Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления



Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления
Способ обработки топочного газа и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2406024:

МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИЗ, ЛТД. (JP)
ОКСИДЕНТАЛ ЭНЕРДЖИ ВЕНЧАЗ КОРП. (US)

Изобретение относится к области теплоэнергетики. Способ обработки топочного газа заключается в сжигании в котле части топочного газа из газовой турбины, отбираемого на входе в котел-утилизатор или на выходе из котла-утилизатора, для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе и извлечении диоксида углерода в устройстве извлечения диоксида углерода, при этом котел-утилизатор выполнен с возможностью рекуперации тепла высокотемпературного топочного газа, а котел выполнен с возможностью генерации пара высокого давления, требуемого для извлечения и сжатия диоксида углерода; устройство обработки топочного газа содержит газовую турбину, котел для сжигания топочного газа из газовой турбины и устройство извлечения диоксида углерода, выполненное с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации в выходящем из котла топочном газе, причем котел выполнен с возможностью генерации пара высокого давления, требуемого для извлечения и сжатия диоксида углерода. Изобретение позволяет повысить эффективность обработки диоксида углерода, содержащегося в топочном газе. 2 н. и 4 з.п. формулы, 12 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу обработки топочного газа и устройству для его осуществления, которые обеспечивают повышенную эффективность обработки диоксида углерода, содержащегося в топочном газе, выходящем, например, из газовой турбины.

Уровень техники

Известны различные способы выделения диоксида углерода из производимого электростанциями топочного газа, предотвращающие, таким образом, глобальное потепление. Известные способы включают, например, адсорбцию со сдвигом давления (PSA), мембранное разделение и химическую абсорбцию. В настоящее время на установках с газовыми турбинами, которые используются в электростанциях с высоким КПД, сепараторы диоксида углерода используются редко. При использовании сепараторов диоксида углерода полезная мощность существенно ухудшается, так как концентрация диоксида углерода в выделяемом такими установками топочном газе относительно низка, и требуется большая мощность для его отделения (см., например, JP 2000-337108).

Кроме того, концентрация диоксида углерода в выделяемом газовой турбиной топочном газе составляет только 3,93%. Таким образом, для извлечения диоксида углерода необходимо обработать большой объем топочного газа, следовательно, для его извлечения необходимо большое устройство.

Когда выделяемый газовой турбиной топочный газ возвращается в цикл и многократно используется в ней несколько раз, концентрация диоксида углерода может быть увеличена. Однако при этом усложняется система патрубков. В частности, такое решение трудно осуществить в газовой турбине. Таким образом, такие способы фактически не используются.

В качестве альтернативы несколько газовых турбин могут быть установлены последовательно так, чтобы топочный газ предшествующей газовой турбины последовательно использовался в следующей газовой турбине. Однако технические характеристики газовой турбины тщательно определяются на этапе проектирования, и существует немного возможностей фактического применения простого последовательного расположения и последовательного использования нескольких газовых турбин для увеличения концентрации диоксида углерода.

В качестве альтернативы к выделяемому газовой турбиной топочному газу можно добавить топливо и повторно сжигать в котле-утилизаторе. В этом случае (фиг.12), хотя концентрация диоксида углерода в выходящем из газовой турбины 11 топочном газе 12 составляет 3,92 объемных процента [об.%], концентрация диоксида углерода в топочном газе 14 из котла-утилизатора (например, парогенератора-рекуператора) 13 может составлять уже 4,6 об.%. Однако добавить большое количество топлива и повторно сжечь сложно. Кроме того, увеличение составляет только около 15%, которое является несущественным. Таким образом, известные способы не могут существенного повысить эффективность извлечения диоксида углерода.

Таким образом, необходимо увеличить концентрацию диоксида углерода в топочном газе, выходящем из газовой турбины в существующих устройствах с газовой турбиной посредством простой модификации для повышения эффективности извлечения диоксида углерода.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание способа обработки топочного газа и устройства для его осуществления с повышенной эффективностью обработки диоксида углерода, содержащегося в топочном газе, выходящем, например, из газовой турбины.

Установлено, что для извлечения и сжатия диоксида углерода необходимо получить пар с высокими температурой и давлением, при этом в котле вместо обычно используемого для осуществления процесса сжигания воздуха может использоваться топочный газ из газовой турбины для увеличения в нем концентрации диоксида углерода.

