(57)【要約】  本発明は、一体化されたＣＯ2回収ユニット（１４）を備えるコンバインドサイクル発電プラント（１０）を運転する方法であって、ガスタービン（１１）の煙道ガスを、煙道ガス路に沿って排熱回収ボイラ（１９）と、煙道ガス冷却回路（１３）と、ＣＯ2吸収装置（３３）とに通過させる、方法を開示する。労力の減少は、その出口において背圧（ｐ１）を有するようにガスタービン（１１）を運転することによって達成され、背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失のほとんどまたは全てを補償する。
2015519499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバインドサイクル発電プラント（１０，４０）を運転する方法であって、ガスタービン（１１，４１）の煙道ガスを、煙道ガス路に沿って排熱回収ボイラ（１９，４７）を通って煙道ガス処理手段（１３，３３；５８，５９，６０）へ案内する方法において、前記ガスタービン（１１，４１）を、その出口において背圧（ｐ１）で運転し、これは、前記煙道ガス路に沿った前記煙道ガスの圧力損失のほとんどまたは全てを補償することを特徴とする、コンバインドサイクル発電プラントを運転する方法。
【請求項２】
前記ガスタービン（１１，４１）を、その出口において背圧（ｐ１）を有するように運転し、前記背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失の全てを補償する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガスタービン（１１）を、１５０ｍｂａｒ〜約２５０ｍｂａｒの背圧（ｐ１）で運転する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ガスタービン（１１）を、その出口において背圧（ｐ１）を有するように運転し、前記背圧は、前記煙道ガス路に沿った前記煙道ガスの圧力損失のほとんどを補償し、残りの圧力損失は、前記煙道ガス路に配置されたブロワ（３２）によって補償される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ガスタービン（１１）を約１００ｍｂａｒの背圧（ｐ１）で運転し、前記ブロワ（３２）を約５０ｍｂａｒのデューティ（ｐ６−ｐ５）で運転する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記煙道ガス処理手段は、煙道ガス冷却回路（１３）と、ＣＯ2吸収装置（３３）を備えた一体化されたＣＯ2回収ユニット（１４）とを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記煙道ガス処理手段は、ＮＯｘ減少手段を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記煙道ガスの少なくとも一部は、煙道ガス再循環路（３８；３９，５９，６０）において前記ガスタービン（１１，４１）の入口へ再循環され、前記煙道ガス再循環路（３８；３９，５９，６０）に沿った前記煙道ガスの圧力損失は、前記ガスタービン（１１，４１）の背圧（ｐ１）によって完全に補償される、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
前記ガスタービン（１１，４１）の背圧を、加圧された排熱回収ボイラ（１９，４７，６１）によって発生および制御する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を使用するためのコンバインドサイクル発電プラント（１０）であって、ガスタービン（１１，４１）と、排熱回収ボイラ（１９，４７）を備えた水／蒸気サイクル（１２）とを備え、該排熱回収ボイラを前記ガスタービン（１１，４１）の煙道ガスが煙道ガス路に沿って流過するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記ガスタービン（１１，４１）は、背圧（ｐ１）で運転されるように設計されており、前記背圧は、前記煙道ガス路に沿った前記煙道ガスの圧力損失のほとんどまたは全てを補償することを特徴とする、コンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１１】
