KR20140060332A - 요구되는 공급량을 최적화하기 위한 에너지 저장 기술 - Google Patents

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KR20140060332A
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콘라트 예지 쿠친스키
더글라스 존 스폴딩
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두산 밥콕 리미티드
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Abstract

화력발전소의 연소 보일러/터빈용 조연성 가스 공급 시스템, 연소 보일러/터빈 시스템, 및 이들을 포함하는 화력발전소가 개시된다. 상기 가스 공급 시스템은 공급되는 공기로부터 산소 부화 가스를 분리 및 생산하는 공기 분리 모듈; 상기 공기 분리 모듈의 출구와 유동적으로 연결되며, 분리된 산소 부화 가스를 액체 상태로 저장하는 조연성 가스 저장 모듈; 상기 공기 분리 시스템 및/또는 상기 조연성 가스 저장 시스템으로부터 선택적으로 산소 부화 가스를 연소 보일러로 공급하는 조연성 가스 공급 모듈;을 포함한다. 상기 공기 분리 모듈의 산소 부화 가스 생산 능력은, 사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸친 부하 계수를 기준으로 조절된 연소 보일러/터빈용 수요율, 및/또는 부하 계수를 기초로 한 종전의 용량보다 장기간 에너지 저장 능력을 제공하도록 용량이 증가된 ASU 용량에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

요구되는 공급량을 최적화하기 위한 에너지 저장 기술 {ENERGY STORAGE TECHNOLOGY FOR DEMANDED SUPPLY OPTIMISATION}
본 발명은 바람직하기로는 바이오매스 연소 기술과 결합되어, 순산소를 연소시키는 능력이나 부분적으로 순산소를 연소시키는 능력을 갖는 화력 발전 설비에 관한 것이며, 또한 그러한 화력 발전 설비용 제어 시스템 및 가스 공급 시스템과, 화력 발전 설비 운전 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 변화하는 수요에 응하여 탄력적으로 운전할 수 있는 화력 발전 설비용 제어 시스템 및 가스 공급 시스템과, 화력 발전 설비 운전 방법에 관한 것이다.
오늘날 세계에서 사용되는 에너지의 대부분은 석탄, 오일, 천연가스 등과 같은 화석연료를 일례로 화력발전소에서 연소시켜 얻고 있다. 화석연료를 연소시키면 대량의 이산화탄소(CO2)가 발생되고 이는 일반적으로 대기 중으로 방출되고 있다. 대기 중의 CO2는 상당한 온실가스로 인식되고 있다. 지구 온난화의 주요 원인들 중 하나는 인류학적 효과로 인해 대기 중에 온실가스 오염이 증가하는 것이라는 점이 입증되었다. 온실가스의 추가 방출 제한과 대기 중으로의 온실가스 방출 제한은 일반적으로 압박감 있는 환경적 요구로 인식되고 있다. 화석연료 연소 시 대기 중으로 방출되는 CO2량을 줄이기 위한 전략들을 성공적으로 수행한다는 것은, 발전을 포함하는 많은 적용 사례에서 화석연료를 계속해서 사용하는 것이 가능하다는 전제에서 본다면 중요한 것이다.
연료를 산소 부화 조연성 가스(oxygen enriched comburant gas)로 연소시키는 한 가지 수단이 순산소 연소(oxyfuel combustion)이다. 화석연료를 연소하는 종래의 연소설비, 일례로 증기 발생 보일러에서, 연료를 연소하는데 필요한 산소는, 대기의 공기를 조연성 가스로 이용하여 공급된다. 순산소 연소의 경우, 산소 함량이 높은 공급가스, 특히 실질적으로 순수 O2와 재생 CO2의 혼합물을 조연성 가스로 사용한다. 순산소 연소 공정은, 탄소 포집을 용이하게 하며 CO2 방출량을 줄이기 위해, CO2 내에 고함량이 농축된 연소생성물 특히 기본적으로 물과 CO2로 이루어지는 연소생성물을 생성시키려고 하는 것이다. 이를 실현하기 위해, 노에 공급되는 연소 공기가 노에 공급되기 전에 공기 분리 장치(ASU: air supply unit)에서 먼저 분리되어야 한다. 분리된 산소 기체만이 연소 공정에 공급되게 된다. 분리된 질소/아르곤 혼합물은 팽창되어 대기 중으로 배출되거나, 추후에 팽창 및 배출되기 위해 저장 탱크 내에 저장된다. 공기분리장치에 의한 공정에서는 액체산소가 내장형 또는 외장형 액체산소(LOX: liquidoxygen) 저장설비 안에 극저온 상태로 저장될 수 있다. 액체공기는 내장형 또는 외장형 액체공기(LA: liquid air) 저장 설비 안에 저장될 수 있다.
연소로에서 조연성 가스로 CO2 부화 재순환 연도 가스(flue gas)와 산소의 혼합물을 사용하는 통상적인 순산소 설비에서, 보일러와, 압축 및 정화 장치(CPU: compression and purification unit)에 결합되어 있는 공기 분리 장치(ASU)는 100% 명목 보일러 수요에 맞추어 운전되도록 설계되어 있다.
현재 기술 수준의 상태에 관한 일 예를 도 1에 도시하였다. 도 1은 하나의 보일러/터빈 장치에 사용되는 O2를 생산하는 하나의 ASU 장치와, 하나의 CPU 장치를 포함하고 있다. 상기 ASU, 보일러/터빈 장치 및 CPU는 명목 정상 상태(nominal steady state)의 보일러/터빈 장치 O2 사양과 관련하여 정상 상태로 작동되도록 용량(size)이 정해지고, 이에 따라 결합되어 있다. 이에 따라, 상기 예의 ASU에서의 O2 생산은 100㎏/s의 명목 정상 상태의 보일러/터빈 장치 O2 사양과 동일하다. 보일러/터빈 장치는 이러한 정상 상태의 최대 부하에서 CO2 170㎏/s를 생산하며, 이러한 양의 CO2가 CPU 내에서 압축된다. ASU 장치를 작동하는 데에 필요한 전기에너지는 보일러/터빈 장치로부터 추출된다.
현재의 기술 상태에 관한 또 다른 실시예가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에서, ASU 장치는 일례로 ASU 응답 시간을 신장시키기 위해 내장형 LOX 저장장치를 구비하며, 산소 사양 100㎏/s의 최대 보일러/터빈 장치에 맞게 용량이 정해져 있다. ASU 장치를 작동하는 데에 필요한 전기에너지는 보일러/터빈 장치로부터 추출된다.
