JP2971172B2 - Steam / carbon dioxide two-fluid gas turbine plant - Google Patents

Steam / carbon dioxide two-fluid gas turbine plant

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JP2971172B2
JP2971172B2 JP3109147A JP10914791A JP2971172B2 JP 2971172 B2 JP2971172 B2 JP 2971172B2 JP 3109147 A JP3109147 A JP 3109147A JP 10914791 A JP10914791 A JP 10914791A JP 2971172 B2 JP2971172 B2 JP 2971172B2
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一郎 福江
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    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガス(以下CO2
という)分離を容易ならしめる水蒸気・CO 2 二流体ガ
スタービンプラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing carbon dioxide (hereinafter referred to as CO2).Two
Steam / CO that facilitates separation) TwoTwo-fluid gas
It relates to a turbine plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水蒸気・CO2 混合気によってガ
スタービンを駆動し、ガスタービンを出る水蒸気・CO
2 混合気のCO2 を水蒸気から容易に分離することがで
きるようにした水蒸気・CO2 二流体ガスタービンプラ
ントに関する技術はない。
Conventionally, to drive the gas turbine by steam · CO 2 gas mixture, steam · CO exiting the gas turbine
There is no technology relating to a steam / CO 2 two-fluid gas turbine plant that can easily separate CO 2 of a two- fuel mixture from steam.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】水蒸気・CO2 二流体
ガスタービンプラントの技術的問題点としては、下記が
ある。1.石油系炭化水素燃料を燃焼させたときに発生
する水蒸気とCO2 の二流体混合ガスから、CO2 を分
離除去することが極めて困難である。2.燃料を燃焼さ
せるために比較的純度の高い酸素が必要である。
The technical problems of the steam / CO 2 two-fluid gas turbine plant include the following. 1. It is extremely difficult to separate and remove CO 2 from a two-fluid mixed gas of steam and CO 2 generated when burning petroleum hydrocarbon fuel. 2. Relatively pure oxygen is required to burn the fuel.

【0004】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる新規な水蒸気・CO2 二流体ガスタービンプラン
トを提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a novel steam / CO 2 two-fluid gas turbine plant that can solve the above problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の水蒸気・CO2
二流体ガスタービンプラントは、炭化水素燃料を酸素に
よって燃焼させて水蒸気・CO2混合気の燃焼ガスを発
生する燃焼器、同燃焼ガスで駆動されるガスタービン、
同ガスタービンからの水蒸気・CO2 の混合気が供給さ
れる廃熱ボイラ、同廃熱ボイラからの水蒸気・CO2
合気から蒸気を復水させてCO2 を分離除去すると共に
ガス除去ファンを有する復水器、同復水器からの復水を
蒸発させるフラッシュエバポレータ、及び同エバポレー
タからの蒸気を圧縮して前記燃焼器に供給する蒸気圧縮
機によって構成されたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems The steam / CO 2 of the present invention is used.
A two-fluid gas turbine plant is a combustor that burns hydrocarbon fuel with oxygen to generate a combustion gas of a steam / CO 2 mixture, a gas turbine driven by the combustion gas,
A waste heat boiler to which a mixture of steam and CO 2 from the gas turbine is supplied, and a steam removal from the mixture of steam and CO 2 from the waste heat boiler to separate and remove CO 2 and a gas removal fan. A condenser, a flash evaporator for evaporating condensate from the condenser, and a vapor compressor for compressing steam from the evaporator and supplying the compressed vapor to the combustor.

【0006】[0006]

【作用】炭化水素燃料を酸素ガスを使って燃焼させる燃
焼器で発生した水蒸気・CO2 二流体ガスの混合気の燃
焼ガスは、ガスタービンで膨脹し、廃熱ボイラで蒸気を
発生させたのち、復水器へ流入する。復水器では、この
混合気中の水蒸気が復水すると共にCO2 はガス除去フ
ァンで外部へ排出される。
[Function] Combustion gas of a mixture of steam and CO 2 two-fluid gas generated by a combustor that burns hydrocarbon fuel using oxygen gas is expanded by a gas turbine, and steam is generated by a waste heat boiler. Flows into the condenser. In the condenser, the water vapor in the air-fuel mixture is condensed and CO 2 is discharged to the outside by a gas removal fan.

