KR20110070805A - 터보기계용 연료 스트림내의 황 화합물을 감소시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

터보기계용 연료 스트림내의 황 화합물을 감소시키는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20110070805A
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Abstract

본 발명은 터보기계용 연료 스트림내 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템은, 터보기계; 황 화합물을 포함하는 연료를 연소시키기 위한 것으로 상기 연소된 연료가 터보기계로 수송되는 연소 시스템; 및 상기 연료내 황 화합물의 수준을 감소시키기 위해 상기 연소 시스템의 업스트림에 배치된 황 화합물 감소(SR) 시스템을 포함한다.

Description

터보기계용 연료 스트림내의 황 화합물을 감소시키는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING SULFUR COMPOUNDS WITHIN FUEL STREAM FOR TURBOMACHINE}
본 발명은 일반적으로 터보기계용 연료 스트림내 화합물의 감소를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 터보기계에 도입되는 연료 스트림 내에서, 황 함유 화합물과 같은 해로운 화합물을 감소시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
관련 특허출원에 대한 상호-참조
본 발명은 2007년 10월 30일자로 출원되고 일반적으로 양도된 미국 특허출원 제11/928,038호[GE 서류번호 제227348호]; 2007년 11월 8일자로 출원된 미국 특허출원 제11/936,996호[GE 서류번호 제228178호]; 및 2007년 11월 14일자로 출원된 미국 특허출원 제11/939,709호[GE 서류번호 제229516호]에 관한 것이다.
환경에 대한 이산화탄소(CO2) 및 황 산화물(SOx) 방출의 장기간 영향에 대한, 특히 터보기계로부터의 방출에 대한 관심이 있어 왔다.
이산화탄소(CO2) 가스는 환경에 대해 잠재적으로 해로운 영향을 줄 수 있다. 그 결과, 터보기계(예를 들어, 가스 터빈)에 의해 방출될 수 있는 방출물이 규제되고 있다. 추가로, 터보기계로 재순환되는 배기가스내 황 산화물(SOx) 방출의 잠재적으로 해로운 특성으로 인해, 터보기계(예를 들어, 가스 터빈)로 재순환될 수 있는 방출물은 정밀하게 모니터링된다.
배기가스 재순환(EGR)은 방출되는 배기가스의 일부를 터보기계의 주입구 부분을 통해 재순환시킴을 포함하며, 여기서 이는 일반적으로 도입되는 공기유동과 연소 전에 혼합된다. 이러한 방법은 농축된 CO2의 제거 및 격리 및 SOx의 제거를 용이하게 하여, 순수 방출 수준(net emission level)을 감소시킨다.
현재 공지된 EGR 시스템은, 완전히 효과적이지 않을 수 있다. 배기가스 내 불순물 및 수분은, CO2 가스 및 SOx 방출을 감소시키는 단순한 재순환 루프의 사용을 억제한다. 내부 터보기계 컴포넌트(component)들의 가속화된 마모, 부식 및 터빈 오염은, 배기가스가 직접 터보기계의 주입구 부분에 도입되기 때문에 유발될 수 있다. 따라서, 전환된 배기가스는, 주입구 공기와 혼합되기 전에, 처리되어야만 한다. 내부 터보기계 컴포넌트들의 가속화된 마모, 부식 및 터빈 오염을 억제하는 EGR 시스템을 개발하기 위해서 상당량의 시간, 에너지 및 비용이 소비되고 있다.
본원발명에서는 이러한 내부 터보기계 컴포넌트들의 가속화된 마모, 부식 및 터빈 오염을 억제시키는 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 제 1 양태는, 터보기계; 황 화합물을 포함하는 연료를 연소시키기 위한 연소 시스템(연소된 연료는 상기 터보기계로 수송된다); 및 연료내 황 화합물의 수준을 감소시키기 위해 상기 연소 시스템의 업스트림에 배치된 황 화합물 감소(SR) 시스템을 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 제 2 양태는, 황 화합물 감소(SR) 시스템을 사용하여 연소 시스템에 도입되는 연료중의 황 화합물을 상기 연료의 연소 전에 감소시키는 단계; 및 연료를 연소시켜, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연소된 연료가 터보기계로의 수송을 위해 연소 시스템으로부터 배출되도록 하는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 황 화합물 감소(SR) 시스템은 터보기계용 연료 내의 황 화합물을 감소 및/또는 제거할 수 있고, 이로써, 상기 연료의 연소로부터 발생하는 배기가스 스트림내에 존재하는 황 화합물이 감소 및/또는 제거된다.
본 발명의 이러한 특징부 및 다른 특징부는 본 발명의 다양한 실시양태를 도시하는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 다양한 양태의 상세한 설명으로부터 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 터보기계용 연료내의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 또다른 실시양태의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 또다른 실시양태의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 또다른 실시양태의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 또다른 실시양태의 개략도이다.
도면 부호 설명
50 황 화합물 감소 시스템
100 터빈
145 터보기계
110 응축기
120 샤프트
125 공기
130 연소 시스템
135, 136 연료
140 고-에너지 연소 가스
150 배기가스 재순환(EGR) 시스템
155 EGR 유동 조절 장치
160 비-재순환 배기가스
165 배기가스 스트림
170 스크러버
172,174 냉각 유체
176 스크러버 블로우 다운 라인
178 응축성 라인
180 스크러버 재순환 라인
200 열 회수 증기 발생기
210 스크러버 메이크업 라인
220 다운스트림 열 교환기
222, 224 다운스트림 냉각 유체
230 김서림 방지장치(demister)
240 혼합 스테이션
250 주입구 유체
300 업스트림 열 교환기
302, 304 업스트림 냉각 유체
500 주입기
510 습식 전기 집진기
본원에서 기술된 황 화합물 감소(SR) 시스템의 일부 실시양태의 수행으로 실현될 수 있는 장점은, SR 시스템이 터보기계용 연료 내부에서 황 화합물을 감소 및/또는 제거하고, 이로써, 상기 연료의 연소로부터 발생하는 배기가스 스트림내에 존재하는 황 화합물을 감소 및/또는 제거할 수 있다는 점임을 발견하였다.
