(57)【要約】  本発明は、発電ユニット（１１９）への蒸気流及び／又は発電ユニット（１１９）によって発生される電力の変化に応じてガス回収ユニット（１３０）に蒸気を提供するためのシステム及び方法に関する。ガス回収ユニット（１３０）は、熱発電ユニット（１００）の一部であってよく、２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）を含むアミンベースＣＯ2回収ユニットであってよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント（１００）であって、
蒸気を発生するボイラユニット（１１０）と、
該ボイラユニット（１１０）から前記蒸気を受け取る少なくとも１つの発電タービン（１２０）を含む発電ユニット（１１９）と、
２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）を含むガス回収ユニット（１３０）と、
蒸気を前記２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）のそれぞれに様々な割合で提供する二次蒸気源（１２４ａ）とを備えることを特徴とする、プラント（１００）。
【請求項２】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、アミンベーススクラビングプロセスを含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項３】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項４】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、流れ制御装置（６１０）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項５】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）を含み、高圧蒸気（１２６ａ）が、前記高圧タービンへの高圧蒸気供給から前記二次蒸気源に提供される、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項６】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）及び中圧タービン（１２２）を含み、蒸気が、前記高圧タービン（１２６ａ）への高圧蒸気供給部及び前記中圧タービン（１２２）への中圧蒸気供給部のうちのいずれか一方から前記二次蒸気源（１２４ａ）へ提供される、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項７】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）、中圧タービン（１２２）及び低圧タービン（１２３）を含み、蒸気が、前記高圧タービン（１２１）への高圧蒸気供給部、前記中圧タービン（１２２）への中圧蒸気供給部、前記低圧タービン（１２３）への低圧蒸気供給部、及びそれらのあらゆる組合せのうちのいずれか１つから前記二次蒸気源（１２４ａ）へ提供される、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項８】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、補助的なボイラ（４１０）及び補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１記載のプラント（４００）。
【請求項９】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、蒸気飽和器（５２４）を含み、該蒸気飽和器（５２４）は、高圧供給ライン、中圧供給ライン、低圧供給ライン、ボイラユニット（１１０）からの二次供給ライン、及びそれらのあらゆる組合せのうちのいずれか１つから蒸気を受け取る、請求項１記載のプラント（５００）。
【請求項１０】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、補助的なタービン（１２４）及び第２の補助的なタービン（８２４）を含む、請求項１記載のプラント（８００）。
【請求項１１】
前記第２の補助的なタービン（８２４）は、該補助的なタービン（８２４）の排出蒸気からの蒸気を受け取る、請求項１０記載のプラント（８００）。
【請求項１２】
ボイラユニット（１１０）又は発電ユニット（１１９）のいずれかから二次蒸気源（１２４ａ）に蒸気を提供し、
該二次蒸気源（１２４ａ）から蒸気を排出し、
前記二次蒸気源から排出された前記蒸気をガス回収ユニットの２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）に様々な割合で提供することを含むことを特徴とする、蒸気をガス回収ユニットに提供する方法。
【請求項１３】
前記蒸気は、前記ボイラユニット（１１０）から二次蒸気源（１２４ａ）に提供される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸気は、前記発電ユニット（１１９）から二次蒸気源（１２４ａ）に提供される、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、少なくとも１つの補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記二次蒸気源（１２４ａ）は、蒸気飽和器（５２４）を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