前記煙道ガス路にブロワ（３２）が配置されており、該ブロワのデューティ（ｐ６−ｐ５）は、前記ガスタービン（１１）の背圧（ｐ１）よりも小さい、請求項１０記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１２】
ＨＲＳＧ煙突（４８）における絞りダンパ（６１）を備えた加圧排熱回収ボイラ（１９，４１）は、前記背圧を発生するために設けられている、請求項１０記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項１３】
前記煙道ガスを前記ガスタービン（１１，４１）の入口へ再循環させるために煙道ガス再循環路（３８；３９，５９，６０）が設けられており、前記ガスタービン（１１，４１）は、背圧（ｐ１）で運転されるように設計されており、前記背圧は、前記煙道ガス再循環路（３８；３９，５９，６０）に沿った煙道ガスの圧力損失を補償する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、ＣＯ2回収および貯蔵能力を有するコンバインドサイクル発電プラントの技術に関する。本発明は、請求項１の前提部に記載のコンバインドサイクル発電プラントを運転する方法に関する。本発明は、さらに、前記方法を使用するためのコンバインドサイクル発電プラントに関する。
【０００２】
従来技術
図１は、一体化された炭素回収および貯蔵（ＣＣＳ）能力を備えるコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）の概略図を示している。図１のコンバインドサイクル発電プラント１０は、ガスタービン１１と、水／蒸気サイクル１２と、煙道ガス冷却回路１３と、ＣＯ2回収ユニット１４とを有する。
【０００３】
ガスタービン１１は、連続燃焼方式のものであり、周囲空気１８を圧縮する圧縮機１５と、第１の燃焼器１６と、第１のタービン１７と、第２の燃焼器１６’と、第２のタービン１７’とを有する。第２のタービン１７’の排ガスは、水／蒸気サイクル１２の一部である排熱回収ボイラ１９を通過する。排ガスの熱は、排熱回収ボイラ１９内に蒸気を発生するために使用される。蒸気は、蒸気タービン群を駆動する。蒸気タービン群は、高圧蒸気タービン２０と、必要に応じて、中圧蒸気タービンとを有し、さらに必要に応じて、低圧蒸気タービンを有する。最後の蒸気タービンを出た蒸気は、凝縮器２４において凝縮され、その結果として生じた水は、給水ポンプ２５によって排熱回収ボイラ１９へ戻される。
【０００４】
蒸気タービン２０からの中圧抽出蒸気は、ライン２３が示すように、ＣＯ2吸収装置３３へ導入される。
【０００５】
排熱回収ボイラ１９を通過した後、排ガスは後続の煙突ダンパ２６において、煙突２８に入る第１の部分と、第２の部分とに分割される。第２の部分は、ルーバダンパ２７を通過して、煙道ガス冷却回路１３に入り、冷却器２９において冷却される。冷却水回路の一部としての冷却器２９は、必要に応じて、熱交換器およびポンプを有する。
【０００６】
冷却された後、排ガスは、ブロワ３２によってＣＯ2回収ユニット１４内のＣＯ2吸収装置へ供給される。回収されたＣＯ2は、ＣＯ2吸収装置３３から出て、圧縮機３４によって圧縮される。これにより、圧縮されたＣＯ2３５は、貯蔵される準備がなされている。
【０００７】
ＣＯ2吸収装置３３は、蒸気タービン２０、または好適には中圧蒸気タービンと低圧蒸気タービンとの間から蒸気抽出部２３において必要に応じた圧力で抽出された蒸気によって運転される。吸収装置３３からの残りのガスは煙突３７へ案内されるのに対し、凝縮物３６は、水／蒸気サイクル１２へ戻される。