현재의 기술 상태에 관한 또 다른 실시예가 도 3에 제시되어 있다. 도 3에서, ASU 장치는 일례로 ASU 응답 시간을 신장(boost)시키기 위해 외장형 LOX 저장장치에 지지되어 있으며, 산소 사양 100㎏/s의 최대 보일러/터빈 장치에 맞게 용량이 정해져 있다. ASU 장치를 작동하는 데에 필요한 전기에너지는 보일러/터빈 장치로부터 추출된다.
모든 경우에 있어, 연도 가스와 기체 산소의 혼합물을 연소하는 순산소 연소를 제공하는 종래의 시스템들은 명목 보일러 연소 수요에 적어도 100%가 되는 용량의 ASU를 구비하는 설비를 필요로 한다. 실제, 모든 경우에 있어, 명목 수요보다 높은 최대 보일러 수요를 수용할 수 있도록 과대 용량으로 제작될 수 있으며, 및/또는 LOX 저장장치도 신속한 보일러/터빈 장치 산소 가스 요구 변화를 수용하도록 ASU 응답 시간이 짧게 되게 과대 용량으로 제작될 수 있음이 주지되어 있다.
화석 연료 화력발전소는 실제 복합된 공급 전력망(grid)로서의 특별한 역할이 있다. 일반적으로, 화석 연료 화력발전소가 언제나 최대 부하로 운전되는 것은 아니다. 그보다는, 화력발전소의 출력은, 부분적으로 전력망 내의 공급 또는 수요의 변화에 따라 변동하여, 전력망에 대한 공급이 유지된다. 수요의 일일 변화 및 계절별 변화와 비작동 기간에 응하여 이루어지는 운전 방식에 따르면, 부하 계수를 일 주기에서 80% 이하로 줄일 수 있게 된다. ASU가 100% 명목 보일러 수요로 작동되도록 설계하면, 용량을 초과하는 상황이 발생되고, 설비에 들어가는 설비투자 비용과 운용비용(capex and opex)이 증가하게 된다.
본 발명은 바람직하기로는 바이오매스 연소 기술과 결합되어, 순산소를 연소시키는 능력이나 부분적으로 순산소를 연소시키는 능력을 갖는 화력 발전 설비, 또한 그러한 화력 발전 설비용 제어 시스템 및 가스 공급 시스템과, 화력 발전 설비 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 특히 변화하는 수요에 응하여 탄력적으로 운전할 수 있는 화력 발전 설비용 제어 시스템 및 가스 공급 시스템과, 화력 발전 설비 운전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 제1 양태에 따르면, 공급되는 공기로부터 산소 부화 가스를 산출하여 분리하는 공기 분리 모듈;
상기 공기 분리 모듈의 출구와 유동적으로 연결되며, 분리된 산소 부화 가스를 액체 상태로 저장하는 조연성 가스 저장 모듈;
상기 공기 분리 시스템 및/또는 상기 조연성 가스 저장 시스템으로부터 선택적으로 산소 부화 가스를 연소 보일러로 공급하는 조연성 가스 공급 모듈;을 포함하며,
상기 공기 분리 모듈은,
사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸친 부하 계수를 기준으로 조절된 연소 보일러/터빈용 수요율과, 요구되는 전기에너지 저장에 대한 수요 중 어느 하나 또는 이들 모두를 기초로 하는 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화력발전소의 연소 보일러/터빈용 조연성 가스 공급 시스템이 제공된다.
유사하게, 본 발명에 따르는 추가적인 양태에서, 산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소하는 연소 보일러; 연소 보일러에 의해 구동되는 터빈 장치; 및 상기 연소 보일러에 조연성 가스를 공급하여 연료의 연소를 지속시키도록 연소 보일러에 유동적으로 연결되어 있는, 전술한 조연성 가스 공급 시스템을 포함하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템이 제공된다.
이와 유사하게, 본 발명에 따르는 추가적인 양태에서, 산업 공정에 입열을 제공하기 위해 산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소시키는 연소로; 및 연료의 연소를 지속시키기 위해 상기 연소로에 유동적으로 연결되어 조연성 가스를 공급하는 전술한 조연성 가스 공급 시스템을 포함하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템이 제공된다.
유사하게, 본 발명에 따르는 추가적인 양태에서, 산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소시키는 연소 보일러; 상기 연소 보일러에 의해 구동되는 가스 터빈 장치; 및 연료의 연소를 지속시키기 위해 상기 연소 보일러에 조연성 가스를 공기하도록 유동적으로 연결되어 있는 전술한 조연성 가스 공급 시스템을 포함하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템이 제공된다.
본 발명의 핵심은, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 장치와 같이, 공기 분리 모듈의 용량이 사용되는 연소 보일러/터빈 장치의 최대 명목 조연성 가스 요구량에 부합되지 않는다는 것이다. 그보다는, 공기 분리 모듈의 용량이 보일러/터빈 장치가 최대 능력으로 운전되는 최대 명목 조연성 가스 요구량 미만의 조연성 가스를 필요로 하도록 되어 있으며, 사전에 미리 결정되어 있는 작동 기간에 걸친 보일러/터빈 장치 부하 계수를 고려한 보일러/터빈 장치의 조절된 조연성 가스 요구량을 기초로 하고 있다. 공기 분리 모듈의 용량은 산소 부화 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치의 최대 명목 조연성 가스 요구량의 비율로 맞추어져 있으며, 그 비율은 적당한 작동 기간에 걸쳐, 연소 보일러/터빈 장치에 대해 사전에 미리 정해진 작동 부하 계수와 연관되어 있다. 추가적으로, 공기 분리 모듈의 용량은, 용량설계에 기초가 된 종전의 부하 계수보다 장기간 에너지를 저장하기 위해 변경될 수도 있다.
공기 분리 모듈의 작동은, 궁극적으로 그 공기 분리 모듈이 산소 부화 조연성 가스를 공급하는 보일러/터빈 장치의 작동과는 분리되어 있다. 이에 따라, ASU 장치는 재생 에너지원이나 다른 저가 에너지원으로부터 얻어지는 그리드로부터 전기에너지를 이용한다. 연소 보일러/터빈 장치의 최대 명목 조연성 가스 요구량에 대한 비율로 정해지지 않고, 보일러/터빈 장치가 작동할 때에 운전 사이클에서의 운전 기간에 한정되는 것도 아니다.
