JP2000337108A - 二酸化炭素回収型複合発電システム - Google Patents
二酸化炭素回収型複合発電システムInfo
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素回収型複合発電システムに関し、
ＮＯX の発生をなくし、発電効率を高める。 【解決手段】 燃焼器２には圧縮機１からの作動流体と
ＣＨ4 ，Ｏ2 が供給され、燃焼して高温のＨ2 ＯとＣＯ
2 を生成物とする作動流体となり、タービン３を回転さ
せて発電し、膨張後の流体は復水器１０で復水し、ライ
ン１５から圧縮機１へ戻る。又、復水器１０からの流体
からはＣＯ2 排出圧縮機１１により余分のＣＯ2 が除去
される。又、排ガスボイラ４で加熱された蒸気は蒸気タ
ービン５に流入し、仕事をして復水器６で復水し、ポン
プ７でボイラ４へ戻る。ガスタービンをライン１５で閉
ループとし、かつ圧縮機１は空気を吸い込まないのでＮ
ＯXの発生がない。更に、ＣＯ2 排出圧縮機１１を用い
るのでＣＯ2 の排出が容易となり、圧力比が大となり出
力が増す。
ＮＯX の発生をなくし、発電効率を高める。 【解決手段】 燃焼器２には圧縮機１からの作動流体と
ＣＨ4 ，Ｏ2 が供給され、燃焼して高温のＨ2 ＯとＣＯ
2 を生成物とする作動流体となり、タービン３を回転さ
せて発電し、膨張後の流体は復水器１０で復水し、ライ
ン１５から圧縮機１へ戻る。又、復水器１０からの流体
からはＣＯ2 排出圧縮機１１により余分のＣＯ2 が除去
される。又、排ガスボイラ４で加熱された蒸気は蒸気タ
ービン５に流入し、仕事をして復水器６で復水し、ポン
プ７でボイラ４へ戻る。ガスタービンをライン１５で閉
ループとし、かつ圧縮機１は空気を吸い込まないのでＮ
ＯXの発生がない。更に、ＣＯ2 排出圧縮機１１を用い
るのでＣＯ2 の排出が容易となり、圧力比が大となり出
力が増す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二酸化炭素回収型複
合発電システムに関し、圧縮機、ガスタービン、排ガス
ボイラからなるシステムを閉ループ化すると共に排ガス
ボイラで蒸気タービン系を作動させる構成とし、ＮＯX
の発生をなくし、出力を増大するようなシステム構成と
したものである。
合発電システムに関し、圧縮機、ガスタービン、排ガス
ボイラからなるシステムを閉ループ化すると共に排ガス
ボイラで蒸気タービン系を作動させる構成とし、ＮＯX
の発生をなくし、出力を増大するようなシステム構成と
したものである。
【０００２】
【従来の技術】地球温暖化問題に対処するため発電所で
発生する二酸化炭素を燃料排ガスから分離する方法とし
て、ＰＳＡ（Pressure Swing Absorption ）法や膜分離
法等が提案されている。高効率の発電プラントであるガ
スタービンコンバインドプラントでは、現状では、この
ような二酸化炭素分離装置は適用されていないが、適用
すると、排ガス中の二酸化炭素濃度が比較的薄いため必
要分離動力が大きくなり、その動力を加味した正味の発
電効率は著しく低下してしまう。
発生する二酸化炭素を燃料排ガスから分離する方法とし
て、ＰＳＡ（Pressure Swing Absorption ）法や膜分離
法等が提案されている。高効率の発電プラントであるガ
スタービンコンバインドプラントでは、現状では、この
ような二酸化炭素分離装置は適用されていないが、適用
すると、排ガス中の二酸化炭素濃度が比較的薄いため必
要分離動力が大きくなり、その動力を加味した正味の発
電効率は著しく低下してしまう。
【０００３】図５は従来のガスタービンコンバインドプ
ラントにＣＯ2 分離装置を装備した例を示す。図におい
て、１はガスタービンを構成する圧縮機、２はＣＨ4 等
の炭化水素系の燃料を燃焼させる燃焼器、３はタービン
である。４は排ガスボイラで、タービン３の排ガスを導
き、排熱を回収する。５は蒸気タービン、６は復水器
（凝縮器）、７はポンプであり、閉ループを構成し排熱
回収ボイラ４によりタービン３の排熱で蒸気を発生し、
蒸気タービン５を駆動し、仕事をした膨張後の蒸気は復
水器６で復水し、ポンプ７により再び排熱回収ボイラ４
へ戻す蒸気タービン系を構成している。８は発電機であ
り、タービン３により駆動され、電力を得る。３０はＣ
Ｏ2 分離装置であり、前述のＰＳＡ法や膜分離法等によ
り排ガスボイラ４からの排気からＣＯ2 を分離、回収す
る。
ラントにＣＯ2 分離装置を装備した例を示す。図におい
て、１はガスタービンを構成する圧縮機、２はＣＨ4 等
の炭化水素系の燃料を燃焼させる燃焼器、３はタービン
である。４は排ガスボイラで、タービン３の排ガスを導
き、排熱を回収する。５は蒸気タービン、６は復水器
（凝縮器）、７はポンプであり、閉ループを構成し排熱
回収ボイラ４によりタービン３の排熱で蒸気を発生し、
蒸気タービン５を駆動し、仕事をした膨張後の蒸気は復
水器６で復水し、ポンプ７により再び排熱回収ボイラ４
へ戻す蒸気タービン系を構成している。８は発電機であ
り、タービン３により駆動され、電力を得る。３０はＣ
Ｏ2 分離装置であり、前述のＰＳＡ法や膜分離法等によ
り排ガスボイラ４からの排気からＣＯ2 を分離、回収す
る。
【０００４】上記構成のプラントにおいて、圧縮機１は
大気より空気を吸入し、圧縮して燃焼器２へ供給する。
燃焼器２では圧縮機１からの空気と炭化水素系の燃料、
例えばメタン（ＣＨ4 ）が供給され、燃焼して高温の燃
焼ガスとなり、タービン３に流入し膨張してタービン３
