WO2020175012A1 - ガスタービンプラント、及びその排出二酸化炭素回収方法 - Google Patents

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carbon dioxide
exhaust
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gas turbine
exhaust gas
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永渕　尚之
淳史 堤
上條　孝
博明 重田
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
三菱重工エンジニアリング株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gas turbine plant including a gas turbine, and a method for recovering exhaust carbon monoxide from the gas turbine plant.
  • Patent Document 1 The plant described in Patent Document 1 includes a gas turbine, an exhaust heat recovery boiler provided along a flue gas passage through which exhaust gas of the gas turbine flows, and a 02 absorption device.
  • the carbon dioxide contained in the exhaust gas is absorbed by the absorption liquid in the 02 absorption device, and then stored after being subjected to compression/liquefaction processing.
  • Patent Document 1 Special Table 2 0 1 5-5 1 9 4 9 9 Publication
  • the present invention has been made to solve the above problems, and provides a gas turbine plant capable of recovering carbon dioxide more efficiently, and a method for recovering carbon dioxide discharged from the gas turbine plant.
  • the purpose is to
  • a gas turbine plant receives a fuel according to a required output, burns the fuel, and drives the combustion gas generated by combustion of the fuel to drive the gas turbine;
  • An exhaust line for guiding the exhausted exhaust gas to the outside;
  • a carbon dioxide recovery device provided in the exhaust line for recovering carbon dioxide contained in the exhaust gas flowing in the exhaust line;
  • a circulation line that is branched from an upstream position in the flow direction of the exhaust gas and is connected to the gas turbine based on the carbon dioxide recovery device, and that is provided on the circulation line.
  • a first valve device provided in the exhaust line, branching from a position downstream of the circulation line in the flow direction and upstream of the carbon dioxide recovery device, the carbon dioxide
  • a bypass line that bypasses the recovery device and is connected to a position downstream of the carbon dioxide recovery device in the exhaust line; a second valve device provided on the bypass line; and an exhaust line on the exhaust line.
  • a third valve device provided between the bypass line and the carbon dioxide recovery device, and a concentration meter provided on the exhaust line for detecting the carbon dioxide concentration in the exhaust gas;
  • a control device for adjusting the opening degree of the first valve device, the second valve device, and the third valve device based on at least one of the operating state of the gas turbine and the carbon dioxide concentration; Equipped with.
  • valve and valve device are not limited to those that can be technically sealed, and include, for example, dampers and the like capable of adjusting flow rates.
  • the control device opens the first valve device, the second valve device, and the third valve device based on at least one of the operating state of the gas turbine and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas. Adjust the degree. As a result, for example, immediately after the start of the gas turbine, by closing the first valve device and the third valve device and opening the second valve device, the exhaust gas is exhausted. ⁇ 02020/175012 3 ( ⁇ 171?2020/003694
  • the control device adjusts the opening degree of the first valve device in the direction of increasing from the above state, whereby a part of the exhaust gas is circulated. To be re-supplied to the gas turbine. As a result, carbon dioxide in the exhaust gas is concentrated. In other words, the carbon dioxide concentration per unit flow rate of exhaust gas rises, so the carbon dioxide recovery device can recover carbon dioxide more efficiently.
  • control device closes the _th valve device and the third valve device until a predetermined time elapses from the start of the gas turbine, and the second valve device. May be opened.
  • the first valve device and the third valve device are closed, and the second valve device is opened, whereby the exhaust gas is exhausted to the exhaust line and bypassed. Through the line, it bypasses the carbon dioxide capture device and flows downstream. This prevents the exhaust gas containing a large amount of unburned hydrocarbons and the 1/10 father immediately after startup from flowing into the carbon dioxide capture device. As a result, it is possible to reduce the possibility that the performance of the carbon dioxide recovery device will deteriorate.
  • the control device is in a state in which the second valve device is opened and the third valve device is closed after a predetermined time has elapsed from the start of the gas turbine. Then, the opening degree of the first valve device may be adjusted in a direction to increase the opening degree.
  • the control device adjusts the opening degree of the first valve device from the above state in the direction of increasing the exhaust gas, Part of this is re-supplied to the gas turbine through the circulation line. As a result, carbon dioxide in the exhaust gas is concentrated. In other words, since the carbon dioxide concentration per unit flow rate of exhaust gas increases, ⁇ 02020/175012 4 ⁇ (: 171?2020/003694
  • control device may be configured such that, after a predetermined time has elapsed from the start of the gas turbine, when the carbon dioxide concentration becomes larger than a predetermined threshold value, The second valve device may be closed and the third valve device may be opened.
  • the control device closes the second valve device and opens the third valve device when the carbon dioxide concentration in the exhaust gas becomes higher than the threshold value.
  • exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide recovery device. Since the carbon dioxide concentration per unit flow rate of exhaust gas is high, the carbon dioxide capture device can capture carbon dioxide more efficiently. As a result, the processing capacity required for the carbon dioxide capture device can be further reduced.
  • the second valve device may be closed and the third valve device may be opened even if the carbon dioxide concentration is lower than the threshold value.
  • the gas turbine plant may include an exhaust gas compressor that is provided in the circulation line and pressurizes the exhaust gas that has flowed through the circulation line.
  • the exhaust gas in the circulation line is supplied to the gas turbine in a state of being compressed by the exhaust gas compressor. This can reduce the pressure loss when exhaust gas flows into the gas turbine. As a result, the gas turbine can be operated more stably and efficiently.
  • the gas turbine includes an exhaust heat recovery boiler that generates steam by heat of exhaust gas exhausted from the gas turbine and guides the exhaust gas passing through the inside of the gas turbine to the exhaust line
  • the carbon dioxide recovery device may include a regeneration tower that regenerates an absorption liquid that absorbs carbon dioxide in the carbon dioxide recovery device by water or steam generated in the exhaust heat recovery boiler. ..
  • the absorption liquid can be regenerated by the heat generated inside the gas turbine blunter, that is, the heat recovered from the exhaust gas, without using another heat source.
  • the gas turbine plant includes an exhaust heat recovery boiler that generates steam by heat of exhaust gas exhausted from the gas turbine and guides the exhaust gas passing through the inside of the gas turbine to the exhaust line,
  • An exhaust gas heater arranged in the line, which is located on the downstream side of the flow of the exhaust gas with respect to the carbon dioxide recovery device, wherein the exhaust gas heater is the exhaust heat recovery boiler. It may be a heat exchanger that heats the exhaust gas by exchanging heat between the heated water or the generated steam and the exhaust gas flowing in the exhaust gas line.
  • the exhaust gas heater causes the high temperature water or steam to exchange heat with the exhaust gas, whereby the temperature of the exhaust gas rises. This can reduce the possibility that water contained in the exhaust gas will condense and cause condensation. Also, since the water or steam that exchanges heat with the exhaust gas is supplied from the exhaust heat recovery boiler, the exhaust gas can be heated without using any other heat source.
  • a gas turbine plant exhaust carbon dioxide recovery method is directed to a gas turbine that receives fuel according to a required output, burns the fuel, and drives the combustion gas generated by combustion of the fuel.
  • An exhaust line for guiding the exhaust gas exhausted from the gas turbine to the outside; a carbon dioxide recovery device provided in the exhaust line for recovering carbon dioxide contained in the exhaust gas flowing in the exhaust line;
  • a circulation line in the exhaust line which branches from the upstream side position in the exhaust gas flow direction based on the carbon dioxide recovery device and is connected to the gas turbine;
  • a first valve device provided on a line, in the exhaust line, branched from a position downstream of the circulation line in the flow direction and upstream of the carbon dioxide recovery device, Bypassing the carbon dioxide capture device, ⁇ 02020/175012 6 ⁇ (: 171?2020/003694
  • a bypass line connected to a position downstream of the carbon dioxide recovery device, a second valve device provided on the bypass line, the exhaust line, the bypass line and the carbon dioxide recovery device.
  • a third valve device provided at a position between the device and a concentration meter that is provided on the exhaust line and that detects the carbon dioxide concentration in the exhaust gas.
  • the opening degrees of the first valve device, the second valve device, and the third valve device are determined based on at least one of the operating state of the gas turbine and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas. Adjust.