電気を発生するために発電ユニット（１１９）に蒸気を提供することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、ガス蒸気から酸性ガスを分離する、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、ＣＯ2回収ユニットである、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、２つ以上のリボイラを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記ガス回収ユニット（１３０）に提供される蒸気流は、発電ユニット（１１９）によって発生される電力の変化に応じて変化させられる、請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１１年３月３１日に出願された、「ＣＯ2捕捉のための廃熱を制御するためのシステム及び方法」という名称の、米国特許仮出願第６１／４６９９１９号明細書の、合衆国第３５法典第１１９条（ｅ）の下の利益を請求し、当該明細書の開示内容は引用したことにより全体が本明細書に援用される。
【０００２】
関連出願とのクロスリファレンス
この出願は、本発明の譲受人に譲渡された、「ＣＯ2捕捉のための廃熱を制御するためのシステム及び方法」という名称の、２０１１年３月３１におけるこの出願と同時に出願され、かつ引用によりその全体が本明細書に援用される、代理人整理番号第Ｗ０９／０７８−０（２７８４９−００１１）である米国特許出願第６１／４６９９１５号明細書に関する。
【０００３】
発明の分野
本発明は、概して、火力発電プラントに関する。本発明は、特に、廃熱を最小限にするために、発電プラント蒸気による二酸化炭素の捕捉のためのプロセス制御系統を統合する方法及び装置に関する。
【０００４】
背景
化石燃料及び天然ガス発電所は、慣用的に、熱を電気に変換するために蒸気タービン及びその他の機械を使用する。これらの燃料の燃焼は、二酸化炭素ＣＯ2、窒素酸化物ＮＯｘ、及び硫黄酸化物ＳＯｘを含む酸性ガスを含む煙道ガス流を発生する。これらの発電所からの酸性ガスの排出を低減するために、特にＣＯ2を含む温室効果ガスの排出を低減するために努力がなされてきた。例えば、これらの発電所にＣＯ2捕捉システムが組み込まれてきた。これに関して多くの進歩がなされてきており、これは、化石燃料の燃焼中に発生されたＣＯ2が、燃焼ガスから部分的に又は完全に分離させられることにつながる。最近では、燃焼ガス流から酸性ガス汚染物を除去するために水性アミンを使用する水性吸収及びストリッピングプロセスに関心が持たれている。
【０００５】
ガス吸収は、ガス混合物の可溶性成分が液体に溶解させられるプロセスである。ガスと液体との接触は、向流又は並流であることができ、向流接触は最も一般的に実用されている。ストリッピングは、液体混合物から気体への揮発性成分の変化を伴うので、実質的に吸収の逆である。典型的な二酸化炭素除去プロセスでは、燃焼ガスから二酸化炭素を除去するために吸収が使用され、溶剤を再生し、溶剤に含有された二酸化炭素を捕捉するために、ストリッピングが引き続き使用される。二酸化炭素が燃焼ガス及びその他のガスから除去されると、隔離、メタノールの生成、及び第３の油回収を含む多くの用途における使用のために、二酸化炭素を捕捉し、圧縮することができる。
【０００６】
吸収溶液の再生を行うために、吸収カラムの底部から引き出された濃厚な溶剤は、ストリッピングからの上半分に導入され、濃厚な溶剤は、圧力下で沸点又は沸点に近いより高い温度に維持される。より高い温度を維持するために必要な熱は、ストリッピングカラムに含まれた吸収剤溶液を再沸騰させることによって提供され、これは、エネルギを要求し、全体的な運転コストを増大させる。
【０００７】
これにより、負荷された水性アミン流を再生するために、リボイラに、費用対効果の高い、作動的に効率的なエネルギ源を提供する必要性が存在する。
【０００８】
発明の概要
本発明の課題は、蒸気発電システムと統合された酸性ガス吸収／ストリッピングプロセスに熱を効率的に提供するためのシステム及び方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の課題は、酸性ガス捕捉システムのためのエネルギを提供するために、様々なタービン段、及び水及び／又は蒸気サイクル位置からの蒸気タッピング（抽出箇所）の特別な配置によって、全体的な発電プラント性能を最適化することである。
【００１０】
本発明の別の課題は、新たな発電システム設計に設計することができる又は既存の発電システム設計に改装することができる、酸性ガス捕捉システムのためのエネルギを提供するための、様々なタービン段、及び水及び／又は蒸気サイクル位置からの蒸気タッピング（抽出箇所）の特別な配置を提供することである。
【００１１】
本開示の別の課題は、蒸気発電負荷と、酸性ガス捕捉のためのエネルギ発生とを統合するためのプロセス制御系統を提供することである。
【００１２】
したがって、酸性ガスの捕捉のための公知の技術の作動パラメータ及び設計パラメータに応じて、本発明の課題は、エネルギの低減にある。
【００１３】
さらに、本発明の課題は、酸性ガス吸収のためのこのような技術において使用される化学物質の低減された排出の環境的、健康的及び／又は経済的改善にある。
【００１４】
１つの態様において、蒸気を発生するボイラユニットと、ボイラユニットから蒸気を受け取る少なくとも１つの発電タービンを含む発電ユニットと、２つ以上の再生式熱交換器カラムを含むガス回収ユニットと、蒸気を２つ以上の再生式熱交換器カラムのそれぞれに様々な割合で提供する二次蒸気源とを有するプラントが開示される。
