JPH04279729A - Co2回収ガスタービンプラント - Google Patents

Co2回収ガスタービンプラント

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JPH04279729A
JPH04279729A JP6807091A JP6807091A JPH04279729A JP H04279729 A JPH04279729 A JP H04279729A JP 6807091 A JP6807091 A JP 6807091A JP 6807091 A JP6807091 A JP 6807091A JP H04279729 A JPH04279729 A JP H04279729A
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JP
Japan
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gas
gas turbine
compressor
combustor
supplied
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Withdrawn
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JP6807091A
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English (en)
Inventor
Yasumasa Ogawa
小川 康正
Eiji Goto
英司 後藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンプラントに
おいてCO2の分離除去の改善を図ったCO2回収ガス
タービンプラントに関する。
【0002】
【従来の技術】図3〜図5は従来より用いられているガ
スタービンコンバインドサイクルプラントの3つの異な
る発電プラントを示している。
【0003】図3は通常のガスタービンコンバインドプ
ラントの系統図で、図中、1は圧縮機、2はガスタービ
ン、3は燃焼器、4は発電機、5は排熱回収ボイラ、6
は煙突である。
【0004】上記の構成において、圧縮機1に吸込まれ
た空気は圧縮され、その一部は抽出ライン7を介して抽
出されてガスタービン2の翼冷却用に供され、残りは燃
焼器3に入る。燃焼器3では燃料の燃焼を助け、高温ガ
スとなってガスタービン2に入り、ここで膨脹して発電
機4および圧縮機1の駆動動力となる。
【0005】そして、ガスタービン2から排出されたガ
スは、排熱回収ガスボイラ5で蒸気発生の熱源に供され
た後、回収することなく煙突6から大気中に放出される
。この場合、放出されるガス成分は窒素ガス(以下N2
という)とCO2で、CO2濃度は5%程度である。
【0006】図4に示すものは酸素富化燃焼方式と呼ば
れるCO2回収タイプの発電プラントの例である。図4
において、図3と同一要素には同一符号を付してある。 符号8は排熱回収ボイラ5の後段に配置された凝縮器、
9は凝縮器8の後段に配置されたCO2回収装置である
。また、10は凝縮器8からのCO2+N2ガスを圧縮
機1に注入する循環ラインであり、11はこの循環ライ
ン10にO2を供給するO2製造装置11である。
【0007】上記の構成によれば、ガスタービン2から
排出されたガスは、排熱回収ボイラ5で蒸気発生に供さ
れた後、凝縮器8で冷却されて水分が取り除かれ、一部
はCO2回収装置9を経て系外へ排出され、一部は循環
ライン10を通って再び圧縮機1へ導かれる。
【0008】循環ライン10の循環ポンプと圧縮機1と
の間には酸素富化装置として作用するO2製造装置11
が設けられており、燃焼器3へO2濃度の高い空気を補
給し、燃焼器3で消費されたO2を補い、常に圧縮機1
の吸込みガスを平行状態に保つようにしている。
【0009】このO2製造装置11はO2濃度が低くて
良いため、動力は比較的に小さくて済む。また、O2を
補給し燃焼を続けると系内圧力は上昇するので、余剰ガ
スとしてのCO2をCO2回収装置9で回収している。 この余剰ガス濃度は供給O2濃度70%にて約50%濃
度となっていて、分離回収に比較的大きな動力を必要と
する。また、熱化合によりN2成分が硝酸化合物(以下
NOxという)を発生するのである。
【0010】次に図5に示すものはアルゴンヌ方式と呼
