(57)【要約】【課題】改善された石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントを提供する。【解決手段】酸素流を用いて石炭を燃焼させて煙道ガス流を生成するよう適合された燃焼システムと、凝縮液システムの一部を構成する連続して配列された低圧ヒータを備える蒸気サイクルとを有する石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。燃焼システムは、ボイラ用酸素流を生成するために空気からＮ２を除去する空気分離ユニットを有する。空気分離ユニットは、全数未満の少なくとも１つのシリアル低圧ヒータに流体的にパラレルに凝縮液システムに熱的にかつ流体的に接続された空気分離ユニット熱交換器を有する。煙道ガス熱回収システム、煙道ガス凝縮器およびガス処理ユニットが凝縮液システムに熱統合されている。【選択図】図２
2015215156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼システムと、凝縮液システムを備える蒸気電力プラントと、を有する石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントであって、
前記燃焼システムは、
空気からＮ２を除去して酸素流を生成する、空気分離ユニット熱交換器を備える空気分離ユニットと、
前記酸素流を用いて石炭を燃焼させて煙道ガス流を生成するよう適合された蒸気ボイラと、
前記煙道ガス流からＣＯ２を除去するよう構成されかつ配置されたＣＯ２回収システムと、を有しており、
前記凝縮液システムは、
蒸気を凝縮する凝縮器と、
凝縮液の流れ方向にシリアルに配列されかつ順に番号付けされた、前記凝縮器からの凝縮液を受け取るよう構成されかつ配置された複数のシリアル低圧ヒータと、
前記シリアル低圧ヒータからの凝縮液を受け取るよう構成されかつ配置された給水タンクと、を有しており、
前記空気分離ユニット熱交換器は、少なくとも１つのシリアル低圧ヒータに流体的にパラレルに、かつ、全数未満の少なくとも１つの前記シリアル低圧ヒータに流体的にパラレルになるように、前記凝縮液システムと、空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインによって、熱的にかつ流体的に接続されている、
ことを特徴とする石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項２】
前記空気分離ユニット熱交換器は、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流において、および、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝縮液システムに流体的に接続されている、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項３】
前記空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインは、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流、および、４番目の前記シリアル低圧ヒータと前記給水タンクとの間の点において、前記凝縮液システムに流体的に接続されている、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項４】
前記空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインは、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流、および、２番目の前記シリアル低圧ヒータと３番目の前記シリアル低圧ヒータとの間の点において、前記凝縮液システムに流体的に接続されている、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項５】
前記空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインは、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間、および、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間の点において、前記凝縮液システムに流体的に接続されている、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項６】
前記空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインは、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間、および、４番目の前記シリアル低圧ヒータと前記給水タンクとの間の点において、前記凝縮液システムに流体的に接続されている、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項７】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガスから熱を回収する煙道ガス熱回収システムをさらに有しており、前記煙道ガス熱回収システムは、
熱伝達媒体が煙道ガスと熱エネルギーを交換するように、熱伝達媒体を前記煙道ガス熱回収システムを通して閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループと、
前記一次熱回収ループ内に煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインを備えた煙道ガス熱回収システム熱交換器と、を有しており、