を回転させて仕事をし、その排気は排熱回収ボイラ４へ
導かれ、ここで排熱を与えて流出する。流出した排気中
には燃焼によりＣＯ2が含まれており、このＣＯ2 はＣ
Ｏ2 分離装置３０で分離、回収されて煙突４０より大気
へ放出される。
大気より空気を吸入し、圧縮して燃焼器２へ供給する。
燃焼器２では圧縮機１からの空気と炭化水素系の燃料、
例えばメタン（ＣＨ4 ）が供給され、燃焼して高温の燃
焼ガスとなり、タービン３に流入し膨張してタービン３
を回転させて仕事をし、その排気は排熱回収ボイラ４へ
導かれ、ここで排熱を与えて流出する。流出した排気中
には燃焼によりＣＯ2が含まれており、このＣＯ2 はＣ
Ｏ2 分離装置３０で分離、回収されて煙突４０より大気
へ放出される。
【０００５】一方排ガスボイラ４では、その排熱により
下位の閉ループにおいて蒸気を発生させ、その蒸気は蒸
気タービン５に供給され、膨張することにより蒸気ター
ビン５を回転させて仕事をし、低温となった蒸気は復水
器６で復水して水となり、ポンプ７で再び排ガスボイラ
４へ送られる。
下位の閉ループにおいて蒸気を発生させ、その蒸気は蒸
気タービン５に供給され、膨張することにより蒸気ター
ビン５を回転させて仕事をし、低温となった蒸気は復水
器６で復水して水となり、ポンプ７で再び排ガスボイラ
４へ送られる。
【０００６】上記の図５に示すシステムにおいては、排
ガス中の二酸化炭素はわずかであり、その割にはＣＯ2
分離装置３０は容量が大きく、複雑で高価な装置とな
り、又その動力も大きく、正味の発電効率を著しく低下
させてしまう。又、圧縮機１は空気を吸い込み、圧縮し
て燃焼器２に供給し、燃料の燃焼に供されるが、空気中
には窒素成分を含み、排ガスは煙突４０より大気に放出
されるのでＮＯX の発生の原因となっている。
ガス中の二酸化炭素はわずかであり、その割にはＣＯ2
分離装置３０は容量が大きく、複雑で高価な装置とな
り、又その動力も大きく、正味の発電効率を著しく低下
させてしまう。又、圧縮機１は空気を吸い込み、圧縮し
て燃焼器２に供給し、燃料の燃焼に供されるが、空気中
には窒素成分を含み、排ガスは煙突４０より大気に放出
されるのでＮＯX の発生の原因となっている。
【０００７】図６は従来のガスタービンプラントの他の
例であり、符号１〜４，８は図５と同じ構成であるので
説明は省略する。図において、タービン３の排気は排ガ
スボイラ４で排熱が回収された後、復水器２０で復水
し、復水した水の一部はポンプ２１で排ガスボイラ４へ
送られ、排熱で加熱され燃焼器２に噴射される。復水の
残りはライン４１より外部へ排出し、又、復水器２０か
らの排ガスはＣＯ2 分離装置３０でＣＯ2 が分離、回収
されて煙突４０から大気へ放出される。このようなシス
テムでは、排ガスボイラ４で蒸気を発生させ、その蒸気
を燃焼器２に噴射して大幅な出力増加が得られる、いわ
ゆる蒸気噴射サイクルの構成を示す。本システムでも図
５に示すガスタービンコンバインドの場合と同様に排ガ
スの二酸化炭素の分離動力は大きく正味の発電効率は低
下し、又、圧縮機１は大気から空気を吸い込むので同様
にＮＯX の発生の原因となっている。
例であり、符号１〜４，８は図５と同じ構成であるので
説明は省略する。図において、タービン３の排気は排ガ
スボイラ４で排熱が回収された後、復水器２０で復水
し、復水した水の一部はポンプ２１で排ガスボイラ４へ
送られ、排熱で加熱され燃焼器２に噴射される。復水の
残りはライン４１より外部へ排出し、又、復水器２０か
らの排ガスはＣＯ2 分離装置３０でＣＯ2 が分離、回収
されて煙突４０から大気へ放出される。このようなシス
テムでは、排ガスボイラ４で蒸気を発生させ、その蒸気
を燃焼器２に噴射して大幅な出力増加が得られる、いわ
ゆる蒸気噴射サイクルの構成を示す。本システムでも図
５に示すガスタービンコンバインドの場合と同様に排ガ
スの二酸化炭素の分離動力は大きく正味の発電効率は低
下し、又、圧縮機１は大気から空気を吸い込むので同様
にＮＯX の発生の原因となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ガスタービンプラントにおいては、ＣＯ2 分離装置３０
は大容量で、高価な装置であると共に、その所要動力も
大きく、正味の発電効率が著しく低下してしまう。又、
圧縮機１では大気より空気を吸い込み燃焼器２で燃焼に
供され、その排気は大気に放出されるのでＮＯX が発生
する。
ガスタービンプラントにおいては、ＣＯ2 分離装置３０
は大容量で、高価な装置であると共に、その所要動力も
大きく、正味の発電効率が著しく低下してしまう。又、
圧縮機１では大気より空気を吸い込み燃焼器２で燃焼に
供され、その排気は大気に放出されるのでＮＯX が発生
する。
【０００９】そこで本発明は、二酸化炭素回収型複合発
電プラントにおいて、圧力比を増大させて出力の増大を
図ると共に、比較的簡潔な構造の二酸化炭素分離用の排
出圧縮機を用い、かつＮＯX の発生もない発電プラント
の構成を実現することを課題としてなされたものであ
る。
電プラントにおいて、圧力比を増大させて出力の増大を
図ると共に、比較的簡潔な構造の二酸化炭素分離用の排
出圧縮機を用い、かつＮＯX の発生もない発電プラント
の構成を実現することを課題としてなされたものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１）乃至（５）の手段を提供する。
決するために次の（１）乃至（５）の手段を提供する。
