KR20140068975A - 하류 폐열 보일러를 갖춘 가스 터빈으로부터 폐 가스를 재순환하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하류 폐열 보일러를 갖춘 가스 터빈으로부터 폐 가스를 리사이클링하는 방법으로서, 폐 가스는 가스 터빈의 공급 공기 흐름으로 계량되어, 폐 가스의 온도 및 조성이 조절될 수 있으며, 이러한 방식으로 저장 장소로 주입될 수 있는 고농도 이산화탄소(CO2)를 얻게 되어, 전체 공정에 대한 이산화탄소 수지는 낮게 유지될 수 있거나 무시할 수 있다. 폐 가스의 계량된 리사이클링에 의하여 가스 터빈 내에서의 온도를 낮출 수 있고, 폐 가스 내의 이산화탄소 함량을 상당히 증가시킬 수 있어서, 연소 및 열 교환 이후에, 가스 세정(gas scrubbing)이 가능할 수 있으며, 한편으로는, 이산화탄소는 회수될 수 있으며, 다른 한편으로는, 폐 가스 내의 유리 산소의 함량은 감소될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 산소-농축 가스는 연료 가스와 함께 연소용 가스 터빈으로 공급된 이후에, 폐 가스로 희석되어 온도가 산소 농축에도 불구하고 낮게 유지될 수 있으며, 연소 및 열 교환 이후에, 고농도 이산화탄소가 수득된다.

Description

하류 폐열 보일러를 갖춘 가스 터빈으로부터 폐 가스를 재순환하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR FEEDING BACK EXHAUST GAS FROM A GAS TURBINE WITH A DOWNSTREAM WASTE HEAT BOILER}
본 발명은 하류 폐열 보일러를 갖춘 가스 터빈으로부터 폐 가스를 리사이클링하는 방법에 관한 것으로서, 상기 폐 가스는 폐 가스의 온도 및 조성이 조절될 수 있도록 하는 방식으로 가스 터빈의 공급 공기 흐름으로 계량되고, 이러한 방식으로 저장 장소로 주입될 수 있는 고농도 이산화탄소(CO2)를 얻게 되어, 전체 공정에 대한 이산화탄소 수지는 낮게 유지될 수 있거나 무시할 수 있다. 폐 가스의 계량된 리사이클링에 의하여 가스 터빈 내에서의 온도를 낮출 수 있고, 폐 가스 내의 이산화탄소 함량을 상당히 증가시킬 수 있어서, 연소 및 열 교환 이후에, 가스 세정(gas scrubbing)이 가능할 수 있으며, 한편으로는, 이산화탄소는 회수될 수 있으며, 다른 한편으로는, 폐 가스 내의 유리 산소의 함량은 감소될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 산소-농축 가스는 연료 가스와 함께 연소용 가스 터빈으로 공급된 이후에, 폐 가스로 희석되어 온도는 산소 농축에도 불구하고 낮게 유지될 수 있으며, 연소 및 열 교환 이후에, 고농도 이산화탄소가 수득된다.
많은 에너지 생성 공정은 직접 연소 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 가스 터빈 내에서 연소가능한 가스들의 연소를 이용한다. 이후, 고온 폐 가스들은 열 교환기 내에서 냉각되고, 여기서 스팀이 생성되며, 차례로 기계적 에너지도 생성하는 제2 터빈을 구동시키는데 이용된다. 기계적 에너지는 차례로 다양한 목적을 위해 이용될 수 있다; 보조 장치들을 구동시키거나 전기 에너지를 생성하는데 흔히 이용된다. 가스 및 스팀 발전소에서 흔히 이용되며 조합된 열 및 전력 생성의 원리로 작동하는 그러한 공정은 효율이 높다.