그 대신, 공기 분리 모듈이 지지되어 있고, 작동 기간에 걸친 보일러/터빈 장치의 조연성 가스 요구량의 변동을 수용하고, 분리된 산소 부화 가스 중 잉여의 부화 가스를 저장하거나, 조연성 가스 공급 모듈로 분리된 추가의 산소 부화 가스를 공급하는 공급원으로 사용하도록 조연성 가스 저장 모듈을 선택적으로 사용함으로써, 보일러/터빈 장치에 대한 조연성 가스의 명목 최대 요구량을 공급할 수 있도록 한다
즉, 연소 보일러/터빈 장치가, 공기 분리 모듈에 의해 생산되는 산소 부화 가스 양 미만의 근방 정도의 조연성 가스를 필요로 하며 작동할 때에, 예컨대 연소 보일러/터빈 장치가 실질적으로 최대 부하 미만으로 작동하거나 작동하지 않을 때에, 잉여의 산소 부하 조연성 가스는 조연성 가스 저장 모듈 내에 저장된다. 연소 보일러/터빈 장치가, 공기 분리 모듈에 의해 생산되는 산소 부화 가스 양 이상의 근방 정도의 조연성 가스를 필요로 하며 작동할 때에, 예컨대 연소 보일러/터빈 장치가 실질적으로 최대 부하로 작동할 때에, 공기 분리 모듈에 의해 연소 가스 공급 모듈로 공급되는 산소 부하 조연성 가스 중 부족분은 조연성 가스 저장 모듈 내에 저장되어 있는 산소 부화 가스로 보충되게 된다.
이러한 방식으로, 통상적인 경우에서와 같이, 궁극적으로 산소 부하 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치에서 필요로 하는 최대 명목 조연성 가스 수요량과 연계되어 공기 분리 모듈의 용량이 정해질 필요가 없게 된다. 단지 운전 사이클 중에 적용되는 일반적인 부하 계수를 기초로 부하 사이클에 걸쳐 보일러/터빈 장치가 필요로 하는 조연성 가스를 공급할 수 있도록 조연성 가스 저장 모듈과 연계하여 공기 분리 모듈의 용량이 정해지면 된다. 통상적인 방식으로 용량이 정해지며, 보일러/터빈 장치의 명목 작동 부하와 연계되는 공기 분리 모듈에 비해, 설비투자 비용과 운용비용이 절감된다.
수요에 따라 추후에 팽창되고 저장 에너지를 회수하기 위해, ASU 장치에서 분리된 질소/아르곤은 탱크 내에 압축 상태로 저장된다.
특히 바람직하기로는, 관련된 보일러/터빈 장치 내에서 탄소 계열 연료를 순산소 연소시키기 위해, 공기 분리 모듈은 공급된 공기로부터 산소 부하 조연성 가스를 생산하며, 필요하다면 조연성 가스 저장 모듈이 생산된 산소 부하 조연성 가스를 저장한다. 예를 들어, 공기 분리 모듈에는, 예컨대 극저온 분리 방식으로 산소 부하 조연성 가스를 생산하는 적어도 하나 바람직하기로는 다수의 공기 분리 장치 압축기가 제공될 수 있다. “산소 부화 가스”라는 용어가 산소의 분율이 대기의 공기보다 큰 임의의 가스를 커버하는 의도로 사용되고 있지만, 실제로는 질소가 실질적으로 없는 조연성 가스 특히 실질적으로 순수 산소를 순산소 연소하는 것으로도 이해할 수 있을 것이다.
바람직하기로는, 공기 분리 모듈은 실질적으로 질소 프리 가스 특히 실질적으로 순수 산소 가스를 생산하여, 이들 가스를 조연성 가스 저장 모듈 및/또는 조연성 가스 공급 모듈로 공급하게 된다. 예를 들어, 공기 분리 모듈은 주지의 하나 또는 그 이상의 극저온 공기 분리 장치를 포함한다.
본 발명의 기저를 이루는 독창적 개념은 본 발명에 따라 공기 분리 모듈에 대해 적당한 용량(size)(다시 말해, 적당한 산소 부화 가스 생산 능력)을, 정상 상태로 작동하는 동안에 명목 보일러 연소 요구량의 100%를 기준으로 결정하는 것이 아니고, 적당히 사전에 미리 결정된 기간에 걸쳐 산출된 보일러 부하 계수가 고려되거나, 에너지 저장 수요를 기준으로 결정하는 데에 있다.
본 발명의 원리에 따르면, 연관 보일러/터빈 장치에 대한 명목 정상 상태 조연성 가스 수요와 보일러/터빈 장치의 부하 계수의 곱과 에너지 저장 필요량에 따라, 공기 분리 모듈의 최소 용량과 조연성 가스의 최소 공급 능력이 정해질 수 있다. 바람직한 경우에 있어, 또 다른 작동상의 이유로 일부 추가의 능력이 부가될 수도 있지만, 위 최소 용량이 최적 용량으로 될 수 있다. 최대 명목 보일러의 정상 상태 수요에 대해 용량이 맞추어지는 것보다 공기 분리 모듈이 작아질 수 있으며, 건조 및 운용 비용 모두를 절감시킨다. 예를 들어, 보일러/터빈 장치가 부하 계수 0.8이고, 보일러/터빈 장치 능력의 10%를 추가의 요구 에너지 저장량으로 하면, 본 발명에 따른 공기 분리 모듈의 용량은 명목 보일러 정상 상태 작동 연소 수요의 90% 이하로 될 수 있다.
본 발명은 공기 분리 모듈이 본 발명의 원리들을 여전히 구현하지만, 예컨대, 정상 상태에서 보일러가 요구하는 양보다 높은 최대 수요를 수용하거나, 조연성 가스 저장 모듈 내에 여분의 조연성 가스를 저장하도록 공기 분리 모듈의 용량이 이보다 크게 될 수도 있는 가능성을 배제하지 않는다. 조연성 가스 저장 모듈은, 일례로 요구되는 가스량을 제공하기 위해 에너지 저장원으로 공기 분리 장치와 함께 사용될 수 있다. 이러한 원리들은 당 업계에 이미 주지되어 있다. 그러나, 본 발명의 핵심은, 공기 분리 모듈에 대해 정해지는 운전 파라미터들이 보일러/터빈 시스템의 정상 상태 운전을 기준으로 하여 정해지는 것과는 분리되어 있으며, 그 보다는 보일러/터빈 시스템에 대해 적용 가능한 부하 계수 및/또는 필요로 하는 추가의 에너지 저장 능력을 고려하여 정해진다는 것에 있다.
본 발명의 원리에 따르면, 공기 분리 모듈의 용량이, 정상 상태에서의 명목 보일러 조연성 요구에 대해 운전 기간에 걸친 부하 계수 및/또는 추가의 에너지 저장 능력을 고려하여 조절된 양을 기준으로 정해진다. 관련 조연성 가스 저장 모듈의 용량은, 운전 기간에 걸친 수요의 변동을 수용하고, 필요하다면 장기 조연성 가스 저장을 제공하도록 정해진다.