【００１１】（１）二酸化炭素と水蒸気からなる作動流
体を圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に
燃料を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、
同燃焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタ
ービンと、同タービンから排出される作動流体の排熱で
蒸気タービン系の蒸気を加熱する熱交換器と、同熱交換
器から流出する低温作動流体を復水する復水器と、同復
水器からの作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、
同戻りラインから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを
備えてなることを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電
システム。
体を圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に
燃料を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、
同燃焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタ
ービンと、同タービンから排出される作動流体の排熱で
蒸気タービン系の蒸気を加熱する熱交換器と、同熱交換
器から流出する低温作動流体を復水する復水器と、同復
水器からの作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、
同戻りラインから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを
備えてなることを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電
システム。
【００１２】（２）上記（１）の発明において、前記熱
交換器は、前記タービンと前記蒸気タービン系の両方が
作動する場合には排熱回収ボイラとして作動し、前記蒸
気タービン系が単独運転する場合には蒸気発生用ボイラ
として作動することを特徴とするシステム。
交換器は、前記タービンと前記蒸気タービン系の両方が
作動する場合には排熱回収ボイラとして作動し、前記蒸
気タービン系が単独運転する場合には蒸気発生用ボイラ
として作動することを特徴とするシステム。
【００１３】（３）上記（１）又は（２）の発明におい
て、前記タービンからの作動流体を前記熱交換器へ導く
流路には再生熱交換器を設け、同再生熱交換器は前記圧
縮機で圧縮した作動流体を前記タービンの排熱で加熱し
て前記燃焼器へ供給することを特徴とするシステム。
て、前記タービンからの作動流体を前記熱交換器へ導く
流路には再生熱交換器を設け、同再生熱交換器は前記圧
縮機で圧縮した作動流体を前記タービンの排熱で加熱し
て前記燃焼器へ供給することを特徴とするシステム。
【００１４】（４）上記（１）から（３）のいずれかの
発明において、前記圧縮機は低圧圧縮機と高圧圧縮機を
接続して構成され、両圧縮機の間には中間冷却器を設
け、同中間冷却器には前記復水器で復水した作動流体の
一部を供給し、前記低圧圧縮機出口の作動流体の温度を
下げることを特徴とするシステム。
発明において、前記圧縮機は低圧圧縮機と高圧圧縮機を
接続して構成され、両圧縮機の間には中間冷却器を設
け、同中間冷却器には前記復水器で復水した作動流体の
一部を供給し、前記低圧圧縮機出口の作動流体の温度を
下げることを特徴とするシステム。
【００１５】（５）二酸化炭素と水蒸気からなる作動流
体を圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に
燃料を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、
同燃焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタ
ービンと、同タービンから排出される作動流体の排熱を
回収する熱交換器と、同熱交換器で加熱された蒸気を導
き膨張させて電力を得る蒸気タービンと、同蒸気タービ
ンの排気を復水する復水器と、同復水器からの復水を前
記熱交換器に戻すポンプと、前記熱交換器から流出する
前記タービンの排気を復水する復水器と、同復水器から
の作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻りラ
インから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備えてな
ることを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電システ
ム。
体を圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に
燃料を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、
同燃焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタ
ービンと、同タービンから排出される作動流体の排熱を
回収する熱交換器と、同熱交換器で加熱された蒸気を導
き膨張させて電力を得る蒸気タービンと、同蒸気タービ