그러한 공정용 연료 가스로서, 궁극적으로는 터빈의 가스실로 공급될 수 있고 연소 도중에 어떠한 부식성 잔류물 또는 연소 생성물을 생성하지 않는 가스들로 가스 터빈들을 구동하는데 적합한 모든 가스들이 이용될 수 있다. 이러한 가스들은 예를 들면, 천연 가스, 정유소 가스들, 바이오가스들 또는 합성 가스들이다. 정유소 가스들은 특히, 부탄, 수소함유 가스들 또는 LPG('액화 석유 가스')라고 지칭되는 액체 가스와 같은 액체 화석 연료들을 처리하는 동안에 형성하는 그러한 가스들인 것으로 이해된다. 예를 들면, 합성 가스가 이용되면, 이는 임의의 방식으로 생성될 수 있다. 합성 가스의 생성 공정은 예를 들면, 분류층 가스화에 있어서 산소함유 가스와 함께 정밀하게 정제된 탄소 함유 연료가 가스화되는 석탄 가스화이다. 이렇게 생성되는 합성 가스는 연소에 의하여 가스 터빈들을 구동시키는데 이용될 수 있다. 가스 터빈 내의 연료 가스의 이용가능성을 확보하기 위하여, 연소 전에 가스 세정이 통상적으로 수행됨에 따라 연료 가스는 연소 도중에 어떠한 부식성 가스들을 생성하지 않으며, 가스 터빈의 비용-효율적 수명이 달성될 수 있다.
가스 터빈들 내의 연료 가스들의 연소에 있어서 온도는 통상적으로 최대 2200℃이다. 연소 이후에, 고온 폐 가스는 폐열 보일러로 공급되어, 폐 가스의 현열이 스팀의 회수용으로 이용될 수 있다. 연소 도중에, 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)이 형성되어, 이 가스들을 제외하고는, 연료 가스가 연소 이전에 가스 세정을 거치게 되면, 가스는 질소(N2)만 함유하게 될 것이다. 만약 순수한 산소가 연소에 이용된다면, 폐 가스는 실질적으로 이산화탄소와 물만 함유한다.
이산화탄소는 지구 온난화에 기여하는 온실 가스이다. 이런 이유로, 많은 나라들은 지구 대기로 방출되는 이산화탄소의 양을 낮은 수준으로 유지하는 것을 목표로 하고 있다. 그러므로, 바로 시작부터 이산화탄소를 적게 또는 전혀 생성하지 않도록 하는 공정들의 설계가 기술적으로 가능할 수 있다. 연료 가스로서 순수한 수소를 이용하는 것이 통상적으로 비용-효율적이지 않기 때문에, 가스 세정에 의하여 통상적으로 달성되는, 낮거나 무시해도 될 정도의 이산화탄소 배출을 이루는 공정들을 제공하기 위해 노력을 경주한다. 이 공정은 흡수 용매의 도움으로 이산화탄소의 흡수에 의하여 연소 가스들로부터 이산화탄소를 제거하는 역할을 한다. 이후, 이산화탄소는 흡수 용매의 재생 도중에 회수된다.
가스 세정으로부터 얻은 이산화탄소의 대기로의 방출을 피하기 위하여, 이산화탄소가 압축되고 저장 장소로 주입될 수 있다. 이런 식으로, 이 가스는 영구적으로 대기로 진입하는 것이 방지된다. 압축 이산화탄소의 저장 장소로의 재주입 공정의 일례는 유럽 공개 특허 1258595A2에 주어져 있다.
그러한 이산화탄소의 저장 장소로의 재주입이 이산화탄소의 대기로의 방출을 낮거나 무시해도 될 정도의 수준으로 유지한다고 하더라도, 이는 공정의 비용-효율을 감소시킨다. 이산화탄소의 제거를 위한 가스 세정, 이산화탄소의 압축, 압축 이산화탄소의 가능한 수송 및 저장 장소로의 재주입으로 인하여 공정의 비용-효율에 영향을 주는 추가적인 비용이 야기된다. 이러한 이유로 인하여, 이산화탄소의 하류 처리공정에 필요로 하는 추가적인 공정 단계들에 대한 비용을 최대한 낮게 유지하는데 노력을 경주한다.