【００１５】
別の態様において、ボイラユニット又は発電ユニットのいずれかから二次蒸気源に蒸気を提供し、二次蒸気源から蒸気を排出し、二次蒸気源から排出された蒸気をガス回収ユニットの２つ以上の再生式熱交換器カラムに様々な割合で提供することを含む、蒸気をガス回収ユニットに提供する方法が開示される。
【００１６】
ここで、例示的な実施の形態である図面を参照し、図面において同じ要素は同じ符号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】開示の１つの実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図２】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図３】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図４】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図５】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図６】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図７】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図８】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【図９】開示の別の実施の形態によるプラントの概略的な単純化されたプロセス図を示す。
【００１８】
詳細な説明
本発明による酸性ガス回収部にエネルギを提供するために発電蒸気を利用するためのシステム及びプロセスの特定の実施の形態が、図面を参照して以下に説明される。
【００１９】
図１は、開示の１つの実施の形態によるプラント１００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。１つの実施の形態において、熱システム１００は、火力発電プラントであってよい。別の実施の形態では、プラント１００は、二酸化炭素含有煙道ガスを発生する燃焼設備と、少なくとも１つの蒸気ユニットとを備えるプラント又は設備であってよい。蒸気ユニットは、蒸気タービン発電ユニットであってよい。
【００２０】
図１に見られるように、プラント１００は、一次蒸気源１１０と、発電ユニット１１９と、ガス回収ユニット１３０とを備える。この例示的な実施の形態において、一次蒸気源１１０は、蒸気ボイラユニットである。蒸気ボイラユニット１１０は、化石燃料から蒸気を発生する１つ以上の蒸気ボイラを含んでよい。燃料は、燃焼させられたときに酸性ガスなどのガス汚染物を含有する煙道ガスを発生する、石炭、泥炭、バイオマス、合成ガス／燃料、天然ガス又はその他の炭素燃料源であってよい。
【００２１】
発電ユニット１１９は、一次蒸気消費部１２０と、発電ユニット（発電機）１２５とを含む。この例示的な実施の形態では、一次蒸気消費部１２０は、１つ以上の蒸気タービンである。１つ以上の蒸気タービン１２０は、発電ユニット１２５に連結されており、発電機１２５に機械的エネルギを提供し、電気１２５Ａを発生する。電気は、電力送電網（図示せず）に提供されてよい。この例示的な実施の形態において、１つ以上の蒸気タービン１２０は、高圧（ＨＰ）タービン１２１と、中圧（ＩＰ）タービン１２２と、低圧（ＬＰ）タービン１２３とを含む。別の実施の形態において、１つ以上の蒸気タービン１２０は、同じ又は異なる作動圧力の、あらゆる数のタービンの組合せを含んでよい。
【００２２】
さらに図１に見られるように、発電ユニット１１９はさらに、二次蒸気消費部１５０を含む。この例示的な実施の形態では、二次蒸気消費部１５０は、補助的な蒸気タービン１２４である。補助的な蒸気タービン１２４は、背圧タービンであってよい。補助的な蒸気タービン１２４は、補助的な発電機１５２に連結されている。補助的な発電機１５２は、電気１５２Ａを発生し、この電気１５２Ａは、電力網、プラント地域電力網、又はその他の地域エネルギ供給源（図示せず）に提供されてよい。電力網に提供されるエネルギの量は、電力網負荷要求に応じて増減されてよい。電力網負荷要求は、補助的な蒸気タービン１２４の速度制御部（図示せず）に設定値を提供してよい。１つの実施の形態では、設定値は、補助的なタービン１２４の排出蒸気の圧力に基づきオーバーライドを有してよい。
【００２３】
ガス回収ユニット１３０は、酸性ガス捕捉及び回収ユニットであってよい。ガス回収ユニット１３０は、ＣＯ2吸収ユニット１３０ａと、ＣＯ2再生ユニット１３０ｂとを含む。１つの実施の形態において、ガス回収ユニット１３０は、アミンベーススクラビングユニットであってよい。１つの実施の形態において、ガス回収ユニット１３０は、ＣＯ2捕捉のための最新式アミンプロセスであってよい。１つの実施の形態では、最新式アミンプロセスは、マトリックスストリッピング構成を有するダブルマトリックス方式であってよい。
【００２４】
ＣＯ2吸収ユニット１３０ａは、ＣＯ2吸収器（吸収器）２３１を含む。ＣＯ2再生式熱交換ユニット１３０ｂは、２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３を含む。２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３の各再生式熱交換器カラムは、２つ以上のリボイラ１４０を含む。１つの実施の形態において、再生式熱交換器カラムの１つ以上は、２つ以上のリボイラを有してよい。２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３の配列は、マトリックスストリッピング構成と称されてよい。この例示的な実施の形態において、２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３は、高圧（ＨＰ）再生式熱交換器カラム１５４及び関連する第１のリボイラ１４１と、低圧（ＬＰ）再生式熱交換器カラム１５５及び関連する第２のリボイラ１４２とを含む。
