JPH09250359A - 発電方法 - Google Patents
発電方法Info
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- JPH09250359A JPH09250359A JP8057141A JP5714196A JPH09250359A JP H09250359 A JPH09250359 A JP H09250359A JP 8057141 A JP8057141 A JP 8057141A JP 5714196 A JP5714196 A JP 5714196A JP H09250359 A JPH09250359 A JP H09250359A
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- gas
- dioxide gas
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-
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、発電効率を下げることなく燃焼排
ガス中の炭酸ガスを分離・除去可能な発電方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 本発明は、コンバインドサイクル方式の
発電方法において、ガスタービンの駆動媒体として燃料
を炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体中で純酸素
又は酸素富化空気を用いて燃焼させた流体を用いること
及び廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却することによ
って該排ガスから炭酸ガスと水とを分離・除去すること
を特徴とする。
ガス中の炭酸ガスを分離・除去可能な発電方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 本発明は、コンバインドサイクル方式の
発電方法において、ガスタービンの駆動媒体として燃料
を炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体中で純酸素
又は酸素富化空気を用いて燃焼させた流体を用いること
及び廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却することによ
って該排ガスから炭酸ガスと水とを分離・除去すること
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電の新規な
方法に関するものであって、特に、燃焼の結果生成する
炭酸ガスの経済的な除去を可能にする火力発電方法に関
する。
方法に関するものであって、特に、燃焼の結果生成する
炭酸ガスの経済的な除去を可能にする火力発電方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の火力発電方式としては、ガスター
ビンと廃熱回収タービンとを組み合わせた、いわゆるコ
ンバインドサイクル方式が最も発電効率が高い方式であ
るとされている。
ビンと廃熱回収タービンとを組み合わせた、いわゆるコ
ンバインドサイクル方式が最も発電効率が高い方式であ
るとされている。
【０００３】しかしながら、地球の温暖化防止対策とし
て燃焼排ガス中の炭酸ガスを除去しようとすると、その
ために必要なエネルギーな莫大であり、折角発電したエ
ネルギーの相当量が炭酸ガスの除去に消費されてしま
い、未だ実用的な処理法が見いだされていないというの
が現状である。因に、パイロットプラントレベルまで研
究されている化学吸収法においても、自らの発電出力の
２０％程度を費やしてしまうといわれている。
て燃焼排ガス中の炭酸ガスを除去しようとすると、その
ために必要なエネルギーな莫大であり、折角発電したエ
ネルギーの相当量が炭酸ガスの除去に消費されてしま
い、未だ実用的な処理法が見いだされていないというの
が現状である。因に、パイロットプラントレベルまで研
究されている化学吸収法においても、自らの発電出力の
２０％程度を費やしてしまうといわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、発電効率を
下げることなく燃焼排ガス中の炭酸ガスを分離・除去可
能な発電方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
下げることなく燃焼排ガス中の炭酸ガスを分離・除去可
能な発電方法を提供することを目的としてなされたもの
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、以下のよう
に考え、本発明を完成させるに至った。 （１）炭酸ガスの除去法としては、燃料を純酸素にて燃