본 발명의 원리에 따르는 공기 분리 모듈과 관련 가스 저장 모듈의 용량은 적어도 다음의 사항을 수행하기에 충분한 수준이 되도록 최적화되어야 한다.
a) 공기 분리 모듈이, 운전 기간에 걸쳐 관련 보일러/터빈 장치의 총 수요를 만족시키는 데에 필요로 하는 조연성 가스 총량을 적어도 생산할 수 능력을 가질 것;
b) 조연성 가스 저장 모듈과 조합하여, 보일러/터빈 장치가 최대 정상 상태 부하로 운전될 때에 상기 기간 중 임의의 시기에 있어 적어도 명목 정상 상태 수요에 대한 조연성 가스의 공급이 가능할 것.
적당한 기간에 걸쳐 예컨대 일일별/계절별/연간 수요, 계획된 비운전 기간 등의 변동을 수용하는 최대 사이클에 대해 부하 계수가 결정된다.
공기 분리 모듈은, 보일러/터빈 시스템의 설계 부하 계수를 반영하여 조절되는 보일러/터빈 시스템의 명목 수요를 기준으로 설계된 디자인 능력을 갖는다. 설계 과정은 먼저 적당한 기간에 걸친 부하 계수를 결정하는 단계를 포함한다.
적당한 기간은 24시간에서 최대 1년일 수 있으며, 24시간에서 1년 사이의 기간일 수도 있다.
1일에 걸쳐 그리고 1년에 걸쳐 수요 레벨이 변화하는 경우에도, 그러한 기간에 걸쳐 부하 계수들이 80% 내지는 그 이하로 줄어들 수 있다. 본 발명에 따른 공기 분리 모듈은 연소 보일러/튜브의 명목 정상 상태 수요율에 겨우 80% 정도만의 가스 생산 능력을 갖출 수 있다. 이보다 더 짧은 기간 동안 연속으로 운전되도록 설계되는 다른 시스템에서는, 부하 계수가 80% 보다 상당히 작은, 예컨대 50% 정도로 낮을 수 있다.
본 발명의 원리들은, 공기 분리 모듈의 설계 생산 능력이 현실적으로 정해진 부하 계수 및/또는 요구되는 에너지 저장 능력에 따라 조절된 보일러/터빈의 명목 정상 상태 수요율을 기준으로 이루어지는 시스템에서 구현될 수 있다.
바람직하기로는, 연소로는 일 예로 석탄을 포함하는, 일 예로 석탄을 포함하는, 일 예로 미분탄을 포함하는 탄소 계열의 화석 연료, 그리고 일 예로 가스를 포함하는, 일 예로 오일을 포함하는, 일 예로 바이오매스를 포함하는, 일 예로 증류액을 포함하는, 그리고 이들을 임의로 조합하는 연료를 연소하는 하나 또는 그 이상의 버너를 포함한다. 조연성 가스 공급 모듈은 사용되는 연료의 연소를 지속시키기 위해, 조연성 가스를 버너에 공급한다. 순산소 연소시키기 위해, 공지된 방식으로, 적당한 연료 공급 수단이 연료를 연소 사이트로 공급한다.
특정한 경우, 공기 분리 모듈은 연소 보일러/터빈 시스템에 조연성 가스를 공급하는 공급원을 단 하나만을 제공한다. 이러한 경우, 단일 공급원에서 모듈 또는 시스템에서, 본 발명은 장치들의 모든 배열들을 구현하는데, 단일 공기 분리 장치, 단일 보일러 또는 서로 협동방식으로 작동하는 복수의 분리 장치 및/또는 복수의 보일러를 포함하고, 공기 분리 시스템의 용량이 사전에 미리 결정된 운전 기간에 걸친 적당한 부하 계수에 따라 조절된 연소 보일러/터빈 시스템에 대한 수요율을 참고로 하는 본 발명의 원리에 따라 정해진다.
바람직하기로는, 본 발명의 연소 보일러/터빈 시스템은, 연소 보일러에서 연료를 연소시킴에 따라 발생되는 이산화탄소의 적어도 일부를 압축 및 저장하기 위한 이산화탄소 압축 및 저장 모듈을 추가로 포함한다. 적당한 압축 및 저장 장치가 당 업계에 주지되어 있다. 공기 분리 시스템의 작동 능력과 파라미터들은 보일러/터빈 시스템의 작동 능력 및 파라미터들과 분리된다는 것이 본 발명의 원리이므로, 이산화탄소 압축 및 저장 모듈의 특정 작동 능력과 파라미터들이 본 발명에 대해 특별하지 않다는 것도 이러한 원리를 따른다. 그러나, 바람직한 경우에 있어서, 이산화탄소 압축 및 저장 모듈의 압축 능력은 보일러 생산물에 따라 정해지고, 보일러 생산, 예컨대 적어도 명목 정상 상태 생산능력으로 발생하는 연소 CO2의 발생에 연계된다. 따라서, 압축 및 저장 장치는 보일러 능력과 분리되어 있지 않고, 바람직하기로는 명목 보일러 수요의 필요 포집율과 적어도 연계되어 정해진다.
통상의 기술자라면, 화석 연료와 같은 일부 탄소 계열 연료들은 명목 배출량 측정에서 CO2를 100% 배출하는 것으로 이해하는 반면, 바이오-연료와 같은 다른 탄소 계열 연료는 제로 배출율로 기여하는 것으로 이해한다.
바람직한 경우에 있어서, 이산화탄소 압축 및 저장 모듈의 압축 용량은, 보일러/터빈이 정상 상태로 작동하는 중에 명목 탄소 배출율이 제로 또는 그 미만이 되도록 조절된다.
보일러가, 명목 100% 배출에 기여하는 화석 연료를 연소하도록 설계되어 있는 경우, 압축 및 저장 모듈은 정상 상태로 작동할 때의 배출되는 총 CO2양과 동일한 양의 CO2를 압축하도록 조절되어야 한다. 화석 연료와 바이오매스 혼합물의 연소와 같은 혼합물을 연소하는 경우 또는 순수 바이오매스 연소의 경우, 명목 배출 기여율이 제로 또는 그 미만으로 줄어든다. 시스템상에서 명목 배출량이 제로로 되도록 하기에 충분한 보일러에서 발생된 이산화탄소 양만을 압축 및 저장하고, 나머지 CO2는 예컨대 스택을 통해 대기로 배출되도록 하거나, 이산화탄소 압축 및 저장 시스템은 음(negative)의 배출율을 갖는 시스템을 생산하도록 이산화탄소 압축 및 저장 시스템의 설계 용량을 더 크게 함으로써, 이산화탄소 압축 및 저장 장치의 크기가 줄어들 수 있게 된다.
본 발명에 따른 추가의 양태에서, 화력발전소는 본 발명의 제1 양태에 따르는 조연성 가스 공급 시스템 및/또는 본 발명의 제2 양태에 따른 연소 보일러/터빈 시스템을 포함한다.