【００２５】
吸収器２３１には、ＣＯ2を含有するガス流が蒸気ボイラユニット１１０から供給ライン２３１ａを通じて提供される。ガス流は、煙道ガス流であってよい。１つの実施の形態において、煙道ガスは、吸収器２３１に提供される前に、煙道ガス脱硫ユニット（図示せず）及び／又は冷却ユニット（図示せず）によって処理されてよい。吸収器２３１において、煙道ガスは溶剤溶液と接触させられ、この溶剤溶液は、吸収によって煙道ガスからＣＯ2を除去する。溶剤溶液は、アミンベース溶剤溶液であってよい。ＣＯ2が除去された煙道ガス流は、排出ライン２３１ｂを通じて吸収器２３１から排出される。吸収器２３１は、さらに、あらゆる溶剤持出しを排除するために、流体洗浄ポンプ２３３と流体洗浄冷却器２３４とを含んでよい流体洗浄サイクル２３２を含んでよい。
【００２６】
溶剤溶液の再生式熱交換を行うために、吸収器２３１の底部から引き出された濃厚なＣＯ2溶剤溶液は、２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３のそれぞれの上半分に導入され、濃厚な溶剤は、ＣＯ2が各カラムにおいて圧力下で沸騰除去される温度に維持される。沸点を維持するために必要な熱は、各再生式熱交換器カラムに関連した１つ以上のリボイラによって提供される。再沸騰プロセスは、再生熱交換される溶液の一部と、適切な温度における高温流体との間の間接的な熱交換によって行われる。再生熱交換の経過において、沸点に維持された、再生熱交換される濃厚溶剤に含有された二酸化炭素は、解放され、吸収剤溶液の蒸気によってストリッピングされる。ストリッピングされたＣＯ2を含有する蒸気は、再生式熱交換器カラムの上部から出て、凝縮器システムを通過させられ、この凝縮器システムは、気体ＣＯ2とともに再生式熱交換器カラムから出る吸収剤溶液の蒸気の凝縮によって生じた液相を、再生式熱交換器カラムへ戻す。再生式熱交換器カラムの底部において、希薄溶剤溶液とも称される高温の再生熱交換された吸収剤溶液が、取り出され、リサイクルされる。
【００２７】
この例示的な実施の形態において、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４と、ＬＰ再生式熱交換器カラム１５５とは、ＣＯ2吸収／脱着のために溶剤溶液を循環させる流体相互接続システム２３５によってＣＯ2吸収器２３１と相互接続されている。流体相互接続システムは、希薄冷却器２３６と、準希薄冷却器２３７と、ＬＰ濃厚溶液ポンプ２３８と、ＨＰ濃厚溶液ポンプ２３９と、準希薄／濃厚熱交換器２４０と、準希薄溶液ポンプ２４１と、希薄／濃厚熱交換器２４２と、希薄溶液ポンプ２４３と、図示したような様々なライン及び供給部とを有する。
【００２８】
ＣＯ2が濃厚な、ＣＯ2吸収器から排出された、ＣＯ2吸収器２３１からの、アミン溶液などの溶剤溶液、言い換えればＣＯ2濃厚溶剤は、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５５に提供され、このＬＰ再生式熱交換器カラム１５５においてＣＯ2は溶剤からストリッピングされる。ＣＯ2は、排出ライン２４６を形成するために組み合わされる、排出ライン２４４及び２４５をそれぞれに介してＨＰ再生式熱交換器カラム１５４及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５５から排出される。排出ライン２４６はＣＯ2冷却器に供給し、このＣＯ2冷却器において、残留湿分がＣＯ2流から除去される。ＣＯ2生成物流は、ＣＯ2生成物排出ライン２４８を通じてガス回収ユニット１３０から排出される。
【００２９】
さらに図１に見られるように、蒸気ボイラユニット１１０は、高圧蒸気ライン１２６を通じて高圧蒸気を高圧タービン１２１に提供する。高圧蒸気の圧力は、約２７０ｂａｒ〜３００ｂａｒであり、温度は約６００℃〜７００℃であってよい。高圧タービン１２１に提供される高圧蒸気の流れは、全体的なプラント負荷に比例する。全体的なプラント負荷は、プラント１００によって発生される合計電力量である。高圧蒸気は、補助的な高圧（ＨＰ）蒸気ライン１２６Ａを通じて高圧蒸気ライン１２６から抜き出され、電気を発生するために補助的な発電機１５２に連結された補助的なタービン１２４に供給される。
【００３０】
圧力が低減された蒸気は、補助的なタービン１２４から排出され、補助的な蒸気ライン１２４ａを通じてガス回収ユニット１３０に提供される。圧力が減じられた蒸気は、約５ｂａｒ〜約２０ｂａｒの圧力と、約３００℃未満の温度とにおいて提供されてよい。
【００３１】