이를 위한 출발점은 가스 터빈으로부터 나온 폐 가스의 조성을 가스 세정에서 가능한 한 거의 노력을 필요로 하지 않도록 유지하는 것이다. 이는 일차적으로 폐 가스 내의 이산화탄소 함량을 가능한 한 높게 유지하여, 가스 세정으로 농축이 거의 되지 않게 해야만 한다는 것을 의미한다. 또한, 산소가 대부분의 흡수 용매들의 조작성을 손상시키기 때문에, 처리될 폐 가스의 산소 함량은 가능한 한 낮아야 한다. 가스 세정에 의한 이산화탄소의 제거에 이용되는 많은 흡수 용매들은 산소와 반응하는 아미노기들을 함유한다. 이러한 이유로 인하여, 가스 터빈으로부터의 폐 가스의 조성이 전체 공정의 비용-효율성을 위해 중요하다.
그러므로, 하류 열 회수 시스템을 갖춘 가스 터빈의 조작 공정이 바로 시작부터 높은 이산화탄소 함량 및 매우 낮은 산소 함량(O2)을 갖는 폐 가스를 생성한다면 유리하다. 또한, 중적(ballast) 가스로서 질소의 함량은 가능한 한 낮아야 한다. 다른 가스들도 소량으로만 존재하여야 한다. 그러나, 이는 통상적으로 가스 세정이 연소 이전에 수행되고, 연소가 화학양론적으로 어떻게든 수행되는 경우이다.
그러므로, 부피 퍼센트로 가능한 한 최대의 이산화탄소 함량 및 부피 퍼센트로 가능한 한 최저의 산소 함량을 제공하는 공정을 제공하는 것이 목적이다. 또한, 공정은 부피 퍼센트로 질소 함량을 낮은 수준으로 유지하게 하는 것이다.
본 발명은 특정한 정도로 주 공정 단계의 주변부 영역들을 나타내는 두 실시형태들로 존재하는 공정에 의하여 상기 목적을 달성하는데, 주 공정 단계는 열 교환 이후에 가스 터빈의 연소 공기로의 폐열 보일러를 빠져나온 냉각된 폐 가스의 부분-흐름을 계량하여, 더 높은 함량의 이산화탄소를 얻으며, 연소 이후에, 열 에너지의 회수를 위한 열 교환 및 가스 세정이 수행되어, 이산화탄소(CO2)를 수득하는 단계로 이루어져 있다. 이 방법은 특정한 정도로 주변부 영역을 나타내며, 나머지 주변부 영역은 가스 터빈 내에서 산화제로서 순수한 산소를 이용함으로써 가스 세정을 회피하는 단계로 이루어져 있다. 그 결과, 연소 도중에는 이산화탄소와 물만 생성되어, 물의 응축 이후에는 순수한 이산화탄소(CO2)가 수득된다.
폐 가스는 가능한 한 많은 폐 가스가 리사이클링되지만, 그럼에도 불구하고 연소가 용이하게 수행되도록 가스 터빈의 연소 공기로 계량된다. 후자는 바람직하게는 매개변수들의 측정을 기초로 조절되는데, 측정 매개변수는 가스 터빈 내에서의 연소 온도를 측정하는 단계로 이루어져 있다. 이 방법을 적절히 다루게 되면 산소를 거의 함유하지 않을 폐 가스를 생성하게 된다. 가스 터빈 내에서 연소용 산소-농축 가스를 이용하고 열 회수 이후에 가스 세정을 수행하는 것도 가능하다. 이러한 경우, 폐 가스 내의 산소 함량은 가스 세정에 현저한 손상은 주지 않는 그러한 수준에서 유리하게 유지된다.
이렇게 함으로써, 이산화탄소는 바람직하게는 고농도로 수득된다. 이는 순수하거나 기술적으로 순수할 수 있지만, 실제로는 임의의 농도일 수 있다.
특히, 가스 터빈 내에서 산소 함유 가스로의 연소에 적합한 연료 가스를 태움으로써, 기계적 에너지가 생성되고 폐 가스가 간접 열 교환에 의하여 폐열 보일러 내에서 물을 증발시켜, 고온 스팀이 생성되는, 가스 터빈의 폐열 보일러로부터 냉각된 폐 가스의 계량된 리사이클링 방법으로서, 냉각된 폐 가스의 부분-흐름이 폐열 보일러를 빠져나간 이후에 가스 터빈의 연소 공기로 계량되고, 상기 폐 가스는 연소용 가스 터빈으로 공급되며, 냉각된 폐 가스의 다른 부분-흐름은 폐열 보일러를 빠져나간 이후에 산 가스들의 흡수를 위해 가스 세정기로 공급되어, 이산화탄소(CO2)가 상기 가스 세정기로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 방법이 청구된다.