본 발명에 따른 추가의 양태에서, 화석 연료를 순산소 연소시키기 위해 산소 부화 조연성 가스를 분리하는 공기 분리 모듈과 산소 부화 조연성 가스 저장 설비를 구비하는 화력발전소 운전 방법으로,
산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소하는 연소 보일러를 구비하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템을 제공하는 단계;
상기 연소 보일러가 명목 정상 상태로 작동하는 데에 필요한 조연성 가스량을 결정하는 단계;
사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸쳐 연소 보일러에 적용되는 설계 부하 계수를 결정하는 단계; 및/또는 ASU 장치와 LOS 저장장치의 용량을 결정하는 데에 필요한 에너지 저장 능력을 규정하는 단계;
공급되는 공기로부터 산소 부화 조연성 가스를 생산하여 분리하는 공기 분리 모듈, 상기 공기 분리 모듈의 출구와 유동적으로 연결되며, 분리된 산소 부화 가스를 액체 상태로 저장하기 위한 조연성 가스 저장 모듈, 및 상기 공기 분리 시스템 및/또는 상기 조연성 가스 저장 시스템으로부터 선택적으로 산소 부화 가스를 연소 보일러로 공급하는 조연성 가스 공급 모듈이 연관된 구성을 제공하는 단계;를 포함하며,
상기 공기 분리 모듈은 상기 결정된 부하 계수 및/또는 상기 필요로 하는 에너지 저장 능력을 고려하여 조절된 연소 보일러/터빈의 조연성 가스 요구량을 기초로 하는 산소 부화 가스 분리 능력으로 운전되는 것을 특징으로 하는 화력발전소 운전 방법이 제공된다.
본 발명의 방법에 따르면, 공기 분리 모듈이 제공되며, 공기 분리 모듈은 보일러/터빈이 정상 상태로 작동할 때에 요구되는 능력과는 별개의 생산 능력, 그리고 상기 정상 상태에서의 수요의 100% 미만 또는 초과의 생산 능력으로 작동하지만, 부하 계수 및/또는 요구되는 에너지 저장 능력을 고려하여 조절된다. 특히, 공기 분리 모듈의 최소 생산 능력은 명목 정상 상태의 조연성 가스 수요와 부하 계수의 곱과, 요구되는 에너지 저장 능력에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 방법은 대안적으로, 조연성 가스가 공급되는 연소 보일러의 수요 용량을 참조하여, 전술한 공기 분리 모듈의 설계 능력을 결정하는 방법으로,
연소 보일러가 정상 상태로 운전되도록 하는 명목 조연성 가스 공급 레벨을 결정하는 단계;
사전에 미리 결정된 작동 주기에 걸쳐 상기 연소 보일러에 대한 부하 계수를 결정하는 단계;
및/또는 필요한 에너지 저장 능력을 규정하는 단계;
결정된 부하 계수 및/또는 필요로 하는 에너지 저장 능력을 참고로 하여 조절된 명목 정상 상태 수요율로부터 상기 공기 분리 모듈을 위한 조연성 가스 생산 능력을 결정하는 단계;를 포함하는 것으로 보여질 수 있다.
특히, 상기 방법은, 연소 보일러가 정상 상태일 때의 명목 조연성 가스 수요 미만이 되도록 공기 분리 모듈의 설계 생산량을 결정하는 단계를 포함하지만, 그 생산량은 부하 계수와 요구 에너지 저장 능력을 고려할 때에 사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸친 보일러의 조연성 가스 수요의 적어도 평균치일 수 있다.
상기 방법은 특히 본 발명의 제1 양태에 따른 조연성 가스 공급 시스템 및/또는 본 발명의 제2 양태에 따른 조연성 보일러/터빈 시스템을 구비하는 화력발전소의 운전 방법으로, 바람직한 특징들이 유추되어 이해될 것이다.
특히, 수요에 의해 조절된 부하 계수를 결정하는 단계는 명목 정상 상태 조연성 가스 수요와 부하 계수의 곱에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
특히, 산소 부화 조연성 가스는 탄소 계열 연소를 순산소 연소하는 데에 적합하며, 산소 부화 조연성 가스는 예컨대 실질적으로 질소가 없는 것이 바람직하며, 실질적으로 순수 산소인 것이 더욱 바람직하다.
공기 분리 모듈의 조연성 가스 생산 능력이 보일러의 수요 요구량과 분리되어 있으며, 수요에 따라 조절된 및/또는 요구 에너지 저장 능력을 제공하도록 증가된 부하 계수와 연계하여 공기 분리 모듈의 조연성 가스 생산 능력이 감소된다. 실제, 부하 계수 및/또는 수요에 따라 조절된 저장 능력은 공기 분리 모듈의 생산 능력을 위한 최소 요구량을 설정한다. 공기 분리 모듈에는, 예컨대 명목의 레벨보다 높은 피크 수요를 수용하도록 하거나 공기 분리 모듈이 전력 수요가 낮은 기간 중에 좀 더 높은 능력으로 작동할 때에 에너지 저장의 유연성을 제공하기 위해, 더 큰 능력이 제공될 수 있다.
보다 상세하기로는, 상기 운전 방법은, 증가되는 그리드 수요에 응답하여 공기 분리 모듈의 운전 전력을 절감하는 경향과, 순산소 연소를 위해 필요로 하는 조연성 가스를 저장 장치로부터 보충하여 균형 잡는 단계; 또는 절감된 그리드 수요에 응답하여 공기 분리 모듈의 운전 전력을 증가시키는 경향과, 결과적으로 잉여되는 양을 저장 장치로 공급하여 균형을 잡는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
공기 분리 시스템은, 그리드에 대해 요구되는 생산이 높은 때에는, 절감된 전력으로 운전되며, 이렇게 절감된 전력은 발전소의 전반적인 운전 전력을 절감한다. 이에 따라, 발전소에서 추가로 전력을 생산하지 않도록 하면서 잉여의 전력을 그리드에 공급하게 된다.
본 발명에 따르면, 탱크 내에 압축 상태로 저장된 질소/아르곤은 필요할 때에 재생될 수 있다.
본 발명에 따르는 추가의 양태에서, 화력발전소는 전술한 바와 같은 공기 분리 시스템을 포함하는 순산소 연소 시스템을 구비하는 발전 장치를 포함한다.
본 발명의 공기 분리 모듈은, 사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸친 부하 계수를 기준으로 조절된 연소 보일러/터빈용 수요율과, 요구되는 전기에너지 저장에 대한 수요 중 어느 하나 또는 이들 모두를 기초로 하는 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 3은 공기 분리 장치의 용량이 적어도 100% 명목 보일러 연소 수요에 맞추어진 공기 분리 장치가 내재된 종래 기술 시스템의 개략도이다.