  • the exhaust gas passes through the exhaust line and the bypass line, It bypasses the carbon capture device and flows downstream. Therefore, the exhaust gas containing a large amount of 1/10 fathers and unburned hydrocarbons immediately after startup will not flow into the carbon dioxide recovery device. As a result, it is possible to reduce the possibility that the performance of the carbon dioxide recovery device will deteriorate.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gas turbine plant according to an embodiment of the present invention. ⁇ 02020/175012 7 ⁇ (: 17 2020/003694
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an exhaust heat recovery boiler according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 A diagram showing a modified example of the gas turbine plant according to the embodiment of the present invention.
  • the gas turbine plant 100 includes a gas turbine 1, an exhaust heat recovery boiler 2, a carbon dioxide recovery device 3, an exhaust gas heater 4, and a chimney 5.
  • the third valve device V 2 and the control device 90 are provided.
  • the “valve” and “valve device” are not limited to those capable of sealing the flow passage, and also include those capable of adjusting the flow rate such as a damper.
  • the gas turbine 1 has a compressor 11, a combustor 12, and an evening bin 13.
  • the compressor 11 compresses the air taken in from the outside to generate high-pressure compressed air.
  • the combustor 12 mixes this compressed air with fuel and burns it to generate high-temperature and high-pressure combustion gas.
  • the turbine 13 is rotationally driven by the combustion gas.
  • the rotational force of the evening bin 13 is used, for example, to drive the generator ⁇ which is coaxially connected to the evening bin 13.
  • Hot exhaust gas is discharged from the turbine 13. This exhaust gas is exhausted by the exhaust line 1-1 connected to the downstream side of the turbine 13! -It is sent to the exhaust heat recovery boiler 2 installed above.
  • the exhaust heat recovery boiler 2 generates high-temperature and high-pressure steam by exchanging heat between the exhaust gas of the gas turbine 1 and water.
  • the structure of the exhaust heat recovery boiler will be described later.
  • a carbon dioxide recovery device 3 is installed on the exhaust line !_ 1 downstream of the exhaust heat recovery boiler 2.
  • the low-temperature exhaust gas that has exchanged heat with water in the exhaust heat recovery boiler 2 is sent to the carbon dioxide recovery device 3 through the exhaust line 1-1. ⁇ 02020/175012 8 ((171?2020/003694
  • the carbon dioxide recovery device 3 carbon dioxide contained in the exhaust gas is chemically bonded to the absorption liquid by bringing the absorption liquid containing amine as a main component and the exhaust gas into gas-liquid contact. As a result, at least a part of the carbon dioxide in the exhaust gas is removed.
  • An exhaust gas heater 4 is provided on the exhaust line !_ 1 downstream of the carbon dioxide recovery device 3. After the carbon dioxide is removed, the exhaust gas is sent to the exhaust gas heater 4 through the exhaust line 1-1.
  • the absorbing liquid may be a chemical absorbent having a component other than amine.
  • the carbon dioxide compression device 7 has a compressor body 71, a drive unit 72, and a storage unit 73.
  • the compressor body 71 is driven by the drive unit 72 to compress carbon dioxide.
  • the compressed carbon dioxide is transported to the storage section 73.
  • the exhaust gas heater 4 heats the exhaust gas by exchanging heat between the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 2 and the exhaust gas. This reduces the possibility that water contained in the exhaust gas will evaporate and condensation will form in the exhaust line !_ 1.
  • a chimney 5 is provided downstream of the exhaust gas heater 4 in the exhaust line 1-1. The exhaust gas discharged from the exhaust gas heater 4 is diffused into the atmosphere by the chimney 5.
  • the exhaust gas compressor 6 is provided to boost the pressure of the exhaust gas flowing through the circulation line 1_2 and send it to the compressor 11 under pressure.
  • a three-valve device V 3 is provided on the exhaust line !_ 1, at a position downstream of the branch point between the bypass line !_ 3 and the exhaust line !_ 1 and upstream of the carbon dioxide recovery device 3, A three-valve device V 3 is provided.
  • the opening degree of the third valve device V 3 is also adjusted by a command from the control device 90.
  • a concentration meter port for detecting the carbon dioxide concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust line 1-1 is provided on the upstream side of the third valve device V3.
  • the densitometer 0 digitizes the carbon dioxide concentration of the exhaust gas and sends it to the control device 90 as an electric signal.
  • the exhaust heat recovery boiler 2 is connected to the carbon dioxide recovery device 3 and the exhaust gas heater 4 by a steam supply line 1_4.
  • the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 2 is supplied to the carbon dioxide recovery device 3 and the exhaust gas heater 4 through this steam supply line 1-4.
  • the heat of the steam supplied through the steam supply lines 1_4 separates carbon dioxide from the absorption liquid in the state where carbon dioxide is bound.
  • the exhaust gas heater 4 heats the exhaust gas by exchanging heat between the steam supplied through the steam supply line 1_4 and the exhaust gas.
  • the steam (or water) used in the exhaust gas heater 4 and having a low temperature is sent to the exhaust heat recovery boiler 2 again through the steam recovery line 1_5.
  • the exhaust heat recovery boiler 2 has a flue 21, a economizer 2 2, an evaporator 2 3 and a superheater 2 4 arranged in the flue 21. It has three turbines, a condenser 61, and a water supply pump 62. In the flue 21, the economizer 22, the evaporator 23, and the superheater 24 are arranged in this order from the downstream side to the upstream side in the exhaust gas flow direction.
  • the economizer 22 is connected to the downstream side of the steam recovery line !_ 5.
  • the economizer 22 heats the water sent through this steam recovery line !_ 5.
  • the evaporator 23 further heats the water that has been heated by the economizer 22 and has reached a high temperature to generate steam. This steam is sent to the superheater 24.
  • the superheater 24 generates superheated steam by superheating the steam.
  • the superheated steam generated by the superheater 24 is sent to three steam turbines.
  • the three steam turbines are rotatably driven by steam to supply power to coaxially connected generators (not shown). Further, at least a part of the steam generated in the evaporator 23 is sent to the carbon dioxide recovery device 3 and the exhaust gas heater 4 through the above-mentioned steam supply line 1-4 and used as a heat source.
  • the exhaust of 3 steam turbines is sent to the condenser 6 1 through the turbine exhaust line 1_4. It is also possible to adopt a configuration that does not have three steam turbines.
  • the carbon dioxide recovery device 3 includes an absorption tower 31, a regeneration tower 32, a heat exchanger 33, a reboiler 34, a cooler 36, a first pump 1, and a second pump 31.
  • the absorption tower 31 has a cylindrical shape extending in the vertical direction, and the exhaust line ⁇ 0 2020/1750 12 1 1 ⁇ (: 171? 2020 /003694
  • In 1_ 1 is connected. Inside the absorption tower 31, an absorption liquid capable of chemically bonding with carbon dioxide flows downward from above.
  • an absorbing liquid include monoethanolamine (IV!Machihachi), jetanolamine ( ⁇ Machihachi), triethanolamine (Domihachi), diisopropanolamine (Korean Eight), methyl.
  • An aqueous solution of amine containing jetanolamine (1/10% by weight), an organic solvent containing no water, a mixture thereof, and an aqueous solution of amino acid are preferably used. Further, the absorbing liquid may be other than ammine.
  • the absorption liquid that has absorbed the carbon dioxide is sent to the heat exchanger 33 through the absorption liquid collection line 1_31 connected to the lower part of the absorption tower 31.
  • a first pump 1 for pumping the absorbing liquid is provided on the absorbing liquid recovery line !_ 31.
  • heat exchanger 33 heat exchange is performed between the absorption liquid regenerated by being heated in the regeneration tower 32 and the absorption liquid before being regenerated. As a result, the temperature of the absorption liquid before regeneration is lowered to a certain extent.
  • the absorption liquid before regeneration is sent to the upper part of the regeneration tower 3 2 through the absorption liquid recovery line 1-31.
  • the regeneration tower 32 is a device for regenerating the absorbing liquid in the state of absorbing carbon dioxide (separating carbon dioxide).
  • An absorption liquid heating line 1-33 is provided from the lower part to the upper part of the regeneration tower 32.
  • a reboiler 3 4 is provided on the absorption liquid heating line 1_ 3 3.