【0007】復水は、フラッシュエバポレータで蒸発
し、発生した蒸気は、蒸気圧縮機で圧縮されて燃焼器へ
供給され、クローズサイクルを形成する。
[0007] The condensed water is evaporated by a flash evaporator, and the generated steam is compressed by a steam compressor and supplied to a combustor to form a closed cycle.

【0008】[0008]

【実施例】本発明の一実施例を、図1によって説明す
る。3は、燃料供給装置1から石油系炭化水素燃料が、
酸素供給装置2から酸素がそれぞれ供給される燃焼器で
あり、同燃焼器3の燃焼ガスは、空気圧縮機5と発電機
6を駆動するガスタービン4に供給されるようになって
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 is a case where petroleum hydrocarbon fuel is supplied from the fuel supply device 1;
The combustor is supplied with oxygen from the oxygen supply device 2, and the combustion gas of the combustor 3 is supplied to a gas turbine 4 that drives an air compressor 5 and a generator 6.

【0009】7はガスタービン4の排気が供給される廃
熱ボイラで、同廃熱ボイラ7の排気は、ガス除去ファン
12を有する復水器13に供給されるようになってい
る。前記ガス除去ファン12は復水器13内のガスを復
水器13外へ排出するように構成され、同ガス除去ファ
ン12と復水器13との間にはドレン濾器14が設けら
れている。前記復水器13の下部は復水ポンプ15、配
管20を介してフラッシュエバポレータ16へ接続さ
れ、同フラッシュエバポレータ16の上部は、前記ガス
タービン4で駆動される蒸気圧縮機5の入口側へ接続さ
れ、同蒸気圧縮機5の出口側は前記燃焼器3に接続され
ている。
Reference numeral 7 denotes a waste heat boiler to which exhaust gas from the gas turbine 4 is supplied. The exhaust gas from the waste heat boiler 7 is supplied to a condenser 13 having a gas removing fan 12. The gas removal fan 12 is configured to discharge gas in the condenser 13 to the outside of the condenser 13, and a drain filter 14 is provided between the gas removal fan 12 and the condenser 13. . The lower part of the condenser 13 is connected to a flash evaporator 16 via a condenser pump 15 and a pipe 20, and the upper part of the flash evaporator 16 is connected to the inlet side of the steam compressor 5 driven by the gas turbine 4. The outlet side of the steam compressor 5 is connected to the combustor 3.

【0010】前記廃熱ボイラ7には、給水ポンプ8より
給水が供給されて蒸発し、発生した水蒸気は発電機10
を駆動する蒸気タービン9に導入されるようになってお
り、蒸気タービン9の排気側は、復水器11を経て前記
給水ポンプに接続されている。17は、制御空気によっ
て制御され、復水ポンプ15とフラッシュエバポレータ
16の間の配管20へ水の抽入又は抽出を行なう制御弁
である。
Water is supplied to the waste heat boiler 7 from a water supply pump 8 and evaporates.
The exhaust side of the steam turbine 9 is connected to the feed pump via a condenser 11. Reference numeral 17 denotes a control valve which is controlled by control air and extracts or extracts water from a pipe 20 between the condensate pump 15 and the flash evaporator 16.