ばれるCO2回収発電プラントで、循環ラインに配列さ
れる機器は図4に示した酸素富化燃焼方式と全く同一で
あるが、この方式においては、燃焼器3で消費されるO
2の補給方式としてO2製造装置11の純O2を圧縮機
1の入口に補給する点が異なっている。そして、この方
式においてはO2製造装置11の動力の消費が大きく、
また、燃焼後のガスタービンの作動流体はCO2が主成
分であり、余剰ガスのCO2濃度は約83%程度である
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては次のような欠点がある。即ち、図3に
示すガスタービンコンバインドシステムによれば、排気
のCO2濃度は5%程度であることから、CO2の分離
回収には大きな動力を必要とする。図4に示す酸素富化
燃焼方式によれば、補充ガスがO2の濃度の高い空気で
あるため、燃焼後のガスタービン2の作動流体はCO2
とN2が主成分であり、余剰ガスのCO2濃度が約50
%と低く、従ってCO2分離回収装置を必要とする。ま
た、熱化合によりNOxが発生するのでNOx対策が必
要となる。図5に示すアルゴンヌ方式によれば、純O2
の補充を圧縮機1の吸込み側で行うので、ガスタービン
2の翼冷却用ガスを圧縮機1の吐出口から抽出する際に
、燃焼に供されないO2も抽出されるので、O2製造装
置11の動力損失となる。また、排気ガスの中にO2が
入るので、それだけ余剰ガスのCO2濃度が低下する。
【0012】CO2の系外への抽出をガスタービン2の
排気口にて行っているが、ここでの圧力は大気圧程度で
あり、このため、冷却による液化は不可能であり、固化
(ドライアイス化)を行うしか手立てがない。CO2の
液化に必要な温度(14 ataにて−40℃)に比較
して固化(ドライアイス化)に必要な温度(1 ata
 にて−80℃)は低く、その為の所要動力費が大きい
。即ち、排ガス中のCO2濃度が低く、また、排ガス圧
力が低いため、CO2の液化分離のための条件(3重点
,−56.6℃,5.28 ata )を満足させるた
めに大きなエネルギーを必要とする。
【0013】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので、液化によるCO2回収を
可能とし、これによって所要動力費を削減し、O2製造
装置の動力損失を減らすと共に、有害なガスの発生のな
いCO2回収ガスタービンプラントを提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、O2製造装置により製造されたO2を圧
縮する押込用圧縮機と、該押込用圧縮機からのO2と燃
料を供給されて加圧ガス中で燃焼させる燃焼器と、該燃
焼器からの高温ガスが供給されて回転するガスタービン
と、該ガスタービンからの排ガスが供給される排熱回収
ボイラと、該排熱回収ボイラからの排ガスを凝縮する凝
縮器と、該凝縮器からの排ガスが供給され、その排ガス
を圧縮して前記ガスタービンに供給する圧縮機と、該圧
縮機から前記燃焼器に供給される排ガスの一部を分岐し
てCO2を回収する液化分離装置とを具備したものであ
る。
【0015】
【作用】上記の構成によれば、O2製造装置で製造され
た純O2は押込用圧縮機で燃焼器に直接供給されて全て
燃焼のために共される。このため、圧縮機に吸い込まれ
るガスはCO2のみとなり、圧縮機の吐出口から抽出さ
れてガスタービン翼冷却用に供されるガスもCO2のみ
となり、ガスタービンへのO2の混入がなく、作動流体
は濃度の高いCO2となる。また、圧縮機出口よりCO
2を液化するために十分な圧力でCO2液化分離装置へ
供給される。
【0016】
【実施例】以下、図1および第2図を参照して本発明の
好適な実施例について詳述する。なお、図1および図2
において、図3〜図5と同一要素には同一符号を付して
重複する説明は省略する。
【0017】図1の実施例において、O2製造装置11
で製造された純O2はその後段に設けられた押込用圧縮
機12により圧縮され、直接、燃焼器3に供給するよう
にされている。また、圧縮機1の出口に抽出ライン13
を設けてあり、圧縮機1から燃焼器3に供給されるCO
2の一部を液化分離装置14に導くようにしてある。こ
の液化分離装置14にて液化分離後の排ガスは循環ライ
ン15を介して液化分離装置14の入口へ戻される。
【0018】上記の構成によれば、圧縮機1に吸い込ま
れたCO2は圧縮されて一部がタービン翼冷却用ガス抽
出ライン7を通ってガスタービン2に入り、残りのCO