  • the reboiler 34 is supplied with high-temperature steam from the above-mentioned steam supply line 1_4. In the reboiler 34, a part of the water contained in the absorption liquid is heated by the heat exchange with the steam and becomes stripping steam. The stripping steam comes into contact with the absorption liquid before regeneration supplied from the absorption liquid recovery line in the regeneration tower 32. As a result, carbon dioxide is released from the absorption liquid before regeneration, and the absorption liquid is regenerated (excluding carbon dioxide ⁇ 02020/175012 12 ((171?2020/003694
  • the carbon dioxide released from the absorption liquid before regeneration is sent to the above-mentioned carbon dioxide compression device 7 through a recovery line 1-6 connected to the upper part of the regeneration tower 32.
  • a part of the absorption liquid after regeneration (that is, the component that did not become stripping steam) is sent to the extraction line 1_32 connected to the lower part of the regeneration tower 32.
  • a heat exchanger 33, a cooler 36, and a second pump 2 are provided in this order on the extraction line 1_3 2.
  • the second pump 2 may be provided between the heat exchanger 33 and the regenerator 32 or between the cooler 36 and the heat exchanger 33.
  • heat exchange is performed between the absorption liquid before regeneration and the absorption liquid after regeneration.
  • the absorption liquid after the regeneration has a low temperature by passing through the heat exchanger 33 and the cooler 36.
  • the absorption liquid after regeneration which has reached a low temperature, is supplied to the upper part of the absorption tower 31.
  • the control device 90 has an input unit 91, a timer 92, a determination unit 93, and a valve control unit 94. From the above-mentioned concentration meter port, the input portion 91 is inputted as an electric signal in a state in which the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is digitized.
  • the timer 92 starts counting the time when the gas turbine 1 is started, and when a predetermined time has passed, sends a signal to that effect to the determination unit 93 described later.
  • the “predetermined time” mentioned here can be appropriately set according to the purpose. In the present embodiment, the “predetermined time” refers to the time required after the gas turbine 1 is started until the rotation is stable and there is no load.
  • the determination unit 93 determines whether or not the carbon dioxide concentration is at a predetermined threshold value and whether or not the above predetermined time has elapsed.
  • the valve control unit 94 is a signal for adjusting the opening of the first valve device VI, the second valve device V2, and the third valve device V3 based on the signal sent from the determination unit 93. Is sent.
  • This exhaust gas passes through the exhaust heat recovery boiler 2 to reach a low temperature, and then flows into the carbon dioxide recovery device 3.
  • carbon dioxide recovery device 3 carbon dioxide is removed from the exhaust gas as described above. After that, the exhaust gas is heated by the exhaust gas heater 4 and then released from the chimney 5 into the atmosphere. The carbon dioxide removed from the exhaust gas is liquefied and stored by the carbon dioxide compressor 7.
  • the properties of the exhaust gas of the gas turbine 1 differ depending on the operating state of the gas turbine 1. For example, immediately after the start of the gas turbine 1, the exhaust gas contains a large amount of 1 ⁇ 10 father and unburned hydrocarbons. If the exhaust gas is supplied to the carbon dioxide recovery device 3 in a state where these substances are contained, there is a possibility that the absorption liquid may be deteriorated or deteriorated. Immediately after the start of the gas turbine 1, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is lower than that during the rated operation, so there is a risk that the efficiency in collecting carbon dioxide may decrease.
  • control device 90 adjusts the openings of the first valve device VI, the second valve device 2, and the third valve device V3, whereby the circulation line 1-2 , And bypass lines 1_3 are regulated.
  • the controller 90 controls the first valve device V1, the second valve device 2, and the second valve device 2, based on at least one of the operating state of the gas turbine 1 and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas. Adjust the opening of the third valve device V 3. Immediately after the start of the gas turbine 1, the control device 90 closes the first valve device V I and the third valve device V 3 and opens the second valve device 2. As a result, the exhaust gas flows through the exhaust line 1_1 and the bypass line !_3 to bypass the carbon dioxide recovery device 3 and flow to the chimney 5 on the downstream side. Therefore, the exhaust gas containing a large amount of 1/10 fathers and unburned hydrocarbons immediately after startup does not flow into the carbon dioxide recovery device 3. As a result, it is possible to reduce the possibility that the performance (property of the absorbing liquid) of the carbon dioxide recovery device 3 will deteriorate.
  • control device 90 adjusts the opening degree of the first valve device V 1 in a direction to increase after a lapse of a predetermined time from the start of the gas turbine 1. ⁇ 02020/175012 14 ⁇ (: 171?2020/003694
  • the control device 90 controls when the carbon dioxide concentration becomes larger than a predetermined threshold value after a predetermined time has passed since the start of the gas turbine 1. , Close the second valve device V 2 and open the third valve device V 3. As a result, exhaust gas containing a high concentration of carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide recovery device 3. Since the carbon dioxide concentration per unit flow rate of the exhaust gas is high, the carbon dioxide recovery device 3 can recover carbon dioxide more efficiently. As a result, the processing capacity required for the carbon dioxide recovery device 3 can be further reduced. Under the conditions not shown here, the second valve device V 2 may be closed and the third valve device V 3 may be opened even if the carbon dioxide concentration is lower than the threshold value.
  • the exhaust gas in the circulation line !_ 2 is exhaust gas compressor.
  • the exhaust heat recovery boiler 2 generates steam due to the heat of the exhaust gas of the gas turbine 1. This vapor removes (recovers) the carbon dioxide chemically bound to the absorbing liquid in the regeneration tower 32 in the carbon dioxide recovery device 3. That is, according to the above configuration, the absorption liquid can be regenerated by the heat recovered from the exhaust gas without using another heat source.
  • the exhaust gas heater 4 exchanges heat between high-temperature water or steam and the exhaust gas, so that the temperature of the exhaust gas rises. As a result, it is possible to reduce the possibility that water contained in the exhaust gas will condense and cause dew condensation. Also, since the water or steam that exchanges heat with the exhaust gas is supplied from the exhaust heat recovery boiler 2, it heats the exhaust gas without using another heat source. ⁇ 02020/175012 15 ⁇ (:171?2020/003694
  • the gas turbine plant 100 is described as including one gas turbine 1, each exhaust heat recovery boiler 2, and the exhaust gas compressor 6.
  • the configuration of the above embodiment it is possible to reduce the processing capacity required for the carbon dioxide recovery device 3.
  • the processing capacity of the carbon dioxide recovery device 3 can be given a margin. Therefore, for example, as shown in Fig. 4, for one carbon dioxide recovery device 3, there are two gas turbines 1 (that is, two gas turbines 1 each, an exhaust heat recovery boiler 2 and an exhaust gas compressor). 6) can be provided.
  • the carbon dioxide recovery device 3 can be operated more efficiently, and the cost time required for plant construction and maintenance can be reduced.