ガス回収ユニット１３０に提供される、圧力が低減された蒸気は、第１及び第２の補助的な蒸気ライン１２４ａ2，１２４ａ1のそれぞれを通じて第１のリボイラ１４１及び第２のリボイラ１４２に提供される。圧力が低減された蒸気は、２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３のそれぞれに同時に、異なる割合で提供される。異なる割合で蒸気を提供することは、異なる圧力、温度及び／又は流量で蒸気を提供することを含む。異なる割合で２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３のそれぞれに蒸気を提供することは、各再生式熱交換器カラムの制御可能性を高めるために２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３のそれぞれに異なる量のエネルギを提供するために利用されてよい。蒸気は、弁、膨張装置、絞り装置及びこれらのあらゆる組合せなどの、しかしながらこれらに限定されない、１つ以上の蒸気制御装置を使用することによって蒸気の質を制御することによって、２つ以上の再生式熱交換器カラム１５３に異なる割合で提供される。ＣＯ2捕捉及びエネルギに関してガス捕捉及び回収システム１３０を最適化するために、再生式熱交換器１５３は、同調して機能するが、ＣＯ2ストリッピング割合及びカラム圧力は異なる。第１の補助的な蒸気ライン１２４ａ2と、第２の補助的な蒸気ライン１２４ａ1とは、蒸気を、第１及び第２のリボイラ１４１，１４２に異なる割合で提供し、これは、第１及び第２のリボイラ１４１，１４２に異なる量のエネルギを提供し、これにより、各リボイラの制御可能性を高め、このことは、ひいては、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５５の制御可能性をそれぞれに高める。第１及び第２のリボイラ１４１，１４２への蒸気の割合をそれぞれに制御することによってＨＰ再生式熱交換器カラム１５４及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５５の制御を高めることにより、発電ユニット１１９の発電は、最小限に減じられ、又は言い換えれば、プラント１００の発電の最小限の不利益を生ずる。従って、熱デューティデリバリは、独立して提供され、かつシステムの最適性を維持するためにフレキシブルである。別の実施の形態において、圧力が低減された蒸気は、２つ以上の補助的な蒸気ラインを通じて２つ以上のリボイラ１４０に提供される。
【００３２】
提供されたシステム及び方法によれば、補助的なタービン１２４への蒸気流は、プラント１００によって発生される電力に比例する。言い換えれば、プラント１００によってより大きな電力が発生されると、利用できるより多くの蒸気が補助的なタービン１２４に提供され、かつより多くの蒸気が酸性ガス回収ユニット１３０に利用可能である。これは、プラント負荷が変化すると、コアースプログラム制御（coarse program control）動作を提供する。
【００３３】
別の実施の形態において、補助的なタービン１２４への蒸気と、ＨＰタービン１２１に提供される蒸気との比は、計算され、一定の値に維持されてよい。計算された比は、補助的なタービンへの流れを絞ることにより圧力損失を最小限にするために、ＨＰタービンの速度制御に設定値を提供してよい。別の実施の形態において、低圧（ＬＰ）再生式熱交換器カラム１５５のトップステージカラム温度は、第２のリボイラ１４２におけるリボイラデューティを設定するために使用されてよい。
【００３４】
補助的なタービン１２４から２つ以上のリボイラ１４０への蒸気流は、ＨＰ及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５４，１５５におけるＣＯ2の再生式熱交換を制御するために使用されてよい。なぜならば、補助的なタービン１２４から第１及び第２のリボイラ１４１，１４２への蒸気の流れは、ＨＰ及びＬＰ再生式熱交換器カラム１５４，１５５の温度を制御するために利用されてよいからである。
【００３５】
図１に示したように、蒸気が抜き出される位置は、概して、蒸気ラインにおいて示されている。しかしながら、この開示における図１及びその後の図面は、所望の蒸気品質の蒸気源を提供するライン又は構成部材位置における蒸気内への抜き出しを含むことが意図されている。例えば、蒸気は、熱交換器、凝縮器、バイパス、タービン構造体、又は所望の質の蒸気を提供するその他の蒸気通過構成部材から抜き出されてよい。
【００３６】
図２は、開示の別の実施の形態によるプラント２００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント２００の一次構成部材は、図１のプラント１００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的なタービン１２４への蒸気は、ＨＰタービン１２１とＩＰタービン１２２との間のＩＰ蒸気ライン２１０から抜き出され、補助的なＩＰ蒸気ライン２１０Ａを通じて補助的なタービン１２４へ提供される。１つの実施の形態では、ＩＰ蒸気ライン２１０における蒸気は、約５０ｂａｒ〜約６０ｂａｒである。別の実施の形態では、ＩＰ蒸気ライン２１０における蒸気は、約５８ｂａｒ〜約６０ｂａｒである。別の実施の形態では、ＩＰ蒸気ライン２１０における蒸気は、約４５０℃〜６２０℃である。別の実施の形態では、ＩＰ蒸気ライン２１０における蒸気は、約４８０℃〜５２０℃である。さらに別の実施の形態では、ＩＰ蒸気ラインにおける温度は、約５００℃である。
【００３７】
図３は、開示の別の実施の形態によるプラント３００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント３００の一次構成部材は、図１のプラント１００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的なタービン１２４への蒸気は、ＩＰタービン１２２とＬＰタービン１２３との間のＬＰ蒸気ライン３１０から抜き出される。
【００３８】
１つの実施の形態では、ＬＰ蒸気ライン３１０における蒸気は、約３ｂａｒ〜約７ｂａｒである。別の実施の形態では、ＬＰ蒸気ライン３１０における蒸気は、約４ｂａｒ〜約６ｂａｒである。別の実施の形態では、ＬＰライン３１０における蒸気は、約５ｂａｒである。別の実施の形態では、ＬＰ供給ライン３１０における蒸気は、約３００℃〜４００℃である。別の実施の形態では、ＬＰ蒸気ライン３１０における蒸気は、約３４０℃〜４００℃である。さらに別の実施の形態では、ＬＰ蒸気ラインにおける温度は、約４００℃である。