焼させれば、燃焼排ガスの構成成分は炭酸ガスと水であ
り、該燃焼排ガスを冷却すれば水は凝縮するので１００
％近い濃度の炭酸ガスを容易に分離・除去することがで
きる。 （２）燃料を純酸素にて燃焼させると、燃焼排ガスの熱
エネルギーの受容体が炭酸ガスと水だけ故、燃焼排ガス
の温度が高くなり過ぎ（例えば、燃料としてＬＮＧを用
いた場合、それは３，０００℃近い高温となる）、現行
のガスタービンではその構成材料の制約から該燃焼排ガ
スを直接利用することができない。 （３）燃焼排ガスの構成成分としての炭酸ガスと水もそ
の熱エネルギーを電気エネルギーに変換された後は、新
たな燃焼排ガスの熱エネルギーの受容体ではないか。
に考え、本発明を完成させるに至った。 （１）炭酸ガスの除去法としては、燃料を純酸素にて燃
焼させれば、燃焼排ガスの構成成分は炭酸ガスと水であ
り、該燃焼排ガスを冷却すれば水は凝縮するので１００
％近い濃度の炭酸ガスを容易に分離・除去することがで
きる。 （２）燃料を純酸素にて燃焼させると、燃焼排ガスの熱
エネルギーの受容体が炭酸ガスと水だけ故、燃焼排ガス
の温度が高くなり過ぎ（例えば、燃料としてＬＮＧを用
いた場合、それは３，０００℃近い高温となる）、現行
のガスタービンではその構成材料の制約から該燃焼排ガ
スを直接利用することができない。 （３）燃焼排ガスの構成成分としての炭酸ガスと水もそ
の熱エネルギーを電気エネルギーに変換された後は、新
たな燃焼排ガスの熱エネルギーの受容体ではないか。
【０００６】すなわち本発明は、コンバインドサイクル
方式の発電方法において、ガスタービンの駆動媒体とし
て燃料を炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体中で
純酸素又は酸素富化空気を用いて燃焼させた流体を用い
ること及び廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却するこ
とによって該排ガスから炭酸ガスと水とを分離・除去す
ることを特徴とする。
方式の発電方法において、ガスタービンの駆動媒体とし
て燃料を炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体中で
純酸素又は酸素富化空気を用いて燃焼させた流体を用い
ること及び廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却するこ
とによって該排ガスから炭酸ガスと水とを分離・除去す
ることを特徴とする。
【０００７】燃焼排ガスの熱エネルギーの受容体として
の炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体としては、
その熱エネルギーを電気エネルギーに変換した後の燃焼
排ガス、すなわち廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却
することによって水分を除去された該排ガス（炭酸ガス
リッチのガス）を利用すればよい。
の炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の混合流体としては、
その熱エネルギーを電気エネルギーに変換した後の燃焼
排ガス、すなわち廃熱回収ボイラーからの排ガスを冷却
することによって水分を除去された該排ガス（炭酸ガス
リッチのガス）を利用すればよい。
【０００８】ここで、燃料としては、電気エネルギーを
得るための主機関がガスタービンであるところから、灰
分を含まないもの、例えばＬＮＧ、ＮＧＬ、ＬＰＧ等の
気体燃料や軽油、Ａ重油等の液体燃料が好ましい。その
他の環境汚染物質となる成分を含まない又は極めて少な
いという観点からは気体燃料が特に好ましい。
得るための主機関がガスタービンであるところから、灰
分を含まないもの、例えばＬＮＧ、ＮＧＬ、ＬＰＧ等の
気体燃料や軽油、Ａ重油等の液体燃料が好ましい。その
他の環境汚染物質となる成分を含まない又は極めて少な
いという観点からは気体燃料が特に好ましい。
【０００９】一方、燃焼用空気の代替物としての酸素
は、常法、例えば液体空気の分留（深冷分離法）や気体
空気の吸着分離（ＰＳＡ法等）とか膜分離にて製造すれ
ばよい。ＮＯx の元となる窒素分が少ないという点にお
いて深冷分離法が好ましい。
は、常法、例えば液体空気の分留（深冷分離法）や気体
空気の吸着分離（ＰＳＡ法等）とか膜分離にて製造すれ
ばよい。ＮＯx の元となる窒素分が少ないという点にお
いて深冷分離法が好ましい。
【００１０】また、系から分離された炭酸ガスの処分
は、極めて純度が高いので液化、ドライアイス又はカル
シウム塩として固定して廃棄する等、常法を用いればよ
い。
は、極めて純度が高いので液化、ドライアイス又はカル
シウム塩として固定して廃棄する等、常法を用いればよ
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しつつ