【０００８】
煙道ガス再循環が提供されている場合、煙道ガス再循環路３８は、ＣＯ2回収ユニット１４からガスタービン１１の入口へ通じている。
【０００９】
図１に示した発電プラント１０の様々な箇所における典型的な圧力ｐ１〜ｐ７は：
ｐ１（ガスタービン背圧）  ３５ｍｂａｒ
ｐ２（ＨＲＳＧ出口）  ０ｍｂａｒ
ｐ３（ルーバダンパ２７の後）  −５ｍｂａｒ
ｐ４（冷却器出口）  −２５ｍｂａｒ
ｐ５（ブロワ入口）  −３０ｍｂａｒ
ｐ６（ブロワ出口）  ６５ｍｂａｒ
ｐ７（吸収装置出口）  ０ｍｂａｒ
である。
【００１０】
図１に示した発電プラント構成では、ブロワ３２のための所要の電力は、数ＭＷ（例えば８．５ＭＷ）のオーダであり得る。これは、ＣＯ2が回収される場合、プラント性能に大きな不利な影響を与える。さらに、オフ設計で運転する場合にはブロワ効率が通常著しく低下し、これは、部分負荷運転が不利になることを意味する。
【００１１】
ＣＯ2回収ユニット１４の回収率も、設計点からのずれによって影響される。具体例として、ＩＳＯ条件において９０％のＣＯ2回収率のために設計されている場合、夏季に生じるより高い周囲温度において、回収率は８５％に低下する。年間を通じて９０％のＣＯ2回収率を保証することは、回収ユニットの過剰設計を必要とし、余分なコストおよび性能低下につながる。
【００１２】
全体のシステム設計を駆動する極端なオフ設計条件は、ガスタービントリップである。調査が示したところでは、ブロワ３２の長いランアウトタイムは、上流の煙道ガス路において強い真空（大気よりも１００ｍｂａｒまで低い）を生じ、これにより、構造的な損傷を生じる。
【００１３】
炭素回収および貯蔵を行うコンバインドサイクル発電プラントでは、煙道ガスは、ＨＲＳＧ１９の排出部からＣＯ2回収ユニット１４の吸収装置３３へ搬送されなければならない。従来、煙道ガス路における全ての圧力損失を克服するためにブロワ３２が使用され、これにより、ガスタービン１１を設計条件（すなわち通常３５ｍｂａｒｇの標準ガスタービン出口圧力）で運転させることができる。吸収装置の圧力は、ほぼ大気圧である。この例では、ブロワヘッドはほぼ１００ｍｂａｒである。
【００１４】
同様の構成に関する従来技術は、ＣＯ2回収ユニットの吸収装置における圧力を高めることによってＣＯ2回収効率を改良することを推奨している。欧州特許出願公開第１６８８１７３号明細書は、この目標を達成するためにブロワを使用することを提案している。詳しく説明すると、二酸化炭素回収システムが開示されている。二酸化炭素回収システムは、蒸気によって駆動および回転されるタービンと、タービンへ供給される蒸気を発生するボイラと、ボイラの燃焼排ガスから吸収液によって二酸化炭素を吸収および除去する二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素が吸収された、負荷された吸収液を加熱および再生する再生塔とを有する。再生塔には、負荷された吸収液の複数の加熱手段が複数段で設けられている。加熱手段は、負荷された吸収液を加熱し、負荷された吸収液における二酸化炭素を除去する。タービンには、複数のラインが設けられている。これらのラインは、異なる圧力の複数の種類の蒸気をタービンから抽出し、抽出された複数の種類の蒸気を、負荷された吸収液の複数の加熱手段へ熱源として供給する。複数のラインは、供給される蒸気の圧力が、負荷された吸収液の複数の加熱手段のうちの前の段から、負荷された吸収液の複数の加熱手段のうちの後の段へ増大させられるように接続されている。
【００１５】
さらに、ボイラの燃焼排ガス出口側には、燃焼排ガスを加圧するブラスティングブロワと、燃焼排ガスを冷却する冷却器と、燃焼排ガスからＣＯ2を吸収および除去するためのＣＯ2吸収液が充填されたＣＯ2吸収塔とが、順次、ボイラの側からこの順序で配置されている。