도 4 내지 8은 공기 분리 장치의 용량이, 연소 수요가 적당한 주기에 걸쳐 사전에 결정된 보일러 부하 계수로 조절되기보다는, 100% 명목 보일러 연소 수요 미만에 맞추어진 본 발명의 실시형태들의 개략도이다.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 운전 원리에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하다.
도 1 내지 3은 위에서 논의된 바 있는 종래 기술에 의한 시스템의 개략도이다. 모든 경우에 있어, 발명이 명료하게 나타나도록 하기 위해, 상기 도면들은 하나의 보일러/터빈 장치를 위해 O2를 생산하는 하나의 ASU 장치와, 하나의 CPU 장치를 도시하고 있다. 상기 ASU 장치와 보일러/터빈 장치 및 CPU 장치의 용량은 정상 상태로 운전되도록 결합되어 있으며, 이에 따라 ASU에서의 생산량은 보일러/터빈이 정상 상태로 운전되는 데에 필요한 양 100㎏/s와 동일하다. 상기 보일러/터빈 장치는 170㎏/s의 CO2를 발생하며, 발생된 CO2는 CPU 내에 압축된다.
도 4 내지 8은 위와 유사한 보일러/터빈 장치용 O2를 생산하는 유사 ASU의 용량이, 연소 수요가 적당한 주기에 걸쳐 사전에 결정된 보일러 부하 계수로 조절되기보다는, 100% 명목 보일러 연소 수요 미만에 맞추어진 본 발명의 실시형태들의 개략도이다.
일반적인 원리에 따르면, 적절한 최소 ASU 용량은 다음 식에 의해 결정된다.
ASU=(100*(BLF)*O2Dem)+AESC (1)
여기서;
BLF - 추정 기간(예컨대, 일일 사이클, 계절별 사이클, 년간 사이클로 비작동 기간을 고려 또는 고려하지 않은)에 걸친 보일러/터빈 부하 계수;
O2Dem - 보일러 명목 연소 수요;
AESC - 추가로 필요한 에너지 저장 능력(additional energy storage capacity)
이에 따라 LOX 저장장치의 용량이 정해질 수 있다.
ASU는 명목 수요보다 높은 최대 보일러 수요를 수용하도록 과대 용량으로 설계될 수 있다. 추가적으로, LOX 저장장치는 명목 수요보다 높은 최대 보일러 수요를 수용하도록 과대 용량으로 설계될 수 있다.
본 발명의 실시 가능한 일 실시형태가 도 4에 제시되어 있다. 도 4는 발명이 명료하게 나타나도록 하기 위해, 상기 도면들은 하나의 보일러/터빈 장치용 O2를 생산하는 하나의 ASU 장치와, 하나의 CPU 장치를 도시하고 있다. 본 실시형태에서, ASU 장치는 보일러/터빈 장치 명목 산소 요구량의 80%로 용량이 맞추어져 있고, LOX 산소 저장장치는 ASU 내에 내장 지지되고 있다. 상기 보일러/터빈 장치는 오로지 석탄으로만 운전되며 전 작동기간에 걸쳐 소정의 부하 계수 0.8로 운전된다. CPU 장치는 보일러/터빈 장치에서 배출하는 최대 CO2 양 170㎏/s에 맞는 용량으로 되어 있다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은, 장치 내에서 명목 배출물이 제로가 된다.
본 발명의 실시 가능한 다른 실시형태가 도 5에 제시되어 있다. 본 실시형태에서, ASU 장치는 보일러/터빈 장치 명목 산소 요구량의 60%를 생산하도록 용량이 맞추어져 있고, ASU 장치에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되고 있다. 상기 보일러/터빈 장치는 석탄 50%와 바이오매스 50%로 연소되도록 설계되었으며, 전 작동 기간에 걸쳐 부하 계수 0.6으로 운전된다. CPU 장치는 보일러/터빈 장치에서 석탄 연소로부터 나오는 최대 CO2 가스와 바이오매스 연소로부터 나오는 최대 CO2 가스를 압축할 수 있는 용량, 128㎏/s의 CO2를 압축할 수 있는 용량으로 되어 있다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이, 장치 내에서 음(negative)이 된다.
본 발명의 실시 가능한 다른 실시형태가 도 6에 제시되어 있다. 본 실시형태에서, ASU 장치는 보일러/터빈 장치 명목 산소 요구량의 75%를 생산하도록 용량이 맞추어져 있고, ASU 장치에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되고 있다. 상기 보일러/터빈 장치는 석탄 50%와 바이오매스 50%로 연소되도록 설계되었으며, 전 작동 기간에 걸쳐 부하 계수 0.75로 운전된다. CPU 장치는 68㎏/s의 CO2 가스를 저장하도록 용량이 맞추어져 있다. 68㎏/s의 CO2 가스 배출물은 스택을 통해 대기 중으로 배출된다. 실제로, CPU 장치는 보일러/터빈 장치에서 석탄 연소에 의해 배출되는 CO2 가스만을 저장하도록 용량이 맞추어져 있다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이 장치 내에서 제로로 된다.
본 발명의 실시 가능한 다른 실시형태가 도 7에 제시되어 있다. 본 실시형태에서, ASU 장치는 보일러/터빈 장치 명목 산소 요구량의 50%로 용량이 맞추어져 있고, ASU에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되고 있다. 상기 보일러/터빈 장치는 오로지 바이오매스로만 운전되며 전 작동 기간에 걸쳐 소정이 부하 계수 0.5로 운전된다. CPU 장치는 보일러/터빈 장치에서 바이오매스 연소에 의해 배출하는 최대 CO2 양 170㎏/s에 맞는 용량으로 되어 있다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은, 장치 내에서 명목 배출물이 음이 된다.
도 4 내지 7은, 간략히 표현하기 위해, 단일 보일러/터빈 장치에 사용되는 O2를 생산하는 단일 ASU 장치와, 이들로부터 발생된 배출물은 단일 CPU 장치에 의해 압축되는 것으로 도시하고 있지만, 이는 단지 설명을 위한 것이라는 점을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명은 필요로 하는 용량에 부합되도록, 특히 보일러/터빈 시스템이 적절한 가동 주기에 걸쳐 소정의 보일러 부하 계수로 조절된 수요 레벨에서 작동되기 보다는 100% 명목 수요보다 낮은 가동율로 가동하는 보일러/터빈 시스템을 위한 O2 또는 다른 산소 릭(rick) 연소 가스를 생산하는 공기 저장 시스템의 사양에 맞추도록, 복수의 ASU 모듈 및/또는 복수의 보일러/터빈 모듈 및/또는 복수의 CPU 모듈이 임의로 조합되어 실시될 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 가능한 다른 구성이 도 8에 제시되어 있다. 상기 구성은 조합과 같은 다양함과 본 발명의 실제 실시형태에서 각 장치들이 개별적으로 적용될 수 있음을 보여준다.