또한, 가스 터빈 내에서 산소 함유 가스로의 연소에 적합한 연료 가스를 산소-농축 가스와 태움으로써 기계적 에너지가 생성되고 폐 가스가 간접 열 교환에 의하여 폐열 보일러 내에서 물을 증발시켜, 고온 스팀이 생성되는, 가스 터빈의 폐열 보일러로부터 냉각된 폐 가스의 계량된 리사이클링 방법으로서, 냉각된 폐 가스의 부분-흐름이 폐열 보일러를 빠져나간 이후에 가스 터빈의 연소 공기로 계량되고, 나머지 부분-흐름은 냉각되어 물이 응축하고 이산화탄소(CO2)는 회수되는 것을 특징으로 하는 방법이 청구된다.
폐 가스 부분-흐름들의 리사이클링을 포함하는 가스 터빈들의 이용 방법들은 유럽 특허 0453059B1 또는 일본 공개 특허 4116232A로부터 기본적으로 알려져 있다. 그러나, 후자는 이산화탄소의 회수를 포함하지 않으며, 리사이클링된 폐 가스를 계량하지 않는다.
산소-농축 가스는 바람직하게는 공기 분리 장치로부터 취한다. 그러나, 상기 가스는 압력 변동 흡착 장치에 의하여 제공될 수도 있다. 산소-농축 가스는 원하는 임의의 방식으로 실질적으로 생성될 수 있다. 가스 터빈 내의 산화제로서 산소-농축 가스를 이용하면 연소 이후에 이산화탄소 함량을 증가시키고 폐 가스 내의 질소 함량을 감소시킨다. 가스 세정 도중에 질소의 가스 중적은 낮기 때문에, 이에 따라 가스 세정은 단순화된다. 그럼에도 불구하고, 폐 가스의 이산화탄소 내의 질소 함량이 기술적으로 실재하는지가 요구될 것이다. 산소-농축 연소 공기가 이용되는 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 냉각된 폐 가스의 부분-흐름은 폐열 보일러를 빠져나간 이후에 산 가스들의 흡수용 가스 세정기로 공급되고, 이산화탄소(CO2)가 가스 세정기로부터 회수된다. 산화제로서 산소-농축 가스를 이용하는 경우, 연소에 있어서 잔류 산소 함량을 낮은 수준으로 유지하기 위하여 냉각된 폐 가스를 계량함으로써 연소가 적당히 수행되어야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 산소-농축 가스는 순수한 산소이고, 수득된 나머지 부분-흐름은 냉각되어 물이 응축하고 이산화탄소(CO2)는 회수된다. 기타 실시형태들의 경우에서와 같이, 이후, 이산화탄소는 압축되어 저장 장소로 주입될 수 있다. 순수한 산소가 이용되면, 폐 가스에 있어서 질소 함량은 없다. 이 경우, 가스 세정이 필요가 없다.
가스 터빈용 연료 가스는 가스 터빈 내의 연소에 적당하다면 어떠한 유형도 가능하다. 이런 맥락에서, 연소 도중에 연료 가스는 터빈에 영향을 줄 수 있는 어떠한 부식성 구성성분도 전달하지 않는다는 것이 특히 중요하다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 연소 가스는 합성 가스이다.
다른 유리한 실시형태에 있어서, 합성 가스는 정밀하게 정제된 탄소 함유 연료 가스가 분류층 반응에 있어서 산소 함유 가스와 가스화되는 석탄 가스화 반응으로부터 유래하는 합성 가스이다. 합성 가스 제조를 위한 석탄 가스화 반응은 업계에 주지되어 있으며, 합성 가스의 회수를 위한 석탄 가스화 반응의 일 실시형태는 유럽 특허 0616022B1 호에 주어져 있다.