【００１６】
国際公開第２００８／０９０１６８号は、吸収装置の圧力を高めるためのガスタービンの使用を開示している。詳しく説明すると、これは、発電プラントにおけるＣＯ2エミッションを減じる方法であって、発電プラントは、排熱回収ボイラユニットに接続された少なくとも１つのガスタービンを有し、ＣＯ2回収ユニットは、吸収装置と、再生器とを有し、前記方法は、（ａ）所定の高められた圧力を有する、ガスタービンから出てくる高音排ガスを排熱回収ボイラユニットへ導入し、蒸気と、二酸化炭素を含む煙道ガス流とを発生させるステップと、（ｂ）煙道ガス流を、高められた作動圧力を有する吸収装置における吸収液と接触させることによって、二酸化炭素を含む煙道ガス流から二酸化炭素を除去し、二酸化炭素濃度の高い吸収液と、浄化された煙道ガス流とを得るステップと、を含み、ガスタービンの設定および／または構成は、ガスタービンから出てくる高温排ガスが、吸収装置の高められた作動圧力の少なくとも４０％の圧力を有するように調節される、発電プラントにおけるＣＯ2エミッションを減じる方法を開示している。排ガス用のブロワは使用されていない。
【００１７】
排ガスにおけるＣＯ2濃度を高めるためにコンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）が煙道ガス再循環（ＦＧＲ）を利用する場合、特別な状況が与えられる。
【００１８】
燃焼後ＣＯ2回収と組み合わせて、煙道ガス再循環（ＦＧＲ）によってガスタービン排気におけるＣＯ2濃度を高めることが提案されている（例えば、国際公開第２００６／０１８３８９号参照）。煙道ガス再循環はＣＯ2回収プロセスにとって有益である。なぜならば、二酸化炭素の濃度が高められ、かつＣＯ2回収ユニットへの全体の質量流量が減じられるからである。これらの２つの側面は、より小さなＣＯ2回収と、より効率的な回収プロセスとを生じる。
【００１９】
提案された煙道ガス再循環システムでは、ＣＯ2濃度が高められた煙道ガスは、周囲空気と混合される前に冷却および浄化され、次いで、ガスタービンの圧縮機入口へ供給される。
【００２０】
さらに、ＨＲＳＧから出た煙道ガスから水を回収するために、別の提案が独国特許出願公開第１０００１１１０号明細書に開示されている。これは、発電タービンの出口に配置された液滴回収装置によって達成される。発電タービンは、ＨＲＳＧからの排ガスを２〜５ｂａｒの圧力で受け取る。従来のガスタービンとは異なり、このタービンは、特に、この高められた圧力（典型的な１ｂａｒではなく２〜５ｂａｒ）をＨＲＳＧに提供するように設計されている。
【００２１】
国際公開第２００６／０１８３８９号に開示された従来技術は、様々な欠点を有する：
・ブロワ補助装置の電力消費→プラントの性能の損失
・ブロワ制御→このようなプラントの制御システムは、より大きな複雑さを有する。なぜならば、ブロワの制御は、煙道ガス路の始動、停止および通常運転において付加的な機能ブロックを提供するからである。
・ブロワ上での煙道ガス温度の増大→プラントの性能の損失
・ブロワのメンテナンス→メンテナンスインターバルの増大、停止時間の増大
・続いて起こるＧＴトリップ→ブロワによって生ぜしめられるシステムの大きな負圧→大きな危険。したがって、管路およびＨＲＳＧの設計は（危険性が存在しないとしても）より頑強でなければならず、これは、設計コストおよび原価を増大させる。
【００２２】
ブロワは、約２．６ＭＷの電力を消費し、多くのコストがかかり、約１０ｍ×５ｍ×７ｍ（Ｌ×Ｗ×Ｈ）のかなり大きな設置面積を有する。さらに、ブロワは、約３〜４Ｋの煙道ガス流の温度上昇を生じる。この上昇は、プラントの性能の損失を生じる。最後に、ブロワが全負荷されているときのガスタービン（ＧＴ）のトリップは、煙道ガス路における深刻な過少圧力（約７０ｍｂａｒ）を生じる。これは、大きな危険性を提供する。
【００２３】