Первым объектом изобретения является способ обработки топочного газа, включающий сжигание в котле по меньшей мере части топочного газа, вышедшего из газовой турбины, и отбор топочного газа из по меньшей мере входа или выхода котла-утилизатора, выполненного с возможностью использования высокой температуры топочного газа для увеличения в нем концентрации диоксида углерода, и извлечение диоксида углерода в устройстве извлечения диоксида углерода.

Вторым объектом изобретения является способ в соответствии с первьм объектом изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Третьим объектом изобретения является устройство обработки топочного газа, содержащее газовую турбину, котел для сжигания топочного газа из газовой турбины, и устройство извлечения диоксида углерода в топочном газе из котла после увеличения в нем концентрации диоксида углерода.

Четвертым объектом изобретения является устройство согласно третьему объекту изобретения, дополнительно содержащее расположенный на выходе газовой турбины котел-утилизатор, топочный газ из которого сжигают в котле для повышения в нем концентрации диоксида углерода, и устройство извлечения диоксида углерода из топочного газа после повышения в нем концентрации диоксида углерода.

Пятым объектом изобретения является устройство согласно третьему объекту изобретения, дополнительно содержащее расположенный на выходе газовой турбины котел-утилизатор, часть топочного газа из которого сжигают в котле для повышения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, и устройство извлечения диоксида углерода из топочного газа после повышения в нем концентрации диоксида углерода.

Шестым объектом изобретения является устройство согласно третьему объекту изобретения, дополнительно содержащее котел-утилизатор, расположенный на выходе газовой турбины, часть топочного газа из которой сжигают в котле, причем топочный газ из котла объединяют с топочным газом из котла-утилизатора для повышения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, и устройство извлечения диоксида углерода из топочного газа после повышения в нем концентрации диоксида углерода.

Седьмым объектом изобретения является устройство согласно третьему объекту изобретения, дополнительно содержащее несколько газовых турбин и несколько котлов-утилизаторов, расположенных соответственно на выходе газовых турбин, за исключением одной газовой турбины, причем в котле сжигают общее количество топочного газа из этой одной газовой турбины, а топочный газ из котла объединяют с топочными газами из соответственно котлов-утилизаторов для повышения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, и устройство извлечения диоксида углерода из топочного газа после повышения в нем концентрации диоксида углерода.

Восьмым объектом изобретения является устройство согласно третьему объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Девятым объектом изобретения является устройство согласно четвертому объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Десятым объектом изобретения является устройство согласно пятому объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Одиннадцатым объектом изобретения является устройство согласно шестому объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Двенадцатым объектом изобретения является устройство согласно седьмому объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Тринадцатым объектом изобретения является устройство согласно восьмому объекту изобретения, в котором котел производит пар высокого давления, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода.

Указанные задачи, особенности и преимущества изобретения будут более поняты из нижеследующего описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи,

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема устройства обработки топочного газа в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг.2 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;

на фиг.3 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;

на фиг.4 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения;

на фиг.5 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения;

на фиг.6 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с тестовым примером 1;

на фиг.7 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии со сравнительным примером 1;

на фиг.8 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с тестовым примером 2;

на фиг.9 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с тестовым примером 3;

на фиг.10 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с тестовым примером 4;

на фиг.11 - схема устройства обработки топочного газа в соответствии с тестовым примером 5;

на фиг.12 - схема известного устройства обработки топочного газа.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана схема устройства обработки топочного газа в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения.

Как показано на фиг.1, устройство 10-1 обработки топочного газа содержит газовую турбину 11, в которую поступают воздух и, например, природный газ в качестве топлива, котел-утилизатор (например, парогенератор-рекуператор) 13, в котором используется тепло (около 580°С) топочного газа 12 из газовой турбины 11, вспомогательный котел 15 для сжигания части 14а (10-30%) топочного газа 14 из котла-утилизатора 13, и устройство 18 извлечения диоксида углерода из объединенного топочного газа 17, который включает топочный газ 14 из котла-утилизатора 13 и топочный газ 16 из вспомогательного котла 15.