【００３９】
図４は、開示の別の実施の形態によるプラント４００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント４００の一次構成部材は、図１のプラント１００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的なタービン１２４には、補助的なボイラ４１０から蒸気が提供される。補助的なボイラ４１０が設けられているので、蒸気ボイラユニット１１０から酸性ガス回収ユニット１３０への煙道ガス流及び熱入力は、切り離される。１つの実施の形態では、主ボイラにおける負荷が変化すると、補助的なボイラ４１０における負荷が変化させられる。補助的なボイラ４１０における負荷は、補助的なボイラ４１０及び蒸気ボイラユニット１１０によって発生される蒸気の比を維持するように変化させられてよい。別の実施の形態では、補助的なボイラ４１０における負荷は、蒸気ボイラユニット１１０への燃料供給における変化に基づいて補助的なボイラ４１０への燃料供給を変化させることによって変化させられる。
【００４０】
図５は、開示の別の実施の形態によるプラント５００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント５００の一次構成部材は、図１のプラント１００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。この実施の形態では、二次蒸気消費部５２４は、蒸気ミキサである。蒸気ミキサ５２４は、蒸気飽和器である。別の実施の形態において、二次蒸気消費部５２４は、同じ又は様々な蒸気の質の１つ以上の蒸気供給を受け取り、所望の蒸気の質の結果的な蒸気排出を生じる、蒸気装置であってよい。蒸気飽和器５２４は、同じ又は同様の蒸気の質の蒸気供給を受け取り、様々な蒸気供給を組み合せ、所望の蒸気の質の蒸気排出を生じる。１つの実施の形態では、蒸気排出は、飽和した蒸気排出である。蒸気供給は、蒸気、飽和した又は過飽和した蒸気、及び水のあらゆる組合せであってよい。蒸気飽和器５２４には、蒸気ボイラユニット１１０、及び発電ユニット１１９における様々な蒸気タップから、蒸気が提供される。
【００４１】
ボイラユニット１１０は、一次ボイラループ１１０ａと、二次ボイラループ１１０ｂとを有する。一次ボイラループ１１０ａは、一次供給ライン１１１ａを通じて水を受け取り、高圧蒸気ライン１２６を通じて蒸気を排出する。二次ボイラループ１１０ｂは、二次供給ライン１１１ｂを通じて水を受け取り、二次蒸気ライン５１６を通じて蒸気を排出する。１つの実施の形態において、二次蒸気ライン５１６を通じて排出された蒸気は、高圧蒸気である。
【００４２】
蒸気飽和器５２４は、二次蒸気ライン５１６から蒸気を受け取る。１つの実施の形態では、二次蒸気ライン５１６からの蒸気は、約２５０ｂａｒ〜約３２０ｂａｒの圧力と、約５８０℃〜約７００℃の温度とにおいて蒸気飽和器５２４へ提供される。別の実施の形態では、二次蒸気ライン５１６は、約２８０ｂａｒ〜約３００ｂａｒの圧力と、約６００℃〜約６７０℃の温度とにおいて蒸気飽和器５２４へ蒸気を提供する。
【００４３】
図５に見られるように、蒸気飽和器５２４には、さらに、補助的なＨＰ蒸気ライン１２６Ａを通じたＨＰ蒸気ライン１２６からのＨＰ蒸気、補助的なＩＰ蒸気ライン２１０Ａを通じたＨＰタービン１２１とＩＰタービン１２２との間のＩＰ蒸気供給ライン２１０からのＩＰ蒸気、補助的なＬＰ蒸気ライン３１０Ａを通じたＩＰタービン１２２とＬＰタービン１２３との間のＬＰ蒸気ライン３１０からのＬＰ蒸気、補助的な排出蒸気ライン５２０Ａを通じたＬＰタービン１２３から蒸気を排出する排出蒸気ライン５２０からの排出蒸気、を含む発電ユニット１１９からの蒸気が提供される。
【００４４】
１つの実施の形態では、二次蒸気ライン５１６からの蒸気は、約５００℃〜約６００℃である。別の実施の形態では、二次蒸気ライン５１６からの蒸気は、約５１０℃〜約５６５℃である。別の実施の形態では、二次蒸気ライン５１６からの蒸気は、約１５０ｂａｒ〜約１７５ｂａｒである。別の実施の形態では、二次蒸気ライン５１６からの蒸気は、約１６０ｂａｒ〜約１６５ｂａｒである。
【００４５】
蒸気は、補助的な蒸気ライン１２４ａを通じて酸性ガス回収ユニット１３０への所望の蒸気流を発生する形式で蒸気飽和器５２４に提供されかつ組み合わされる。１つの実施の形態において、圧力が減じられた蒸気は、約５ｂａｒ〜約２０ｂａｒの圧力と、約３００℃未満の温度とにおいて提供されてよい。圧力が低減された蒸気は、第１のリボイラ１４１及び第２のリボイラ１４２へ提供される。別の実施の形態において、圧力が低減された蒸気は、１つ以上のリボイラに提供される。発電ユニット１１９の需要に応じて、補助的な蒸気ラインのうちの１つ以上、及び二次蒸気ライン５１６は、使用されたり、遮断されたりしてよい。
【００４６】
図６は、開示の別の実施の形態によるプラント６００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント６００の一次構成部材は、図３のプラント３００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、流れ制御装置６１０が、二次蒸気源１５０として補助的なタービン１２４（図３）と置き換えられている。流れ制御装置６１０は、補助的なＬＰ蒸気ライン３１０Ａに設けられている。流れ制御装置６１０は、絞り弁であってよい。流れ制御装置６１０は、補助的なタービン１２４に提供される蒸気量を調整するために選択、制御及び／又は調節されてよい。別の実施の形態では、流れ制御装置６１０は、図２の補助的なタービン１２４と置き換えられてよく、補助的なＩＰ蒸気ライン２１０Ａに設けられていてよい。さらに別の実施の形態では、流れ制御装置６１０は、図１の補助的なタービン１２４と置き換えられてよく、補助的なＨＰ蒸気ライン１２６Ａに設けられていてよい。