【0011】以上のように構成された本実施例では、燃
料供給装置1から石油系炭化水素燃料、酸素供給装置2
から酸素をそれぞれ供給された燃焼器3で燃焼が行なわ
れ、高温の水蒸気・CO2 二流体ガスからなる混合気の
燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスはガスタービン4で
膨脹し、蒸気圧縮機5と発電機6を駆動したのち、廃熱
ボイラ7へ流入する。
In this embodiment constructed as described above, the fuel supply device 1 switches the petroleum hydrocarbon fuel and the oxygen supply device 2
The combustion is performed in the combustor 3 to which oxygen is supplied, respectively, and a combustion gas of a mixture of high-temperature steam and CO 2 two-fluid gas is generated. This combustion gas expands in the gas turbine 4, drives the steam compressor 5 and the generator 6, and then flows into the waste heat boiler 7.

【0012】廃熱ボイラ7では、給水ポンプ8からの給
水を蒸発させて蒸気タービン9へ過熱蒸気を送る。蒸気
タービン9は発電機10を駆動し、その排気は復水器1
1で復水して、給水ポンプ8へ循環する。
In the waste heat boiler 7, feed water from a feed water pump 8 is evaporated and superheated steam is sent to a steam turbine 9. The steam turbine 9 drives the generator 10, and the exhaust gas is supplied to the condenser 1.
The water is condensed at 1 and circulated to the water supply pump 8.

【0013】廃熱ボイラ7の排気としての水蒸気・CO
2 二流体ガスの混合気はガス除去ファン12を有する復
水器13へ流入し、蒸気が復水すると共にCO2 はドレ
ン濾器14、ガス除去ファン12を経て、外部へ排出さ
れる。
Steam / CO as exhaust gas of waste heat boiler 7
Mixture of 2 two-fluid gas flows into condenser 13 having a gas removal fan 12, CO 2 with steam to condensate through the drain Roki 14, gas removal fan 12 is discharged to the outside.

【0014】復水器13で発生した復水は、復水ポンプ
15によって加圧され、フラッシュエバポレータ16へ
スプレーされて減圧フラッシュして水蒸気となる。この
フラッシュ水蒸気は、蒸気圧縮機5へ吸い込まれ、再び
加圧された上燃焼器3に供給され、クローズドサイクル
システムを形成する。
The condensate generated in the condenser 13 is pressurized by a condensate pump 15, sprayed to a flash evaporator 16 and flashed under reduced pressure to be steam. This flash steam is sucked into the steam compressor 5 and supplied to the pressurized upper combustor 3 again to form a closed cycle system.

【0015】以上の通り、本実施例では、燃焼器3から
復水器13までは水蒸気・CO2 二流体ガス相、復水器
13出口からフラッシュエバポレータ16迄は水相、そ
してフラッシュエバポレータ16出口から燃焼器3の入
口迄は水蒸気相となる。
As described above, in the present embodiment, the two-fluid gas phase of steam / CO 2 from the combustor 3 to the condenser 13, the aqueous phase from the condenser 13 outlet to the flash evaporator 16, and the flash evaporator 16 outlet From the air to the inlet of the combustor 3 becomes a steam phase.

【0016】なお、ガスタービン側ふか調節は、制御弁
17による系統への水の抽入又は抽出によって行なわれ
る。
The adjustment of the gas turbine side is performed by extracting or extracting water from the system by the control valve 17.

【0017】以上のように本実施例では、燃焼器3で発
生する水蒸気・CO2 の二流体ガスの混合気である燃焼
ガスがガスタービン4で仕事をした後に、同燃焼ガス中
のCO2 をガス除去ファン12を有する復水器13にお
いて容易に分離することができる。
As described above, in this embodiment, after the combustion gas, which is a mixture of the two-fluid gas of steam and CO 2 generated in the combustor 3, works in the gas turbine 4, the CO 2 in the combustion gas Can be easily separated in the condenser 13 having the gas removal fan 12.

【0018】また、燃焼器3に供給される酸素中に窒素
等が残存していても、ガス除去ファン12を有する復水
器13において、CO2 と共に除去されるので、値段の
高い高純度酸素を用いる必要もない。
Further, even if nitrogen or the like remains in the oxygen supplied to the combustor 3, it is removed together with CO 2 in the condenser 13 having the gas removing fan 12, so that expensive high-purity oxygen is used. There is no need to use.