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Abstract

ガスタービンプラントは、排気ライン（Ｌ１）と、排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置（３）と、ガスタービン（１）に接続されている循環ライン（Ｌ２）と、第一弁装置（Ｖ１）と、二酸化炭素回収装置（３）を迂回するバイパスライン（Ｌ３）と、バイパスライン（Ｌ３）上に設けられた第二弁装置（Ｖ２）と、バイパスライン（Ｌ３）と二酸化炭素回収装置（３）との間の位置に設けられた第三弁装置（Ｖ３）と、排気ガス中の二酸化炭素濃度を検知する濃度計（Ｄ）と、ガスタービン（１）の運転状態及び二酸化炭素濃度に基づいて、第一弁装置（Ｖ１）、第二弁装置（Ｖ２）及び第三弁装置（Ｖ３）の開度を調節する制御装置（９０）と、を備える。

Description

\¥02020/175012 1 卩（：17 2020/003694
明 細 書
発明の名称 ：
ガスタービンプラント、 及びその排出二酸化炭素回収方法
技術分野
[0001 ] 本発明は、 ガスタービンを備えるガスタービンプラント、 及びその排出二 酸化炭素回収方法に関する。
本願は、 2 0 1 9年 2月 2 8日に、 日本国に出願された特願 2 0 1 9— 0 3 6 4 4 2号に基づき優先権を主張し、 この内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 化石燃料を用いる発電プラント、 例えばガスタービンを備えるプラント （ ガスタービンプラント） では、 ガスタービンの運転に伴って二酸化炭素を含 む排気ガスが発生する。 環境保全の観点から、 二酸化炭素を可能な限り排気 ガスから除去する技術が求められている。 このような技術として、 例えば下 記特許文献 1 に記載されたプラントが知られている。
特許文献 1 に記載されたプラントは、 ガスタービンと、 ガスタービンの排気 ガスが流通する煙道ガス路に沿って設けられた排熱回収ボイラー、 及び〇〇 2吸収装置と、 を備えている。 排気ガス中に含まれる二酸化炭素は、 0 0 2 吸収装置内の吸収液に吸収された後、 圧縮 ·液化の処理を経て貯留される。 先行技術文献
特許文献
[0003] 特許文献 1 :特表 2 0 1 5 - 5 1 9 4 9 9号公報
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0004] ガスタービンプラントでは、 排気ガス中に含まれる二酸化炭素濃度が従来 の石炭焚火力発電プラントに対して大幅に低い為に、 石炭焚火力発電プラン 卜用の二酸化炭素吸収装置を用いた場合、 二酸化炭素の回収を行う上で設備 大型化によるコストアップや、 運用が非効率的になるという課題がある。 \¥02020/175012 2 卩（：171?2020/003694
[0005] 本発明は、 上記課題を解決するためになされたものであって、 二酸化炭素 の回収をより一層効率的に行うことが可能なガスタービンプラント、 及びそ の排出二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明の一態様に係るガスタービンプラントは、 要求出力に応じた燃料を 受け入れて、 燃料を燃焼させ、 燃料の燃焼で生成される燃焼ガスにより駆動 するガスタービンと、 前記ガスタービンから排気された排気ガスを外部に導 く排気ラインと、 前記排気ライン中に設けられ、 前記排気ライン中を流れる 前記排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、 前 記排気ライン中であって、 前記二酸化炭素回収装置を基準にして、 前記排気 ガスの流れ方向における上流側の位置から分岐して、 前記ガスタービンに接 続されている循環ラインと、 前記循環ライン上に設けられた第一弁装置と、 前記排気ライン中であって、 前記循環ラインよりも前記流れ方向における下 流側、 かつ前記二酸化炭素回収装置の上流側の位置から分岐して、 前記二酸 化炭素回収装置を迂回して、 前記排気ライン中における前記二酸化炭素回収 装置の下流側の位置に接続されているバイパスラインと、 前記バイパスライ ン上に設けられた第二弁装置と、 前記排気ライン上であって、 前記バイパス ラインと前記二酸化炭素回収装置との間の位置に設けられた第三弁装置と、 前記排気ライン上に設けられ、 前記排気ガス中の二酸化炭素濃度を検知する 濃度計と、 前記ガスタービンの運転状態、 及び前記二酸化炭素濃度の少なく とも一方に基づいて、 前記第一弁装置、 前記第二弁装置、 及び前記第三弁装 置の開度を調節する制御装置と、 を備える。
[0007] なお、 ここで “弁” 及び “弁装置 “とは技術的に密閉できるものに限定せ ず、 例えばダンパ等流量調整が可能なものも含む。 上記構成によれば、 制御 装置は、 ガスタービンの運転状態、 及び排気ガス中の二酸化炭素濃度の少な くとも一方に基づいて、 第一弁装置、 第二弁装置、 及び第三弁装置の開度を 調節する。 これにより、 例えばガスタービンの起動直後には、 第一弁装置、 及び第三弁装置を閉止し、 第二弁装置を開放することで、 排気ガスは排気ラ \¥02020/175012 3 卩（：171?2020/003694
イン、 及びバイパスラインを通って、 二酸化炭素回収装置を迂回して下流側 に流れる。 したがって、 起動直後の 1\1〇父や未燃炭化水素が多く含まれてい る排気ガスが二酸化炭素回収装置に流入することがない。 その結果、 二酸化 炭素回収装置の性能が劣化する可能性を低減することができる。 さらに、 例 えばガスタービンの起動から所定の時間が経過した後では、 上記の状態から 制御装置が第一弁装置の開度を大きくなる方向に調節することで、 排気ガス の一部が循環ラインを通じて、 ガスタービンに再び供給される。 これにより 、 排気ガス中の二酸化炭素が濃縮される。 つまり、 排気ガスの単位流量当た りの二酸化炭素濃度が上がるため、 二酸化炭素回収装置では、 より効率的に 二酸化炭素を回収することができる。
[0008] 上記ガスタービンプラントでは、 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起 動から所定の時間が経過するまで、 前記第 _弁装置、 及び前記第三弁装置を 閉止し、 前記第二弁装置を開放してもよい。
[0009] 上記構成によれば、 ガスタービンの起動直後には、 第一弁装置、 及び第三 弁装置を閉止し、 第二弁装置を開放することで、 排気ガスは排気ライン、 及 びバイパスラインを通って、 二酸化炭素回収装置を迂回して下流側に流れる 。 これにより、 起動直後の 1\1〇父や未燃炭化水素が多く含まれている排気ガ スが二酸化炭素回収装置に流入することがない。 その結果、 二酸化炭素回収 装置の性能が劣化する可能性を低減することができる。
[0010] 上記ガスタービンプラントでは、 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起 動から所定の時間が経過した後に、 前記第二弁装置が開放されるとともに、 前記第三弁装置が閉止された状態で、 前記第一弁装置の開度を大きくなる方 向に調節してもよい。
[001 1 ] 上記構成によれば、 ガスタービンの起動から所定の時間が経過した後では 、 上記の状態から制御装置が第一弁装置の開度を大きくなる方向に調節する ことで、 排気ガスの一部が循環ラインを通じて、 ガスタービンに再び供給さ れる。 これにより、 排気ガス中の二酸化炭素が濃縮される。 つまり、 排気ガ スの単位流量当たりの二酸化炭素濃度が上がるため、 二酸化炭素回収装置で \¥02020/175012 4 卩（：171?2020/003694
は、 より効率的に二酸化炭素を回収することができる。 その結果、 二酸化炭 素回収装置に要求される処理容量を削減することができる。
[0012] 上記ガスタービンプラントでは、 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起 動から所定の時間が経過した後で、 前記二酸化炭素濃度が予め定められた閾 値よりも大きくなった場合に、 前記第二弁装置を閉止し、 前記第三弁装置を 開放してもよい。
[0013] 上記構成によれば、 排気ガス中の二酸化炭素濃度が閾値よりも大きくなっ た場合に、 制御装置は、 第二弁装置を閉止し、 第三弁装置を開放する。 これ により、 高濃度の二酸化炭素を含む排気ガスが二酸化炭素回収装置に供給さ れる。 排気ガスの単位流量当たりの二酸化炭素濃度が高いため、 二酸化炭素 回収装置では、 より効率的に二酸化炭素を回収することができる。 その結果 、 二酸化炭素回収装置に要求される処理容量をさらに削減することができる 。 なお、 ここに記載しない条件の下、 前記二酸化炭素濃度が閾値より低くて も前記第二弁装置を閉止し、 前記第三弁装置を開放してもよい。