또한, 본원에서 기술한 SR 시스템의 일부 실시양태의 수행으로 실현될 수 있는 장점은, 연료 내 황 화합물의 감소 및/또는 제거, 및 배기가스 스트림내 황 화합물의 후속적인 감소 및/또는 제거가 재순환 배기가스 스트림내 황 화합물의 감소 및/또는 제거를 유발하고, 터보기계의 내부 컴포넌트들의 부식 및 오염을 최소화한다는 점, 및 보다 간단하고 보다 효과적인 EGR 시스템의 디자인을 가능하게 한다는 점임을 발견하였다.
구체적인 용어는 단지 독자의 편의를 위해 본원에서 사용되었으나, 이는 발명의 범주를 한정하고자 하는 것은 아니다. 예를 들어, "상부", "하부", "좌측", "우측", "전방", "후방, "정상부", "바닥부", "수평", "수직", "업스트림", "다운스트림", "이전" 및 "이후" 등은 단순히 도면에서 보이는 배열을 설명하기 위한 것임을 의미한다. 실제로, 본 발명의 실시양태의 요소 및 요소들은 임의의 방향 및 용어로 배치될 수 있어서, 다른 언급이 없는 한 이러한 변수를 포함하는 것으로 이해되어야만 한다.
본 발명의 실시양태의 SR 시스템은 복수개의 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 상기 컴포넌트들의 배열 및 순서는 터보기계를 위한 연료의 조성에 의해 영향을 받을 수 있다. 하나의 실시양태에서, SR 방법을 포함하는 단계들은, SR 시스템을 사용하여 연료를 연소시키기 전에 연료의 황 화합물을 감소시키는 단계; 및 감소된 수준으로 황 화합물을 갖는 연료가 SR 시스템으로부터 배출되어 터보기계의 연소 시스템에 도달하는 것을 허용하는 단계를 포함한다.
하나의 실시양태에서, 본 발명은 연료의 연소 전에 터보기계용 연료내 황 화합물의 수준을 감소 및/또는 제거하는 기술적 효과를 가질 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 발명은 터보기계의 배출 가스 스트림에 존재할 수 있는 황 화합물의 수준을 감소 및/또는 제거하는 기술적 효과를 가질 수 있다.
또다른 실시양태에서, 본 발명은 배기가스 재순환 시스템에 의한 재순환을 위해 배기가스 스트림에 존재할 수 있는 황 화합물의 수준을 감소 및/또는 제거하는 기술적 효과를 가질 수 있다.
SR 시스템은 기상 유체를 생산하는 다양한 터보기계, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 산업용 가스 터빈(heavy duty gas turbine); 항공용(aero-derivative) 가스 터빈 등(이하, "가스 터빈")에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시양태는, 복수개의 가스 터빈 또는 단일 가스 터빈 둘다에 적용될 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태는 1회 사이클 또는 복합 사이클 배열로 작동하는 가스 터빈에 적용할 수 있다.
도 1을 보면, 터보기계용 연료내의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도가 도시되어 있다. 도 1은 가스 터빈(100) 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 도시한다.
하나의 실시양태에서, 가스 터빈(100)은 샤프트(120)를 갖는 압축기(110)를 포함할 수 있다. 공기(125)는 압축기(110)의 주입구에서 도입되어, 압축기(110)에 의해 압축되고, 그다음 연소 시스템(130)으로 배출되는데, 상기 연소 시스템(130)에서 연료(136)(이로서 한정하는 것은 아니지만 천연 연료)가 연소되어 터빈(145)을 구동하는 고-에너지 연소 가스(140)를 제공한다. 터빈(145)에서, 고온 가스(140)의 에너지는 일(work)로 전환될 수 있고, 이들 중 일부는 샤프트(120)를 통해 압축기(110)를 구동하기 위해 사용되고, 나머지는 하중(도시하지 않음)을 구동하기 위한 유용한 일을 위해 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은, 압력 스윙식 흡착 유닛, 해면철(iron sponge), 탄소 흡착 베드, 렉티솔(Rectisol) 세척 유닛, 및 트리아진계 황 화합물 소거 유닛으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전술한 컴포넌트들은 당업계에 공지되어 있고, 따라서, 명확하게 하기 위해, 추가의 어떠한 기재도 제공하지 않는다. 추가로, 전술한 컴포넌트들이 황 화합물을 감소시키는 상기 방법 및 공정은 당업계에 공지되어 있고, 당 분야의 숙련자들에 의해 인식될 수 있어서, 명확하게 하기 위해, 추가의 설명은 제공하지 않는다. 추가의 실시양태에서, 본원에서 언급하고 있지는 않지만 연료내 황 화합물을 감소시키기 현존하는 임의의 수단 또는 방법; 또는 당업계의 숙련자들에 의해, 터보기계, 특히 터보기계의 연소 시스템과 작동상 통합될 수 있는, 미래에 개발될 연료내 황 화합물을 감소시키기 위한 임의의 수단 또는 방법도, 본 발명의 시스템에 포함된다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 도시하고 있지는 않지만 부가적으로 연료 라인을 포함할 수 있는데, 상기 연료 라인은 SR 시스템(50)과 연소 시스템(130)을 통합하여, 연소 시스템(130)이 SR 시스템(50)에서 배출되는 연료(136)를 수용하도록 한다. 당업계의 숙련자라면, SR 시스템(50)이 연료 라인 또는 임의의 기타 메카니즘에 의해 연소 시스템(130)과 작업상 어떻게 통합되는지 알 수 있을 것이며, 명확하게 하기 위해, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다.