ンの排気を復水する復水器と、同復水器からの復水を前
記熱交換器に戻すポンプと、前記熱交換器から流出する
前記タービンの排気を復水する復水器と、同復水器から
の作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻りラ
インから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備えてな
ることを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電システ
ム。
【００１６】本発明の（１）及び（５）では、燃焼器で
燃焼した作動流体は二酸化炭素と水蒸気からなり、戻し
ラインにより、圧縮機、タービン、熱交換器、復水器は
閉ループを構成している。燃焼器で燃焼して生成された
高温の作動流体はタービンで膨張してタービンを回転さ
せ発電を行い、仕事をした作動流体は熱交換器に入り蒸
気タービン系に排熱を与え、復水器で復水して戻りライ
ンにより圧縮機へ戻される。戻りラインからは作動流体
に含まれる燃焼生成物のＣＯ2 が排出圧縮機で大気圧ま
で圧縮されて排出される。従って、圧縮機は空気を吸い
込むことなく、閉ループによりＣＯ2 とＨ2 Ｏのみから
なるのでＮＯX が発生することがない。又、構造が簡潔
な排出圧縮機を用いてＨ2 ＯとＣＯ2 とを容易に分離す
ることができ、圧力比を大きくして出力を向上させるこ
とができる。
燃焼した作動流体は二酸化炭素と水蒸気からなり、戻し
ラインにより、圧縮機、タービン、熱交換器、復水器は
閉ループを構成している。燃焼器で燃焼して生成された
高温の作動流体はタービンで膨張してタービンを回転さ
せ発電を行い、仕事をした作動流体は熱交換器に入り蒸
気タービン系に排熱を与え、復水器で復水して戻りライ
ンにより圧縮機へ戻される。戻りラインからは作動流体
に含まれる燃焼生成物のＣＯ2 が排出圧縮機で大気圧ま
で圧縮されて排出される。従って、圧縮機は空気を吸い
込むことなく、閉ループによりＣＯ2 とＨ2 Ｏのみから
なるのでＮＯX が発生することがない。又、構造が簡潔
な排出圧縮機を用いてＨ2 ＯとＣＯ2 とを容易に分離す
ることができ、圧力比を大きくして出力を向上させるこ
とができる。
【００１７】本発明の（２）では、熱交換器が排熱回収
ボイラと蒸気タービン系単独の蒸気発生用のボイラの両
方の機能を有するので、ガスタービン系と蒸気タービン
系の両サイクルが作動している時には、タービンの排熱
を蒸気タービン系に与えて蒸気を加熱する排熱ボイラと
して機能し、蒸気タービン系を単独運転する場合には、
蒸気を発生させる蒸気タービン用のボイラとして機能す
る。従って、上記（１）の発明の運用幅が広がり、機能
が向上する。
ボイラと蒸気タービン系単独の蒸気発生用のボイラの両
方の機能を有するので、ガスタービン系と蒸気タービン
系の両サイクルが作動している時には、タービンの排熱
を蒸気タービン系に与えて蒸気を加熱する排熱ボイラと
して機能し、蒸気タービン系を単独運転する場合には、
蒸気を発生させる蒸気タービン用のボイラとして機能す
る。従って、上記（１）の発明の運用幅が広がり、機能
が向上する。
【００１８】本発明の（３）では、圧縮機で圧縮された
作動流体は再生熱交換器でタービンの排熱で加熱されて
温度が高まり、燃焼器へ供給されるので、上記（１）又
は（２）の発明よりは燃料量を少くすることができ、熱
効率を高めることができる。
作動流体は再生熱交換器でタービンの排熱で加熱されて
温度が高まり、燃焼器へ供給されるので、上記（１）又
は（２）の発明よりは燃料量を少くすることができ、熱
効率を高めることができる。
【００１９】本発明の（４）では、圧縮機が低圧、高圧
の２段からなり、両圧縮機の間に中間冷却器が設けられ
ており、低圧圧縮機の出口には復水器で復水した作動流
体が中間冷却器から噴射されて低圧圧縮機出口の温度を
下げている。従って、高圧圧縮機入口温度が低下するの
で圧縮機の動力が小さくなり、上記（１）から（３）の
発明と比べ、更にタービンの出力も増大する。
の２段からなり、両圧縮機の間に中間冷却器が設けられ
ており、低圧圧縮機の出口には復水器で復水した作動流
体が中間冷却器から噴射されて低圧圧縮機出口の温度を
下げている。従って、高圧圧縮機入口温度が低下するの
で圧縮機の動力が小さくなり、上記（１）から（３）の
発明と比べ、更にタービンの出力も増大する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係る二酸化炭素回収型複合発電システム
の系統図である。図において、符号１〜８は図５に示す
従来の複合発電プラントと同じ構成であるので、詳しい
説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の
特徴部分は符号１０，１１，１５で示す部分であり、以
下に詳しく説明する。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の第１形態に係る二酸化炭素回収型複合発電システム
の系統図である。図において、符号１〜８は図５に示す
従来の複合発電プラントと同じ構成であるので、詳しい
説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の
特徴部分は符号１０，１１，１５で示す部分であり、以
下に詳しく説明する。
【００２１】図１において、１０は復水器であり、１１