[0014] 上記ガスタービンプラントは、 前記循環ライン中に設けられ、 前記循環ラ イン中を流れてきた前記排気ガスを昇圧する排気ガス圧縮機を備えてもよい
[0015] 上記構成によれば、 循環ライン中の排気ガスが排気ガス圧縮機によって圧 縮された状態でガスタービンに供給される。 これにより、 ガスタービンに排 気ガスが流入する際の圧力損失を低減することができる。 その結果、 ガスタ —ビンをより安定的かつ効率的に運転することができる。
[0016] 上記ガスタービンは、 前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱によ り蒸気を発生し、 自身の内部を通過した前記排気ガスを前記排気ラインに導 く排熱回収ボイラーを備え、 前記二酸化炭素回収装置は、 前記排熱回収ボイ ラーで加熱された水又は生成された蒸気によって、 該二酸化炭素回収装置内 で二酸化炭素を吸収する吸収液を再生する再生塔を有してもよい。
[0017] 上記構成によれば、 排熱回収ボイラーによってガスタービンの排気ガスの 熱によって蒸気が発生する。 この蒸気によって、 二酸化炭素回収装置内の再 \¥02020/175012 5 卩（：171?2020/003694
生塔では、 吸収液に化学結合している二酸化炭素が除去 （回収） される。 つ まり、 上記の構成によれば、 他の熱源を用いることなく、 ガスタービンブラ ントの内部で発生した熱、 即ち排気ガスから回収された熱によって吸収液の 再生を行うことができる。
[0018] 上記ガスタービンプラントは、 前記ガスタービンから排気された排気ガス の熱により蒸気を発生し、 自身の内部を通過した前記排気ガスを前記排気ラ インに導く排熱回収ボイラーと、 前記排気ライン中であって、 前記二酸化炭 素回収装置よりも前記排気ガスの流れの下流側に配置されている排気ガス加 熱器と、 を備え、 前記排気ガス加熱器は、 前記排熱回収ボイラーで加熱され た水又は生成された蒸気と前記排気ガスライン中を流れる排気ガスとを熱交 換させて、 前記排気ガスを加熱する熱交換器であってもよい。
[0019] 上記構成によれば、 排気ガス加熱器によって、 高温の水又は蒸気と排気ガ スとが熱交換を行うことで、 排気ガスの温度が上昇する。 これにより、 排気 ガスに含まれる水分が凝縮して結露を生じる可能性を低減することができる 。 また、 排気ガスと熱交換する水又は蒸気は、 排熱回収ボイラーから供給さ れているため、 他の熱源を用いることなく、 排気ガスを加熱することができ る。
[0020] 本発明の一態様に係るガスタービンプラントの排出二酸化炭素回収方法は 、 要求出力に応じた燃料を受け入れて、 燃料を燃焼させ、 燃料の燃焼で生成 される燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、 前記ガスタービンから排気 された排気ガスを外部に導く排気ラインと、 前記排気ライン中に設けられ、 前記排気ライン中を流れる前記排気ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する 二酸化炭素回収装置と、 前記排気ライン中であって、 前記二酸化炭素回収装 置を基準にして、 前記排気ガスの流れ方向における上流側の位置から分岐し て、 前記ガスタービンに接続されている循環ラインと、 前記循環ライン上に 設けられた第一弁装置と、 前記排気ライン中であって、 前記循環ラインより も前記流れ方向における下流側、 かつ前記二酸化炭素回収装置の上流側の位 置から分岐して、 前記二酸化炭素回収装置を迂回して、 前記排気ライン中に \¥02020/175012 6 卩（：171?2020/003694
おける前記二酸化炭素回収装置の下流側の位置に接続されているバイパスラ インと、 前記バイパスライン上に設けられた第二弁装置と、 前記排気ライン 上であって、 前記バイパスラインと前記二酸化炭素回収装置との間の位置に 設けられた第三弁装置と、 前記排気ライン上に設けられ、 前記排気ガス中の 二酸化炭素濃度を検知する濃度計と、 を備えるガスタービンプラントの排出 二酸化炭素回収方法において、 前記ガスタービンの運転状態、 及び前記二酸 化炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、 前記第一弁装置、 第二弁装置、 及 び前記第三弁装置の開度を調節する。
[0021 ] 上記方法によれば、 ガスタービンの運転状態、 及び排気ガス中の二酸化炭 素濃度の少なくとも一方に基づいて、 第一弁装置、 第二弁装置、 及び第三弁 装置の開度を調節する。 これにより、 例えばガスタービンの起動直後には、 第一弁装置、 及び第三弁装置を閉止し、 第二弁装置を開放することで、 排気 ガスは排気ライン、 及びバイパスラインを通って、 二酸化炭素回収装置を迂 回して下流側に流れる。 したがって、 起動直後の 1\1〇父や未燃炭化水素が多 く含まれている排気ガスが二酸化炭素回収装置に流入することがない。 その 結果、 二酸化炭素回収装置の性能が劣化する可能性を低減することができる 。 さらに、 例えばガスタービンの起動から所定の時間が経過した後では、 上 記の状態から第一弁装置の開度を大きくなる方向に調節することで、 排気ガ スの一部が循環ラインを通じて、 ガスタービンに再び供給される。 これによ り、 排気ガス中の二酸化炭素が濃縮される。 つまり、 排気ガスの単位流量当 たりの二酸化炭素濃度が上がるため、 二酸化炭素回収装置では、 より効率的 に二酸化炭素を回収することができる。
発明の効果
[0022] 本発明によれば、 二酸化炭素の回収をより一層効率的に行うことが可能な ガスタービンプラント、 及びその排出二酸化炭素回収方法を提供することが できる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1 ]本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの構成を示す図である。 \¥02020/175012 7 卩（：17 2020/003694
［図 2］本発明の実施形態に係る排熱回収ボイラーの構成を示す図である。
［図 3］本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置の構成を示す図である。
［図 4］本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの変形例を示す図である 発明を実施するための形態
［0024］ 本発明の実施形態について、 図 1から図 3を参照して説明する。 図 1 に示 すように、 本実施形態に係るガスタービンプラント 1 0 0は、 ガスタービン 1 と、 排熱回収ボイラー 2と、 二酸化炭素回収装置 3と、 排気ガス加熱器 4 と、 煙突 5と、 排気ガス圧縮機 6と、 二酸化炭素圧縮装置 7と、 排気ライン !_ 1 と、 循環ライン 1_ 2と、 バイパスライン 1_ 3と、 第一弁装置 V 1 と、 第 二弁装置 V 2と、 第三弁装置 V 2と、 制御装置 9 0と、 を備えている。 なお ここで “弁” 及び “弁装置 “とは流路を密閉できるものに限定されず、 ダン パ等流量の調整が可能なものも含む。
［0025］ ガスタービン 1は、 圧縮機 1 1 と、 燃焼器 1 2と、 夕ービン 1 3と、 を有 している。 圧縮機 1 1は、 外部から取り込んだ空気を圧縮して高圧の圧縮空 気を生成する。 燃焼器 1 2は、 この圧縮空気に燃料を混合して燃焼させ、 高 温高圧の燃焼ガスを生成する。 タービン 1 3は、 燃焼ガスによって回転駆動 される。 夕ービン 1 3の回転力は、 例えば当該夕ービン 1 3と同軸に接続さ れた発電機◦の駆動に利用される。 タービン 1 3からは高温の排気ガスが排 出される。 この排気ガスは、 タービン 1 3の下流側に接続された排気ライン 1- 1 によって、 当該排気ライン！- 1上に設けられた排熱回収ボイラー 2に送 られる。
［0026］ 排熱回収ボイラー 2は、 ガスタービン 1の排気ガスと水とを熱交換させる ことにより、 高温高圧の蒸気を発生させる。 排熱回収ボイラーの構成につい ては後述する。 排気ライン !_ 1上における排熱回収ボイラー 2の下流側には 二酸化炭素回収装置 3が設けられている。 排熱回収ボイラー 2で水と熱交換 された低温となった排気ガスは、 排気ライン 1- 1 を通って、 この二酸化炭素 回収装置 3に送られる。 \¥02020/175012 8 卩（：171?2020/003694