ブロワがガスタービン運転に従うために、信頼できる制御システムが必要である。ブロワの上流の管路における潜在的に極端な流れ不均一（部分的に開放した煙突からの潜在的な流れ同伴（極端な移行の間の過少圧力の危険性をできるだけ減じるために適用される手段）を想定して、ブロワ制御システムのための信頼できる手段を提供することもまた困難である。
【００２４】
発明の概要
本発明の課題は、発電プラントの煙道ガス処理部分において必要な労力を大幅に軽減する、煙道ガス処理手段を備えるコンバインドサイクル発電プラントを運転する方法を提供することである。本発明の別の課題は、本発明による方法を用いるためのコンバインドサイクル発電プラントを開示することである。
【００２５】
これらの課題およびその他の課題は、請求項１に係る方法および請求項１０に係るコンバインドサイクル発電プラントによって解決される。
【００２６】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントを運転する方法であって、ガスタービンの煙道ガスを、煙道ガス路に沿って排熱回収ボイラを通って煙道ガス処理手段へ案内し、ガスタービンを、その出口において背圧で運転し、背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失のほとんどまたは全てを補償する、コンバインドサイクル発電プラントを運転する方法に関する。
【００２７】
発明の一実施形態によれば、ガスタービンは、その出口において背圧を有するように運転され、背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失の全てを補償する。
特にガスタービンは１５０ｍｂａｒ〜約２５０ｍｂａｒの背圧で運転される。
【００２８】
発明の別の実施形態によれば、ガスタービンは、その出口における背圧を有するように運転され、背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失のほとんどを補償し、残りの圧力損失は、煙道ガス路に配置されたブロワによって補償される。
【００２９】
特に、ガスタービンは、約１００ｍｂａｒの背圧で運転され、ブロワは、約５０ｍｂａｒのデューティで運転される。
【００３０】
発明の別の実施形態によれば、煙道ガス処理手段は、煙道ガス冷却回路と、ＣＯ2吸収装置を備えた一体化されたＣＯ2回収ユニットとを含む。
【００３１】
発明のさらに別の実施形態によれば、煙道ガス処理手段は、ＮＯｘ減少手段を含む。
【００３２】
特に、煙道ガスの少なくとも一部は、煙道ガス再循環路においてガスタービンの入口へ再循環され、煙道ガス再循環路に沿った煙道ガスの圧力損失は、ガスタービンの背圧によって完全に補償される。
【００３３】
発明の別の実施形態によれば、ガスタービンの背圧は、加圧された排熱回収ボイラによって発生および制御される。
【００３４】
本発明によるコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと、排熱回収ボイラを備えた水／蒸気サイクルとを備え、排熱回収ボイラをガスタービンの煙道ガスが煙道ガス路に沿って流過し、ガスタービンは、背圧で運転されるように設計されており、背圧は、煙道ガス路に沿った煙道ガスの圧力損失のほとんどまたは全てを補償する。
【００３５】
発明の一実施形態によれば、前記煙道ガス路にブロワが配置されており、ブロワのデューティは、ガスタービンの背圧よりも小さい。
【００３６】
発明の別の実施形態によれば、ＨＲＳＧ煙突における絞りダンパを備えた加圧排熱回収ボイラは、前記背圧を発生するために設けられている。
【００３７】
発明の別の実施形態によれば、煙道ガスをガスタービンの入口へ再循環させるために煙道ガス再循環路が設けられており、ガスタービンは、背圧で運転されるように設計されており、背圧は、煙道ガス再循環路に沿った煙道ガスの圧力損失を補償する。
【００３８】