前記煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインは、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において、および、第２の端部で、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝集液システムに流体的に接続されている、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項８】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガスから熱を回収する煙道ガス熱回収システムをさらに有しており、前記煙道ガス熱回収システムは、
当該熱伝達媒体が煙道ガスと熱エネルギーを交換するように、熱伝達媒体を前記煙道ガス熱回収システムを通して閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループと、
前記一次熱回収ループ内に煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインを備えた煙道ガス熱回収システム熱交換器と、を有しており、
前記煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインは、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において、および、第２の端部で、４番目の前記シリアル低圧ヒータと５番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝縮液システムに流体的に接続されている、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項９】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガスから熱を回収する煙道ガス熱回収システムをさらに有しており、前記煙道ガス熱回収システムは、
当該熱伝達媒体が煙道ガスと熱エネルギーを交換するように、熱伝達媒体を前記煙道ガス熱回収システムを通して閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループと、
煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインを備えた前記一次熱回収ループ内の煙道ガス熱回収システム熱交換器と、を有しており、
前記煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインは、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流において、および、第２の端部で、２番目の前記シリアル低圧ヒータと３番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝縮液システムに流体的に接続されている、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１０】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガスから熱を回収する煙道ガス熱回収システムをさらに有しており、前記煙道ガス熱回収システムは、
熱伝達媒体を、前記煙道ガス熱回収システムを通して、当該熱伝達媒体が煙道ガスと熱エネルギーを交換するように、閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループと、
煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインを備えた前記一次熱回収ループ内の煙道ガス熱回収システム熱交換器と、を有しており、
前記煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインは、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流において、および、第２の端部で、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝縮液システムに流体的に接続されている、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１１】
前記凝縮液システムにおいて、流体的な、前記空気分離ユニット熱交換器凝縮液ラインの前記第１の端部と前記第２の端部との間、および、前記煙道ガス熱回収システム熱交換器凝集液ラインの前記第１の端部と前記第２の端部との間に設けられた凝縮液流れ制御バルブをさらに有している、請求項７から１０のいずれか１項記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１２】
前記１番目のシリアル低圧ヒータと前記凝縮器の下流に位置する凝縮液抽出ポンプの第２段との間において前記凝縮液システムに接続され、および、前記煙道ガス熱回収システム熱交換器の上流において前記煙道ガス熱回収システム凝縮液ラインに接続された第１の流体ラインをさらに有しており、
前記煙道ガス熱回収システム凝縮液ラインは、前記第１の流体ラインの前記第２の端部の流体的に上流の、逆流防止手段を有している、
請求項７から１０のいずれか１項記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１３】
前記煙道ガス熱回収システム熱交換器を前記凝縮器に接続する第２の流体ラインと、
前記煙道ガス熱回収システム凝縮液ラインの、前記煙道ガス熱回収システム凝縮液ラインの第２の端部と前記第２の流体ラインとの流体的な間に位置するバルブと、を有しており、