도시되어 있는 실시형태는 네 대의 보일러/터빈 장치 A, B, C 및 D와 하나의 공유 LOX 저장장치를 구비하고 있다.
보일러/터빈 장치 A는 석탄 50%와 바이오매스 50%를 연소시키며, 작동 기간 동안 부하 계수 0.75로 운전된다. 보일러/터빈 장치 A는 하나의 ASU 장치를 구비하며, 상기 ASU 장치는 보일러/터빈 장치의 명목 산소 요구량의 75%를 생산하도록 용량이 맞추어져 있으며, ASU에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되어 있다. CPU 장치는 보일러/터빈 장치 A에서 석탄 연소 및 바이오매스로부터 발생하는 최대 CO2 가스를 압축하도록 용량이 맞추어져 있다. 석탄 및 바이오매스 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이, 장치 내에서 음이 된다.
보일러/터빈 장치 B와 C는, 보일러/터빈 장치 B 및 C 양 장치의 명목 산소 요구량의 75%를 생산하도록 용량이 맞추어져 있는 하나의 ASU 장치를 공유하며, ASU에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되어 있다.
보일러/터빈 장치 B는 석탄 50%와 바이오매스 50%를 연소시키며, 작동 기간 동안 부하 계수 0.75로 운전된다. 보일러/터빈 장치 B용 CPU 장치는 석탄 연소만에 의해 배출되는 것을 수용하도록 용량이 맞추어져 있다. 바이오매스에 의해 발생되는 CO2 가스는 스택을 통해 배출된다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이 음인 장치 내에서 이루어진다. 보일러/터빈 장치 C는 석탄만을 연소시키며, 작동 기간 동안 부하 계수 0.75로 운전된다. 보일러/터빈 장치 B용 CPU 장치는 석탄 연소만에 의해 배출되는 최대 CO2 가스를 압축하도록 용량이 맞추어져 있다. 석탄 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이, 장치 내에서 제로가 된다.
보일러/터빈 장치 D는 복수의 ASU 장치로부터 공급되는 산소를 받아들인다. ASU 장치들의 용량은 다르지만, 이들 ASU 장치들의 조합 용량은 보일러/터빈 장치 D의 명목 산소 요구량의 75%를 생산하도록 용량이 맞추어져 있으며, ASU에 대해 LOX 산소 저장장치가 외장 지지되어 있다. 보일러/터빈 장치 D는 석탄 50%와 바이오매스 50%를 연소시키며, 작동 기간 동안 부하 계수 0.75로 운전된다. 보일러/터빈 장치 D용 CPU 장치는 석탄 및 바이오매스 연소에 의해 생성되는 최대 CO2 가스를 압축하도록 용량이 맞추어져 있다. 석탄 및 바이오매스 연소로부터 나온 배출물의 압축과 저장은 명목 배출물이, 장치 내에서 음이 된다.
제시되어 있는 모든 실시 가능한 장치 구성에서, ASU 장치를 작동시키는 데에 필요한 전력은 재생에너지원 또는 저가 에너지원으로부터 공급되는 것이 바람직하며, 보일러/터빈 장치의 작동과는 분리되어 있다.

Claims (26)

  1. 화력발전소의 연소 보일러/터빈용 조연성 가스 공급 시스템으로,
    공급되는 공기로부터 산소 부화 가스를 분리 및 생산하는 공기 분리 모듈;
    상기 공기 분리 모듈의 출구와 유동적으로 연결되며, 분리된 산소 부화 가스를 액체 상태로 저장하는 조연성 가스 저장 모듈;
    상기 공기 분리 시스템 및/또는 상기 조연성 가스 저장 시스템으로부터 선택적으로 산소 부화 가스를 연소 보일러로 공급하는 조연성 가스 공급 모듈;을 포함하며,
    상기 공기 분리 모듈은,
    사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸친 부하 계수를 기준으로 조절된 연소 보일러/터빈용 수요율(demand rating)과, 요구되는 전기에너지 저장에 대한 수요 중 어느 하나 또는 이들 모두를 기초로 하는 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하는 것을 특징으로 하는, 화력발전소의 연소 보일러/터빈용 조연성 가스 공급 시스템.
  2. 산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소하는 연소 보일러;
    연소 보일러에 의해 구동되는 터빈 장치; 및
    상기 연소 보일러에 조연성 가스를 공급하여 연료의 연소를 지속시키도록 연소 보일러에 유동적으로 연결되어 있는, 청구항 1에 따른 조연성 가스 공급 시스템을 포함하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치가 명목 정상 상태로 운전하는 데에 필요한 조연성 가스의 100% 미만의 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치가 명목 정상 상태로 운전하는 데에 필요한 조연성 가스의 100%를 초과하는 양의 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 산소 부화 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치가 최대 명목 조연성 가스의 필요량의 일정비율에 해당하는 양의 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하도록 용량이 맞추어지되, 상기 일정비율은 적당한 작동 주기에 걸쳐, 관련 연소 보일러/터빈 장치에 대해 사전에 미리 결정된 운전 부하와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 장기간 에너지 저장 능력을 제공하도록 하는 외에, 산소 부화 조연성 가스가 공급되는 보일러/터빈 장치가 최대 명목 조연성 가스의 필요량의 일정비율에 해당하는 양의 산소 부화 가스 생산 능력을 구비하도록 용량이 맞추어지고, 상기 일정비율은 적당한 작동 주기에 걸쳐, 관련 연소 보일러/터빈 장치에 대해 사전에 미리 결정된 운전 부하와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 관련 연소 보일러/터빈 장치에서 요구되는 명목 정상 상태 조연성 가스를 생산하도록 하는 최소 조연성 가스 공급 능력과, 적당한 작동 주기에 걸쳐 사전에 미리 결정된 보일러/터빈 장치의 작동 부하 계수를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 조연성 가스 저장 모듈은 작동 주기에 걸쳐 변동하는 보일러/터빈의 조연성 가스 요구량을 수용할 수 있으며, 상기 보일러/터빈 장치의 명목 부하 조연성 가스 요구량의 최대 요구량을 공급할 수 있는 용량을 가지며, 상기 조연성 가스 저장 모듈은, 선택적으로, 분리된 산소 부화 가스 중 과잉의 산소 부하 가스를 저장하거나 잉여의 분리된 산소 부화 가스를 조연성 가스 공급 모듈로 공급하는 공급원이 되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 조연성 가스 저장 모듈은,
    상기 공기 분리 모듈이 작동 기간에 걸쳐 적어도 관련 보일러/터빈이 필요로 하는 총 요구량을 만족시키기에 필요한 조연성 가스의 총량을 생산할 수 있거나;
    상기 조연성 가스 저장 모듈과 조합을 이뤄, 관련 보일러/터빈이 최대 정상 상태의 부하로 운전될 때에 작동 기간 중 어느 때에서도 관련 보일러/터빈의 명목 정상 상태 요구량을 적어도 만족시키기에; 충분한 레벨의 용량으로 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은 실질적으로 질소가 존재하지 않는 가스를 생산하여 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은, 분리된 질소/아르곤 부화 가스를, 요구되는 에너지 회수에 응답하여 배출하도록 질소/아르곤 저장 설비 내에 저장하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은 실질적으로 순수한 산소 가스를 생산하여 공급하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 선행하는 청구항들에 있어서,