2は燃焼器3に入る。また、O2製造装置11によって
製造された純O2は押込用圧縮機12で圧縮されて燃焼
器3に入り、燃料及びCO2と混合して燃焼し、高温ガ
ス(CO2)となる。この高温ガスはガスタービン2に
送られ膨脹して発電機4及び圧縮機1の動力源となる。 そして、ガスタービン2の排ガスは排熱回収ボイラ5で
蒸気製造に熱利用された後、凝縮器8で冷却されて水分
が除去され、循環ガスとなって、再び圧縮機1の吸い込
みガスとして循環する。循環ガス(CO2)として循環
する際、O2補充により余剰となったCO2は余剰ガス
として圧縮機1出口から液化分離装置14に導かれ回収
される。このとき、この余剰ガスの抽出はO2補充位置
より上流側の圧縮機1の出口であるので、循環ガスはO
2の混入がなくてCO2濃度が高く、しかも液化するの
に必要な十分な圧力を持っているのである。
【0019】圧縮機1の出口の圧力は通常14 ata
 程度であり、CO2除去率を約20%程度(O2補充
により余剰となったCO2)とすれば、約−40℃まで
排ガスを冷却すればCO2は液化分離される。大気圧の
下で同一のCO2除去を行うには、約−80℃まで冷却
する必要(ドライアイス化)があること及び気固分離操
作に比べての気液分離の容易性を考えれば、動力費の大
幅な節約となる。
【0020】CO2を液化分離した後の排ガスは約−4
0℃の低温ガスとして存在するが、これを循環ライン1
5を介して抽出ライン13へ戻し、液化分離装置14の
冷気節約を図っている。
【0021】図2は本発明の他の実施例を示すもので、
図1と異なる部分は液化分離装置14からの循環ライン
15を圧縮機1の入口へ戻している点である。この構成
によれば、圧縮機1の所要動力の節約を図ることができ
る。
【0022】なお、液化分離装置14からの低温ガスを
圧縮機1の入口へ戻すか、図1のように液化分離装置1
4の入口へ戻すかは、ガスタービンの性能、特性等を勘
案して選択される。
【0023】
【発明の効果】以上、述べたように本発明によれば、O
2補充を直接燃焼器としたのでガスタービンプラントの
作動流体のCO2濃度が高く(約94%)、排ガスより
除去すべきCO2量は注入されたO2と量論的に見合う
だけの量でよいので、CO2液化分離装置としての除去
率が低くてよく(約20%)、また、加圧状態(14 
ata)にて排気ガスを抽出することができるので、C
O2の固化ではなく液化にて除去することが可能となり
、しかも液化に際しても約−40℃と一般気体の液化温
度としては著しく高いので液化分離装置の動力費を節約
することができる、といった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すCO2回収ガスタービ
ンプラントの構成図である。
【図2】本発明の他の実施例を示すCO2回収ガスター
ビンプラントの構成図である。
【図3】従来のガスタービンプラントの例を示す構成図
である。
【図4】従来のCO2回収ガスタービンプラントの例を
示す構成図である。
【図5】従来のCO2回収ガスタービンプラントの例を
示す構成図である。
【符号の説明】
1    圧縮機 2    ガスタービン 3    燃焼器 5    排熱回収ボイラ 8    凝縮器 11  O2製造装置 12  押込用圧縮機 14  液化分離装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】O2製造装置により製造されたO2を圧縮
    する押込用圧縮機と、該押込用圧縮機からのO2と燃料
    を供給されて加圧ガス中で燃焼させる燃焼器と、該燃焼
    器からの高温ガスが供給されて回転するガスタービンと
    、該ガスタービンからの排ガスが供給される排熱回収ボ
    イラと、該排熱回収ボイラからの排ガスを凝縮する凝縮
    器と、該凝縮器からの排ガスが供給され、その排ガスを
    圧縮して前記ガスタービンに供給する圧縮機と、該圧縮
    機から前記燃焼器に供給される排ガスの一部を分岐して
    CO2を回収する液化分離装置とを具備したことを特徴
    とするCO2回収ガスタービンプラント。
JP6807091A 1991-03-07 1991-03-07 Co2回収ガスタービンプラント Withdrawn JPH04279729A (ja)

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