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）排出圧縮機、１５は復水器１０
の出口側と圧縮機１入口側とを接続する戻りラインであ
る。本実施の第１形態では、戻りライン１５により排ガ
スボイラ４の排ガス側出口と圧縮機１入口をつないで、
かつ復水器１０の出口にＣＯ2 排出圧縮機１１を備えた
ものである。即ちガスタービンコンバインドサイクル系
を閉ループ化したものである。
は二酸化炭素（ＣＯ2 ）排出圧縮機、１５は復水器１０
の出口側と圧縮機１入口側とを接続する戻りラインであ
る。本実施の第１形態では、戻りライン１５により排ガ
スボイラ４の排ガス側出口と圧縮機１入口をつないで、
かつ復水器１０の出口にＣＯ2 排出圧縮機１１を備えた
ものである。即ちガスタービンコンバインドサイクル系
を閉ループ化したものである。
【００２２】上記構成のシステムにおいて、燃焼器２に
は圧縮機１からの圧縮された作動流体が流入し、燃料の
ＣＨ4 が当量の酸素と共に投入される。これにより作動
流体は燃料がメタン（ＣＨ4 ）主体の天然ガスの場合二
酸化炭素（ＣＯ2 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）のみになり、燃
料生成物である二酸化炭素と水はタービン３へ流入し、
膨張することによりタービン３を回転させ発電機８で電
力を発生させ、仕事を終えた作動流体は排ガスボイラ４
で蒸気タービン系の閉ループに排熱を与え、復水器１０
に導かれて復水する。復水器１０からの作動流体は戻り
ライン１５により圧縮機１へ戻される。又、復水器１０
を出た作動流体のうち余分なＣＯ2 は、ＣＯ2 排出圧縮
機１１により大気圧まで圧縮されて外部へ排出される。
は圧縮機１からの圧縮された作動流体が流入し、燃料の
ＣＨ4 が当量の酸素と共に投入される。これにより作動
流体は燃料がメタン（ＣＨ4 ）主体の天然ガスの場合二
酸化炭素（ＣＯ2 ）と水蒸気（Ｈ2 Ｏ）のみになり、燃
料生成物である二酸化炭素と水はタービン３へ流入し、
膨張することによりタービン３を回転させ発電機８で電
力を発生させ、仕事を終えた作動流体は排ガスボイラ４
で蒸気タービン系の閉ループに排熱を与え、復水器１０
に導かれて復水する。復水器１０からの作動流体は戻り
ライン１５により圧縮機１へ戻される。又、復水器１０
を出た作動流体のうち余分なＣＯ2 は、ＣＯ2 排出圧縮
機１１により大気圧まで圧縮されて外部へ排出される。
【００２３】一方、排ガスボイラ４に接続した蒸気ター
ビン系は閉ループを構成しており、排ガスボイラ４の排
熱により加熱された蒸気は蒸気タービン５へ供給され、
膨張することにより蒸気タービン５を回転させて電力を
得て、仕事を終えた低温の蒸気は復水器６へ導かれて復
水し、ポンプ７により再び排ガスボイラ４へ導かれて加
熱されて蒸気となる。
ビン系は閉ループを構成しており、排ガスボイラ４の排
熱により加熱された蒸気は蒸気タービン５へ供給され、
膨張することにより蒸気タービン５を回転させて電力を
得て、仕事を終えた低温の蒸気は復水器６へ導かれて復
水し、ポンプ７により再び排ガスボイラ４へ導かれて加
熱されて蒸気となる。
【００２４】以上説明の実施の第１形態においては、圧
縮機１、タービン３、排ガスボイラ４、復水器１０とで
閉ループを構成し、かつ排熱回収ボイラ４には蒸気ター
ビン系の閉ループを接続するようにし、かつ圧縮機１は
空気を使用しないのでＮＯXの発生がない。又、ＣＯ2
排出圧縮機１１が多段の圧縮機で構成され、ＣＯ2 排出
圧縮機１１の入口側は大気圧よりも低く、プラントの圧
力比が大きいので出力がその分大きくなる。更に従来の
ＰＳＡや膜分離法と比べてＣＯ2 排出圧縮機１１は簡略
な構成であり、装置のコストも低く抑えることができ
る。又、燃焼生成物であるＣＯ2 とＨ2 Ｏは系から容易
に分離可能であり、ＣＯ2 の排出はＣＯ2排出圧縮機１
１で容易になされる。
縮機１、タービン３、排ガスボイラ４、復水器１０とで
閉ループを構成し、かつ排熱回収ボイラ４には蒸気ター
ビン系の閉ループを接続するようにし、かつ圧縮機１は
空気を使用しないのでＮＯXの発生がない。又、ＣＯ2
排出圧縮機１１が多段の圧縮機で構成され、ＣＯ2 排出
圧縮機１１の入口側は大気圧よりも低く、プラントの圧
力比が大きいので出力がその分大きくなる。更に従来の
ＰＳＡや膜分離法と比べてＣＯ2 排出圧縮機１１は簡略
な構成であり、装置のコストも低く抑えることができ
る。又、燃焼生成物であるＣＯ2 とＨ2 Ｏは系から容易
に分離可能であり、ＣＯ2 の排出はＣＯ2排出圧縮機１
１で容易になされる。
【００２５】図２は本発明の実施の第２形態に係る二酸
化炭素回収型複合発電システムの系統図である。図にお
いて本実施の第２形態の特徴部分は符号５０で示す部分
にあり、図１に示す排ガスボイラに代えてボイラ５０を
設けた構成である。その他の構成は図１に示す実施の第
１形態のものと同じ構成であるので説明は省略する。
化炭素回収型複合発電システムの系統図である。図にお
いて本実施の第２形態の特徴部分は符号５０で示す部分
にあり、図１に示す排ガスボイラに代えてボイラ５０を
設けた構成である。その他の構成は図１に示す実施の第
１形態のものと同じ構成であるので説明は省略する。
【００２６】図において５０はボイラであり、排ガスボ
イラ５０ａと蒸気発生用のボイラ５０ｂとから構成され
ている。排ガスボイラ５０ａは図１に示す排ガスボイラ
４に相当し、タービン３からの排気を導きその排熱を蒸
気タービン系に与えるものである。ボイラ５０ｂは、上