【0019】また更に、石油系の炭化水素系燃料として
も、あらゆる種類のものが使用可能である。
Furthermore, any kind of petroleum-based hydrocarbon fuel can be used.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水蒸気・CO2 二流体ガスタービンプラントで従来問題
となっていた水蒸気・CO2 の二流体ガスの混合気から
のCO 2 の除去分離を容易に行なうことができる。ま
た、燃焼器に供給される酸素中に残存窒素等があって
も、これはガス除去ファンを有する復水器でCO2 と共
に除去されるので、値段の高い高純度酸素を用いる必要
がない。
As described above, according to the present invention,
Steam / COTwoConventional problems in two-fluid gas turbine plants
Steam and COTwoFrom a mixture of two fluid gases
CO TwoCan be easily removed and separated. Ma
Also, there is residual nitrogen etc. in the oxygen supplied to the combustor.
This is also a condenser with a gas removal fanTwoWith
Need to use expensive high-purity oxygen
There is no.

【0021】また更に、あらゆる種類の炭化水素燃料の
使用が可能であると共に、ガスタービンに蒸気タービン
を組合わせる場合には、高効率複合プラントを得ること
ができる。
[0021] Furthermore, all kinds of hydrocarbon fuels can be used, and when a gas turbine is combined with a steam turbine, a high-efficiency combined plant can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の系統図である。FIG. 1 is a system diagram of one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料供給装置 2 酸素供給装置 3 燃焼器 4 ガスタービン 5 蒸気圧縮機 6 発電機 7 廃熱ボイラ 9 蒸気タービン 12 ガス除去ファン 13 復水器 15 復水ポンプ 16 フラッシュエバポレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel supply apparatus 2 Oxygen supply apparatus 3 Combustor 4 Gas turbine 5 Steam compressor 6 Generator 7 Waste heat boiler 9 Steam turbine 12 Gas removal fan 13 Condenser 15 Condenser pump 16 Flash evaporator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01K 25/00 F01K 21/04 F02C 3/30 F02C 3/34 F28D 20/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F01K 25/00 F01K 21/04 F02C 3/30 F02C 3/34 F28D 20/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 炭化水素燃料を酸素ガスを使って燃焼さ
せて水蒸気・炭酸ガス混合気の燃焼ガスを発生する燃焼
器、同燃焼ガスで駆動されるガスタービン、同ガスター
ビンからの水蒸気・炭酸ガス混合気が供給される廃熱ボ
イラ、同廃熱ボイラからの水蒸気・炭酸ガス混合気から
水蒸気を復水させ炭酸ガスを分離除去すると共にガス除
去ファンを有する復水器、同復水器からの復水を蒸発さ
せるフラッシュエバポレータ、及び同フラッシュエバポ
レータからの水蒸気を圧縮して前記燃焼器に供給する蒸
気圧縮機によって構成されたことを特徴とする水蒸気・
炭酸ガス二流体ガスタービンプラント。
1. A combustor for burning a hydrocarbon fuel using oxygen gas to generate a combustion gas of a mixture of steam and carbon dioxide, a gas turbine driven by the combustion gas, and steam and carbon dioxide from the gas turbine. A waste heat boiler to which a gas mixture is supplied, a condenser having a gas removal fan and a condenser for separating and removing carbon dioxide by condensing steam from the steam / carbon dioxide mixture from the waste heat boiler, A flash evaporator for evaporating condensate, and a steam compressor for compressing steam from the flash evaporator and supplying the compressed steam to the combustor.
Carbon dioxide two-fluid gas turbine plant.
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CN113175829A (en) * 2021-04-19 2021-07-27 西安交通大学 Carbon dioxide gas suction and separation device and method of mixed working medium circulation system

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