(57)【要約】  本発明の方法によると、流入する空気が空気分離装置に（１６を介して）入り、この流入する空気の少なくとも１のフラクションがガスタービン（２）から供給され、少なくとも１つの窒素富化ガス流が分離装置（１６）から（２０、２４を介して）取り出され、第１の熱交換器（５６）において、ガスタービン（２）からの流入空気フラクションと、加熱される液体フラクション（５８）との間で熱交換を生じさせて、だい１の加熱された液体フラクション（５８）を得、この加熱された液体フラクション（５８）を液体混合物フラクション（４８）に添加して、冷却される液体フラクション（６０）を得、第２の熱交換器（５０）において、この冷却される液体フラクションと前記窒素富化ガス流との間で熱交換を生じさせる。
2007500334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する空気が空気分離装置（１４）の入口に（１６を介して）入り、前記流入する空気の少なくとも１のフラクションがガスタービン（２）から（１６を介して）供給され、少なくとも１つの窒素富化ガス流が前記分離装置（１６）から（２０、２４を介して）取り出され、この窒素富化ガス流が加熱されるところの、ガスタービン（２）を用いて空気分離装置（１４）に供給するための方法であって、前記窒素富化ガス流を加熱するために、第１の熱交換器（５６）において、前記ガスタービン（２）から発出する前記流入空気フラクションと、加熱される液体フラクション（５４；５４’）との間で熱交換を生じさせて、加熱された液体フラクション（５８）を得、この加熱された液体フラクション（５８）を液体混合物フラクション（４８）に添加して、冷却される液体フラクション（６０）を得、第２の熱交換器（５０）において、この冷却される液体フラクション（６０）と前記窒素富化ガス流との間で熱交換を生じさせることを特徴とする該方法。
【請求項２】
前記液体混合物フラクション（４８）の少なくとも一部をボイラー（３８）の出口から供給することを特徴とする請求項１に記載の供給方法。
【請求項３】
前記第２の熱交換器（５０）で冷却された液体フラクション（５２）の少なくとも一部をボイラー（３８）の入口に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の供給方法。
【請求項４】
前記ガスタービン（２）を用いて、前記ボイラー（３８）に（３６を介して）エネルギーを供給することを特徴とする請求項２または３に記載の供給方法。
【請求項５】
前記第２の熱交換器（５０）で冷却された液体フラクション（５２）の少なくとも一部を（５４’を介して）前記第１の熱交換器（５６）の入口に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の供給方法。
【請求項６】
加熱される液体フラクション（５４；５４’）と、前記ガスタービン（２）から発出する前記流入空気フラクションとの間で、およびまた、前記冷却される液体フラクション（６０）と前記窒素富化ガス流との間で、向流熱交換を生じさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の供給方法。
【請求項７】
前記液体が水であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の供給方法。
【請求項８】
ガスタービン（２）を用いて空気分離装置（１４）に供給するための設備であって、圧縮空気供給手段、特に圧縮機（４）を備えるガスタービン（２）と、少なくとも第１の供給手段（１６）を含み、前記ガスタービン（２）の供給手段（４）に結合された流入空気供給手段（１６）および少なくとも１つの窒素富化ガス流を取り出すための手段（２０、２４）を備える空気分離設備（１４）とを具備し、この設備は、さらに、前記窒素富化ガス流を加熱するための手段を備え、前記加熱手段は、前記第１の流入空気供給手段（１６）が中を循環する第１の熱交換器（５６）、前記第１の熱交換器（５６）の入口で終わる、加熱される液体フラクションのための取り入れ手段（５４；５４’）、前記第１の熱交換器の出口と連通する、加熱された液体フラクションを取り出すための手段（５８）、前記窒素富化ガス流を取り出すための手段（２０、２４）が中を循環する第２の熱交換器（５０）、前記第２の熱交換器の入口と連通する、冷却される液体フラクションのための取り入れ手段（６０）、および前記第２の熱交換器の出口と連通する、冷却された液体フラクションを取り出すための手段（５２）を備え、前記加熱された液体フラクションを取り出すための手段（５８）は、前記冷却される液体フラクションのための取り入れ手段（６０）と連通することを特徴とする該設備。
【請求項９】
前記冷却される液体フラクションのための取り入れ手段（６０）が、ボイラー（３８）と連通することを特徴とする請求項８に記載の設備。
【請求項１０】