[0027] 二酸化炭素回収装置 3では、 アミンを主成分とする吸収液と排気ガスとを 気液接触させることにより、 排気ガス中に含まれる二酸化炭素が吸収液に化 学結合する。 これにより、 排気ガス中の二酸化炭素の少なくとも一部の成分 が除去される。 二酸化炭素回収装置 3の構成については後述する。 排気ライ ン !_ 1上における二酸化炭素回収装置 3の下流側には、 排気ガス加熱器 4が 設けられている。 二酸化炭素が除去された後の排気ガスは、 排気ライン 1- 1 を通って排気ガス加熱器 4に送られる。 なお、 吸収液はアミン以外の成分の 化学吸収剤であってもよい。
[0028] 一方で、 排気ガスから分離された二酸化炭素は、 回収ライン 1- 6を通じて 二酸化炭素圧縮装置 7に送られる。 二酸化炭素圧縮装置 7は、 圧縮機本体 7 1 と、 駆動部 7 2と、 貯留部 7 3と、 を有している。 圧縮機本体 7 1は、 駆 動部 7 2によって駆動されることで、 二酸化炭素を圧縮する。 圧縮された二 酸化炭素は、 貯留部 7 3へ搬送される。
[0029] 排気ガス加熱器 4は、 上述の排熱回収ボイラー 2で発生した蒸気と排気ガ スとを熱交換させることによって、 排気ガスを加熱する。 これにより、 排気 ガス中に含まれる水分が蒸発し、 排気ライン !_ 1内で結露が発生する可能性 が低減される。 排気ライン 1- 1 における排気ガス加熱器 4の下流側には煙突 5が設けられている。 排気ガス加熱器 4から排出された排気ガスは、 煙突 5 によって大気中に放散される。
[0030] さらに、 上記の排気ライン !_ 1上において、 排熱回収ボイラー 2と二酸化 炭素回収装置 3との間の位置には、 当該排気ライン !_ 1から分岐する循環ラ イン！- 2の一端が接続されている。 循環ライン !_ 2の他端はガスタービン 1 の圧縮機 1 1 に接続されている。 つまり、 この循環ライン !_ 2を通じて、 排 気ライン !_ 1 を流れる排気ガスの一部をガスタービン 1 （圧縮機 1 1） に還 流させることが可能である。 循環ライン 1- 2上には、 第一弁装置 V 1 と、 排 気ガス圧縮機 6とが設けられている。 第一弁装置 V 1の開度を調節すること によって、 循環ライン !_ 2を流れる排気ガスの流量を変化させることが可能 である。 なお、 詳しくは後述するが、 第一弁装置 V 1の開度は、 制御装置 9 \¥02020/175012 9 卩（：171?2020/003694
0からの指令によって調節される。 排気ガス圧縮機 6は、 循環ライン 1_ 2を 流れる排気ガスを昇圧して圧縮機 1 1 に圧送するために設けられている。
[0031 ] 排気ライン !_ 1上において、 上記の循環ライン !_ 2と排気ライン !_ 1 との 分岐点よりも下流側であって、 二酸化炭素回収装置 3よりも上流側の位置に は、 排気ライン 1- 1から分岐するバイパスライン !_ 3の一端が接続されてい る。 バイパスライン !_ 3の他端は、 排気ライン !_ 1 における排気ガス加熱器 4の下流側の位置に接続されている。 バイパスライン !_ 3上には、 第二弁装 置 V 2が設けられている。 第二弁装置 V 2の開度を調節することによって、 バイパスライン !- 3を流れる排気ガスの流量を変化させることが可能である 。 なお、 詳しくは後述するが、 第二弁装置 2の開度は、 制御装置 9 0から の指令によって調節される。
[0032] 排気ライン !_ 1上において、 バイパスライン !_ 3と排気ライン !_ 1 との分 岐点よりも下流側であって、 二酸化炭素回収装置 3よりも上流側の位置には 、 第三弁装置 V 3が設けられている。 第三弁装置 V 3の開度を調節すること によって、 排気ライン !_ 1から二酸化炭素回収装置 3に流入する排気ガスの 流量を調節することが可能である。 この第三弁装置 V 3も、 制御装置 9 0か らの指令によってその開度が調節される。 また、 この第三弁装置 V 3の上流 側には、 排気ライン 1- 1中を流れる排気ガスの二酸化炭素濃度を検知する濃 度計口が設けられている。 濃度計 0は、 排気ガスの二酸化炭素濃度を数値化 して、 電気信号として制御装置 9 0に送信する。
[0033] 排熱回収ボイラー 2は、 蒸気供給ライン 1_ 4によって、 二酸化炭素回収装 置 3、 及び排気ガス加熱器 4に接続されている。 排熱回収ボイラー 2で生成 された蒸気は、 この蒸気供給ライン 1- 4を通じて二酸化炭素回収装置 3、 及 び排気ガス加熱器 4に供給される。 詳しくは後述するが、 二酸化炭素回収装 置 3では、 蒸気供給ライン 1_ 4を通じて供給された蒸気の熱によって、 二酸 化炭素が結合した状態の吸収液から二酸化炭素を分離させる。 排気ガス加熱 器 4では、 蒸気供給ライン 1_ 4を通じて供給された蒸気と排気ガスとを熱交 換させることで、 排気ガスを加熱する。 これら二酸化炭素回収装置 3、 及び \¥02020/175012 10 卩（：171?2020/003694
排気ガス加熱器 4で利用されて低温となった蒸気 （又は水） は、 蒸気回収ラ イン 1_ 5を通じて再び排熱回収ボイラー 2に送られる。
[0034] 次に、 図 2を参照して、 排熱回収ボイラー 2の構成について説明する。 同 図に示すように、 排熱回収ボイラー 2は、 煙道 2 1 と、 この煙道 2 1内に配 置された節炭器 2 2、 蒸発器 2 3、 及び過熱器 2 4と、 蒸気タービン 3丁と 、 復水器 6 1 と、 給水ポンプ 6 2と、 を有している。 煙道 2 1内において、 節炭器 2 2、 蒸発器 2 3、 及び過熱器 2 4は、 排気ガスの流れる方向の下流 側から上流側に向かってこの順で配列されている。
[0035] 節炭器 2 2は、 蒸気回収ライン !_ 5の下流側に接続されている。 蒸気回収 ライン 1_ 5上には、 二酸化炭素回収装置 3、 及び排気ガス加熱器 4から回収 された低温の蒸気を水に戻す復水器 6 1 と、 この水を圧送する給水ポンプ 6 2とが設けられている。 節炭器 2 2は、 この蒸気回収ライン !_ 5を通じて送 られてきた水を加熱する。 蒸発器 2 3は、 節炭器 2 2で加熱されて高温とな った水をさらに加熱して蒸気を生成する。 この蒸気は過熱器 2 4に送られる 。 過熱器 2 4は、 蒸気を過熱させることで過熱蒸気を生成する。
[0036] 過熱器 2 4で生成された過熱蒸気は、 蒸気タービン 3丁に送られる。 蒸気 タービン 3丁は、 蒸気によって回転駆動されることで、 同軸に接続された発 電機等 （不図示） に動力を供給する。 また、 蒸発器 2 3で生成された蒸気の 少なくとも一部は、 上述の蒸気供給ライン 1- 4を通じて、 二酸化炭素回収装 置 3、 及び排気ガス加熱器 4に送られて熱源として利用される。 また、 蒸気 タービン 3丁の排気は、 タービン排気ライン 1_ 4匕を通じて、 復水器 6 1 に 送られる。 なお、 蒸気タービン 3丁を備えない構成を採ることも可能である
[0037] 続いて、 図 3を参照して、 二酸化炭素回収装置 3の構成について説明する 。 同図に示すように、 二酸化炭素回収装置 3は、 吸収塔 3 1 と、 再生塔 3 2 と、 熱交換器 3 3と、 リボイラー 3 4と、 冷却器 3 6と、 第ーポンプ 1 と 、 第ニポンプ 2と、 を有している。
[0038] 吸収塔 3 1は上下方向に延びる筒状をなしており、 その下部には、 排気ラ \¥0 2020/175012 1 1 卩（：171? 2020 /003694
イン 1_ 1が接続されている。 吸収塔 3 1の内部では、 二酸化炭素と化学結合 することが可能な吸収液が上方から下方に向かって流れている。 なお、 この ような吸収液として具体的には、 モノェタノールアミン （IV!巳八） 、 ジェタ ノールアミン （〇巳八） 、 トリェタノールアミン （丁巳八） 、 ジイソプロパ ノールアミン （口 丨 八） 、 メチルジェタノールアミン （1\/1 0巳八） を含む ァミンの水溶液や水を含まない有機溶媒、 その混合物、 ァミノ酸系の水溶液 が好適に用いられる。 また吸収液はァミン以外を用いてもよい。
[0039] 吸収塔 3 1内の下部に流入した排気ガスは、 上方から流れる吸収液に対し て接触しながら吸収塔 3 1内を上昇する。 この時、 排気ガスに含まれる二酸 化炭素が吸収液に化学吸収される。 二酸化炭素が除去された残余の排気ガス は、 吸収塔 3 1の上部から再び排気ライン !_ 1中に流入する。