SR 시스템(50)은 황 화합물을 갖는 연료(135)를 수용할 수 있다. 본원에서 기술한 SR 시스템(50)의 컴포넌트들은 연료(135)내에 존재하는 황 화합물의 수준을 감소시킬 수 있다. 그 이후에, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연료(136)는 그다음 SR 시스템(50)으로부터 연소를 위한 연소 시스템(130)으로 배출된다. 하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연소 시스템(130)의 업스트림에 존재할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 황 화합물의 감소는 약 10중량ppm 내지 약 100중량ppb 및 이들 사이의 모든 하부범위(subrange)를 약 0.0중량ppb 내지 약 20중량ppb 및 이들 사이의 모든 하부 범위로 감소시킴을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 연료(135)는 설파이드, 머캅탄, 티올 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 연료(135)는 황화수소, 메틸 에틸 설파이드, t-부틸 머캅탄, 에틸 머캅탄, 메틸 머캅탄 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 동일한 크기이고, 이로서 한정하는 것은 아니지만 약 20,000파운드/시간 내지 약 60,000파운드/시간의 연료(135) 및 연료(136)의 유속과 같은 물리적 특성을 견딜 수 있는 물질로 제조될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 본원에서 기술한 터보기계의 연료내 황 화합물을 감소시키는 시스템이 다중 SR 시스템, 다중 연료 및 다중 터보기계에 사용될 수 있다. 본 발명의 실시양태에서, 전술한 터보기계의 연료내 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템은, 하나 이상의 터보기계; 황 화합물을 포함하는 하나 이상의 연료를 연소시키기 위한 것으로 하나 이상의 연소된 연료가 하나 이상의 터보기계로 수송되는 하나 이상의 연소 시스템; 및 하나 이상의 연료 내 황 화합물의 수준을 감소시키기 위해 하나 이상의 연소 시스템의 업스트림에 배치된 하나 이상의 황 화합물 감소(SR) 시스템을 포함하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 터보기계의 연료 내의 황 화합물을 감소시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 황 화합물 감소(SR) 시스템을 사용하여 연소 시스템에 도입되는 연료의 황 화합물을 상기 연료의 연소 전에 감소시키는 단계; 및 상기 연료를 연소하여, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연소된 연료를 터보기계로의 수송을 위해 연소 시스템으로부터 배출시키는 단계를 포함한다.
도 1의 양태를 보면, 터보기계의 연료내 황 화합물을 감소시키는 방법의 실시양태가 본원에 개시되어 있다. SR 시스템(50)이 제공되고 이는 연소 시스템(130)과 작동상 통합될 수 있다. SR 시스템(50)의 다양한 특징 및 실시양태가 본원에서 기술되어 있고, 따라서, 명확하게 하기 위해서, 부가적인 임의의 논의도 제공하지 않는다. 황 화합물을 갖는 연료(135)는 SR 시스템(50)에 의해 확립된다. 그다음, SR 시스템(50)은 연소 전 연료 스트림(135)의 황 화합물을 감소시킬 수 있다. SR 시스템(50)이 연료(135)의 황 화합물을 감소시킬 수 있는 방법에 대한 다양한 실시양태가 본원에 개시되어 있고, 이로써 명확하게 하기 위해서, 부가적인 어떠한 설명도 제공되지 않는다. 감소된 수준으로 황 화합물을 갖는 연료(136)는 SR 시스템(50)으로부터 연소를 위한 연소 시스템(130)으로 배출된다. 그다음, 상기 연료(136)를 연소시켜, 연소된 연료를 가스 터빈(100)으로 수송한다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 본원에서 기술하는 터보기계의 연료내 황 화합물을 감소시키는 방법은, 복수개의 SR 시스템, 복수개의 연료들 및 복수개의 터보기계에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시양태에서, 전술한 터보기계의 연료내 황 화합물의 감소 방법은, 하나 이상의 황 화합물 감소(SR) 시스템을 사용하여 하나 이상의 연료를 연소하기 전에 하나 이상의 연소 시스템에 도입되는 하나 이상의 연료의 황 화합물을 감소시키는 단계; 및 상기 하나 이상의 연료를 연소하여 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 상기 연소된 연료를 하나 이상의 터보기계로의 수송을 위해 하나 이상의 연소 시스템으로부터 배출시키는 단계를 포함하는, 방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 터보기계의 연료내 황 화합물을 감소시킬 수 있는 시스템은, 터보기계의 배기가스 스트림의 화합물을 감소시킬 수 있고, 상기 터보기계의 배기가스 스트림의 일부를 재순환시킬 수 있으며, 여기서 상기 배기가스 스트림은 주입구 공기와 혼합되어 상기 유닛의 신뢰도 및 유용성에 영향을 미치지 않으면서 터보기계로 재도입될 수 있다. 상기 시스템은 황 화합물 감소(SR) 시스템 및 배기가스 재순환(EGR) 시스템을 포함할 수 있다. SR 시스템의 특징부, 다양한 실시양태 및 사용 방법이 본원에서 기술되고 있으며, 따라서 명확하게 하기 위해서, 추가로 어떠한 논의도 제공하지 않는다.