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１２】図１は、本発明の構成を説明するために基
本フローにて表したものである。したがって、ポンプ、
ファン等の補機及び酸素発生ユニット並びに発電機など
その存在が自明なものについては割愛した。
本フローにて表したものである。したがって、ポンプ、
ファン等の補機及び酸素発生ユニット並びに発電機など
その存在が自明なものについては割愛した。
【００１３】ここで、Ｆは燃焼器、ＧＴはガスタービ
ン、Ｃはガスタービンに連結されたコンプレッサー、Ｓ
Ｔは蒸気タービン、ＨＥ１は廃熱回収ボイラー、ＨＥ２
はガス冷却器、ＨＥ３はコンデンサー、Ｒは炭酸ガスの
回収装置である。また、は燃料、は純酸素又は酸素
富化空気、〜は燃焼排ガス、は排ガスから分離さ
れた水、は除去された炭酸ガス、は水と分離された
炭酸ガスリッチガス、は昇圧された炭酸ガスリッチガ
ス、Ｇはスチーム、Ｌ１はスチームの凝縮水、Ｌ２及び
Ｌ３は冷却水である。
ン、Ｃはガスタービンに連結されたコンプレッサー、Ｓ
Ｔは蒸気タービン、ＨＥ１は廃熱回収ボイラー、ＨＥ２
はガス冷却器、ＨＥ３はコンデンサー、Ｒは炭酸ガスの
回収装置である。また、は燃料、は純酸素又は酸素
富化空気、〜は燃焼排ガス、は排ガスから分離さ
れた水、は除去された炭酸ガス、は水と分離された
炭酸ガスリッチガス、は昇圧された炭酸ガスリッチガ
ス、Ｇはスチーム、Ｌ１はスチームの凝縮水、Ｌ２及び
Ｌ３は冷却水である。
【００１４】図１から明らかなように、本発明の方法で
も、燃料の有するエネルギーを電気エネルギーに変換す
るためのシステム構成としては、従来のコンバインドサ
イクルと同様、燃焼排ガスの熱エネルギーを、先ずガス
タービン：ＧＴにて回転エネルギー（周知の通り、この
回転エネルギーを発電機を介して電気エネルギーに変換
される）に変換し、次いで廃熱回収ボイラー：ＨＥ１を
介して蒸気タービン：ＳＴにて回転エネルギー（ガスタ
ービンと同様、発電機を介して電気エネルギーに変換さ
れる。）に変換するという組み合わせを採っている。
も、燃料の有するエネルギーを電気エネルギーに変換す
るためのシステム構成としては、従来のコンバインドサ
イクルと同様、燃焼排ガスの熱エネルギーを、先ずガス
タービン：ＧＴにて回転エネルギー（周知の通り、この
回転エネルギーを発電機を介して電気エネルギーに変換
される）に変換し、次いで廃熱回収ボイラー：ＨＥ１を
介して蒸気タービン：ＳＴにて回転エネルギー（ガスタ
ービンと同様、発電機を介して電気エネルギーに変換さ
れる。）に変換するという組み合わせを採っている。
【００１５】従来のコンバインドサイクルと異なる点
は、 燃焼用空気に代えて純酸素又は酸素富化空気を用い
ていること； 燃料の燃焼を、炭酸ガス−酸素雰囲気又は炭酸ガス
−水−酸素雰囲気で行わせること； 燃焼排ガス中から炭酸ガスを分離・除去するユニッ
トを発電システム中に組み込んでいること；及び 燃焼雰囲気形成流体としての炭酸ガス又は炭酸ガス
と水との混合流体を燃焼の結果生ずる炭酸ガス又は炭酸
ガスと水を循環使用すること；である。
は、 燃焼用空気に代えて純酸素又は酸素富化空気を用い
ていること； 燃料の燃焼を、炭酸ガス−酸素雰囲気又は炭酸ガス
−水−酸素雰囲気で行わせること； 燃焼排ガス中から炭酸ガスを分離・除去するユニッ
トを発電システム中に組み込んでいること；及び 燃焼雰囲気形成流体としての炭酸ガス又は炭酸ガス
と水との混合流体を燃焼の結果生ずる炭酸ガス又は炭酸
ガスと水を循環使用すること；である。
【００１６】以下に、燃料としてＬＮＧを、酸素源とし
て純酸素（深冷分離法にて得られたもの）をそれぞれ用
い、燃焼雰囲気形成流体として炭酸ガスと水の混合流体
を用いた場合を例として、本発明のシステム構成を主要
部の状態値（定負荷運転状態）と共に説明する。
て純酸素（深冷分離法にて得られたもの）をそれぞれ用
い、燃焼雰囲気形成流体として炭酸ガスと水の混合流体
を用いた場合を例として、本発明のシステム構成を主要
部の状態値（定負荷運転状態）と共に説明する。
【００１７】先ず、所定量の燃料：をその完全燃焼が
可能な量の純酸素と共に燃焼器：Ｆに投入する。燃焼
器：Ｆには、更に、コンプレッサー：Ｃにて昇圧された
炭酸ガスリッチガス（炭酸ガスと水の混合流体）：が
供給される。
可能な量の純酸素と共に燃焼器：Ｆに投入する。燃焼
器：Ｆには、更に、コンプレッサー：Ｃにて昇圧された
炭酸ガスリッチガス（炭酸ガスと水の混合流体）：が
供給される。
【００１８】
【表１】
【００１９】燃焼器：Ｆにて生成した燃焼排ガス：
は、ガスタービン：ＧＴを回転させた（結果として発電
機が駆動され発電される。また、該ガスタービンにはコ
ンプレッサー：Ｃが連結されているので、結果として該
コンプレッサーも回転させられる。）後、廃熱回収ボイ
ラー：ＨＥ１に送られ、ここでスチーム：Ｌ１を発生さ
せる。この発生スチームにて蒸気タービン：ＳＴを回転