【００４７】
図７は、開示の別の実施の形態によるプラント７００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント７００の一次構成部材は、図１のプラント１００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的なタービン１２４への蒸気ラインは、補助的なＨＰ蒸気ライン１２６Ａ（図１）の代わりに補助的な組み合わされた蒸気ライン７６２Ａである。補助的な蒸気ライン７６２Ａは、補助的なＨＰ蒸気ライン１２６ａ、補助的なＩＰ蒸気ライン２１０ａ及び補助的なＬＰ蒸気ライン３１０ａから蒸気を受け取る。
【００４８】
図８は、開示の別の実施の形態によるプラント８００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント８００の一次構成部材は、図２のプラント２００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的な蒸気ライン１２４ａは、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４ではなく、ＬＰ再生式熱交換器カラム１５５のみに蒸気を提供する。代わりに、ＬＰ蒸気ライン３１０からの蒸気は、補助的なＬＰ蒸気ライン３１０Ａを通じて第２の補助的な蒸気タービン８２４へ提供される。第２の補助的な蒸気タービン８２４は、電気８５２Ａを発生するために第２の補助的な発電機８５２に連結されている。別の実施の形態では、１つ以上の第２の補助的な蒸気タービン８２４が使用されてよい。蒸気は、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４に蒸気を提供する第２の補助的な蒸気ライン８２４Ａを通じて第２の補助的な蒸気タービン８２４から排出される。別の実施の形態では、ＨＰ蒸気ライン１２６からの蒸気は、補助的なＨＰ蒸気ライン１２６Ａを通じて補助的なタービン１２４へ提供される。さらに別の実施の形態では、ＨＰ蒸気ライン１２６及び補助的なＬＰ蒸気ライン２１０からの蒸気は、補助的なタービン１２４へ提供される。
【００４９】
図９は、開示の別の実施の形態によるプラント９００の概略的な単純化されたプロセス図を示す。プラント９００の一次構成部材は、図３のプラント３００を参照して図示されかつ上に説明されたものと同じものである。しかしながら、この実施の形態では、補助的な蒸気ライン１２４ａは、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４ではなく、ＬＰ再生式熱交換器カラム１５５のみに蒸気を提供する。代わりに、補助的な蒸気ライン１２４ａからの少なくとも一部の蒸気は、補助的な蒸気バイパスライン９１０Ａを通じて第２の補助的な蒸気タービン９２４へバイパスされる。別の実施の形態では、１つ以上の第２の補助的な蒸気タービン９２４が使用されてよい。第２の補助的な蒸気タービン９２４は、電気９５２Ａを発生するために第２の補助的な発電機９５２に連結されている。蒸気は、ＨＰ再生式熱交換器カラム１５４に蒸気を提供する第２の補助的な蒸気ライン９２４ａを通じて第２の補助的な蒸気タービン９２４から排出される。別の実施の形態では、ＨＰ蒸気ライン１２６、ＩＰ蒸気ライン２１０及びＬＰ蒸気ライン３１０のうちの１つ又はあらゆる組合せからの蒸気は、補助的なタービン１２４に提供されてよい。
【００５０】
様々な典型的な実施の形態を参照して発明を説明したが、発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられてよく、前記実施の形態の要素の代わりに均等物が代用されてよいことが理解されるであろう。加えて、発明の基本的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を発明の開示に適応させるために、多くの変更がなされてよい。従って、本発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の実施の形態に発明は限定されないが、発明は、添付の請求広範囲に該当する全ての実施の形態を含むことが意図されている。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月2日(2013.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント（１００）であって、
高圧蒸気を発生するボイラユニット（１１０）と、
該ボイラユニット（１１０）から前記高圧蒸気を受け取る少なくとも１つの発電タービン（１２０）を含む発電ユニット（１１９）と、
２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）を含むガス回収ユニット（１３０）と、を備えるプラント（１００）において、
圧力が低減された蒸気を前記２つ以上の再生式熱交換器カラム（１５３）のそれぞれに様々な割合で排出する二次蒸気源（１５０）とを備えることを特徴とする、プラント（１００）。
【請求項２】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、アミンベーススクラビングプロセスを含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項３】