前記冷却された液体フラクションを取り出すための手段（５２）が、ボイラー（３８）の入口と連通することを特徴とする請求項８または９に記載の設備。
【請求項１１】
前記ガスタービン（２）と前記ボイラー（３８）との間に延びてエネルギー供給手段（３６）が設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の設備。
【請求項１２】
前記加熱される液体フラクションのための取り入れ手段（５４’）が、前記冷却された液体フラクションを取り出すための手段（５２）と連通することを特徴とする請求項８または９に記載の設備。
【請求項１３】
前記熱交換器（５０、５６）が、向流タイプのものであることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、ガスタービンを用いて、空気分離装置に供給するための方法および設備に関する。
【０００２】
ガスタービンは、通常、圧縮機、燃焼室、および圧縮機にこれを駆動するために結合された膨張タービンを備える。燃焼室は、燃焼排ガスと、燃焼室内の火炎温度を低下させ、それにより窒素酸化物の大気への放出を最小化させるためのある量の窒素とを受け入れる。
【０００３】
既知の方法において、燃焼排ガスは、石炭や石油残渣のような炭素含有生成物のガス化、すなわち酸化により得ることができる。この酸化は、ガス化装置と呼ばれる独立の装置で行われる。
【０００４】
通常、このガスタービンを空気分離装置と結合することができる。普通少なくとも１つの蒸留塔を備える低温装置である後者は、主に空気のガスの１つ、特に酸素または窒素からなる少なくとも１つのガス流を供給するために空気を用いる。
【０００５】
この空気分離装置とガスタービンの組合せは、上記２つのガス流の少なくとも一方から利益を受ける。この目的のために、空気分離装置で生産された酸素および窒素は、それぞれ、ガス化装置および燃焼室に送られる。
【０００６】
本発明の具体的な目的は、空気分離装置に送給される流入空気が少なくとも部分的にガスタービンにより供給されるところの、ガスタービンと空気分離装置との併用である。
【０００７】
この目的のために、このガスタービンの圧縮機の排出回路は、空気分離装置の入口と連通し、外部供給圧縮機を置き換えまたは補完する。この配置は、特に、ＥＰ−Ａ−０５６８４３１に記載されている。
【０００８】
温度が３５０℃を超える、ガスタービンからの空気フラクションは、空気分離装置に入る前に、冷却しなければならない。さらに、廃窒素ガス流は、それが燃焼室に入るとき、可能な最も高い温度を有すべきである。
【０００９】
これらの条件の下、ＵＳ−Ａ−３７３１４９５は、ガスタービンから発出する空気と廃窒素流との間で、それらのそれぞれの温度を均一にするために、熱交換を生じさせることを提案している。
【００１０】
しかしながら、この既知の解決策は、ある欠点を有している。
【００１１】
事実、廃窒素流とガスタービンからの空気流は、もっぱら、後者の特性と、燃焼室に入る燃焼排ガスの組成に依存する。従って、これらの流れは、互いに極めて実質的に異なるものとなりやすい。
【００１２】
すなわち、ガスタービンからの空気流量は、特に低いものであり得、その結果廃窒素流は２００℃以上に加熱され得ない。そのような温度は、この廃窒素が少なくとも２９０℃で燃焼室に入らなければならない限りにおいて、受け入れることができない。
【００１３】
本発明は、この欠点を克服することを提案する。
【００１４】
この目的のために、本発明の主題は、流入する空気が空気分離装置の入口に入り、前記流入する空気の少なくとも１のフラクションがガスタービンから供給され、少なくとも１つの窒素富化ガス流が前記分離装置から取り出され、この窒素富化ガス流が加熱されるところの、ガスタービンを用いて空気分離装置に供給するための方法であって、前記窒素富化ガス流を加熱するために、第１の熱交換器において、前記ガスタービンから発出する前記流入空気フラクションと、加熱される液体フラクションとの間で熱交換を生じさせて、加熱された液体フラクションを得、この加熱された液体フラクションを液体混合物フラクションに添加して、冷却される液体フラクションを得、第２の熱交換器において、この冷却される液体フラクションと前記窒素富化ガス流との間で熱交換を生じさせることを特徴とする該方法である。
【００１５】
本発明の他の特徴によると、
−  前記液体混合物フラクションの少なくとも一部をボイラー（３８）の出口から供給する、
−  前記第２の熱交換器で冷却された液体フラクションの少なくとも一部をボイラーの入口に戻す、
−  前記ガスタービンを用いて、このボイラーにエネルギーを供給する、
−  前記第２の熱交換器で冷却された液体フラクションの少なくとも一部を前記第１の熱交換器の入口に戻す、
−  加熱される液体フラクションと、前記ガスタービンから発出する前記流入空気フラクションとの間で、およびまた、前記冷却される液体フラクションと前記窒素富化ガス流との間で、向流熱交換を生じさせる、