位のタービン３の系を停止し、下位の蒸気タービン系の
み単独運転する場合に作動させるもので、この場合にの
み蒸気タービン系の蒸気を加熱して蒸気タービン５へ供
給し、蒸気タービン系を単独運転可能とするものであ
る。このような実施の第２形態においても、図１の実施
の第１形態と同じく、ＮＯX の発生をなくし、発電効率
を高めることができる。
イラ５０ａと蒸気発生用のボイラ５０ｂとから構成され
ている。排ガスボイラ５０ａは図１に示す排ガスボイラ
４に相当し、タービン３からの排気を導きその排熱を蒸
気タービン系に与えるものである。ボイラ５０ｂは、上
位のタービン３の系を停止し、下位の蒸気タービン系の
み単独運転する場合に作動させるもので、この場合にの
み蒸気タービン系の蒸気を加熱して蒸気タービン５へ供
給し、蒸気タービン系を単独運転可能とするものであ
る。このような実施の第２形態においても、図１の実施
の第１形態と同じく、ＮＯX の発生をなくし、発電効率
を高めることができる。
【００２７】図３は本発明の実施の第３形態に係る二酸
化炭素回収型複合発電システムの系統図である。本実施
の第３形態の特徴部分は符号１２の部分にあり、その他
の構成は図１に示す実施の第１形態のものと同じであ
り、これらの部分の説明は省略する。
化炭素回収型複合発電システムの系統図である。本実施
の第３形態の特徴部分は符号１２の部分にあり、その他
の構成は図１に示す実施の第１形態のものと同じであ
り、これらの部分の説明は省略する。
【００２８】図において１２は再生熱交換器であり、圧
縮機１の出口ガスは再生熱交換器１２に流入し、タービ
ン３の出口ガスとで熱交換し、圧縮機１の出口ガスは温
度が高められて燃焼器２へ供給され、燃焼器２の燃料量
を減少させ、熱効率を高める。このような実施の第３形
態においては、図１に示す実施の第１形態と同様にＮＯ
X が発生せず、実施の第１形態よりも一層発電効率を高
める効果を奏する。
縮機１の出口ガスは再生熱交換器１２に流入し、タービ
ン３の出口ガスとで熱交換し、圧縮機１の出口ガスは温
度が高められて燃焼器２へ供給され、燃焼器２の燃料量
を減少させ、熱効率を高める。このような実施の第３形
態においては、図１に示す実施の第１形態と同様にＮＯ
X が発生せず、実施の第１形態よりも一層発電効率を高
める効果を奏する。
【００２９】図４は本発明の実施の第４形態に係る二酸
化炭素回収型複合発電システムの系統図であり、本実施
の第４形態の特徴部分は圧縮機を低圧圧縮機１ａと高圧
圧縮機１ｂとに分割し、かつ両圧縮機１ａ，１ｂとの間
に中間冷却器１３を設け、復水の一部を中間冷却器１３
へポンプ１４で供給するようにした構成であり、その他
の構成は図１に示す実施の第１形態と同じ構成であるの
で、これらの部分の説明は省略する。
化炭素回収型複合発電システムの系統図であり、本実施
の第４形態の特徴部分は圧縮機を低圧圧縮機１ａと高圧
圧縮機１ｂとに分割し、かつ両圧縮機１ａ，１ｂとの間
に中間冷却器１３を設け、復水の一部を中間冷却器１３
へポンプ１４で供給するようにした構成であり、その他
の構成は図１に示す実施の第１形態と同じ構成であるの
で、これらの部分の説明は省略する。
【００３０】図４において、燃焼器２へ供給される作動
流体は、低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１ｂとで圧縮さ
れ、燃焼器２において燃料のＣＨ4 と当量のＯ2 とで燃
焼し、タービン３を駆動する。タービン３で仕事をした
作動流体は排ガスボイラ４へ流入し、蒸気タービン系に
排熱を与えて復水器１０で復水し、一部は低圧圧縮機１
ａに戻りライン１５を通って戻り、又、燃焼生成物であ
るＣＯ2 はＣＯ2 排出圧縮機１１で図１と同様に外部へ
排出される。
流体は、低圧圧縮機１ａと高圧圧縮機１ｂとで圧縮さ
れ、燃焼器２において燃料のＣＨ4 と当量のＯ2 とで燃
焼し、タービン３を駆動する。タービン３で仕事をした
作動流体は排ガスボイラ４へ流入し、蒸気タービン系に
排熱を与えて復水器１０で復水し、一部は低圧圧縮機１
ａに戻りライン１５を通って戻り、又、燃焼生成物であ
るＣＯ2 はＣＯ2 排出圧縮機１１で図１と同様に外部へ
排出される。
【００３１】復水器１０で復水した水の一部はポンプ１
４により中間冷却器１３へ導かれ低圧圧縮機１ａと高圧
圧縮機１ｂとの中間に供給され、高圧圧縮機１ｂへ流入
する作動流体を冷却する。これにより圧縮機の動力が小
さくなり発電プラントの出力が上昇する。
４により中間冷却器１３へ導かれ低圧圧縮機１ａと高圧
圧縮機１ｂとの中間に供給され、高圧圧縮機１ｂへ流入
する作動流体を冷却する。これにより圧縮機の動力が小
さくなり発電プラントの出力が上昇する。
【００３２】上記に説明の実施の第４形態によれば、図
１に示す実施の第１形態と同様にＮＯX の発生がなく、
又、実施の第１形態よりも一層出力を増大させることが
できる。又、図１と同様にＣＯ2 排出圧縮機１１により
燃焼生成物である余分のＣＯ 2 も容易に排出させること
ができる。
１に示す実施の第１形態と同様にＮＯX の発生がなく、
又、実施の第１形態よりも一層出力を増大させることが
できる。又、図１と同様にＣＯ2 排出圧縮機１１により
燃焼生成物である余分のＣＯ 2 も容易に排出させること
ができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明の二酸化炭素回収型複合発電シス
テムは、（１）二酸化炭素と水蒸気からなる作動流体を
圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に燃料
を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、同燃
焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタービ
ンと、同タービンから排出される作動流体の排熱で蒸気
タービン系の蒸気を加熱する熱交換器と、同熱交換器か
ら流出する低温作動流体を復水する復水器と、同復水器
からの作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻
りラインから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備え
てなることを特徴としている。このようなシステムによ
り、圧縮機は空気を吸い込むことなく、閉ループにより
ＣＯ2 とＨ2 ＯのみからなるのでＮＯX が発生すること
がない。又、構造が簡潔な排出圧縮機を用いてＨ2 Ｏと
ＣＯ2 とを容易に分離することができ、圧力比を大きく
して出力を向上させることができる。
テムは、（１）二酸化炭素と水蒸気からなる作動流体を
圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に燃料
を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、同燃
焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタービ
ンと、同タービンから排出される作動流体の排熱で蒸気
タービン系の蒸気を加熱する熱交換器と、同熱交換器か
ら流出する低温作動流体を復水する復水器と、同復水器
からの作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻
りラインから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備え
てなることを特徴としている。このようなシステムによ
り、圧縮機は空気を吸い込むことなく、閉ループにより
ＣＯ2 とＨ2 ＯのみからなるのでＮＯX が発生すること
がない。又、構造が簡潔な排出圧縮機を用いてＨ2 Ｏと
ＣＯ2 とを容易に分離することができ、圧力比を大きく
して出力を向上させることができる。
【００３４】本発明の（２）では、熱交換器が排熱回収
ボイラと蒸気タービン系単独の蒸気発生用のボイラの両
方の機能を有するので、ガスタービン系と蒸気タービン
系の両サイクルが作動している時には、タービンの排熱
を蒸気タービン系に与えて蒸気を加熱する排熱ボイラと
して機能し、蒸気タービン系を単独運転する場合には、
蒸気を発生させる蒸気タービン用のボイラとして機能す
る。従って、上記（１）の発明の運用幅が広がり、機能
が向上する。
ボイラと蒸気タービン系単独の蒸気発生用のボイラの両
方の機能を有するので、ガスタービン系と蒸気タービン
系の両サイクルが作動している時には、タービンの排熱
を蒸気タービン系に与えて蒸気を加熱する排熱ボイラと
して機能し、蒸気タービン系を単独運転する場合には、
蒸気を発生させる蒸気タービン用のボイラとして機能す
る。従って、上記（１）の発明の運用幅が広がり、機能
が向上する。
【００３５】本発明の（３）では、圧縮機で圧縮された
作動流体は再生熱交換器でタービンの排熱で加熱されて
温度が高まり、燃焼器へ供給されるので、上記（１）又
は（２）の発明よりは燃料量を少くすることができ、熱
効率を高めることができる。
作動流体は再生熱交換器でタービンの排熱で加熱されて
温度が高まり、燃焼器へ供給されるので、上記（１）又
は（２）の発明よりは燃料量を少くすることができ、熱
効率を高めることができる。
【００３６】本発明の（４）では、圧縮機が低圧、高圧
の２段からなり、両圧縮機の間に中間冷却器が設けられ
ており、低圧圧縮機の出口には復水器で復水した作動流
体が中間冷却器から噴射されて低圧圧縮機出口の温度を
下げている。従って、高圧圧縮機入口温度が低下するの
で圧縮機の動力が小さくなり、上記（１）から（３）の
発明と比べ、更にタービンの出力も増大する。
の２段からなり、両圧縮機の間に中間冷却器が設けられ
ており、低圧圧縮機の出口には復水器で復水した作動流
体が中間冷却器から噴射されて低圧圧縮機出口の温度を
下げている。従って、高圧圧縮機入口温度が低下するの
で圧縮機の動力が小さくなり、上記（１）から（３）の
発明と比べ、更にタービンの出力も増大する。
【００３７】本発明の（５）では、蒸気タービン系が蒸
気タービン、蒸気タービン系復水器、ポンプを有し、熱
交換器の排気で加熱されるループを構成しており、この
ようなシステムを備えて上記（１）の発明と同様の効果
が得られる。
気タービン、蒸気タービン系復水器、ポンプを有し、熱
交換器の排気で加熱されるループを構成しており、この
ようなシステムを備えて上記（１）の発明と同様の効果
が得られる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係る二酸化炭素回収
型複合発電システムの系統図である。
型複合発電システムの系統図である。
【図２】本発明の実施の第２形態に係る二酸化炭素回収
型複合発電システムの系統図である。
型複合発電システムの系統図である。
【図３】本発明の実施の第３形態に係る二酸化炭素回収
型複合発電システムの系統図である。