일반적으로, EGR 시스템은, 배기가스의 일부(이후, "배기가스 스트림"으로 지칭함)를 터보기계로부터 수용하고, 상기 배기가스 스트림내 화합물의 수준을 감소시키고, 그다음 상기 배기가스 스트림을 상기 터보기계의 주입구 영역으로 재순환시킨다. 이러한 방법은 배기가스 스트림내 방출물 수준을 감소시키고, 화합물의 제거 및/또는 격리를 가능하게 한다.
본 발명의 실시양태의 EGR 시스템은 복수개의 요소들을 포함할 수 있다. 상기 요소들의 배열 및 순서는 배기가스의 조성에 의해 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 배기가스 재순환 공정을 포함하는 단계들은 냉각, 스크러빙(scrubbing), 김서림 방지(demisting), 고효율 침전물 및 액적 제거, 및 혼합일 수 있다. 본 발명을 사용하는 경우, 주입구 공기와 혼합되는 전환된 가스는 해로움 없이 터빈 주입구에 도입될 수 있다. 본원에서 기술한 바와 같이, 배기가스 처리를 획득하기 위해 사용될 수 있는 복수개의 배열이 존재한다.
EGR 시스템의 실시양태에서, 본 발명은, 배기가스의 일부 내에 존재할 수 있는 농축된 CO2 및 해로운 화합물, 예를 들어 SOx의 수준을 감소시키는 기술적 효과를 갖는다. 상기 수준은 제 1 수준으로부터, 터보기계의 작동자에 의해 결정될 수 있는 제 2 수준으로 감소될 수 있다. 본 발명의 실시양태는, 농축된 CO2 방출물의 제거 및 격리를 가능하게 할 수도 있다.
EGR 시스템은 이로서 한정하는 것은 아니지만, 산업용 가스 터빈; 항공용 가스 터빈 등(이하, "가스 터빈")을 포함하는, 기상 유체를 제조하는 다양한 터보기계에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시양태는, 하나의 가스 터빈 또는 복수개의 가스 터빈에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시양태는, 1회 사이클 또는 복합 사이클 배열로 작동하는 가스 터빈에 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이, EGR 시스템의 실시양태는 하나 이상의 스크러버; 또는 하나 이상의 스크러버와 하나 이상의 다운스트림 열 교환기; 또는 하나 이상의 스크러버와 하나 이상의 업스트림 열 교환기; 또는 하나 이상의 스크러버, 하나 이상의 다운스트림 열 교환기 및 하나 이상의 업스트림 열 교환기; 또는 이들의 다양한 조합을 사용할 수 있다. 게다가, 각각 또는 임의의 전술한 실시양태는 배기가스 스트림내 해로운 성분들의 수준을 감소시키기 위한 시약을 도입할 수 있는 주입기, 및 상기 성분들의 제거를 위한 습식 전기 집진기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 스크러버 및 열 교환기를 비롯한 요소들은, 상기 EGR 시스템이 기능하고 작동할 수 있는 작동 환경을 견딜 수 있는 임의의 물질로 제조될 수 있다.
도 2를 보면, 터보기계 배기가스의 황 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도가 도시되어 있다. 상기 시스템은, 가스 터빈(100), 연소 시스템(130), 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 시스템은 부가적으로 배기가스 재순환(EGR) 시스템(150)을 부가적으로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연료 스트림(135)내 황 화합물을 감소시킬 수 있다. 그다음, 감소된 수준으로 황 화합물을 갖는 연료 스트림(136)은 SR 시스템(50)으로부터 연소를 위한 가스 터빈(100)의 연소 시스템(130)으로 배출될 수 있다. SR 시스템(50)의 특징부, 다양한 실시양태, 및 사용 방법이 본원에서 기술되고, 따라서, 명확하게 하기 위해서, 임의의 추가 논의도 제공하지 않는다. 가스 터빈(100)의 사용의 특징부 및 다양한 실시양태가 본원에서 개시되고, 따라서 명확하게 하기 위해서, 임의의 추가 논의도 제공하지 않는다.
하나의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 EGR 유동 조절 장치(155) 및 하나 이상의 스크러버(170)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 EGR 유동 조절 장치(155)는 총 배기가스 유동물(도 2에서 도시하지 않음)을 비-재순환 배기가스(160)와 하나 이상의 배기가스 스트림(165)으로 분배할 수 있다. 하나 이상의 EGR 유동 조절 장치(155)는, 이로서 한정하는 것은 아니지만 약 10,000파운드/시간 내지 약 50,000,000파운드/시간의 유속 및 약 38℃ 내지 약 816℃의 온도를 포함하는 물리적 특성을 견딜 수 있는 크기 및 물질로 제조될 수 있다.