前記バルブは、閉鎖時に、前記煙道ガス熱回収システム凝縮液ラインから前記凝縮器へ凝縮液を流すよう構成されかつ設計されている、
請求項１２記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１４】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガス流から凝縮液を除去する煙道ガス凝縮器をさらに有しており、
前記煙道ガス凝縮器は、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流の点において、および、第２の端部で、前記１番目のシリアル低圧ヒータと前記煙道ガス凝縮器凝縮液ラインの前記第１の端部との間の点において前記凝縮液システムに接続された煙道ガス凝縮器凝縮液ラインと、
前記煙道ガス凝縮器凝縮液ラインの前記第１の端部と前記煙道ガス凝縮器凝縮液ラインの前記第２の端部との間に位置するバイパスバルブと、
を有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１５】
前記ＣＯ２回収システムは、前記煙道ガス流から凝縮液を除去する煙道ガス凝縮器をさらに有しており、
前記煙道ガス凝縮器は、第１の端部で、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流において、および、第２の端部で、前記１番目のシリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において前記凝縮液システムに接続された煙道ガス凝縮器凝縮液ラインを有しており、
前記凝縮液システムは、前記１番目のシリアル低圧ヒータと前記煙道ガス凝縮器凝縮液ラインの前記第１の端部との間に位置するバイパスバルブをさらに有しており、前記バイパスバルブの閉鎖時には、凝縮液は前記１番目のシリアル低圧ヒータを完全にバイパスする、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１６】
前記ＣＯ２回収システムは、ガス処理ユニット凝縮液ラインを有するガス処理ユニット熱交換器をさらに有しており、
前記ガス処理ユニット凝縮液ラインは、１番目の前記シリアル低圧ヒータと、２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間、および、５番目の前記シリアル低圧ヒータと前記給水タンクとの間の点において前記凝縮液システムに接続されている、
請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１７】
前記ＣＯ２回収システムは、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目のシリアル低圧ヒータとの間、および、４番目の前記シリアル低圧ヒータと５番目の前記シリアル低圧ヒータとの間の点において前記凝縮液システムに接続されたガス処理ユニット凝縮液ラインを備えるガス処理ユニット熱交換器をさらに有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１８】
前記ＣＯ２回収システムは、１番目の前記シリアル低圧ヒータと２番目の前記シリアル低圧ヒータとの間、および、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間の点において凝縮液システムに接続されたガス処理ユニット凝縮液ラインを備えるガス処理ユニット熱交換器をさらに有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項１９】
前記ＣＯ２回収システムは、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流、および、４番目の前記シリアル低圧ヒータと前記給水タンクとの間の点において凝縮液システムに接続されたガス処理ユニット凝縮液ラインを備えるガス処理ユニット熱交換器をさらに有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項２０】
前記ＣＯ２回収システムは、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流、および、３番目の前記シリアル低圧ヒータと４番目の前記シリアル低圧ヒータとの間の点において凝縮液システムに接続されたガス処理ユニット凝縮液ラインを備えるガス処理ユニット熱交換器をさらに有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項２１】
前記ＣＯ２回収システムは、１番目の前記シリアル低圧ヒータの上流において、および、２番目の前記シリアル低圧ヒータと３番目の前記シリアル低圧ヒータとの間において凝縮液システムに接続されたガス処理ユニット凝縮液ラインを備えるガス処理ユニット熱交換器をさらに有している、請求項１記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【請求項２２】
前記凝縮液システム内に、流体的に、前記空気分離ユニット熱交換器にパラレルに、かつ、前記気体処理ユニット熱交換器にパラレルに設けられた、凝縮液流れ制御バルブをさらに有している、請求項１６から２１のいずれか１項記載の石炭燃焼酸素ボイラ電力プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２回収および蒸気／水電力サイクルが統合された石炭燃焼酸素プラントの熱的構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭はこんにち世界中の発電の大きな割合に寄与しており、当分の間、その大きな割合を維持すると予想される。それにもかかわらず、すべての高まる環境要求を満たすため、大きな環境的圧力によって排出物削減システムの開発がなされてきた。結果的に、プラントの設計は、低いＣＯ２、ＳＯ２、ＮＯｘの排出物レベルでの高い動作効率という相反する要求を満たす必要がある。