На фиг.1 позицией 20 обозначен диоксид углерода, отделенный устройством 18 извлечения диоксида углерода, позицией 21 обозначено устройство сжатия диоксида углерода, позицией 22 обозначен сжатый в устройстве 21 сжатия диоксид углерода, позицией 23 обозначена паровая турбина, позициями 25 и 26 обозначены дымоходы, а позициями B13 обозначены газодувки.

В первом варианте осуществления изобретения на выходе котла-утилизатора (парогенератора-рекуператора) 13, в котором используется высокая температура (около 580°С) топочного газа 12 из газовой турбины 11, часть 14а топочного газа 14 отбирается и подается во вспомогательный котел 15 и используется в нем вместо воздуха для осуществления процесса сжигания с целью повышения концентрации диоксида углерода в топочном газе 16, выходящем из вспомогательного котла 15.

Отобранная от топочного газа 14 часть может быть соответственно изменена в зависимости от котельной установки и предпочтительно составляет 10-30%.

Содержащийся в топочном газе в повышенной концентрации диоксид углерода извлекают устройством 18, затем извлеченный диоксид углерода 20 сжимают в устройстве 21. Сжатый диоксид углерода 22 подают во внешнюю систему, например в установку производства мочевины, установку производства метанола, установку производства диметилового эфира, установку (например, установку GTL) синтеза топочного мазута и светлого нефтепродукта или вводят в подземную нефтяную шахту в сжатом состоянии для улучшения дебита сырой нефти, в результате чего выбросы диоксида углерода в атмосферу могут быть равны нулю или близки к нему.

Устройство обработки топочного газа в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения содержит газовую турбину 11, вспомогательный котел 15 для сжигания топочного газа 12 из газовой турбины 11 и котел-утилизатор 13, расположенный на выходе газовой турбины 11, причем топочный газ 14 из котла-утилизатора 13 объединяется с топочным газом 16 из вспомогательного котла 15, в котором сжигается часть 14а топочного газа 14 из котла-утилизатора 13. Таким образом, может быть увеличена концентрация диоксида углерода в топочном газе 16 из вспомогательного котла 15 и повышена эффективность извлечения диоксида углерода устройством 18.

В качестве устройства извлечения диоксида углерода может быть использовано известное устройство, которое использует абсорбент диоксида углерода (например, раствор амина) и содержит абсорбционную башню для абсорбции диоксида углерода и регенерационную башню для отделения диоксида углерода от абсорбента диоксида углерода для его повторного использования.

Кроме того, для извлечения диоксида углерода устройством 18 и его сжатия устройством 21 необходим пар. Так как вспомогательный котел 15 производит пар под давлением, то получаемый в котле-утилизаторе 13 пар не используется при извлечении диоксида углерода. После использования в устройстве 21 сжатия диоксида углерода пар под давлением используется для отделения диоксида углерода в устройстве 18 извлечения диоксида углерода. После этого конденсат возвращают во вспомогательный котел 15.

Таким образом, в устройстве согласно первому варианту осуществления изобретения концентрация диоксида углерода, входящего в устройство извлечения диоксида углерода, может быть увеличена. Кроме того, потребление топлива вспомогательным котлом может быть сокращено посредством использования тепла от котла-утилизатора.

На фиг.2 показана схема устройства 10-2 обработки топочного газа в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Устройство содержит газовую турбину 11, в которую поступают воздух и, например, природный газ в качестве топлива; котел-утилизатор (например, парогенератор-рекуператор) 13, в котором используется высокотемпературное тепло (около 580°С) топочного газа 12 из газовой турбины 11; вспомогательный котел 15 для сжигания части 12а топочного газа 12 из газовой турбины 11; и устройство 18 извлечения диоксида углерода из объединенного топочного газа 17, который включает топочный газ 16 из вспомогательного котла 15 и топочный газ 14 из котла-утилизатора 13.

В первом варианте осуществления изобретения отбор газа осуществляется на выходе котла-утилизатора 13. Во втором варианте осуществления изобретения отбор газа осуществляется на входе в котел-утилизатор 13 для направления части топочного газа 12 с высокой температурой (около 580°С) во вспомогательный котел 15, что может значительно снизить количество топлива, подаваемого во вспомогательный котел 15.

Отобранная часть топочного газа 12 может быть соответственно изменена в зависимости от котельной установки и предпочтительно составляет 8-30%.