前記圧力が低減された蒸気を排出する前記二次蒸気源（１５０）は、補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項４】
前記圧力が低減された蒸気を排出する前記二次蒸気源（１５０）は、流れ制御装置（６１０）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項５】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）を含み、高圧蒸気が、前記高圧タービンへの高圧蒸気供給から前記二次蒸気源（１５０）に提供され、該二次蒸気源（１５０）は、再生式熱交換器カラム（１５３）に圧力が低減された蒸気を排出する、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項６】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）及び中圧タービン（１２２）を含み、蒸気が、前記高圧タービン（１２１）への高圧蒸気供給部（１２６）及び前記中圧タービン（１２２）への中圧蒸気供給部（２１０）のうちのいずれか一方から前記二次蒸気源（１５０）へ提供され、圧力が低減された蒸気は、前記二次蒸気源（１５０）から排出される、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項７】
前記発電ユニット（１１９）は、高圧タービン（１２１）、中圧タービン（１２２）及び低圧タービン（１２３）を含み、蒸気が、前記高圧タービン（１２１）への高圧蒸気供給部（１２６）、前記中圧タービン（１２２）への中圧蒸気供給部（２１０）、前記低圧タービン（１２３）への低圧蒸気供給部（３１０）、及びそれらのあらゆる組合せのうちのいずれか１つから前記二次蒸気源（１５０）へ提供され、圧力が低減された蒸気は、低減された圧力で前記二次蒸気源（１５０）から前記再生式熱交換器カラム（１５３）へ排出される、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項８】
圧力が低減された蒸気を排出する前記二次蒸気源（１５０）は、補助的なボイラ（４１０）及び補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項９】
前記二次蒸気源（１５０）は、蒸気飽和器（５２４）を含み、該蒸気飽和器（５２４）は、高圧供給ライン（１２６）、中圧供給ライン（２１０）、低圧供給ライン（３１０）、ボイラユニット（１１０）からの二次供給ライン、及びそれらのあらゆる組合せのうちのいずれか１つから蒸気を受け取り、前記蒸気飽和器（５２４）は、圧力が低減された蒸気を前記再生式熱交換器カラム（１５３）へ提供する、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項１０】
圧力が低減された蒸気を前記再生式熱交換器カラムへ排出する前記二次蒸気源（１５０）は、補助的なタービン（１２４）及び第２の補助的なタービン（８２４）を含む、請求項１記載のプラント（１００）。
【請求項１１】
前記第２の補助的なタービン（９２４）は、前記補助的なタービン（１２４）の排出蒸気からの蒸気を受け取り、圧力が低減された蒸気を前記再生式熱交換器カラムへ排出する、請求項１０記載のプラント（１００）。
【請求項１２】
ボイラユニット（１１０）又は発電ユニット（１１９）のいずれかから二次蒸気源（１５０）に蒸気を提供し、
該二次蒸気源（１５０）から圧力が低減された蒸気を排出し、
前記二次蒸気源から排出された、前記圧力が低減された蒸気をガス回収ユニットの再生式熱交換器カラム（１５３）に様々な割合で提供することを含むことを特徴とする、蒸気をガス回収ユニットに提供する方法。
【請求項１３】
前記蒸気は、前記ボイラユニット（１１０）から二次蒸気源（１５０）に提供される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記蒸気は、前記発電ユニット（１１９）から二次蒸気源（１５０）に提供される、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記二次蒸気源（１５０）は、圧力が低減された蒸気を前記再生器熱交換器カラム（１５３）へ排出する少なくとも１つの補助的なタービン（１２４）を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記圧力が低減された蒸気を前記再生式熱交換器カラムへ排出する前記二次蒸気源（１５０）は、蒸気飽和器（５２４）を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
電気を発生するために発電ユニット（１１９）に蒸気を提供することをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、ガス流から酸性ガスを分離する、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、ＣＯ2回収ユニットである、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
前記ガス回収ユニット（１３０）は、２つ以上のリボイラ（１４０，１４２）を含む、請求項１２記載の方法。
【請求項２１】
前記ガス回収ユニット（１３０）に提供される、圧力が低減された蒸気流は、発電ユニット（１１９）によって発生される電力の変化に応じて変化させられる、請求項１２記載の方法。
【国際調査報告】
2014515074.tif 000012
2014515074.tif 000013
2014515074.tif 000014