【０００３】
これらの開発によって得られた特に有利なプラント装置は、ＣＯ２回収を含む酸素燃焼蒸気プラントである。空気燃焼システムの作動と比べ、このシステムは、通常一次燃料の燃焼用の空気分離ユニットにて生成された酸素を用いる。酸素燃焼プロセスは、典型的にはＣＯ２、水およびＯ２を主成分として含む煙道ガスを生成し、ＣＯ２濃度は、典型的には約７０体積％超である。高いＣＯ２濃度によって、気体処理ユニットにおける比較的簡単なＣＯ２回収が可能である。
【０００４】
酸素燃焼回収プラントの典型的な構成には、複数の予備的ＣＯ２抽出精製ステップが含まれる。これには、粒状物を除去する静電沈降器、硫黄を除去する煙道ガス脱硫器、および、水を除去する煙道ガス濃縮器が含まれる。熱効率を理由として、煙道ガス熱回収システムが、さらに静電沈降器と煙道ガス脱硫器との間に配置される場合がある。
【０００５】
高効率酸素燃焼蒸気プラントの典型的な水蒸気サイクルの例が図１に示されている。プラントは、ボイラ４２からの蒸気が供給される３段圧力再加熱蒸気タービンＨＰ、ＩＰ、ＬＰを有している。最後の低圧蒸気タービンＬＰからの排出蒸気は、凝縮器２において凝縮され、その後、ポリッシング４され、ポンピング３され、一連の低圧ヒータ６、７、８、９、３１、給水タンク３６および高圧ヒータ３２を通り、閉ループで、ボイラ４２に戻る。高圧および低圧ヒータ用の熱源は、典型的には、低圧／中圧および高圧蒸気タービンから抽出された蒸気である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最大効率のサイクルを確実にできるという大きなメリットのために、酸素燃焼回収システムのヒートシンクを蒸気電力プラント内に統合するよりよい方法を見いだすことに継続的な要求がある。これには、確実にエネルギーを捨てないように、プラントサイクルを有する回収システムのヒートシンクを最適化する必要がある。特に、これには、空気分離ユニット、煙道ガス熱回収システム、煙道ガス凝縮器およびガス処理ユニットの蒸気サイクルへの統合の仕方を考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
柔軟なプラント動作および改善された全体的なプラント熱効率を提供するため、システムの主要な熱生成源を統合する、酸素供給システムおよび煙道ガスＣＯ２回収システムを有する石炭燃焼酸素ボイラおよび蒸気サイクル電力プラント構成が提供される。
【０００８】
一態様では、燃焼システム、ＣＯ２回収システムおよび蒸気電力プラントを有する石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントが提供される。
【０００９】
一態様では、燃焼システムと、ＣＯ２回収システムと、蒸気電力プラントと、を有する石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントが提供される。燃焼システムは、酸素流生成に用いられる圧縮空気流の一部として、空気からＮ２を除去して酸素流を生成する、空気分離ユニット熱交換器を備える空気分離ユニットを有しており、蒸気ボイラは、酸素流を用いて石炭を燃焼させて煙道ガス流を生成するよう適合されている。
【００１０】
ＣＯ２回収システムは、煙道ガス流からＣＯ２を除去するよう構成されかつ配置されている。
【００１１】
蒸気電力プラントは、蒸気を凝縮する凝縮器と、連続して配列され、凝縮器からの凝縮液を受け取るよう構成されかつ配置された複数の低圧ヒータと、を備える凝縮液システムを有している。給水タンクがシリアル低圧ヒータからの凝縮液を受け取るよう構成されかつ配置されている。
【００１２】
この構成では、空気分離ユニット熱交換器は、少なくとも１つのシリアル低圧ヒータに流体的にパラレルに、かつ、全数未満の少なくとも１つのシリアル低圧ヒータに流体的にパラレルになるように、凝縮液システムに熱的にかつ流体的に接続されている。この構成は、空気分離ユニット、煙道ガス熱回収、煙道ガス凝縮器および／またはガス処理ユニットを含む、ＣＯ２回収システムとの熱源の熱統合の基礎となり、酸素モードでは４０％以下の部分負荷で、空気モードでは７５％以下の負荷で、バックアップモードでは複数の熱回収システムの１つを停止させつつ、プラントを動作することができる。
【００１３】
本発明の別の課題は、従来技術の問題点および欠点を克服または少なくとも緩和し、有用な代替物を提供することである。
【００１４】
本発明の他の態様および利点は、添付図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかとなり、図面には、例として、本発明の例示的実施形態が示されている。
【００１５】
例として、本発明の実施形態が添付図面を参照して以下により十分に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来技術の特許のフロー図を示す。