ここで様々な実施の形態によって、添付の図面を参照しながら発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明とともに使用することができる、統合されたＣＯ2回収および貯蔵能力を備えたコンバインドサイクル発電プラントの概略図を示している。
【図２】本発明とともに使用することができる、統合されたＣＯ2回収および貯蔵能力を備えたコンバインドサイクル発電プラントの別の概略図を示している。
【図３】本発明の一実施形態による煙道ガス再循環路および加圧ＨＲＳＧを備えたコンバインドサイクル発電プラントの概略図を示している。
【００４０】
発明の様々な実施の形態の詳細な説明
本発明は、図１に示された従来の構成と比較して、煙道ガスブロワのデューティを（１００から約５０ｍｂａｒへ）減少させ、それと同時に、ガスタービンの背圧を（図１におけるｐ１、４０から約１００ｍｂａｒへ）増大させることを提案する。このような構成は、全体的な正味性能の増大を可能にし（ガスタービン圧縮機１５がブロワ３２よりも効率的であるからである）、コストを削減する。
【００４１】
さらに、この種の運転は、付加的な望ましい特徴を提供する：
・ユニットを過剰設計する必要なく、設計ＣＯ2回収率を維持するために、回収ユニットが設計外で作動する場合（例えば高温の日）に吸収装置圧力を（標準大気圧よりも高く）僅かに増大させる。これは、効率的な質量流量制御、例えば入口ガイドベーン（ここでは効率が負荷範囲８０〜１００％にわたって僅かに変動する）または可変ピッチブレード（はるかに大きな負荷範囲にわたる高い効率）が装備されたブロワによって達成することができる。ガイドベーン（またはブレードピッチ）を調節することにより、より高い吸収装置圧力が要求される場合にも最大負荷を達成することができる。
・パージング機能
・標準的なガスタービンを使用することができる（１００ｍｂａｒの背圧のためには、大きな変更は必要ない）
・ガスタービントリップにより（煙道ガス路に）通常生ぜしめられる真空は、大幅に小さくなる。
【００４２】
第１の実施形態
発明の第１の実施形態によれば、排ガスをＣＯ2回収ユニット１４へ搬送するために、煙道ガスブロワ３２を完全に排除し、ガスタービン１１をより高い背圧（図１のＣＣＰＰ／ＣＣＳプラントでは１５０ｍｂａｒが適している）で運転することが提案される。吸収装置の圧力は、任意のガスタービン運転点においてほぼ一定のままである。この実施の形態は、システム単純化およびコスト削減のために理想的である。
【００４３】
図１の上述のプラントのための熱力学的計算、熱勘定およびコスト評価は、以下の利点を生じる：
・全体的なプラント出力が３．２ＭＷだけ高くなる
・ハードウェアコストが大幅に削減される
・ブロワの排除が、より頑強で、より簡単に制御可能なシステムを提供する
・ガスタービントリップの間の真空発生の問題が完全に回避される。
【００４４】
第２の実施形態
発明の概念は、煙道ガス再循環を行うＣＣＰＰ／ＣＣＳにおいても用いることができる。この場合、ガスタービン背圧は、約３０ｍｂａｒ（煙道ガス再循環路３８に沿った圧力損失に対応する）だけ増大される。ＣＯ2回収ユニット１４によって誘発される圧力損失を克服するために、ＣＣＳ流のために小型のブロワ３２が使用される。再循環路３８は、ポンプ３２の下流でかつＣＯ2吸収装置の上流におけるＣＯ2回収ユニット１４から、少なくとも１つの従属的な通路３８ａ，３８ｂによって、ガスタービン１１の入口へ通じている。
【００４５】
煙道ガス再循環を有するＣＣＰＰの場合、煙道ガス路は概して、ブロワを排除することによって最適化される。この最適化は、炭素回収および隔離（ＣＣＳ）と組み合わされた煙道ガス再循環、およびＮＯｘ低減の目的の煙道ガス再循環に適用することができる。
【００４６】
解決手段は、ＣＣＳおよびＮＯｘ低減の目的の煙道ガス再循環システムを備えるガスタービンとのコンバインドサイクルにおける加圧されたＨＲＳＧの提供を含む。
【００４７】
