JP7412102B2 - ガスタービンプラント - Google Patents
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Description
以下、本開示の実施形態に係るガスタービンプラント100について、図1から図3を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態に係るガスタービンプラント100は、ガスタービン1と、排熱回収ボイラー2と、二酸化炭素回収装置3と、熱交換器4と、煙突5と、湿分分離装置6Aと、吸気フィルタ6Bと、二酸化炭素圧縮装置7と、排気ラインL1と、循環ラインL2と、蒸気供給ラインL4と、蒸気回収ラインL5と、助燃バーナBと、制御装置90と、を備えている。
ガスタービン1は、圧縮機11と、燃焼器12と、タービン13と、を有している。圧縮機11は、外部から取り込んだ空気を圧縮して高圧の圧縮空気を生成する。燃焼器12は、この圧縮空気に燃料を混合して燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン13は、燃焼ガスによって回転駆動される。タービン13の回転力は、例えば当該タービン13と同軸に接続された発電機Gの駆動に利用される。タービン13からは高温の排気ガスが排出される。この排気ガスは、タービン13の下流側に接続された排気ラインL1によって、当該排気ラインL1上に設けられた排熱回収ボイラー2に送られる。
排熱回収ボイラー2は、ガスタービン1の排気ガスと水とを熱交換させることにより、高温高圧の蒸気を発生させる。排熱回収ボイラーの構成については後述する。排気ラインL1上における排熱回収ボイラー2の下流側には二酸化炭素回収装置3が設けられている。排熱回収ボイラー2で水と熱交換された低温となった排気ガスは、排気ラインL1を通って、この二酸化炭素回収装置3に送られる。
二酸化炭素回収装置3では、アミンを主成分とする吸収液と排気ガスとを気液接触させることにより、排気ガス中に含まれる二酸化炭素が吸収液に化学結合する。(なお、吸収液はアミン以外の成分の化学吸収剤であってもよい。)これにより、排気ガス中の二酸化炭素の大部分、又は全てが除去される。二酸化炭素回収装置3の構成については後述する。二酸化炭素が除去された後の排気ガスは、排気ラインL1を通って煙突5に送られて大気中に放散される。
上記の排気ラインL1上において、排熱回収ボイラー2と二酸化炭素回収装置3との間の位置には、当該排気ラインL1から分岐する循環ラインL2の一端が接続されている。循環ラインL2の他端はガスタービン1の圧縮機11に接続されている。つまり、この循環ラインL2を通じて、排気ラインL1を流れる排気ガスの一部をガスタービン1(圧縮機11)に還流させることが可能である。また、循環ラインL2上には、出口温度計測部としての温度センサTと、湿分分離装置6Aと、吸気フィルタ6Bとが設けられている。温度センサTは、排気ガスの温度を計測する。温度センサTが計測した温度の値は、電気信号として制御装置90に送られる。湿分分離装置6Aは、循環ラインL2中を流通する排気ガスに含まれる湿分を取り除く。吸気フィルタ6Bは、大気中から吸気された空気と、循環ラインL2中を流通する排気ガスに含まれるススや塵埃を取り除く。なお、これら湿分分離装置6A備えない構成を採ることも可能である。
排気ラインL1上において、上記の循環ラインL2と排気ラインL1との分岐点よりも上流側であって、排熱回収ボイラー2よりも下流側の位置には、熱交換器4が設けられている。熱交換器4は、排気ラインL1中を流通する排気ガスを予め定められた温度まで冷却する。熱交換器4で冷却された排気ガスは、排気ラインL1を通じて下流側の二酸化炭素回収装置3に送られる。熱交換器4の構成については後述する。
次いで、ガスタービンプラント100における蒸気の配管系統について説明する。排熱回収ボイラー2は、蒸気供給ラインL4によって、二酸化炭素回収装置3に接続されている。排熱回収ボイラー2で生成された蒸気は、この蒸気供給ラインL4を通じて二酸化炭素回収装置3に供給される。詳しくは後述するが、二酸化炭素回収装置3では、蒸気供給ラインL4を通じて供給された蒸気の熱によって、二酸化炭素が結合した状態の吸収液から二酸化炭素を分離させる。二酸化炭素回収装置3で利用されて低温となった蒸気(又は水)は、蒸気回収ラインL5を通じて再び排熱回収ボイラー2に送られる。なお、蒸気回収ラインL5上には、二酸化炭素回収装置3から回収された低温の蒸気を水に戻す復水器61と、この水を圧送する給水ポンプ62とが設けられている(図2参照)。
次に、図2を参照して、排熱回収ボイラー2、及び熱交換器4の構成について説明する。同図に示すように、排熱回収ボイラー2は、煙道21と、この煙道21内に配置された節炭器22、蒸発器23、及び過熱器24と、蒸気タービンSTと、復水器61と、給水ポンプ62と、を有している。煙道21内において、節炭器22、蒸発器23、及び過熱器24は、排気ガスの流れる方向の下流側から上流側に向かってこの順で配列されている。給水の流れる方向において、節炭器22の上流側には、熱交換器4が設けられている。