【図２】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図３】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図４】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図５】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図６】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図７】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図８】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図９】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図１０】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図１１】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図１２】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【図１３】空気分離ユニットの酸素ボイラプラントの凝縮システムへの熱統合を実現するよう適合された、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントにおける異なるＣＯ２回収システムの熱統合構成の統合を示す例示的実施形態のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の例示的実施形態について、図面を参照して個々に説明するが、同様の参照番号は、全体を通して同様の要素を指すために用いられる。以下の詳細な説明中、説明のために、本発明の完全な理解をもたらすように、数値的な詳細事項が記載されている。しかし、本発明は、これらの詳細事項無しに実行可能であり、本明細書中に記載された例示的実施形態に限定されない。
【００１８】
図２〜１３に示される例示的実施形態は、酸素燃焼ボイラ４２を有する酸素燃焼プラントに用いられており、この酸素燃焼プラントは、ガス処理ユニットにおいて、ボイラから出る煙道ガスをポリッシングし、これよりＣＯ２を分離する統合式ＣＯ２回収システム、および、電力を生成するよう構成された蒸気／水ランキンサイクルを有している。蒸気／水サイクルは、凝縮器２に接続された第１段１と、凝縮液ポリッシングプラント４の出口に位置する第２段３とを有する凝縮器抽出ポンプ装置を有している。この装置は、シリアルに設けられた低圧ヒータ６、７、８、９、３１からなる凝縮液加熱列の上流に位置している。低圧ヒータ６、７、８、９、３１からの加熱凝縮液は、給水タンク３６に供給される。
【００１９】
酸素燃焼プラントは、空気から窒素を除去して、ボイラ４２に供給される酸素リッチな流れを生成する空気分離ユニットをさらに有している。低圧ヒータ６、７、８、９、３１の少なくとも１つをバイパスして、空気分離ユニット熱交換器１１が低圧ヒータの全数未満の少なくとも１つに流体的にパラレルであるように、空気分離ユニットからの熱エネルギーは、有利には、凝縮液システムから抽出される凝縮液を加熱することにより、空気分離ユニット熱交換器１１において除去される。
【００２０】
図２に示される別の例示的実施形態では、酸素燃焼プラントは、一連の凝縮液の流れに配列された少なくとも５つのシリアル定圧ヒータ６、７、８、９、３１を有しており、空気分離ユニットは、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流の点、および、３番目の低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の点において凝縮液システムに流体的に接続されている。このようにして、空気分離ユニット熱交換器１１を通る凝縮液は、３つのシリアル低圧ヒータ６、７、８をバイパスする。
【００２１】
図３に示される代替的な例示的実施形態では、酸素燃焼プラントは、一連の凝縮液の流れに設けられた少なくとも５つのシリアル低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有しており、空気分離ユニットは、１番目のシリアル定圧ヒータ６の上流の点、および、４番目のシリアル定圧ヒータ９と５番目のシリアル定圧ヒータ３１との間の点において凝縮液システムに流体的に接続されている。このようにして、空気分離ユニット熱交換器１１を通る凝縮液は、４つのシリアル定圧ヒータ６、７、８、９をバイパスする。
【００２２】
図４に示される別の代替的な例示的実施形態では、酸素燃焼プラントは、一連の凝縮液の流れに設けられた少なくとも５つのシリアル低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有しており、空気分離ユニットは、１番目のシリアル定圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点、および、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の点において凝縮液システムに流体的に接続されている。このようにして、空気分離ユニット熱交換器１１を流れる凝縮液は、２つのシリアル低圧ヒータ６、７をバイパスする。
【００２３】
図５に示される別の代替的な例示的実施形態では、酸素燃焼プラントは、一連の凝縮液に設けられた少なくとも５つのシリアル低圧ヒータを有しており、空気分離ユニットは、１番目のシリアル定圧ヒータと２番目のシリアル低圧ヒータ７の間の点、および、４番目のシリアル低圧ヒータ９と５番目のシリアル低圧ヒータ３１との間の点において凝縮液システムに流体的に接続されている。このようにして、空気分離ユニット熱交換器を流れる凝縮液は、３つのシリアル低圧ヒータ７、８、９、好ましくは、２番目、３番目および４番目のシリアル定圧ヒータ７、８、９をバイパスする。
【００２４】
図１１〜１３に示される代替的な例示的実施形態では、酸素燃焼プラントは、少なくとも５つではなく、４つのみのシリアル定圧ヒータ６、７、８、９を有している。４つの、または、少なくとも５つのシリアル低圧ヒータ６、７、８、９、３１のいずれを選択するかは、煙道ガス凝縮器の使用、および、回収動作を認めるか否かの決定に依存する。