Таким образом, устройство обработки топочного газа в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения содержит газовую турбину 11, вспомогательный котел 15 для сжигания топочного газа 12 из газовой турбины 11 и котел-утилизатор 13, расположенный на выходе газовой турбины 11, причем топочный газ 14 из котла-утилизатора 13 объединяется с топочным газом 16 из вспомогательного котла 15, в котором сжигается часть 12а топочного газа 12 из газовой турбины 11. Таким образом, может быть увеличена концентрация диоксида углерода в топочном газе 16 из вспомогательного котла 15 и повышена эффективность извлечения диоксида углерода устройством 18.

На фиг.3 показана схема устройства 10-3 обработки топочного газа в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Устройство содержит расположенные параллельно газовые турбины 11, в которые поступают воздух и, например, природный газ в качестве топлива; расположенные параллельно котлы-утилизаторы (например, парогенераторы-рекуператоры) 13, в которых используется высокотемпературное тепло (около 580°С) топочного газа 12 из газовых турбин 11; устройство 18 извлечения диоксида углерода из топочного газа, который включает топочные газы 14-1-14-4 из нескольких котлов-утилизаторов 13-1-13-4; котел 19 для сжигания общего количества топочного газа 12 из по меньшей мере одной 11-5 из нескольких газовых турбин; устройство 18 извлечения диоксида углерода из объединенного топочного газа 17, который включает топочный газ 16 из котла 19 и топочные газы 14-1-14-4.

Некоторые крупные электростанции содержат несколько газотурбинных установок. Для обработки топочного газа, выходящего из котлов такой электростанции, топочный газ от одной из нескольких газотурбинных установок непосредственно поступает в котел 19 для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе 16. Затем топочный газ с повышенной концентрацией диоксида углерода объединяется с топочными газами 14-1-14-4 из котлов-утилизаторов 13-1-13-4, связанными с газовыми турбинами (газотурбинными установками) 11-1-11-4, соответственно, для увеличения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе 17.

Таким образом, согласно третьему варианту осуществления изобретения устройство содержит несколько газотурбинных установок. Причем для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе 16, выходящем из котла 19, в котел 19 подают общее количество топочного газа 12-5 из по меньшей мере одной 11-5 из нескольких газовых турбин. Кроме того, топочные газы 14-1-14-4 из котлов-утилизаторов 13-1-13-4 остальных газотурбинных установок объединяются с топочным газом 16 для подачи объединенного топочного газа в устройство 18 извлечения диоксида углерода. Таким образом может быть повышена эффективность извлечения диоксида углерода.

На фиг.4 показана схема устройства 10-4 обработки топочного газа в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения. Устройство содержит газовую турбину 11, в которую поступают воздух и, например, природный газ в качестве топлива; котел 19 для сжигания общего количества топочного газа 12 из газовой турбины 11 и устройство извлечения 18 диоксида углерода из топочного газа 16, выходящего из котла 19.

В первом и втором вариантах осуществления изобретения отбор газа осуществляется на выходе или входе котла-утилизатора. В четвертом варианте осуществления изобретения общее количество высокотемпературного топочного газа 12 (580°С) из газовой турбины 11 непосредственно подают в котел 19 без осуществления отбора, что увеличивает концентрацию диоксида углерода в топочном газе 16, выходящем из котла 19. Кроме того, избыток произведенного пара может подаваться в паровую турбину 24 для выработки энергии.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения общее количество топочного газа 12 из газовой турбины 11 подают в котел 19 и сжигают для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе 16, выходящем из котла 19, что может повысить эффективность извлечения диоксида углерода, осуществляемое устройством 18.

На фиг.5 показана схема устройства 10-5 обработки топочного газа в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения. Устройство содержит газовую турбину 11, в которую поступают воздух и, например, природный газ в качестве топлива; котел-утилизатор (например, парогенератор-рекуператор) 13, в котором используется высокотемпературное тепло (около 580°С) топочного газа 12 из газовой турбины 11; вспомогательный котел 15 для сжигания общего количества топочного газа 14 из котла-утилизатора 13; устройство 18 извлечения диоксида углерода из объединенного топочного газа 17, который представляет собой топочный газ 16 из вспомогательного котла 15.