가스 터빈(100)의 작동자는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속에 기초하여 하나 이상의 EGR 유동 조절 장치(155)의 위치를 결정할 수 있다. 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 EGR 유동 조절 장치(155)의 다운스트림으로 하나 이상의 스크러버(170)의 주입구 부분까지 유동할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 스크러버 시스템(이하에서 "스크러버"로 지칭함)은 일반적으로 산업상 배기가스 스트림으로부터 입자들 및/또는 다른 방출물들을 제거할 수 있는 공기 오염 제어 장치로서 고려된다. 스크러버는 가스 스트림으로부터 원치않는 오염물들을 "스크러빙"하는 액체를 포함하는 "스크러빙 공정" 등을 사용할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 스크러버(170)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)을 수용한 후, 여러 가지의 기능을 수행할 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 16℃ 내지 약 38℃로 낮출 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)는, 제 1 수준으로부터 제 2 수준으로, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)내 여러 가지의 성분들(도시하지 않음)의 일부를 제거할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 터보기계의 작동자는 제 2 수준의 요구사항을 결정할 수 있다. 상기 화합물로는, 예를 들어 수증기, 산, 알데하이드, 탄화수소 및 이들의 조합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
하나 이상의 스크러버(170)는 스크러버 냉각 유체(172)를 수용하고, 그다음 나중에 배출할 수 있는데, 상기 스크러버 냉각 유체(172)는 전술한 바와 같은 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 낮추기 위해 요구되는 열 전달을 허용하는 유형일 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)는 또한 전술한 화합물 및 농축된 CO2의 일부를 제거할 수 있는 하나 이상의 스크러버 블로우 다운 라인(176)을 포함할 수 있다. 응축성 라인(178)은 스크러빙 공정 동안 응축될 수 있는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 일부를 제거할 수 있다. 스크러버 재순환 라인(180)은 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 일부를 재순환시켜, 스크러빙 공정의 효율을 증가시킬 수 있다. 스크러빙 공정 후, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 응축기(110)까지 다운스트림으로 유동된다. 그다음, EGR 시스템(150)은, 응축기(110)에 의한 압축 전에, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)과 주입구 공기(125)를 혼합시킬 수 있다.
사용시, 가스 터빈(100)이 작동중이면서, 본 발명의 실시양태의 SR 시스템(50) 및 EGR 시스템(150)이 작동할 수 있다. EGR 유동 조절 장치(155)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속이 가능하도록 배치될 수 있고, 비-재순환 배기가스(160)는 배기가스 스택(도시하지 않음) 등 또는 이로서 한정하는 것은 아니지만 열 회수 증기 발생기(도시하지 않음)를 포함하는 것들을 통해 유동할 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 전술한 바와 같이 하나 이상의 스크러버(170)를 통해 다운스트림으로 유동할 수 있다.
하나 이상의 스크러버(170)에서, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도는 포화 온도 미만까지 낮아질 수 있다. 스크러버 냉각 유체(172 및 174)의 사용 및 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도 강하는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 일부가 스크러버 재순환 라인(180)을 통해 유동하도록 할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 응축성 증기의 일부는 응축성 라인(178)을 통해 제거될 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림으로 응축기(110)까지 유동할 수 있다.
본원에서 개시하고 도 3 내지 6에서 도시한 본 발명의 다른 실시양태는, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 유동 경로 및 EGR 시스템(150)의 배치를 변경한 것이다. 추가로, 도 3 내지 6은, 하나 이상의 가스 터빈(100)이 조합된 사이클 조작을 위해 배치될 수 있는 실시양태를 예시한다. 하나의 실시양태에서, 열 회수 증기 발생기(HRSG)(200)는 가스 터빈(100)의 전체 배기가스를 수용할 수 있다. 도 3 내지 6에서 도시하는 바와 같이, EGR 유동 조절 장치(155)는 HRSG(200)의 다운스트림에 연결되어 본원에서 기술하는 바와 같이 작동할 수 있다.
도 3은, 터보기계의 배기가스 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도를 도시하고 있다. 상기 시스템은 가스 터빈(100), 연소 시스템(130) 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 시스템은 부가적으로 배기가스 가스 재순환(EGR) 시스템(150)을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연료(135)내 황 화합물들을 감소시킬 수 있다. 그다음, 감소된 수준으로 황 화합물을 갖는 연료(136)는 SR 시스템(50)으로부터 연소를 위한 가스 터빈(100)의 연소 시스템(130)으로 배출된다. SR 시스템(50)의 특징부, 다양한 실시양태 및 사용 방법이 본원에 개시되어 있고, 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 가스 터빈(100)의 특징부 및 사용의 다양한 실시양태가 본원에서 기술되어 있고 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 본 발명의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170), 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 스크러버(170)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 줄일 수 있고 또한 전술한 바와 같이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)내 복수개의 성분들(도시하지 않음)의 일부를 제거할 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)는, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 스크러버 블로우 다운 라인(176) 및 하나 이상의 스크러버 재순환 라인(180)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)는 또한 스크러빙 공정에서 사용되는 유체를 공급할 수 있는, 하나 이상의 스크러버 메이크-업 라인(210)을 형성할 수 있다.
하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)는 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림에 위치할 수 있고, 가스 터빈(100)의 성능이 고온 주입구 공기(130) 온도로 인해 영향 받지 않도록 하나 이상의 배기가스 스트림(165)을 합리적인 온도까지 낮출 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 2℃(약 어느점 초과) 내지 약 38℃까지 낮출 수 있다.
하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)는, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 낮추기 위해 요구되는 열 전달의 양을 가능하게 하는 유형일 수 있는 다운스트림 냉각 유체(222, 224)를 수용 및 배출할 수 있다. 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)는 또한 하나 이상의 응축성 라인(178)을 포함할 수 있는데, 이는 열 교환 공정 동안 응축될 수 있는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 일부를 제거할 수 있다.
하나 이상의 김서림 방지장치(230)는 본 발명의 실시양태에서 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)의 다운스트림에 위치할 수 있다. 하나 이상의 김서림 방지장치(230)는 상기 스트러빙 및 열 교환 공정으로부터 수송될 수 있는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)으로부터 물 방울을 제거할 수 있다.