−  前記液体が水である。
【００１６】
本発明のさらなる主題は、ガスタービンを用いて空気分離装置に供給するための設備であって、圧縮空気供給手段、特に圧縮機を備えるガスタービンと、少なくとも第１の供給手段を含み、前記ガスタービンの供給手段に結合された流入空気供給手段および少なくとも１つの窒素富化ガス流を取り出すための手段を備える空気分離設備とを具備し、この設備は、さらに、前記窒素富化ガス流を加熱するための手段を備え、前記加熱手段は、前記第１の流入空気供給手段が中を循環する第１の熱交換器、前記第１の熱交換器の入口で終わる、加熱される液体フラクションのための取り入れ手段、前記第１の熱交換器の出口と連通する、加熱された液体フラクションを取り出すための手段、前記窒素富化ガス流を取り出すための手段が中を循環する第２の熱交換器、前記第２の熱交換器の入口と連通する、冷却される液体フラクションのための取り入れ手段、および前記第２の熱交換器の出口と連通する、冷却された液体フラクションを取り出すための手段を備え、前記加熱された液体フラクションを取り出すための手段は、前記冷却される液体フラクションのための取り入れ手段と連通することを特徴とする該設備である。
【００１７】
本発明の他の特徴によると、
−  前記冷却される液体フラクションのための取り入れ手段が、ボイラーと連通する、
−  前記冷却された液体フラクションを取り出すための手段が、ボイラーの入口と連通する、
−  前記ガスタービンと前記ボイラーとの間に延びてエネルギー供給手段が設けられている、
−  前記加熱される液体フラクションのための取り入れ手段が、前記冷却された液体フラクションを取り出すための手段と連通する、
−  前記熱交換器が、向流タイプのものである。
【００１８】
以下、本発明を、非限定的な例として与えられた、ここに添付する図面を参照して説明する。図面において、図１および図２は、本発明の２つの態様による設備を示す概略図である。
【００１９】
図１および図２に示される設備は、全体的に数字２で示されるガスタービンを備え、これは、通常、空気圧縮機４、圧縮機４に結合した膨張タービン６、および燃焼室８を備える。このガスタービン２は、また、圧縮機４およびタービン６に共通のシャフト１２により駆動されるＡＣ発生器１０をも備える。
【００２０】
図１の設備は、全体として数字１４で示される既知のタイプの空気分離装置も備える。この分離装置１４の入口は、圧縮機４の排出回路１８と連通するライン１６を介して空気を供給される。
【００２１】
空気分離装置は、低温法により操作され、そのために、図示しない複数の蒸留塔を備える。
【００２２】
ライン２０が、装置１４の外側に、数％の酸素を含有する第１の廃窒素流Ｗを取り出す。このライン２０は、圧縮機２２内で終わり、この圧縮機の下流にはライン２４が延びて燃焼室８内で終わっている。
【００２３】
ライン２６が、装置１４の外側に、酸素リッチのガス流ＧＯＸを取り出す。このライン２６は、圧縮機２８で終わり、この圧縮機の下流には、ライン３０が延びている。このラインは、石炭のような炭素生成物を含有する図示しないタンクにより供給される通常のタイプのガス化装置３２内で終わっている。
【００２４】
ガス化装置３２の下流に延出するライン３４が、上記炭素含有生成物の酸化により生成される燃焼排ガスを運ぶ。このライン３４は、ガスタービンの燃焼室８と連通する。
【００２５】
ガスタービン２の膨張タービン６は、ライン３６を介して、このタービン６の出口で膨張された燃焼排ガスの熱を回復させるためのボイラー３８に接続されている。このボイラー３８は、ポンプ４２を備えるライン４０を介して、このボイラーにおいて加熱され、ライン４４を介して取り出される水を受け入れる。このラインは、数字４６で示される通常のタイプの高圧水蒸気発生ゾーン内で終わっている。
【００２６】
ライン４４に分岐するライン４８が、熱交換器の入口で終わっている。後者は、廃窒素を運ぶライン２０を収容する。
【００２７】
ライン４８により運ばれる水を取り出すライン５２が、熱交換器５０の出口をライン４０に接続している。このライン５２は、ポンプ４２の上流で、このライン４０で終わる。
【００２８】
さらに、ポンプ４２の下流で、ライン５４がライン４０から分岐している。このライン５４は、熱交換器５０と同様の熱交換器５６の入口と連通している。この熱交換器５６は、また、ガスタービン２から発出する流入空気フラクションを運ぶライン１６を収容している。
【００２９】
ライン５８が、熱交換器５６の出口を、水を第１の熱交換器５０に運ぶためのライン４８に接続している。数字６０は、ライン５８の出口の下流に延びるライン４８の末端を示す。
【００３０】
さて、上記設備の操作を、図１を参照して説明する。
【００３１】
空気分離装置１４は、圧縮機４から圧縮空気を受け入れ、通常の方法で、それぞれ窒素および酸素が富化された２つのガス流を生産し、それらはライン２０および２６を介して運ばれる。