В первом и втором вариантах осуществления изобретения отбор газа осуществляется на выходе или на входе котла-утилизатора 13. В четвертом варианте осуществления изобретения общее количество высокотемпературного топочного газа 14 из котла-утилизатора 13 непосредственно подают во вспомогательный котел 15 без осуществления отбора, что увеличивает концентрацию диоксида углерода в топочном газе 16, выходящем из вспомогательного котла 15. Кроме того, избыток произведенного пара может подаваться в паровую турбину 24 для выработки энергии.

На фиг.6 показана схема устройства согласно тестовому примеру 1, подобного устройству обработки топочного газа в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, изображенному на фиг.1. В устройстве, показанном на фиг.6, топочный газ 12 с температурой 580°С, выходящий из газовой турбины 11, подают в котел-утилизатор 13, а часть 14а (степень отбора: 14,2%, расход: 182100 нм3/ч) топочного газа 14 (расход: 1282400 нм3/ч, концентрация CO2: 3,93 об.%, концентрация О2: 11,43 об.%), выходящего из котла-утилизатора 13, вводят во вспомогательный котел 15.

В тестовом примере 1 используется газовая турбина PG724 (FA типа) General Electric Company. Топочный газ 14 из котла-утилизатора содержит 70,25 об.% азота, 11,43 об.% кислорода, 3,93 об.% диоксида углерода, и 13,55 об.% воды, и имеет температуру 88,4°С.

Расход и теплотворная способность топлива, подаваемого во вспомогательный котел 15, составляют 8560 нм3/ч и 80,5×106 ккал/ч, соответственно, а концентрация CO2 в топочном газе 16 составляет 8,2 об.% (расход, и концентрация O2 в топочном газе 16 составляют 190660 нм3/ч и 2,0 об.%, соответственно). Концентрация CO2 в объединенном топочном газе 17, который включает топочный газ 14 (расход: 1100300 нм3/ч, степень отбора: 85,8%) и топочный газ 16 составляет 4,6 об.% (расход объединенного топочного газа 17 составляет 1290960 нм3/ч).

На фиг.7 показана схема устройства согласно сравнительному примеру 1, подобного устройству обработки топочного газа из тестового примера 1, изображенному на фиг.6. Однако в устройстве, показанному на фиг.7, топочный газ 14 (расход: 1282400 нм3/ч, концентрация СО2: 3,93 об.% и концентрация O2: 11,43 об.%) из котла-утилизатора 13 не вводят во вспомогательный котел 15, а вместо этого в него вводят воздух (расход: 93,660 нм3/ч).

В сравнительном примере 1, так как вводимый воздух имеет низкую температуру, расход топлива, подаваемого во вспомогательный котел 15, составляет 8851 нм3/ч (и теплотворная способность составляет 83,2×106 ккал/ч), а концентрация CO2 топочного газа 16 равна 8,6 об.% (расход: 102510 нм3/ч, и концентрация O2: 2,0 об.%). Концентрация СО2 в объединенном топочном газе 17, который включает топочный газ 14 и топочный газ 16, равна 4,3 об.% (расход составляет 1384900 нм3/ч).

Таким образом, установлено, что устройство согласно тестовому примеру 1 может дать более высокое увеличение концентрации диоксида углерода, чем устройство согласно сравнительному примеру 1.

На фиг.8 показана схема устройства согласно тестовому примеру 2, подобного устройству обработки топочного газа в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, изображенному на фиг.2. В устройстве, показанном на фиг.8, часть (степень отбора: 9,5%, расход: 120890 нм3/ч) топочного газа 12 (расход: 1282400 нм3/ч, концентрация CO2: 3,93 об.% и концентрация О2: 11,43 об.%), выходящего из газовой турбины 11, вводят во вспомогательный котел 15.

В этом примере, поскольку температура (580°С) вводимого топочного газа 12 высокая, количество топлива, подаваемого во вспомогательный котел 15, может быть снижено до 5700 нм3/ч, что является существенным снижением количества топлива, используемого в устройстве согласно тестовому примеру 1.

Концентрация CO2 в объединенном топочном газе 17, который включает топочный газ 14 (степень отбора: 90,5%, расход: 1161510 нм3/ч) и топочный газ 16 (расход: 126590 нм3/ч, концентрация CO2: 8,2 об.% и концентрация O2: 2,0 об.%), составляет 4,35 об.% (и расход равен 1288100 нм3/ч).