型複合発電システムの系統図である。
【図４】本発明の実施の第４形態に係る二酸化炭素回収
型複合発電システムの系統図である。
型複合発電システムの系統図である。
【図５】従来のガスタービンコンバインドプラントの系
統図である。
統図である。
【図６】従来の燃焼器へ蒸気を噴射するガスタービンプ
ラントの系統図である。
ラントの系統図である。
１ 圧縮機 ２ 燃焼器 ３ タービン ４ 排ガスボイラ ５ 蒸気タービン ６，１０ 復水器 ７，１４ ポンプ ８ 発電機 １１ 二酸化炭素排出圧縮機 １２ 再生熱交換器 １３ 中間冷却器 １５ ライン ５０ 蒸気発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上松 一雄 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 辻 正 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA22
Claims (5)
- 【請求項１】 二酸化炭素と水蒸気からなる作動流体を
圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に燃料
を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、同燃
焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタービ
ンと、同タービンから排出される作動流体の排熱で蒸気
タービン系の蒸気を加熱する熱交換器と、同熱交換器か
ら流出する低温作動流体を復水する復水器と、同復水器
からの作動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻
りラインから二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備え
てなることを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電シス
テム。 - 【請求項２】 前記熱交換器は、前記タービンと前記蒸
気タービン系の両方が作動する場合には排熱回収ボイラ
として作動し、前記蒸気タービン系が単独運転する場合
には蒸気発生用ボイラとして作動することを特徴とする
請求項１記載の二酸化炭素回収型複合発電システム。 - 【請求項３】 前記タービンからの作動流体を前記熱交
換器へ導く流路には再生熱交換器を設け、同再生熱交換
器は前記圧縮機で圧縮した作動流体を前記タービンの排
熱で加熱して前記燃焼器へ供給することを特徴とする請
求項１又は２記載の二酸化炭素回収型複合発電システ
ム。 - 【請求項４】 前記圧縮機は低圧圧縮機と高圧圧縮機を
接続して構成され、両圧縮機の間には中間冷却器を設
け、同中間冷却器には前記復水器で復水した作動流体の
一部を供給し、前記低圧圧縮機出口の作動流体の温度を
下げることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記
載の二酸化炭素回収型複合発電システム。 - 【請求項５】 二酸化炭素と水蒸気からなる作動流体を
圧縮する圧縮機と、同圧縮機からの作動流体と共に燃料
を燃焼させ高温の作動流体を発生させる燃焼器と、同燃
焼器からの高温作動流体を膨張させて電力を得るタービ
ンと、同タービンから排出される作動流体の排熱を回収
する熱交換器と、同熱交換器で加熱された蒸気を導き膨
張させて電力を得る蒸気タービンと、同蒸気タービンの
排気を復水する復水器と、同復水器からの復水を前記熱
交換器に戻すポンプと、前記熱交換器から流出する前記
タービンの排気を復水する復水器と、同復水器からの作
動流体を前記圧縮機へ戻す戻りラインと、同戻りライン
から二酸化炭素を排出する排出圧縮機とを備えてなるこ
とを特徴とする二酸化炭素回収型複合発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147914A JP2000337108A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型複合発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11147914A JP2000337108A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型複合発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000337108A true JP2000337108A (ja) | 2000-12-05 |
Family
ID=15440966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11147914A Withdrawn JP2000337108A (ja) | 1999-05-27 | 1999-05-27 | 二酸化炭素回収型複合発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000337108A (ja) |
Cited By (12)
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-
1999
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