그러나, 연료 가스도 천연 가스일 수 있다. 가스 터빈 내에서 연소 이전에, 부식성 구성성분들 및 특히 황 화합물들이 제거되도록 연료 가스가 처리될 수 있다. 천연 가스 처리의 일례는 유럽 특허 920901B1호에 주어져 있다. 이후, 처리된 천연 가스는 가스 터빈의 소성에 이용된다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 연소 가스는 정유소 가스이다. 액체 화석 연료들의 처리로 인해 종종 가스 터빈들의 가열을 위해 이용될 수 있는 가스들을 생성한다. 이의 예로는 LPG ("액화 석유 가스”), 프로판류 및 부탄류 및 수소가 있다. 일 실시형태에 있어서, 후자는 본 발명을 구체화하는 공정을 이용하려는 의도라면, 가스 터빈의 연소 가스에 첨가될 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 연소 가스는 바이오가스이다. 이는 목재, 거름, 짚 또는 목초와 같은 생물학적 원료 물질들로부터 생성되는 연료 가스이다. 이들은 예를 들면, 발효에 의하여 수득될 수 있으며, 또한, 예를 들면, 가스화에 의하여 수득될 수 있다.
이후, 수득된 이산화탄소는 압축되어 이산화탄소 저장 장소로 주입될 수 있다. 이는 본 발명의 틀 내에서 바람직한 실시형태이지만, 다른 목적을 위해 이산화탄소를 이용하거나 저장 장소로 재주입을 위해 부분-흐름을 이용하는 것도 상정할 수 있다.
폐열 보일러를 갖춘 가스 터빈으로부터 냉각 및 리사이클링된 폐 가스를 계량하는 것은 바람직하게는 측정된 수치들을 기초로 수행된다. 이는 통상적으로 가스 터빈의 바로 하류이고, 폐열 보일러로 진입하기 전의 가스 터빈으로부터 나온 폐 가스의 온도이다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 따라서 폐열 보일러로부터 나온 리사이클링된 가스 흐름의 부분 및 가스 터빈으로 계량되는 부분-흐름의 양은 가스 터빈으로부터 나온 폐 가스의 온도에 대하여 측정된 수치들에 의하여 조절된다. 이는 바람직한 실시형태이지만, 예를 들면, 폐 가스 내의 가스 구성성분들을 측정하고 이 측정된 수치들을 기초로 냉각 및 리사이클링된 폐 가스를 계량하는 것도 가능하다. 측정에 적당한 가스 구성성분들은 예를 들면, 이산화탄소(CO2) 또는 산소(O2)이다. 조절은 수동으로나 컴퓨터에 의하여 수행된다. 또한, 공장 섹션들의 해당 상호연결이 있다면, 본 발명을 구현하는 방법을 수행하는 장치가 청구된다.
가스 터빈의 도움으로, 임의의 목적을 위해 이용될 수 있는 기계적 에너지가 생성된다. 예를 들면, 전력 생성을 위해 이용될 수 있다. 폐열 보일러로부터 나온 열 에너지도 임의의 목적을 위해 이용될 수 있다. 후자는 스팀의 생성을 위하여, 그리고 터빈을 통하여, 전력 생성을 위해 바람직하게 이용될 수 있다. 본 발명을 구체화하는 공정에 있어서, 실제적으로 원하는 만큼의 많은 터빈들을 이용할 수 있다.
본 발명은 압축 및 저장 장소로의 재주입을 위해 가스 터빈으로부터 처리된 이산화탄소(CO2)를 제공하고, 폐열 보일러의 하류인 가스 흐름 방향으로 가스 터빈으로부터 나온 폐 가스의 부분-흐름을 가스 터빈으로 리사이클링하고 이를 연소 공기로 계량하여, 폐 가스 내의 이산화탄소 함량이 증가되어, 폐 가스로부터 이산화탄소의 제거용 가스 세정이 산소-농축 산화제를 이용함으로써 비용 효율적인 방식으로 수행되거나 이상적인 구성으로 완전히 생략될 수 있어 공정의 비용 효율성이 증가되는 장점을 갖는다.