解決手段は、速度レベルが“標準的な”ＨＲＳＧにおけるよりも高くなるようにＨＲＳＧを設計することを含む。そうするために、ＨＲＳＧは、より高い圧力降下（ｄｐ）およびより高い出口圧力を提供する“標準”よりも小さくなる。付加的な圧力回復装置、即ちブロワを必要とせずに、煙道ガス路に亘って生じる圧力損失を克服するために、より高い出口圧力を用いることができる。
【００４８】
（Ａ）ＣＣＳを備えるＦＧＲ：
既に説明したように、国際公開第２００６／０１８３８９号に示された煙道ガス路に亘って生じる圧力損失は、ブロワによって回復されなければならない。
【００４９】
本発明によれば、前記圧力損失を克服するために出口圧力が十分となるように、加圧されるＨＲＳＧが提供される。そうすることにより、ＨＲＳＧは大幅に小さくなり、これにより、より少ない原価およびより小さな設置面積を有する。
【００５０】
より小さなＨＲＳＧは、タービンにおけるより大きな背圧を生じる。これは、タービンにおける背圧を増大させ、この背圧は、煙道ガス路（すなわちガスタービンの出口からガスタービンの入口まで）にわたる圧力降下に等しい。
【００５１】
これは以下を仮定する：
ＨＲＳＧにわたるｄｐ：３５ｍｂａｒ
ＤＣＣにわたるｄｐ：２５ｍｂａｒ
混合器にわたるｄｐ：５ｍｂａｒ
管路にわたるｄｐ：５ｍｂａｒ。
【００５２】
タービンにおける背圧の正味増大は、ＤＣＣ、混合器および管路のｄｐの合計、すなわち３５ｍｂａｒである。
【００５３】
図２は、図１の様々な変更を示しており、即ち作動サイクルに関する。経路３８は、ＣＯ2回収ユニット１４からガスタービン１１の入口へ通じている。排熱回収ボイラ１９を通過した後、排ガスは後続の煙突ダンパ２６において第１の部分に分割され、この第１の部分は、煙突２８に入り、ルーバダンパ５０に達し、排ガス５１として送出される。第２の部分は、ルーバダンパ５２を通過し、煙道ガス冷却ユニット１３へ入り、冷却器２９において冷却される。冷却水回路の一部としての冷却器２９は、必要に応じて、熱交換器およびポンプを有する。ガス冷却回路１３を通過した後、排ガスはポンプ３２ａによって圧縮され、その後、ガスタービン１１へ導入される。ポンプ３２の下流でかつタービン１１の上流において、排ガスの一部は圧縮機３４によって圧縮される。これにより、圧縮された排ガス３５は、貯蔵される準備がなされている。蒸気タービン２０からの中圧抽出蒸気は提供されていない。
【００５４】
それぞれのプラントレイアウトの概略図を図３に見ることができる。図３に示された、前のシステムの中断されたバージョン（a punctuated version）としてのコンバインドサイクル発電プラント４０は、空気入口４２と、混合器４３と、圧縮機４４と、タービン４６とを備えるガスタービン４１を有する。タービン４６は、燃料４５の燃焼によって発生した高温ガスによって駆動される。ガスタービン４１の排ガスは、図示されていない水／蒸気サイクルの一部である排熱回収ボイラ４１を通過する。
【００５５】
ＨＲＳＧの出口において、排ガスは、一体化された絞りダンパ６１を備えるＨＲＳＧ煙突４８を通じて放出することができるおよび／または遮断機４９によって遮断することができる煙道ガスライン３９を流過することができる。煙道ガスライン３９を流過する排ガス５１は、第１のルーバダンパ５０を通過してＣＣＳ設備（図示せず）へ達するおよび／または第２のルーバダンパ５２を通過して、煙道ガス再循環ライン５９，６０を介してガスタービン４１の混合器４３へ再循環される。
【００５６】
煙道ガス再循環ライン５９，６０の間には、直接接触型冷却器（ＤＤＣ）が設けられている。直接接触型冷却器（ＤＤＣ）は、ポンプ５４，５５，５７と、冷却塔５３と、水処理装置５６とを含む別個の冷却水サイクルを有する。
【００５７】
図３のシステムの運転は以下のようであることができる：
（ａ）ＣＣＳオフライン、ＦＧＲ比＝０％：
遮断機４９が閉鎖され、ＨＲＳＧ煙突４８が開放され、ルーバダンパ５０（ＣＣＳ）が閉鎖され、ルーバダンパ５２（ＦＧＲ路）が閉鎖される。