본원에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시양태는 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)의 다운스트림에 위치할 수 있는 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)은 주입구 공기(125)와 하나 이상의 배기가스 스트림(165)을 혼합하고 응축기(110)에 도입되는 주입구 유체(250)를 형성하는 장치로 고려된다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)은, 주입구 공기(125)를 하나 이상의 배기가스 스트림(165)과 혼합하기 위해서, 예를 들어 배플, 유동 터너(flow turner) 등을 사용할 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 혼합 스테이션(240)이 요구되지 않을 수 있다. 예를 들어, 주입구 공기(125) 및 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 상기 응축기(110)에 인접한 영역(이로서 한정하는 것은 아니지만, 주입구 배관, 프리넘 내부, 주입구 필터 하우스 근처 등)에서 혼합될 수 있다.
사용시, 가스 터빈(100)이 작동중이면서, 본 발명의 실시양태의 SR 시스템(50) 및 EGR 시스템(150)이 작동할 수 있다. EGR 유동 조절 장치(155)는 본원에서 기술하는 바와 같이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속을 가능하게 하도록 배치할 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은, 본원에서 개시한 바와 같이, 하나 이상의 스크러버(170)를 통해 다운스트림으로 유동할 수 있다. 하나 이상의 스크러버(170)에서, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도는 포화 온도 미만으로 낮아질 수 있다. 스크러버 냉각 유체(172 및 174)의 사용 및 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도 강하는 스트림(165)의 일부가 스크러버 재순환 라인(180)을 통해 유동하도록 할 수 있다. 스크러버(170) 내부에서 사용된 유체 중 일부는 스크러버 메이크-업 라인(210)을 통해 새로운 유체로 대체될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림으로 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)까지 유동할 수 있고, 상기 열 교환기(220)에서 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 응축성 증기의 일부가 응축성 라인(178)을 통해 제거될 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 김서림 방지장치(230)를 통해 유동하고, 그다음 하나 이상의 혼합 스테이션(240)까지 유동하며, 이들 모두는 본원에 개시되어 있다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에서 주입구 유체(250)는 응축기(110)까지 유동할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 김서림 방지장치(230) 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)은 교대 배열(alternate configuration)을 가질 수 있다. 예를 들어, EGR 시스템(150)은, 하나 이상의 혼합 스테이션(240)이 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)의 바로 다운스트림에 위치하고 하나 이상의 김서림 방지장치(230)가 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에 위치할 수 있도록 배치될 수 있다.
도 4를 보면, 터보기계의 배기가스 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도를 도시한다. 상기 시스템은 가스 터빈(100), 연소 시스템(130), 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 시스템은 배기가스 재순환(EGR) 시스템(150)을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연료 스트림(135) 내 황 화합물을 감소시킬 수 있다. 그다음, 감소된 수준으로 황 화합물을 갖는 연료 스트림(136)은 SR 시스템(50)으로부터 배출되어 연소를 위한 가스 터빈(100)의 연소 시스템(130)으로 향할 수 있다. SR 시스템의 특징부, 다양한 실시양태 및 사용 방법이 본원에 기재되어 있고, 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 가스 터빈(100)의 특징부 및 사용의 다양한 실시양태가 본원에서 기술되어 있고, 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170); 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 하나 이상의 스크러버(170)의 업스트림에 배치될 수 있다. 하나의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170), 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함한다. 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 하나 이상의 스크러버(170)의 업스트림에 배치될 수 있고, EGR 유동 조절 장치(155)에서 배출되는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)을 수용할 수 있다. 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)을 약 16℃ 내지 약 38℃의 범위로 냉각시킬 수 있다.
하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 전술한 바와 같이, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 낮추기 위해 요구되는 열 전달의 양을 가능하게 하는 유형일 수 있는 업스트림 냉각 유체(302, 304)를 수용 및 배출할 수 있다. 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 또한 하나 이상의 응축성 라인(178)을 포함할 수 있는데, 이는 열 교환 공정 동안 응축될 수 있는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 일부를 제거할 수 있다.
사용시, 가스 터빈(100)이 작동중이면서, 본 발명의 실시양태의 EGR 시스템(150)이 작동할 수 있다. EGR 유동 조절 장치(155)는 앞서 기술한 바와 같이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속이 가능하도록 배치될 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)를 통해 다운스트림으로 유동할 수 있고, 상기 열 교환기(300)에서 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 응축성 증기의 일부는 응축성 라인(178)을 통해 제거될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 본원에서 기술한 바와 같이 하나 이상의 스크러버(170)를 통해 다운스트림으로 유동할 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림으로 하나 이상의 김서림 방지장치(230)까지 유동하고 그다음 하나 이상의 혼합 스테이션(240)으로 유동할 수 있으며, 이들 모두는 본원에서 개시되어 있다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에서, 주입구 유체(250)는 응축기(110)로 유동할 수 있다. 하나의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은, 하나 이상의 혼합 스테이션(240)이 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)의 바로 다운스트림에 위치할 수 있고, 이로써 하나 이상의 김서림 방지장치(230)는 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에 위치할 수 있도록 배열될 수 있다.