본 발명은 실시형태들만 도시하는 2 개의 도면들에 의하여 설명되지만 후자에 한정되지 않는다.
도 1은 폐 가스의 제1 부분-흐름이 폐열 보일러의 하류에서 리사이클링되고 가스 터빈으로 계량되며, 폐 가스의 제2 부분-흐름이 폐열 보일러의 하류로 나와 이산화탄소용 가스 세정기로 공급되는, 본 발명을 구체화하는 공정을 도시한다. 도 2는 폐 가스의 제1 부분-흐름이 폐열 보일러의 하류에서 리사이클링되고 산화제로서 순수한 산소로 가열되는 가스 터빈으로 계량되며, 폐 가스의 제2 부분-흐름이 폐열 보일러의 하류에서 응축되어 순수한 이산화탄소 흐름으로 이용되는, 본 발명을 구체화하는 공정을 도시한다.
도 1은 탄소 함유 연료 가스(2) 및 연소 공기(3)로 가열된 가스 터빈(1)을 도시하며, 연소 공기(3)는 혼합 밸브(4)를 통해 첨가되고 기계적 에너지는 가스 터빈(1) 내의 연소에 의하여 생성된다. 가스 터빈(1)으로부터 나온 폐 가스(5)는, 폐 가스(5)가 간접 열 교환을 통해 현열을 공급된 물(6a)로 분산시켜, 그 결과 스팀(6b)이 생성되는 폐열 보일러(6)에 공급된다. 폐 가스의 부분-흐름(5a)은 리사이클링되며, 혼합 밸브(4)를 통해 연소 공기(3)에 첨가된다. 그 결과, 폐 가스(5) 내의 이산화탄소 함량이 증가한다. 또한, 연소 가스 및 폐 가스(5)의 온도가 낮아지는데, 이는 가스 터빈(1)에 미치는 비-손상 영향이다. 폐 가스의 나머지 부분-흐름(5b)은 세정함으로써 이산화탄소(CO2, 8)를 제거하는데 이용되는 흡수 용제를 포함하는 가스 세정기(7)로 공급되며, 이산화탄소(7a)가 없는 꼬리 가스가 수득된다. 이는 용매의 재생(9) 도중에 회수되며, 압축되어 저장 장소로 주입될 수 있다. 리사이클링된 양(5a)은 센서(10)의 도움으로 폐 가스(5)의 온도 측정을 기초로 혼합 밸브(4)를 조절함으로써 계량되고 컴퓨터(10a)에 의하여 조절된다.
도2는 또한 배기 공기(3a)를 산소(11) 및 잔류 공기 구성성분들(11b)로 분리시키는 공기 분리 장치(11a)로부터 나온 탄소 함유 연료 가스(2) 및 순수한 산소(11)로 가열되는 가스 터빈(1)을 도시하며, 순수한 산소(11)는 혼합 밸브(4)를 통해 산화제로 첨가되고 기계적 에너지는 가스 터빈(1) 내의 연소에 의하여 생성된다. 가스 터빈(1)으로부터 나온 폐 가스(5)는, 폐 가스(5)가 간접 열 교환을 통해 현열을 공급된 물(6a)로 분산시켜, 그 결과 스팀(6b)이 생성되는 폐열 보일러에 공급된다. 폐 가스의 부분-흐름(5a)은 리사이클링되며, 혼합 밸브(4)를 통해 산소(11)에 첨가된다. 산화제로서 순수한 산소(11)가 이용되기 때문에, 폐 가스(5)는 물(H2O) 및 이산화탄소(CO2)만 함유한다. 냉각된 폐 가스의 제2 부분-흐름(5b)은 응축(5c)을 위해 더 냉각되어, 실질적으로 순수한 이산화탄소(8)가 응축된 물(5d)의 분리 이후에 수득된다. 또한, 연소 가스 및 폐 가스(5)의 온도가 리사이클링된 양에 의하여 낮아지는데, 이는 가스 터빈(1)에 미치는 비-손상 영향이다. 이산화탄소(8)는 압축되어 저장 장소로 주입될 수 있다. 리사이클링된 양은 센서(10)의 도움으로 폐 가스(5)의 온도 측정을 기초로 혼합 밸브(4)를 조절함으로써 계량되고 컴퓨터(10a)에 의하여 조절된다.