На фиг.9 показана схема устройства согласно тестовому примеру 3, подобного устройству обработки топочного газа в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, изображенному на фиг.3. В устройстве, показанном на фиг.9, среди нескольких (пять в тестовом примере 3) газовых турбин 11-1-11-5, газовые турбины 11-1-11-4 связаны соответственно с котлами-утилизаторами 13-1-13-4 для введения топочных газов 12-1-12-4 (для каждого, расход: 1282400 нм3/ч, концентрация CO2: 3,93 об.%, концентрация O2: 11,43 об.%) из газовых турбин в котлы-утилизаторы 13-1-13-4 соответственно, причем общее количество топочного газа 12-5 газовой турбины 11-5 вводят в котел 19. Расход топлива, подаваемого в котел 19 составляет 28530 нм3/ч.

В этом примере, так как общее количество топочного газа 12-5 от газовой турбины 11-5 вводится в котел 19, концентрация СО2 в объединенном топочном газе 17, который включает топочные газы 14-1-14-4 и топочный газ 16 (расход: 1310930 нм3/ч, концентрация CO2: 6,2 об.%), может быть увеличена до 4,4 об.% (и расход равен 6440530 нм3/ч).

На фиг.10 показана схема устройства согласно тестовому примеру 4, подобного устройству обработки топочного газа в соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения, изображенному на фиг.4. В устройстве, показанном на фиг.10, общее количество топочного газа 12 (расход: 1282400 нм3/ч, концентрация CO2: 3,92 об.% и концентрация O2: 11,43 об.%), выходящего из газовой турбины 11, вводят в котел 19.

Расход топлива, подаваемого в котел 19, равен 60500 нм3/ч.

В этом примере, так как общее количество топочного газа 12 газовой турбины 11 вводится в котел 19, концентрация CO2 в топочном газе 16, (расход: 1342900 нм3/ч, концентрация O2: 2,0 об.%), может быть увеличена до 8,87 об.%.

На фиг.11 показана схема устройства согласно тестовому примеру 5, подобного устройству обработки топочного газа в соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения, изображенному на фиг.5. В устройстве, показанном на фиг.11, тепло топочного газа 12 (580°С), выходящего из газовой турбины 11, рекуперируют в котле-утилизаторе 13, и общее количество топочного газа 14 (расход: 1282400 нм3/ч, концентрация CO2: 3,92 об.%, концентрация O2: 11,43 об.%) из котла-утилизатора 13 вводят во вспомогательный котел 15. Расход топлива, подаваемого во вспомогательный котел 15, составляет 60280 нм3/ч.

В этом примере концентрация CO2 в топочном газе 16, выходящем из вспомогательного котла 15, равна 8,7 об.% (и расход составляет 1342680 нм3/ч).

Как видно из тестовых примеров 1-5, когда часть или весь топочный газ на входе или на выходе котла-утилизатора, который рекуперирует тепло высокотемпературного топочного газа из газовой турбины, вводят и сжигают во вспомогательном котле и котле согласно вариантам осуществления изобретения, концентрация диоксида углерода в топочном газе может быть увеличена, следовательно, может быть повышена эффективность последующего извлечения диоксида углерода в устройстве извлечения диоксида углерода.

В соответствии с вариантами осуществления изобретения часть или весь топочный газ вводят во вспомогательный котел и котел, а затем сжигают для повышения концентрации диоксида углерода в топочном газе, что может повысить эффективность устройства извлечения диоксида углерода. Кроме того, так как вспомогательный котел и котел могут производить пар под давлением, необходимый для извлечения и сжатия диоксида углерода, произведенный в котле-утилизаторе пар не используется в извлечении диоксида углерода.

В соответствии со способом обработки топочного газа и устройством для его осуществления согласно изобретению часть или весь топочный газ с входа или выхода котла-утилизатора, который рекуперирует тепло высокотемпературного топочного газа, вводят и сжигают в одном из вспомогательных котлов и котле для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе, и затем устройство извлечения диоксида углерода извлекает диоксид углерода. Таким образом, способ и устройство согласно изобретению являются подходящими для извлечения диоксида углерода в газотурбинных установках.

Хотя изобретение было описано для полного и ясного раскрытия в отношении определенного его осуществления, прилагаемая формула изобретения не ограничивается таким осуществлением и должна быть истолкована как охватывающая все модификации и альтернативные конструкции, понятные специалисту в данной области техники, которые полностью находятся в пределах, сформулированных в описании основных идей.