【００２５】
各代替的実施形態によれば、空気分離ユニットの温度を凝縮液システムの温度と一致させることができ、最大の総エネルギー移動をもたらす回収デューティ基準と出口温度との組み合わせにより定められる最適な熱回収を確実にできる。
【００２６】
図６に示される例示的実施形態において、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントは、一連の凝縮液の流れに設けられた複数の低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有しており、ＣＯ２回収システムは、煙道ガス流から凝縮液を除去する煙道ガス濃縮器１６を有している。煙道ガス濃縮器１６は、さらに、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流において、および、第２の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル定圧ヒータ７との間において凝縮液システムに接続された煙道ガス凝縮器濃縮液ライン１４を有している。この構成において、凝縮液システムは、さらに、１番目のシリアル低圧ヒータ６と煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４の第１の端部との間にバイパスバルブ１５を有しており、これにより、バイパスバルブ１５が閉されると、凝縮液は１番目のシリアル低圧ヒータ６を完全にバイパスする。
【００２７】
酸素燃焼プラントが、たとえばスタートアップ時に、空気モードで動作する場合に、または、煙道ガス凝縮器１６をメンテナンスのためにオフラインとする必要がある場合に、この特定の構成によって効率的な動作が可能となることがわかった。この実施形態は、図２に示されるものに等しい空気分離ユニット熱交換器１１を有して示されているが、この実施形態は、図３、４または５に示されるものを含む、他の空気分離ユニット熱交換器１１にも適用可能である。
【００２８】
図１１〜１３に示される他の例示的実施形態では、凝縮液システムは、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４の第１の端部と第２の端部との間にシリアル定圧ヒータを有していない。この構成では、１番目のシリアル定圧ヒータ６は、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４の第２の端部の下流に位置しており、シリアル低圧ヒータの全数は典型的には４である。凝縮液ライン１４を通る凝縮液の流速は、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４の第１の端部と第２の端部との間の凝縮液システムに位置するバイパスバルブ１５によって制御可能である。
【００２９】
図２に示される例示的実施形態では、石炭燃焼酸素ボイラプラントは、少なくとも４つのシリアル低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有する凝縮液システムに加えて、煙道ガスから熱を回収する煙道ガス熱回収システム４０を備えたＣＯ２回収システムを有している。煙道ガス熱回収システムは、煙道ガス熱回収システムを通る熱伝達媒体を閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループ３９をさらに有しており、熱伝達媒体は煙道ガスと熱エネルギーを交換する。一次熱回収ループ３９には、煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン１９を有する煙道ガス熱回収システム熱交換器２２が含まれており、煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン１９は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において凝縮液システムに、および、第２の端部で、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の点において凝縮液システムに、流体的に接続されている。
【００３０】
図２に示される別の例示的実施形態では、流体的に、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の、煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン１９の第２の端部および空気分離ユニット熱交換器凝縮液ライン５の第２の端部の上流の点において、凝縮液システムに制御バルブ３８が設けられている。これにより、煙道ガス熱回収システム熱交換器２２、空気分離ユニット熱交換器１１および上流側のシリアル低圧ヒータ６、７、８の間の凝縮液の流速を制御することができる。
【００３１】
図７に示される例示的実施形態では、石炭燃焼酸素ボイラプラントは、少なくとも４つのシリアル定圧ヒータ６、７、８、９、３１を備えた凝縮液システムに加えて、煙道ガスから熱を除去する煙道ガス熱回収システム４０を備えたＣＯ２回収システムを有している。煙道ガス熱回収システムは、さらに、煙道ガス熱回収システムを通る熱伝達媒体を閉ループで流すよう適合された一次熱回収ループ３９を有しており、熱伝達媒体は煙道ガスと熱エネルギーを交換する。一次熱回収ループ３９には、煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン１９を有する煙道ガス熱回収システム熱交換器２２が含まれており、煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン１９は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において凝縮液システムに、および、第２の端部で、４番目のシリアル低圧ヒータ９と５番目のシリアル低圧ヒータ３１との間の点において凝縮液システムに、流体的に接続されている。