1 가스 터빈
2 탄소 함유 연료 가스
3 연소 공기
3a 공기 분리 장치용 공기
4 혼합 밸브
5 폐 가스
5a 폐 가스의 제1 부분-흐름
5b 폐 가스의 제2 부분-흐름
5c 냉각기 또는 응축기
5d 응축된 물
6 폐열 보일러 또는 열 교환기
6a 물
6b 스팀
7 가스 세정기
8 이산화탄소(CO2)
9 재생 장치
10 온도 센서
10a 컴퓨터
11 산소 함유 가스 산화제
11a 공기 분리 장치
11b 잔류 공기 구성성분들

Claims (11)

  1. 가스 터빈(1) 내에서 산소 함유 가스(3, 11)와의 연소에 적합한 연료 가스(2)가 태워져서, 기계적 에너지가 생성되고 폐 가스(5)가 간접 열 교환에 의하여 폐열 보일러(6) 내에서 물(6a)을 증발시켜, 고온 스팀(6b)이 생성되는, 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법으로서, 상기 냉각된 폐 가스(5)의 부분-흐름(5a)이 상기 폐열 보일러(6)를 빠져나간 이후에 상기 가스 터빈(1)의 상기 연소 공기로 계량되고, 이 흐름은 연소를 위해 상기 가스 터빈(1)으로 공급되고, 냉각된 폐 가스의 다른 부분-흐름(5b)은 상기 폐열 보일러(6)를 빠져나간 이후에 산 가스들의 흡수를 위해 가스 세정기(7)로 공급되어, 이산화탄소(8, CO2)가 상기 가스 세정기로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 가스 터빈(1) 내에서 산소 함유 가스(3, 11)와의 연소에 적합한 연료 가스(2)가 산소-농축 가스(11)와 태워져서, 기계적 에너지가 생성되고 폐 가스(5)가 간접 열 교환에 의하여 폐열 보일러(6) 내에서 물(6a)을 증발시켜, 고온 스팀(6b)이 생성되는, 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법으로서, 상기 냉각된 폐 가스(5)의 부분-흐름(5a)이 상기 폐열 보일러(6)를 빠져나간 이후에 상기 가스 터빈(1)의 상기 연소 공기(11)로 계량되고, 나머지 부분-흐름(5b)은 냉각기(5c)에서 냉각되어 물(5d)이 응축되고 이산화탄소(8, CO2)가 회수되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각된 폐 가스의 나머지 부분-흐름(5b)이 상기 폐열 보일러(6)를 빠져 나간 이후에 산 가스들의 흡수용 가스 세정기(7)로 공급되고, 이산화탄소(8, CO2)가 상기 가스 세정기로부터 회수되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 산소-농축 가스(11)는 순수한 산소이고, 상기 나머지 부분-흐름(5b)은 냉각되어 물(5d)이 응축되고 이산화탄소(8, CO2)는 회수되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 가스(2)는 합성 가스인 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 합성 가스(2)는 정밀하게 정제된 탄소 함유 연료 가스가 분류층 반응에 있어서 산소 함유 가스와 가스화되는 석탄 가스화 반응으로부터 유래하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 가스(2)는 천연 가스인 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 가스(2)는 정유소 가스인 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료 가스(2)는 바이오가스인 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수득된 이산화탄소(8)는 압축되어 이산화탄소 저장 장소로 주입되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐열 보일러(6)로부터 나온 리사이클링된 가스 흐름(5a)의 부분 및 상기 가스 터빈(1)으로 계량되는 부분-흐름의 양은 상기 가스 터빈(1)으로부터 나온 상기 폐 가스(5)의 온도에 대하여 측정된 수치들(10)에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈(1)의 폐열 보일러(6)로부터 냉각된 폐 가스(5a)의 계량된 리사이클링 방법.
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