도 5에서는, 터보기계의 배기가스 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도를 도시한다. 상기 시스템은 터빈(100), 연소 시스템(130) 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 시스템은 배기가스 재순환(EGR) 시스템(150)을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연료 스트림(135)내 황 화합물을 감소시킬 수 있다. 그다음, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연료 스트림(136)은 SR 시스템(50)로부터 배출되어 연소를 위한 가스 터빈(100)의 연소 시스템(130)을 향할 수 있다. SR 시스템(50)의 특징부, 다양한 실시양태 및 사용 방법은 본원에 개시되어 있고, 따라서, 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 가스 터빈(100)의 특징부 및 사용의 다양한 실시양태는 본원에 개시되어 있고 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 본 발명의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170), 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, 열은 하나 이상의 배기가스 스트림(165)으로부터 제거될 수 있으며, 이는 하나 이상의 스크러버(170)의 업스트림 및 다운스트림에 배치된 복수개의 열 교환기에 의해 달성될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 이러한 배열은 본원에서 기술한 것 보다 비교적 작은 열 교환기를 허용할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220) 및 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300) 둘다는 EGR 시스템(150) 내부에 포함될 수 있다. 하나의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170); 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300); 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본원에서 기술한 바와 같이, 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300), 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220), 및 하나 이상의 스크러버(170)의 공정이 통합되어 열을 제거하고, 이로써 단계별로 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 낮출 수 있다.
사용시, 가스 터빈(100)이 작동중이면서, 본 발명의 실시양태의 SR 시스템(50) 및 EGR 시스템(150)이 작동할 수 있다. EGR 유동 조절 장치(155)는, 본원에서 기술한 바와 같이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속을 가능하게 하도록 배치될 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)를 통해 다운스트림으로 유동하며, 이는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 49℃ 내지 약 66℃로 낮출 수 있다.
하나의 실시양태에서, 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은, 본원에서 기술하는 바와 같이 하나 이상의 스크러버(170)까지 다운스트림으로 유동할 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)를 통해 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림으로 유동할 수 있고, 이는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 16℃ 내지 약 38℃으로 낮출 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 김서림 방지장치(230)를 통해 하나 이상의 혼합 스테이션(240)으로 유동할 수 있고, 이는 모두 본원에 개시되어 있다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에서 주입구 유체(250)는 응축기(110)로 유동할 수 있다.
본 발명의 실시양태는 또한 하나 이상의 배기가스 스트림(165)으로부터 열 제거의 교대 단계화(alternate staging)를 허용할 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 66℃ 내지 약 177℃의 범위로 낮추고; 그다음 하나 이상의 스크러버(170)가 상기 온도를 약 49℃ 내지 약 66℃의 범위로 낮추고; 그다음 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)가 상기 온도를 약 16℃ 내지 약 38℃의 범위로 낮출 수 있다.
도 6은, 터보기계의 배기가스 화합물을 감소시키기 위한 시스템의 실시양태의 개략도이다. 상기 시스템은 가스 터빈(100), 연소 시스템(130), 및 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 시스템은 배기가스 재순환(EGR) 시스템(150)을 추가로 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, SR 시스템(50)은 연료 스트림(135) 내 황 화합물을 감소시킬 수 있다. 그다음, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연료 스트림(136)은 SR 시스템(50)으로부터 배출되어 연소를 위한 가스 터빈(100)의 연소 시스템(130)을 향한다. SR 시스템(50)의 특징부, 다양한 실시양태, 및 사용 방법은 본원에 개시되어 있고, 따라서 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 가스 터빈(100)의 특징부 및 그의 사용에 관한 다양한 실시양태가 본원에 개시되어 있고, 따라서, 명확하게 하기 위하여, 추가의 어떠한 논의도 제공하지 않는다. 본 발명의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170), 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함한다.
본 발명의 실시양태에서, 하나 이상의 주입기(500) 및 하나 이상의 습식 전기 집진기(510)가 EGR 시스템(150)에 포함된다. 본원에서 기술한 바와 같이, 하나 이상의 스크러버(170)는 스크러빙 공정 중 유체를 사용하여 하나 이상의 배기가스 스트림(165) 내부의 성분의 일부를 제거할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 성분들의 메이크업(make up)으로 인해 성분들의 제거를 보조하기 위해서 시약이 요구될 수 있다. 상기 시약은 성분들을 제거하는 흡수 공정을 수행할 수 있다. 상기 시약은 예를 들어 암모니아, 석회석계 액체 시약, 물 등 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 하나 이상의 주입기(500)는 상기 시약을 EGR 시스템(150)의 하나 이상의 스크러버(170)에 주입할 수 있다.
상기 시약에 의해 사용되는 흡수 공정은, 하나 이상의 스크러버(170)로부터 제거될 수 있는 미립자 물질을 형성할 수 있다. 하나 이상의 습식 전기 집진기(510)는 상기 미립자 물질을 제거할 수 있다. 일반적으로, 상기 습식 전기 집진기(510)는 정전기 전하를 유도하여, 하나 이상의 스크러버(170)로부터 미립자 물질을 제거할 때, 유체를 사용하여 스크러빙 유사 작용을 수행할 수 있다.
하나 이상의 주입기(500) 및 하나 이상의 습식 전기 집진기(510)는 본원에서 기술한 임의의 이전 실시양태에 첨가될 수 있다. 본원에서 기술한 바와 같이, 본원에서 기술한 응축 및 스크러빙 공정이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)내 성분들을 제 2 수준까지 줄이지 않을 때, 하나 이상의 주입기(500) 및 하나 이상의 습식 전기 집진기(510)가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시양태에서, EGR 시스템(150)은 하나 이상의 스크러버(170); 하나 이상의 주입기(500); 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300); 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220); 하나 이상의 습식 전기 집진기(510); 하나 이상의 김서림 방지장치(230); 및 하나 이상의 혼합 스테이션(240)을 포함할 수 있다.