続いて、図3を参照して、二酸化炭素回収装置3の構成について説明する。同図に示すように、二酸化炭素回収装置3は、吸収塔31と、再生塔32と、熱交換器33と、リボイラー34と、冷却器36と、第一ポンプP1と、第二ポンプP2と、を有している。
続いて、制御装置90について説明する。図1に示すように、この制御装置90は、入力部91と、判定部92と、バーナ調節部93と、を有している。入力部91には、温度センサTが計測した循環ラインL2中の排気ガスの温度が電気信号として入力される。判定部92は、当該温度センサTが計測した排気ガスの温度が、予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。バーナ調節部93は、判定部92から送られた信号に基づいて、助燃バーナBの出力(即ち、燃料供給量)を調節するための信号を送出する。
次に、本実施形態に係るガスタービンプラント100の動作について説明する。ガスタービン1を駆動することによってタービン13からは排気ガスが発生する。この排気ガスは、排熱回収ボイラー2を通過して低温となった後、二酸化炭素回収装置3に流入する。二酸化炭素回収装置3では、上述のように排気ガスから二酸化炭素が除去される。その後、排気ガスは煙突5から大気中に放散する。排気ガスから除去された二酸化炭素は、二酸化炭素圧縮装置7によって液化・貯留される。
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
各実施形態に記載のガスタービンプラントは、例えば以下のように把握される。
1 ガスタービン
2 排熱回収ボイラー
3 二酸化炭素回収装置
4 熱交換器
5 煙突
6A 湿分分離装置
6B 吸気フィルタ
7 二酸化炭素圧縮装置
11 圧縮機
12 燃焼器
13 タービン
21 煙道
22 節炭器
23 蒸発器
24 過熱器
31 吸収塔
32 再生塔
33 熱交換器
34 リボイラー
36 冷却器
40 クエンチャ
41 筒体
42 熱交換器本体
50 排気ガス冷却器
61 復水器
62 給水ポンプ
90 制御装置
91 入力部
92 判定部
93 バーナ調節部
200 循環ポンプ
B バーナ
G 発電機
T 温度センサ
L1 排気ライン
L2 循環ライン
L4 蒸気供給ライン
L4b タービン排気ライン
L5 蒸気回収ライン
L6 回収ライン
L31 吸収液回収ライン
L32 抽出ライン
L33 吸収液加熱ライン
L200,L201 配管
P1 第一ポンプ
P2 第二ポンプ
ST 蒸気タービン
Claims (3)
- 燃料の燃焼によって生成される燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排気された排気ガスを外部に導く排気ラインと、
前記排気ライン中に設けられた排熱回収ボイラーであって、前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生し、前記排熱回収ボイラーの内部を通過した前記排気ガスを前記排気ラインに導く排熱回収ボイラーと、
前記排気ライン中における前記排熱回収ボイラーの下流側に設けられ、前記排気ライン中を流れる前記排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記排気ライン中における前記排熱回収ボイラーと前記二酸化炭素回収装置との間に設けられ、前記排気ガスを予め定められた温度まで冷却する熱交換器と、
前記排気ライン中であって、前記二酸化炭素回収装置と前記熱交換器との間の位置から分岐して、前記ガスタービンの入口に接続されている循環ラインと、
前記熱交換器の出口温度を計測する出口温度計測部と、
前記排熱回収ボイラーに流入する前記排気ガスを加熱する助燃バーナと、
前記出口温度に基づいて前記助燃バーナの出力を変化させる制御装置と、
を備え、
前記二酸化炭素回収装置は、前記予め定められた温度の前記排気ガスと吸収液とを接触させることで、該排気ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収塔を有し、
前記熱交換器は、前記排熱回収ボイラーを形成する材料よりも耐腐食性の高い材料で形成されているガスタービンプラント。 - 前記制御装置は、前記出口温度が前記予め定められた温度よりも高い場合には、前記助燃バーナの出力を大きくなる方向に変化させる請求項1に記載のガスタービンプラント。
- 前記制御装置は、前記出口温度が前記予め定められた温度よりも低い場合には、前記助燃バーナの出力を小さくなる方向に変化させる請求項1又は2に記載のガスタービンプラント。
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