【００３２】
酸素富化ガス流は、ガス化装置３２に入り、このガス化装置は石炭のような炭素含有生成物をも受け入れる。このガス化装置で行われる酸化は、燃焼排ガスの生産をもたらし、これはガスタービンの燃焼室８に供給するライン３４を介して送られる。燃焼室は、ライン２４を介して窒素富化ガス流Ｗを、およびライン１８を介して圧縮機４からの圧縮空気も受け入れる。
【００３３】
廃窒素と混合された、対応する燃焼により生成したガスは、膨張タービン６の入口に送られ、そこでそれらは膨張し、タービンを駆動する。シャフト１２を介して、これはまた、圧縮機４およびＡＣ発生器１０を駆動するように作用し、ＡＣ発生器は、例えば、図示しない電力分配ネットワークに供給する。
【００３４】
タービン６の出口で膨張された燃焼排ガスは、ボイラー３８中で、ライン４０を介して入ってくる水を加熱するために使用される。かくして、ライン４０において温度が約１００℃であるこの水は、ライン４４において約３００℃に加熱される。
【００３５】
約１００℃で加熱される水は、ライン５４を介して、熱交換器５６の入口に運ばれる。この水とガスタービン２からライン１６により運ばれる空気フラクションとの間で熱交換が生じる。
【００３６】
ついで、加熱された水は、熱交換器５６からライン５８を介して取り出される。ついで、この加熱された水は、温度が約３００℃である、ライン４８を介して取り出された水フラクションと混合される。
【００３７】
対応する水混合物は、ライン４８の下流端６０を介して、熱交換器５０の入口に送られる。
【００３８】
そこで、下流端６０を介して運ばれたこの冷却される水と、ライン２０に流入する廃窒素流との間で熱交換が生じる。
【００３９】
ついで、ライン５２は、温度が約１００℃である冷却された水をライン４０を介して送る。廃窒素も、最適条件下でそれが燃焼室８に入る温度で、ライン２０を介して、熱交換器５０から取り出される。
【００４０】
それぞれライン５８および４８を介して運ばれる加熱された水および混合水のそれぞれの流量は、廃窒素を約２９０℃に加熱するようなものである。
【００４１】
図２は、本発明による設備の第２の態様を示す。
【００４２】
この変形例は、加熱される水がボイラー３８の上流で取り出されないという点で、図１に示す設備と異なる。すなわち、図２に示すように、加熱される水は、ライン５４’を介して、ライン５２を介して熱交換器５０から取り出された冷却された水流から取り出される。ポンプ５５が、この水取出しを循環させる。
【００４３】
この図２に示された設備の操作は、図１に示す設備のそれと同様である。
【００４４】
本発明は、記述し、図示した例に限定されない。
【００４５】
すなわち、燃焼室８は、空気分離装置により生産された廃窒素のみを用いて供給され得る。この配置において、その場合例えば天然ガスである燃焼排ガスは、分離装置２で生成した酸素から生成されない。
【００４６】
また、分離装置１４を、タービンを用いて、部分的にのみ供給することが可能である。その場合、独立の圧縮機が設けられ、その出口をライン１６と連通させる。
【００４７】
上記目的は、本発明を用いて達成することができる。
【００４８】
２つの異なる液体フラクションの使用は、廃窒素を最適に加熱する。事実、この解決策は、一方で、ガスタービンから発出する空気により放出される熱から利益を得、他方で、ライン４８により運ばれた液体混合物フラクションの流量を変えることにより、廃窒素を加熱するためにちょうど必要な量の補助熱を提供する。
【００４９】
本発明は、また、ボイラー３８で回収された熱を使用することができる。エネルギーの観点から有利であるそのような解決策は、簡単で廉価な装置を含む。事実、このボイラーは、それがガスタービンにより供給される限り、ガスタービンに必ず近接している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の１つの態様による設備を示す概略図。
【図２】本発明のもう１つの態様による設備を示す概略図。
【符号の説明】
【００５１】
２…ガスタービン
４，２２，２８…圧縮機
６…膨張タービン
８…燃焼室
１０…ＡＣ発生器
１２…シャフト
１４…空気分離装置
１６，２０，２４，２６，３０，３４，３６，４０，４４，４８，５２，５４，５８，５４’…ライン
１８…圧縮機４の排出回路
３２…ガス化装置
３８…ボイラー
４２，５５…ポンプ
４６…高圧水蒸気発生領域
５０，５６…熱交換器
６０…ライン４８の下流端
【図１】
2007500334.tif 000003
【図２】
2007500334.tif 000004
【国際調査報告】
2007500334.tif 000005
2007500334.tif 000006
2007500334.tif 000007
2007500334.tif 000008
2007500334.tif 000009
2007500334.tif 000010