    상기 공기 분리 모듈은 재생에너지원 또는 저가에너지원으로부터 생산되는 전기에너지를 이용하되, 상기 저가에너지는 생산되는 산소 가스를 활용하는 공정으로부터 유래하지 않는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 선행하는 청구항들에 있어서,
    부하 계수는, 일일/계절별/년간 수요, 계획된 비작동 기간 등의 변동을 수용하도록, 시스템이 작동하는 적당 기간에 걸쳐 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 선행하는 청구항들에 있어서,
    부하 계수는 적어도 24시간에 걸쳐 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 선행하는 청구항들에 있어서,
    부하 계수는 최대 1년의 기간에 걸쳐 결정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 선행하는 청구항들에 있어서,
    탄소계열 연료를 연소하는 버너가 하나 또는 그 이상 제공되어 있는 연소로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 청구항 13에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 석탄 버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 선행하는 청구항들에 있어서,
    연소 보일러 내에서의 연료 연소에 의해 발생되는 이산화탄소의 적어도 일부를 압축 및 저장하는, 이산화탄소 압축 및 저장 모듈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 청구항 15에 있어서,
    이산화탄소 압축 및 저장 모듈의 능력이, 보일러/터빈이 정상 상태로 작동하는 중에 명목 탄소 배출율이 제로 또는 그 미만이 되도록 하는 연소 보일러의 이산화탄소 배출과 관련된, 이산화탄소 압축 및 저장 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 선행하는 청구항들에 따른 조연성 가스 공급 시스템 및/또는 연소 보일러/터빈 시스템을 구비하는 발전장치를 포함하는 화력발전소.
  22. 선행하는 청구항들에 따른 조연성 가스 공급 시스템 및/또는 연소 보일러/터빈 시스템을 구비하며 산업 열공급원 또는 지역 열공급원으로 기능하는 연소로 장치.
  23. 화석 연료를 순산소 연소시키기 위해 산소 부화 조연성 가스를 분리하는 공기 분리 모듈과 산소 부화 조연성 가스 저장 설비를 구비하는 화력발전소 운전 방법으로,
    산소 부화 조연성 가스가 존재하는 상태에서 연료를 연소하는 연소 보일러를 구비하는 화력발전소의 연소 보일러/터빈 시스템을 제공하는 단계;
    상기 연소 보일러가 명목 정상 상태로 작동하는 데에 필요한 조연성 가스량을 결정하는 단계;
    사전에 미리 결정된 작동 기간에 걸쳐 연소 보일러에 적용되는 설계 부하 계수를 결정하는 단계; 및/또는 ASU 장치와 LOS 저장장치의 용량을 결정하는 데에 필요한 에너지 저장 능력을 규정하는 단계;
    공급되는 공기로부터 산소 부화 조연성 가스를 생산하여 분리하는 공기 분리 모듈, 상기 공기 분리 모듈의 출구와 유동적으로 연결되며, 분리된 산소 부화 가스를 액체 상태로 저장하기 위한 조연성 가스 저장 모듈, 및 상기 공기 분리 시스템 및/또는 상기 조연성 가스 저장 시스템으로부터 선택적으로 산소 부화 가스를 연소 보일러로 공급하는 조연성 가스 공급 모듈이 연관된 구성을 제공하는 단계;를 포함하며,
    상기 공기 분리 모듈은 상기 결정된 부하 계수 및/또는 상기 필요로 하는 에너지 저장 능력을 고려하여 조절된 연소 보일러/터빈의 조연성 가스 요구량을 기초로 하는 산소 부화 가스 분리 능력으로 운전되는 것을 특징으로 하는 화력발전소 운전 방법.
  24. 청구항 23에 있어서,
    공기 분리 모듈의 최소 생산 능력은 명목 정상 상태로 운전하는 데에 필요한 조연성 가스 요구량과 설계 부하 계수의 곱에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 화력발전소 운전 방법.
  25. 조연성 가스가 공급되는 연소 보일러의 요구량을 참조하여, 전술한 공기 분리 모듈의 설계 능력을 결정하는 방법으로,
    연소 보일러가 정상 상태로 운전되도록 하는 명목 조연성 가스 공급 레벨을 결정하는 단계;
    사전에 미리 결정된 작동 주기에 걸쳐 상기 연소 보일러에 대한 부하 계수를 결정하는 단계;
    및/또는 필요한 에너지 저장 능력을 규정하는 단계;
    결정된 부하 계수 및/또는 필요로 하는 에너지 저장 능력을 참고로 하여 조절된 명목 정상 상태 수요율로부터 상기 공기 분리 모듈을 위한 조연성 가스 생산 능력을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 분리 모듈의 설계 능력 결정 방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    공기 분리 모듈을 위한 조연성 가스 생산 능력을 결정하는 단계는, 연소 보일러가 정상 상태로 작동하는 데에 필요한 명목 조연성 가스량보다 적은 양이지만, 적어도 그 양은 명목 정상 상태 조연성 가스 요구량과 설계 부하 계수의 곱인 양을 생산하도록 공기 분리 모듈의 설계 생산량을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 분리 모듈의 설계 능력 결정 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150260029A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Rachid Mabrouk Integrated process for enhanced oil recovery using gas to liquid technology
US10316825B2 (en) 2015-09-02 2019-06-11 Sebastiano Giardinella Non-air compressed gas-based energy storage and recovery system and method

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4227374A (en) * 1978-10-20 1980-10-14 Oxley Alan J Methods and means for storing energy
US20070251267A1 (en) * 2006-04-26 2007-11-01 Bao Ha Cryogenic Air Separation Process
US20090158978A1 (en) * 2007-12-20 2009-06-25 Foster Wheeler Energy Corporation Method of controlling a process of generating power by oxyfuel combustion
JP5178453B2 (ja) * 2008-10-27 2013-04-10 株式会社日立製作所 酸素燃焼ボイラ及び酸素燃焼ボイラの制御方法
JP4920051B2 (ja) * 2009-02-25 2012-04-18 株式会社日立製作所 酸素燃焼ボイラプラント及び酸素燃焼ボイラプラントの運転方法

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