【００３２】
図７に示される他の例示的実施形態では、流体的に、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の、空気分離ユニット熱交換器凝縮液ライン５の第２の端部および空気分離ユニット熱交換器凝縮液ライン５の第２の端部の上流の点において、凝縮液システムに制御バルブ３８が設けられている。これにより、煙道ガス熱回収システム熱交換器２２、空気分離ユニット熱交換器１１および上流側のシリアル低圧ヒータ６、７、８の間の凝縮液の流速を制御することができる。
【００３３】
図８に示される例示的実施形態では、非常時／保護の理由から、プラントは、第１の流体ライン２３および第２の流体ライン２５を有している。第１の流体ライン２３は、１番目のシリアル低圧ヒータ６と凝縮器２の下流に位置する凝縮液抽出ポンプ第２段３との間で凝縮液システムに接続された第１の端部、および、煙道ガス熱回収システム熱交換器２２の上流の煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９に接続された第２の端部を有している。プラントが煙道ガス凝縮器を有する例示的実施形態では、第１の流体ライン２３は、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４の第１の端部と凝縮器２の下流に位置する凝縮液抽出ポンプ第２段３との間で凝縮液システムに接続された第１の端部、および、煙道ガス熱回収システム熱交換器２２の上流の煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９に接続された第２の端部を有している。第１の流体ライン２３は、通常動作時は閉鎖され、非常動作時には煙道ガス熱回収システムの保護のために開放されるバルブ２４を含んでいる。非常時保護の作動時の、煙道ガス熱回収システムを通じた煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４への凝縮液の逆流を防ぐため、煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９は、逆流防止手段、たとえば、機械的または作動式非帰還バルブを、第１の流体ライン２３の第２の端部の流体的な上流の、煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９に有している。第２の流体ライン２５は、煙道ガス熱回収システム熱交換器を凝縮器２と接続し、通常動作時は閉鎖され、非常動作時には煙道ガス熱回収システムの保護のために開放されるバルブ２６を有している。非常時保護の作動時に凝縮液が凝縮器２に確実に流れるように、バルブ２９は、煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９において、流体的に、煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９の第２の端部と、第２の流体ライン２５との間に配置されている。非常時保護のために閉鎖されることにより、煙道ガス熱回収システム凝縮液ライン１９から凝縮器２へ凝縮液が通流可能となる。
【００３４】
図９に示される別の例示的実施形態では、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントは、一連の凝縮液の流れに設けられた５つの低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有している。ＣＯ２回収システムは、煙道ガス熱回収システム４０の下流の煙道ガス凝縮器１６、および、ＣＯ２分離前のＣＯ２リッチな圧縮煙道ガスを冷却するガス処理ユニット熱交換器３３を有している。煙道ガス凝縮器１６は煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４を有しており、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流において、および、第２の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において凝縮液ラインに接続されている。ガス処理ユニット熱交換器３３はガス処理ユニット凝縮液ライン３０を有しており、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において凝縮液システムに、および、第２の端部で、流体的に、５番目のシリアル低圧ヒータ３１と給水タンク３６との間の点において凝縮液システムに接続されている。
【００３５】
図１０に示される別の例示的実施形態では、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントは、一連の凝縮液の流れに設けられた少なくとも４つの低圧ヒータ６、７、８、９、３１を有している。ＣＯ２回収システムは、煙道ガス熱回収システム４０の下流の煙道ガス凝縮器１６、および、ＣＯ２分離前のＣＯ２リッチな圧縮煙道ガスを冷却するガス処理ユニット熱交換器３３を有している。煙道ガス凝縮器１６は煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４を有しており、煙道ガス凝縮器凝縮液ライン１４は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流において、および、第２の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において凝縮液システムに接続されている。ガス処理ユニット熱交換器３３はガス処理ユニット凝縮液ライン３０を有しており、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０は、第１の端部で、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点において、および、第２の端部で、４番目のシリアル低圧ヒータ９と５番目のシリアル低圧ヒータ３１との間の点において、凝縮液システムに接続されている。