1. Способ обработки топочного газа, включающий сжигание в котле, по меньшей мере, части топочного газа из газовой турбины, отбираемого на входе в котел-утилизатор или на выходе из котла-утилизатора, для увеличения концентрации диоксида углерода в топочном газе и извлечение диоксида углерода в устройстве извлечения диоксида углерода, при этом котел-утилизатор выполнен с возможностью рекуперации тепла высокотемпературного топочного газа, а котел выполнен с возможностью генерации пара высокого давления, требуемого для извлечения и сжатия диоксида углерода.

2. Устройство обработки топочного газа, содержащее газовую турбину, котел для сжигания топочного газа из газовой турбины и устройство извлечения диоксида углерода, выполненное с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации в выходящем из котла топочном газе, причем котел выполнен с возможностью генерации пара высокого давления, требуемого для извлечения и сжатия диоксида углерода.

3. Устройство по п.2, дополнительно содержащее котел-утилизатор, расположенный на выходе газовой турбины, причем котел выполнен с возможностью сжигания вышедшего из котла-утилизатора топочного газа для увеличения в нем концентрации диоксида углерода, а устройство извлечения диоксида углерода выполнено с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации.

4. Устройство по п.2, дополнительно содержащее котел-утилизатор, расположенный на выходе газовой турбины, причем котел выполнен с возможностью сжигания вышедшей из котла-утилизатора части топочного газа, смешиваемой с топочным газом, вышедшим из котла-утилизатора, для увеличения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, а устройство извлечения диоксида углерода выполнено с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации.

5. Устройство по п.2, дополнительно содержащее котел-утилизатор, расположенный на выходе газовой турбины, причем котел выполнен с возможностью сжигания части вышедшего из газовой турбины топочного газа, топочный газ из котла объединен с топочным газом из котла-утилизатора для увеличения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, а устройство извлечения диоксида углерода выполнено с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации.

6. Устройство по п.2, дополнительно содержащее несколько газовых турбин и несколько котлов-утилизаторов, расположенных соответственно на выходах газовых турбин, за исключением одной газовой турбины, причем котел выполнен с возможностью сжигания общего количества топочного газа из упомянутой одной газовой турбины, топочный газ из котла объединен с топочными газами из соответственно котлов-утилизаторов для увеличения концентрации диоксида углерода в объединенном топочном газе, а устройство извлечения диоксида углерода выполнено с возможностью извлечения диоксида углерода после увеличения его концентрации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам для сжигания жидкого топлива. .

Изобретение относится к системе нагревания и способу пуска устройства непосредственного нагревания. .

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к системе переноса тепла для сжигания топлива и нагревания технологической текучей среды. .

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к металлургии и энергетике. .

Изобретение относится к устройствам розжига газовых горелок факельных установок и может быть использовано в нефтегазовой, нефтехимической и других отраслях промышленности при утилизации сбросных газов и многофазных систем промстоков.

Изобретение относится к энергетике, может быть использовано на котлах, сжигающих в топках органическое топливо, и позволяет повысить надежность конструкции наклоненной стены газохода

Изобретение относится к способам глубокой утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания и может быть использовано в автономных теплогенераторах и в системах утилизации дымовых газов для эффективного нагрева основного теплоносителя при помощи промежуточного теплоносителя, которым является парогазовая смесь

Изобретение относится к области теплоэнергетики и предназначено для сжигания жидкого топлива в котлах, нагревательных устройствах и камерах сгорания

Изобретение относится к способам сжигания горючих газов и паров и может быть использовано для утилизации низкокалорийных газовых смесей и обезвреживания горючих газообразных и жидких отходов

Изобретение относится к способам сжигания горючих газов и паров и может быть использовано для утилизации низкокалорийных газовых смесей, обезвреживания горючих газообразных и жидких отходов, получения полезных химических продуктов

Изобретение относится к устройству радиационного нагрева промышленной печи с использованием излучаемого тепла

Изобретение относится к топочной технике и может быть использовано для одновременного сжигания твердого и жидкого топлив в различных теплоэнергетических установках

Изобретение относится к теплоэнергетике, огневым технологиям и может найти широкое применение в теплоэнергетических установках (котельные, домны и т.д.)

Изобретение относится к энергетике
Наверх