させる。結果として発電機が駆動され発電される。
は、ガスタービン：ＧＴを回転させた（結果として発電
機が駆動され発電される。また、該ガスタービンにはコ
ンプレッサー：Ｃが連結されているので、結果として該
コンプレッサーも回転させられる。）後、廃熱回収ボイ
ラー：ＨＥ１に送られ、ここでスチーム：Ｌ１を発生さ
せる。この発生スチームにて蒸気タービン：ＳＴを回転
させる。結果として発電機が駆動され発電される。
【００２０】
【表２】
【００２１】廃熱回収ボイラー：ＨＥ１を出た燃焼排ガ
ス：は、ガス冷却器：ＨＥ２にて冷やされる。結果と
して、燃焼排ガス：中の水分は必要量が凝縮し、気体
である炭酸ガスと分離される。この凝縮した水は正常な
もの故、発電所内の用水として利用することができる。
一方、気体状の炭酸ガス（正確には、そのガス温度にお
ける飽和蒸気を含むため、炭酸ガスリッチガスであ
る。）は、一部（燃料：の燃焼にて発生した分）：
が炭酸ガス回収装置：Ｒに、残り：が燃焼雰囲気形成
流体：としてコンプレッサー：Ｃを経由して燃焼器：
Ｆに循環させられる。
ス：は、ガス冷却器：ＨＥ２にて冷やされる。結果と
して、燃焼排ガス：中の水分は必要量が凝縮し、気体
である炭酸ガスと分離される。この凝縮した水は正常な
もの故、発電所内の用水として利用することができる。
一方、気体状の炭酸ガス（正確には、そのガス温度にお
ける飽和蒸気を含むため、炭酸ガスリッチガスであ
る。）は、一部（燃料：の燃焼にて発生した分）：
が炭酸ガス回収装置：Ｒに、残り：が燃焼雰囲気形成
流体：としてコンプレッサー：Ｃを経由して燃焼器：
Ｆに循環させられる。
【００２２】
【表３】
【００２３】上記のシステムにて発電設備としての効率
を試算したところ、５５％の発電効率（発電端効率）が
得られることが、純酸素の発生に要する電力と燃焼排ガ
スから除去された炭酸ガスの液化に要する電力を差し引
いた実質発電効率も４８％という高値となることが判明
した。
を試算したところ、５５％の発電効率（発電端効率）が
得られることが、純酸素の発生に要する電力と燃焼排ガ
スから除去された炭酸ガスの液化に要する電力を差し引
いた実質発電効率も４８％という高値となることが判明
した。
【００２４】
【発明の効果】上述の通り、本発明の方法によれば、従
来のコンバインドサイクルのそれに匹敵する実質発電効
率を得つつ、容易かつ経済的に炭酸ガスを除去すること
ができる。更に、本発明の方法によれば、発電システム
の系外に排出されるものは回収された水と炭酸ガスだけ
であり、排ガスとして排出されるものがない（勿論、そ
れに含まれるＮＯx もない）ため煙突や排煙脱硝装置も
不要になるため発電プラントの建設費も大幅に低減でき
る。
来のコンバインドサイクルのそれに匹敵する実質発電効
率を得つつ、容易かつ経済的に炭酸ガスを除去すること
ができる。更に、本発明の方法によれば、発電システム
の系外に排出されるものは回収された水と炭酸ガスだけ
であり、排ガスとして排出されるものがない（勿論、そ
れに含まれるＮＯx もない）ため煙突や排煙脱硝装置も
不要になるため発電プラントの建設費も大幅に低減でき
る。
【図１】本発明方法の一実施装置の線図的説明図であ
る。
る。
Ｆ 燃焼器 ＧＴ ガスタービン Ｃ コンプレッサー ＳＴ 蒸気タービン ＨＥ１ 廃熱回収ボイラー ＨＥ２ ガス冷却器 ＨＥ３ コンデンサー Ｒ 炭酸ガスの回収装置 燃料 純酸素又は酸素富化空気 燃焼排ガス 燃焼排ガス 燃焼排ガス 排ガスから分離された水 除去された炭酸ガス 水と分離された炭酸ガスリッチガス 昇圧された炭酸ガスリッチガス Ｇ スチーム Ｌ１ スチームの凝縮水 Ｌ２ 冷却水 Ｌ３ 冷却水
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ｆ０２Ｃ 6/18 Ａ Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｄ Ｆ２３Ｊ 15/06 Ｆ２３Ｊ 15/00 Ｋ 15/00 Ｚ
Claims (2)
- 【請求項１】 コンバインドサイクル方式の発電方法に
おいて、ガスタービンの駆動媒体として燃料を炭酸ガス
流体中又は炭酸ガスと水の混合流体中で純酸素又は酸素
富化空気を用いて燃焼させた流体を用いること及び廃熱
回収ボイラーからの排ガスを冷却することによって該排
ガスから炭酸ガスと水とを分離・除去することを特徴と
する方法。 - 【請求項２】 前記の炭酸ガス流体又は炭酸ガスと水の
混合流体が、前記の分離・除去された炭酸ガス流体又は