【００３６】
図１１〜１３に示される例示的実施形態では、石炭燃焼酸素ボイラ電力プラントは、４つの低圧ヒータ６、７、８、９を有しており、ＣＯ２回収システムは煙道ガス濃縮器１６をさらに有しており、煙道ガス濃縮器１６は、第１および第２の端部が１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流に接続された煙道ガス濃縮器濃縮液ライン１４を有している。煙道ガス凝縮器を流れる凝縮液の量を制御するため、バイパスバルブ１５が、煙道ガス濃縮器凝縮液ライン１４の両端部の間に設けられている。ガス処理ユニット凝縮液ライン３０は、異なる点で凝縮液ラインに接続されてもよい。たとえば、図２に示される例示的実施形態において、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０の第１および第２の端部は、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点に、および、４番目のシリアル低圧ヒータ９と５番目のシリアル低圧ヒータ３１との間の点にそれぞれ接続されている。
【００３７】
図３に示される別の例示的実施形態では、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０の第１および第２の端部は、１番目のシリアル低圧ヒータ６と２番目のシリアル低圧ヒータ７との間の点、および、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の点に接続されている。
【００３８】
図１１に示される別の例示的実施形態では、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０の第１および第２の端部は、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流の点、および、４番目のシリアル低圧ヒータ９と給水タンク３６との間の点に接続されている。
【００３９】
図１２に示される別の例示的実施形態では、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０の第１および第２の端部は、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流の点、および、３番目のシリアル低圧ヒータ８と４番目のシリアル低圧ヒータ９との間の点に接続されている。
【００４０】
図１３に示される別の実施形態では、ガス処理ユニット凝縮液ライン３０の第１および第２の端部は、１番目のシリアル低圧ヒータ６の上流の点、および、２番目のシリアル低圧ヒータ７と３番目のシリアル低圧ヒータ８との間の点に接続されている。ＣＯ２回収システム熱交換器および空気分離ユニット熱交換器を通る凝縮液の流れを全体的に制御するため、流体的に、空気分離ユニット熱交換器１１、煙道ガス熱回収システム熱交換器２２およびガス処理ユニット熱交換器３３の凝縮液ライン５、１９、３０の第２の端部のすぐ上流のシリアル定圧ヒータ６、７、８、９、３１の間において、凝縮液システムに制御バルブ３８が配置されている。
【００４１】
本発明について、最も実用的な例示的実施形態と考えられるものにおいて本明細書中に示し、記載したが、当業者は、本発明がその本質および基本的な特徴から離れることなく、他の特定の形態で具体化可能であることを理解するであろう。たとえば、熱交換器は単数で示したが、各システムは、シリアルまたはパラレルに配置された凝縮液システムに流体的に接続された複数の熱交換器を有してもよい。ここに記載された実施形態は、したがって、全ての態様において、例示的なものであり、限定するものではないとみなされる。本発明の範囲は、上記の詳細な説明ではなく特許請求の範囲によって示され、その意味および範囲および均等物に該当する全ての変更は、これに含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１  凝縮器抽出ポンプ第１段
２  凝縮器
３  凝縮器抽出ポンプ第２段
４  凝縮器ポリッシングプラント
５  空気分離ユニット熱交換器凝縮液ライン
６  低圧ヒータ＃１
７  低圧ヒータ＃２
８  低圧ヒータ＃３
９  低圧ヒータ＃４
１１  空気分離ユニット熱交換器
１４  煙道ガス凝縮器凝縮液ライン
１５  バイパスバルブ
１６  煙道ガス凝縮器
１９  煙道ガス熱回収システム熱交換器凝縮液ライン
２２  煙道バス熱回収システム熱交換器
２３  流体ライン
２４  バルブ
２５  流体ライン
２６  バルブ
２９  バルブ
３０  ガス処理ユニット熱交換器凝縮液ライン
３１  低圧ヒータ＃５
３２  高圧ヒータ
３３  ガス処理ユニット熱交換器
３６  給水タンク
３８  制御バルブ
４０  煙道ガス熱回収システム
４２  ボイラ
ＨＰ  高圧蒸気タービン
ＩＰ  中圧蒸気タービン
ＬＰ  低圧蒸気タービン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
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