사용시, 가스 터빈(100)이 작동중이면서, 본 발명의 실시양태의 SR 시스템(50) 및 EGR 시스템(150)이 작동할 수 있다. EGR 유동 조절 장치(155)는 본원에서 기술한 바와 같이 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 목적하는 유속을 가능하게 하도록 배치될 수 있다. 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 업스트림 열 교환기(300)를 통해 다운스트림으로 유동할 수 있는데, 이는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 49℃ 내지 약 66℃으로 낮출 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 스크러버(170)까지 다운스트림으로 유동할 수 있는데, 상기 스크러버(170)에서 하나 이상의 주입기(500)가 본원에서 기술한 바와 같이 하나 이상의 시약을 주입할 수 있다.
그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 다운스트림 열 교환기(220)를 통해 하나 이상의 스크러버(170)의 다운스트림으로 유동할 수 있으며, 이는 하나 이상의 배기가스 스트림(165)의 온도를 약 16℃ 내지 약 38℃의 범위로 낮출 수 있다. 그다음, 하나 이상의 배기가스 스트림(165)은 하나 이상의 습식 전기 집진기(510)를 통해 유동하고, 그다음 하나 이상의 김서림 방지장치(230)까지, 그리고 그다음 하나 이상의 혼합 스테이션(240)까지 유동할 수 있고, 이는 모두 본원에 기술되어 있다. 하나 이상의 혼합 스테이션(240)의 다운스트림에서, 주입구 유체(250)가 응축기(110)로 유동할 수 있다.
본원에서의 용어 "제1", "제2" 등은 임의의 순서, 양 또는 중요도를 언급하는 것이 아니라 오히려 하나의 부재와 또다른 부재를 구별하기 위해 사용되며, 본원에서 단수형은 양을 한정하기 위한 것이 아니라, 오히려 지칭된 것이 하나 이상 존재할 수 있음을 나타낸 것이다. 양과 관련하여 사용된 "약"이라는 수식어는 언급된 수치를 포함하고, 문맥에 의해 지시된 의미를 갖는다(예를 들어, 구체적인 양의 측정과 관련된 오차 정도를 포함한다). 본원에서 사용된 접미어"(들)"은 이것이 수식하는 것이 단수 및 복수 둘다를 포함하여 하나 이상을 포함하는 것을 의미하고자 한다(예를 들어, 금속(들)은 하나 이상의 금속을 포함한다). 본원에서 개시된 범위는 포괄적이고 독립적으로 조합가능하다(예를 들어, "약 25중량% 이하 또는 보다 구체적으로는 약 5중량% 내지 약 20중량%"의 범위는 상기 "약 5중량% 내지 약 20중량%"의 종결점 및 모든 중간값을 포함한다).
다양한 실시양태가 본원에 기술되어 있지만, 당업계의 숙련자들이라면, 본원의 구성요소의 다양한 조합, 변종 또는 개선책을 만들 수 있으며 이들도 모두 본 발명의 범주에 속한다는 사실을 본 명세서로부터 인식할 것이다. 추가로, 본 발명의 본질적인 범주로부터 벗어남이 없이 본 발명의 교시로 구체적인 상황 또는 물질을 개질하기 위해서, 다양하게 개조될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최선의 양식으로 기재된 구체적인 실시양태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 모든 실시양태를 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. 터보기계(100);
    황 화합물을 포함하는 연료(135)를 연소시키기 위한 것으로, 연소된 연료가 터보기계(100)로 수송되는, 연소 시스템(130); 및
    연료(135)내 황 화합물의 수준을 감소시키기 위해 상기 연소 시스템의 업스트림에 배치된 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)
    을 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SR 시스템(50)이, 압력 스윙식 흡착 유닛, 해면철(iron sponge), 탄소 흡착 베드 및 트리아진계 황 화합물 소거 유닛으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 컴포넌트(component)를 포함하는, 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 황 화합물이, 설파이드, 머캅탄, 티올 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함하는, 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 황 화합물이, 황화수소, 메틸 에틸 설파이드, t-부틸 머캅탄, 에틸 머캅탄, 메틸 머캅탄 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함하는, 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 SR 시스템(50)이 부가적으로 연료 라인을 포함하고, 상기 연료 라인이 SR 시스템(50)과 연소 시스템(130)을 통합하여, 상기 연소 시스템(130)이 SR 시스템(50)에서 배출되는 연료를 수용하도록 하는, 시스템.
  6. 황 화합물 감소(SR) 시스템(50)을 사용하여 연소 시스템(130)에 도입되는 연료(135)중의 황 화합물을 상기 연료의 연소 전에 감소시키는 단계; 및
    연료(136)를 연소시켜, 감소된 수준의 황 화합물을 갖는 연소된 연료가 터보기계(100)로의 수송을 위해 연소 시스템(130)으로부터 배출되도록 하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 SR 시스템(50)이, 압력 스윙식 흡착 유닛, 해면철, 탄소 흡착 베드 및 트리아진계 황 화합물 소거 유닛으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 컴포넌트를 포함하는, 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 황 화합물이, 설파이드, 머캅탄, 티올 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함하는, 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 황 화합물이, 황화수소, 메틸 에틸 설파이드, t-부틸 머캅탄, 에틸 머캅탄, 메틸 머캅탄 및 이들의 조합으로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상의 황 화합물을 포함하는, 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 SR 시스템(50)이 부가적으로 연료 라인을 포함하고, 상기 연료 라인이 SR 시스템(50)과 연소 시스템(130)을 통합하여, 상기 연소 시스템(130)이 SR 시스템(50)에서 배출되는 연료(136)를 수용하도록 하는, 방법.
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