炭酸ガスと水の混合流体である請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057141A JPH09250359A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 発電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8057141A JPH09250359A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 発電方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250359A true JPH09250359A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13047305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8057141A Pending JPH09250359A (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 発電方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09250359A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097507A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 炭酸アルカリ併産タービン設備及び炭酸アルカリ併産発電設備 |
| JP2012032145A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | Ｃｏ２を回収するためのシステム及び方法 |
| JP2014521882A (ja) * | 2011-08-16 | 2014-08-28 | ティッセンクルップ ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 下流側の廃熱ボイラを備えたガスタービンからの排気ガスを再循環する方法および装置 |
| CN109812304A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-28 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法 |
| CN111828173A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-27 | 西安交通大学 | 一种微小型燃气轮机的冷热电联产装置及其工作、控制方法 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057141A patent/JPH09250359A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009097507A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-05-07 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 炭酸アルカリ併産タービン設備及び炭酸アルカリ併産発電設備 |
| JP2012032145A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | General Electric Co <Ge> | Ｃｏ２を回収するためのシステム及び方法 |
| JP2014521882A (ja) * | 2011-08-16 | 2014-08-28 | ティッセンクルップ ウーデ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 下流側の廃熱ボイラを備えたガスタービンからの排気ガスを再循環する方法および装置 |
| CN109812304A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-28 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法 |
| CN109812304B (zh) * | 2019-03-06 | 2023-08-29 | 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 | 集成二氧化碳循环与液化空气储能的调峰发电系统及方法 |
| CN111828173A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-10-27 | 西安交通大学 | 一种微小型燃气轮机的冷热电联产装置及其工作、控制方法 |
| CN111828173B (zh) * | 2020-07-14 | 2021-11-19 | 西安交通大学 | 一种微小型燃气轮机的冷热电联产装置及其工作、控制方法 |
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