[0040] 二酸化炭素を吸収した吸収液は、 吸収塔 3 1の下部に接続された吸収液回 収ライン 1_ 3 1 を通じて、 熱交換器 3 3に送られる。 なお、 吸収液回収ライ ン !_ 3 1上には、 吸収液を圧送するための第ーポンプ 1が設けられている 。 詳しくは後述するが、 熱交換器 3 3では、 再生塔 3 2で加熱されることで 再生された吸収液と、 再生する前の吸収液との熱交換が行われる。 これによ り、 再生前の吸収液は一定程度温度が下がった状態となる。 熱交換器 3 3を 通過した後、 再生前の吸収液は、 吸収液回収ライン 1- 3 1 を通じて再生塔 3 2の上部に送られる。
[0041 ] 再生塔 3 2は、 二酸化炭素を吸収した状態の吸収液を再生する （二酸化炭 素を分離する） ための装置である。 再生塔 3 2の下部から上部にかけては、 吸収液加熱ライン 1- 3 3が設けられている。 吸収液加熱ライン 1_ 3 3上には 、 リボイラー 3 4が設けられている。 リボイラー 3 4には、 上述の蒸気供給 ライン 1_ 4から高温の蒸気が供給される。 リボイラー 3 4では、 この蒸気と の熱交換によって、 吸収液に含まれる水の一部が加熱されてストリッビング スチームとなる。 ストリッピングスチームは、 再生塔 3 2内で、 吸収液回収 ラインから供給された再生前の吸収液と接触する。 これにより、 再生前の吸 収液から二酸化炭素が放散し、 吸収液が再生される （二酸化炭素を含まない \¥02020/175012 12 卩（：171?2020/003694
状態となる） 。 再生前の吸収液から放散された二酸化炭素は、 再生塔 3 2の 上部に接続された回収ライン 1- 6を通じて、 上述の二酸化炭素圧縮装置 7に 送られる。
[0042] 再生後の吸収液の一部 （即ち、 ストリツピングスチームとならなかった成 分） は、 再生塔 3 2の下部に接続された抽出ライン 1_ 3 2に送られる。 抽出 ライン 1_ 3 2上には、 熱交換器 3 3、 冷却器 3 6、 及び第ニポンプ 2がこ の順で設けられている。 第ニポンプ 2を駆動することにより、 再生塔 3 2 から熱交換器 3 3に、 再生後の吸収液が供給される。 なお、 第ニポンプ 2 は、 熱交換器 3 3と再生塔 3 2の間、 又は冷却器 3 6と熱交換器 3 3の間に 設けられていてもよい。 熱交換器 3 3では、 上述のように、 再生前の吸収液 と再生後の吸収液との間で熱交換が行われる。 再生後の吸収液は、 熱交換器 3 3及び冷却器 3 6を通過することで低温となる。 低温となった再生後の吸 収液は、 吸収塔 3 1の上部に供給される。
[0043] 続いて、 制御装置 9 0について説明する。 図 1 に示すように、 この制御装 置 9 0は、 入力部 9 1 と、 タイマー 9 2と、 判定部 9 3と、 弁調節部 9 4と 、 を有している。 入力部 9 1 には、 上述の濃度計口から、 排気ガス中の二酸 化炭素濃度が数値化された状態で電気信号として入力される。 タイマー 9 2 は、 ガスタービン 1の起動と同時に時間をカウントし始め、 所定の時間が経 過した際にその旨の信号を、 後述の判定部 9 3に送信する。 なお、 ここで言 う 「所定の時間」 は、 目的に応じて適宜設定することが可能である。 本実施 形態では、 当該 「所定の時間」 は、 ガスタービン 1 を起動したのち、 回転が 安定し、 かつ無負荷の状態となるまでに要する時間を指す。 判定部 9 3は、 二酸化炭素濃度が予め定められた閾値にあるか否か、 及び上記の所定の時間 が経過したか否かを判定する。 弁調節部 9 4は、 判定部 9 3から送られた信 号に基づいて、 第一弁装置 V I、 第二弁装置 V 2、 及び第三弁装置 V 3の開 度を調節するための信号を送出する。
[0044] 次に、 本実施形態に係るガスタービンプラント 1 0 0の動作について説明 する。 ガスタービン 1 を駆動することによって夕ービン 1 3からは排気ガス \¥02020/175012 13 卩（：171?2020/003694
が発生する。 この排気ガスは、 排熱回収ボイラー 2を通過して低温となった 後、 二酸化炭素回収装置 3に流入する。 二酸化炭素回収装置 3では、 上述の ように排気ガスから二酸化炭素が除去される。 その後、 排気ガスは、 排気ガ ス加熱器 4によって加熱された後、 煙突 5から大気中に放散する。 排気ガス から除去された二酸化炭素は、 二酸化炭素圧縮装置 7によって液化 ·貯留さ れる。
[0045] ここで、 ガスタービン 1の排気ガスの性状は、 当該ガスタービン 1の運転 状態によって異なる。 例えば、 ガスタービン 1の起動直後では、 排気ガス中 に1\1〇父や、 未燃炭化水素が多量に含まれた状態となる。 これらの物質が含 まれた状態で二酸化炭素回収装置 3に排気ガスが供給されると、 吸収液の変 性 ·劣化を招く虞がある。 また、 ガスタービン 1の起動直後では、 排気ガス 中の二酸化炭素濃度が定格運転時よりも低いため、 二酸化炭素の回収を行う 上で効率が低下してしまう虞もある。
[0046] そこで、 本実施形態では、 制御装置 9 0によって、 第一弁装置 V I、 第二 弁装置 2、 及び第三弁装置 V 3の開度を調節し、 これにより、 循環ライン 1- 2、 及びバイパスライン 1_ 3の流通状態を調節している。
[0047] 具体的には、 制御装置 9 0は、 ガスタービン 1の運転状態、 及び排気ガス 中の二酸化炭素濃度の少なくとも一方に基づいて、 第一弁装置 V 1、 第二弁 装置 2、 及び第三弁装置 V 3の開度を調節する。 ガスタービン 1の起動直 後には、 制御装置 9 0は、 第一弁装置 V I、 及び第三弁装置 V 3を閉止し、 第二弁装置 2を開放する。 これにより、 排気ガスは排気ライン 1_ 1、 及び バイパスライン !_ 3を通って、 二酸化炭素回収装置 3を迂回して下流側の煙 突 5に流れる。 したがって、 起動直後の 1\1〇父や未燃炭化水素が多く含まれ ている排気ガスが二酸化炭素回収装置 3に流入することがない。 その結果、 二酸化炭素回収装置 3の性能 （吸収液の性質） が劣化する可能性を低減する ことができる。
[0048] さらに、 上記の状態から、 制御装置 9 0は、 ガスタービン 1の起動から所 定の時間が経過した後に、 第一弁装置 V 1の開度を大きくなる方向に調節す \¥02020/175012 14 卩（：171?2020/003694
る。 これにより、 ガスタービン 1の起動から所定の時間が経過した後では、 排気ガスの一部が循環ライン !_ 2を通じて、 ガスタービン 1の圧縮機 1 1 に 再び供給される。 これにより、 排気ガス中の二酸化炭素が濃縮される。 つま り、 排気ガスの単位流量当たりの二酸化炭素濃度を上げることができる。
[0049] 加えて、 上記の状態から、 制御装置 9 0は、 ガスタービン 1の起動から所 定の時間が経過した後で、 二酸化炭素濃度が予め定められた閾値よりも大き くなった場合に、 第二弁装置 V 2を閉止し、 第三弁装置 V 3を開放する。 こ れにより、 高濃度の二酸化炭素を含む排気ガスが二酸化炭素回収装置 3に供 給される。 排気ガスの単位流量当たりの二酸化炭素濃度が高いため、 二酸化 炭素回収装置 3では、 より効率的に二酸化炭素を回収することができる。 そ の結果、 二酸化炭素回収装置 3に要求される処理容量をさらに削減すること ができる。 なお、 ここに記載しない条件の下、 二酸化炭素濃度が閾値より低 くても第二弁装置 V 2を閉止し、 第三弁装置 V 3を開放してもよい。
[0050] また、 上記構成によれば、 循環ライン !_ 2中の排気ガスが排気ガス圧縮機
6によって圧縮された状態でガスタービン 1 に供給される。 これにより、 ガ スタービン 1 に排気ガスが流入する際の圧力損失を低減することができる。 その結果、 ガスタービン 1 をより安定的かつ効率的に運転することができる
[0051 ] さらに、 上記構成によれば、 排熱回収ボイラー 2によってガスタービン 1 の排気ガスの熱によって蒸気が発生する。 この蒸気によって、 二酸化炭素回 収装置 3内の再生塔 3 2では、 吸収液に化学結合している二酸化炭素が除去 （回収） される。 つまり、 上記の構成によれば、 他の熱源を用いることなく 、 排気ガスから回収された熱によって吸収液の再生を行うことができる。