【００５８】
（ｂ）ＣＣＳオンライン、ＦＧＲ比＝０％：
遮断機４９が開放され、ＨＲＳＧ煙突４８（絞りダンパ６１）が所要の圧力レベルを制御し、ルーバダンパ５０が開放し、ルーバダンパ５２が閉鎖される。
【００５９】
（ｃ）ＣＣＳオフライン、ＦＧＲ比＝３０％（例えば）：
遮断機４９が開放され、ＨＲＳＧ煙突４８（絞りダンパ６１）が所要の圧力レベルを制御し、ルーバダンパ５０が閉鎖され、ルーバダンパ５２が開放される。
【００６０】
（ｄ）ＣＣＳオンライン、ＦＧＲ比＝３０％（例えば）：
遮断機４９が開放され、ＨＲＳＧ煙突４８（絞りダンパ６１）が所要の圧力レベルを制御し、ルーバダンパ５０が開放し、ルーバダンパ５２が閉鎖される。
【００６１】
ブロワを備えるまたは備えないプラント性能の比較は以下を提供する：
図３におけるシステムの圧力損失を克服するために必要とされる、ブロワによって消費される電力は、以下のパラメータに基づき評価された：
・ＦＧＲ路のブロワを通過する最大質量流量：３４５ｋｇ／ｓ；
・所要の圧力上昇：３５ｍｂａｒ；
・対応するブロワ電力消費：２．６ＭＷ。
【００６２】
プラント性能への増大した背圧の影響：
タービンへの３５ｍｂａｒの背圧の増大は、約２ＭＷの総電力におけるＣＣ損失を生じる。
【００６３】
（Ｂ）ＮＯｘ減少のためのＦＧＲ：
上記パート（Ａ）におけるように、加圧ＨＲＳＧは、煙道ガス路における圧力損失を克服するために出口圧力が十分となるように使用されてよい。同様に、タービンへの背圧の増大は、煙道ガス路の構成部材（ＤＣＣ、管路および混合器４３）にわたるｄｐ、すなわち３５ｍｂａｒに等しい。
【００６４】
パート（Ａ）における提案からの逸脱は、ＨＲＳＧ４１後の排ガスのスプリットに関する。この場合、ＨＲＳＧからの排ガスの３０〜４０％がガスタービン４１へ再循環される。残りの６０〜７０％は、ルーバダンパ５０を介して排出煙突へ放出される。煙道ガス路内に上昇した圧力を維持するために、ルーバダンパ５０は絞られなければならない。
【００６５】
これにより、図３に関する提案された解決手段は以下の特徴を有する：
・煙道ガス再循環経路を横切る圧力降下の制御は、絞りダンパと組み合わせた加圧ＨＲＳＧの適用によって実現される。
・ＦＧＲは、ＮＯｘ減少および炭素回収技術の目的で使用される。
・排気煙突（４８）における絞りダンパ（６１）は、煙道ガス路における圧力レベルを制御するために使用される。
・ＨＲＳＧは、デルタ圧力ｄｐ＞６０ｍｂａｒで加圧される。
【符号の説明】
【００６６】
１０，４０  コンバインドサイクル発電プラント（ＣＣＰＰ）
１１  （連続燃焼を有する）ガスタービン
１２  水／蒸気サイクル
１３  煙道ガス冷却回路
１４  ＣＯ2回収ユニット
１５，４４  圧縮機
１６，１６’  燃焼器
１７，１７’，４６  タービン
１８  周囲空気
１９，４７  排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２０  蒸気タービン
２３  蒸気抽出
２４  凝縮器
２５  給水ポンプ
２６  煙突ダンパ
２７  ルーバダンパ
２８，３７  煙突
２９  冷却器
３２  ブロワ
３３  ＣＯ2吸収装置
３４  圧縮機
３５  ＣＯ2
３６  凝縮物
３８，３８ａ，３８ｂ  煙道ガス再循環路
３９  煙道ガスライン
４１  ガスタービン
４２  空気入口
４３  混合器
４５  燃料
４８  ＨＲＳＧ煙突
４９  遮断機
５０，５２  ルーバダンパ
５１  排ガス
５３  冷却塔
５４，５５，５７  ポンプ
５６  水処理装置
５８  直接接触型冷却器（ＤＣＣ）
５９，６０  煙道ガス再循環ライン
６１  絞りダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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