[0052] 加えて、 上記構成によれば、 排気ガス加熱器 4によって、 高温の水又は蒸 気と排気ガスとが熱交換を行うことで、 排気ガスの温度が上昇する。 これに より、 排気ガスに含まれる水分が凝縮して結露を生じる可能性を低減するこ とができる。 また、 排気ガスと熱交換する水又は蒸気は、 排熱回収ボイラー 2から供給されているため、 他の熱源を用いることなく、 排気ガスを加熱す \¥02020/175012 15 卩（：171?2020/003694
ることができる。
[0053] 以上、 本発明の実施形態について説明した。 なお、 本発明の要旨を逸脱し ない限りにおいて、 上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である 。 例えば、 上記実施形態では、 ガスタービンプラント 1 0 0が、 それぞれ 1 つずつのガスタービン 1、 排熱回収ボイラー 2、 及び排気ガス圧縮機 6を備 える構成について説明した。 一方で、 上記実施形態の構成を採ることによっ て、 二酸化炭素回収装置 3に要求される処理容量を下げることが可能である 。 言い換えると、 二酸化炭素回収装置 3の処理容量に余裕度を持たせること が可能となっている。 したがって、 例えば図 4に示すように、 1つの二酸化 炭素回収装置 3に対して、 2系統のガスタービン 1 （即ち、 それぞれ 2つず つのガスタービン 1、 排熱回収ボイラー 2、 及び排気ガス圧縮機 6） を設け ることも可能である。 これにより、 二酸化炭素回収装置 3をより一層効率的 に運用することができるとともに、 プラント建造やメンテナンスに要するコ スト 時間を削減することができる。
産業上の利用可能性
[0054] 本発明の一態様に係るガスタービンプラントでは、 二酸化炭素の回収をよ り一層効率的に行うことができる。
符号の説明
[0055] 1 0 0 ガスタービンプラント
1 ガスタービン
2 排熱回収ボイラー
3 二酸化炭素回収装置
4 排気ガス加熱器
5 煙突
6 排気ガス圧縮機
7 二酸化炭素圧縮装置
1 1 圧縮機
1 2 燃焼器 \¥02020/175012 16 卩（：171?2020/003694
1 3 タービン
2 1 煙道
22 節炭器
23 蒸発器
24 過熱器
3 1 吸収塔
32 再生塔
33 熱交換器
34 リボイラー
36 冷却器
6 1 復水器
62 給水ポンプ
90 制御装置
9 1 入力部
92 タイマー
93 判定部
94 弁調節部
〇 濃度計
0 発電機
1- 1 排気ライン
1- 2 循環ライン
1_ 3 バイパスライン
1-4 蒸気供給ライン
LA b 夕ービン排気ライン
1- 5 蒸気回収ライン
1- 6 回収ライン
1- 3 1 吸収液回収ライン
1- 32 抽出ライン \¥02020/175012 17 卩（：171?2020/003694
1- 3 3 吸収液加熱ライン
1 第 _ポンプ
2 第ニポンプ
3丁 蒸気タービン
V 1 第一弁装置
V 2 第二弁装置
V 3 第三弁装置

Claims

\¥02020/175012 18 卩（：17 2020/003694 請求の範囲
[請求項 1 ] 要求出力に応じた燃料を受け入れて、 燃料を燃焼させ、 燃料の燃焼 で生成される燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排気された排気ガスを外部に導く排気ライン と、
前記排気ライン中に設けられ、 前記排気ライン中を流れる前記排気 ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、 前記排気ライン中であって、 前記二酸化炭素回収装置を基準にして 、 前記排気ガスの流れ方向における上流側の位置から分岐して、 前記 ガスタービンに接続されている循環ラインと、
前記循環ライン上に設けられた第一弁装置と、 前記排気ライン中であって、 前記循環ラインよりも前記流れ方向に おける下流側、 かつ前記二酸化炭素回収装置の上流側の位置から分岐 して、 前記二酸化炭素回収装置を迂回して、 前記排気ライン中におけ る前記二酸化炭素回収装置の下流側の位置に接続されているバイパス ラインと、
前記バイパスライン上に設けられた第二弁装置と、
前記排気ライン上であって、 前記バイパスラインと前記二酸化炭素 回収装置との間の位置に設けられた第三弁装置と、 前記排気ライン上に設けられ、 前記排気ガス中の二酸化炭素濃度を 検知する濃度計と、
前記ガスタービンの運転状態、 及び前記二酸化炭素濃度の少なくと も一方に基づいて、 前記第一弁装置、 前記第二弁装置、 及び前記第三 弁装置の開度を調節する制御装置と、
を備えるガスタービンプラント。
[請求項 2] 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起動から所定の時間が経過す るまで、 前記第一弁装置、 及び前記第三弁装置を閉止し、 前記第二弁 装置を開放する、 \¥02020/175012 19 卩（：171?2020/003694
請求項 1 に記載のガスタービンプラント。
[請求項 3] 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起動から所定の時間が経過し た後に、 前記第二弁装置が開放されるとともに、 前記第三弁装置が閉 止された状態で、 前記第一弁装置の開度を大きくなる方向に調節する 請求項 1又は 2に記載のガスタービンプラント。
[請求項 4] 前記制御装置は、 前記ガスタービンの起動から所定の時間が経過し た後で、 前記二酸化炭素濃度が予め定められた閾値よりも大きくなっ た場合に、 前記第二弁装置を閉止し、 前記第三弁装置を開放する、 請求項 1から 3のいずれか一項に記載のガスタービンプラント。
[請求項 5] 前記循環ライン中に設けられ、 前記循環ライン中を流れてきた前記 排気ガスを昇圧する排気ガス圧縮機を備える、
請求項 1から 4のいずれか一項に記載のガスタービンプラント。
[請求項 6] 前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生し
、 自身の内部を通過した前記排気ガスを前記排気ラインに導く排熱回 収ボイラーを備え、
前記二酸化炭素回収装置は、 前記排熱回収ボイラーで加熱された水 又は生成された蒸気によって、 該二酸化炭素回収装置内で二酸化炭素 を吸収する吸収液を再生する再生塔を有する、
請求項 1から 5のいずれか一項に記載のガスタービンプラント。
[請求項 7] 前記ガスタービンから排気された排気ガスの熱により蒸気を発生し
、 自身の内部を通過した前記排気ガスを前記排気ラインに導く排熱回 収ボイラーと、
前記排気ライン中であって、 前記二酸化炭素回収装置よりも前記排 気ガスの流れの下流側に配置されている排気ガス加熱器と、
を備え、
前記排気ガス加熱器は、 前記排熱回収ボイラーで加熱された水又は 生成された蒸気と前記排気ガスライン中を流れる排気ガスとを熱交換 \¥0 2020/175012 20 卩（：171? 2020 /003694
させて、 前記排気ガスを加熱する熱交換器である、 請求項 1から 6のいずれか一項に記載のガスタービンプラント。
[請求項 8] 要求出力に応じた燃料を受け入れて、 燃料を燃焼させ、 燃料の燃焼 で生成される燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、
前記ガスタービンから排気された排気ガスを外部に導く排気ライン と、
前記排気ライン中に設けられ、 前記排気ライン中を流れる前記排気 ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、 前記排気ライン中であって、 前記二酸化炭素回収装置を基準にして 、 前記排気ガスの流れ方向における上流側の位置から分岐して、 前記 ガスタービンに接続されている循環ラインと、
前記循環ライン上に設けられた第一弁装置と、 前記排気ライン中であって、 前記循環ラインよりも前記流れ方向に おける下流側、 かつ前記二酸化炭素回収装置の上流側の位置から分岐 して、 前記二酸化炭素回収装置を迂回して、 前記排気ライン中におけ る前記二酸化炭素回収装置の下流側の位置に接続されているバイパス ラインと、
前記バイパスライン上に設けられた第二弁装置と、
前記排気ライン上であって、 前記バイパスラインと前記二酸化炭素 回収装置との間の位置に設けられた第三弁装置と、 前記排気ライン上に設けられ、 前記排気ガス中の二酸化炭素濃度を 検知する濃度計と、 を備えるガスタービンプラントの排出二酸化炭素 回収方法において、
前記ガスタービンの運転状態、 及び前記二酸化炭素濃度の少なくと も一方に基づいて、 前記第一弁装置、 第二弁装置、 及び前記第三弁装 置の開度を調節する、
ガスタービンプラントの排出二酸化炭素回収方法。
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