Source: http://www.sumobrain.com/patents/wipo/Adapting-oxy-combustion-plant-to/WO2009071833.html
Timestamp: 2013-05-24 14:04:36+00:00
Document Index: 26755057

Matched Legal Cases: ['arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ', 'arrêt ']

ADAPTING OF AN OXY-COMBUSTION PLANT TO ENERGY AVAILABILITY AND TO THE AMOUNT OF CO2 TO BE TRAPPED - L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE
WIPO Patent Application WO/2009/071833 Kind Code:
The invention relates to a method for burning carbonated fuels, that uses a unit for separating gases from air, a combustion unit operating either with air or with an oxidant having a nitrogen content lower than air and at least partially produced by the unit for separating gases from air, and a compression and/or purification unit of the CO2 resulting from the combustion fumes, characterised in that during a finite duration T, the power used by the unit for separating gases from the air is variable, and/or the capture of the CO2 resulting from the combustion fumes via the CO2 compression and/or purification unit, is variable. Inventors:
COURT, Philippe (33 rue d'Avron, Paris, F-75020, FR) DARDE, Arthur (12 Villa du Bel Air, Paris, F-75012, FR) TRANIER, Jean-Pierre (15 Sentier des Jardins, L'hay Les Roses, F-94240, FR) LE BOT, Patrick (50/52 rue de la Jarry, Vincennes, F-94300, FR) TSEVERY, Jean-marc (134 rue des Grands Champs, Lieusaint, F-77127, FR) Application Number:
FR2008/052121 Publication Date:
L'AIR LIQUIDE SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE (75 quai d'Orsay, Paris, F-75007, FR) COURT, Philippe (33 rue d'Avron, Paris, F-75020, FR) DARDE, Arthur (12 Villa du Bel Air, Paris, F-75012, FR) TRANIER, Jean-Pierre (15 Sentier des Jardins, L'hay Les Roses, F-94240, FR) LE BOT, Patrick (50/52 rue de la Jarry, Vincennes, F-94300, FR) TSEVERY, Jean-marc (134 rue des Grands Champs, Lieusaint, F-77127, FR) International Classes:
F23J15/06; F01K13/02; F23L7/00 Attorney, Agent or Firm:
CONAN, Philippe (L'air Liquide Sa, Département Propriété Intellectuelle75 quai d'Orsay, Paris Cedex 07, F-75321, FR) Download PDF:
Revendications 1. Procédé de combustion de combustibles carbonés mettant en œuvre une unité de production des gaz de l'air, une unité de combustion fonctionnant soit à l'air, soit à un comburant plus pauvre en azote que l'air, au moins partiellement issu de l'unité de séparation des gaz de l'air , et une unité de compression et/ou de purification du CO 2
issu des fumées de combustion, caractérisé en ce que pendant une durée T finie: - la puissance appelée par l'unité de production des gaz de l'air est variable, et/ou - la capture du CO2 issu des fumées de combustion, via l'unité de compression et/ou de purification du CO2, est intermittente, dans lequel l'unité de combustion fonctionne alternativement à l'air et au comburant plus pauvre en azote que l'air. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit d'oxygène produit par l'unité de production des gaz de l'air est variable. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la consommation de combustibles carbonés par l'unité de combustion est constante pendant la durée T tandis que la puissance fournie par ledit procédé de combustion est variable pendant la durée T. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de compression et/ou de purification du CO2 présente pendant la durée T au moins une phase d'arrêt et au moins une phase de fonctionnement. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de production des gaz de l'air appelle une puissance variable pendant au moins une partie de la durée T mais produit un débit constant d'oxygène pendant cette même partie de la durée T. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité de production des gaz de l'air passe en phase de production d'oxygène lorsqu'un comburant plus pauvre en azote que l'air est mis en œuvre dans l'unité de combustion. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oxygène issu de l'unité de séparation des gaz de l'air est entièrement ou partiellement stocké sous forme d'un liquide cryogénique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'oxygène stocké sert de réserve à un dispositif extérieur aux unités du procédé de combustion. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une partie du liquide cryogénique moins riche en oxygène issue de l'unité de production des gaz de l'air est stocké en sortie de l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque de l'oxygène est consommé dans l'unité de combustion. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le liquide cryogénique moins riche en oxygène stocké en sortie de l'unité de séparation des gaz de l'air est consommé au sein de l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque de l'oxygène est liquéfié par cette même unité de séparation des gaz de l'air. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des fumées de combustion sont mélangées à l'oxygène produit par l'unité de production des gaz de l'air avant introduction dans l'unité de combustion lorsque celle- ci fonctionne au comburant plus pauvre en azote que l'air. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de production des gaz de l'air présente pendant la durée T au moins une phase d'arrêt ou une phase de marche réduite et au moins une phase de fonctionnement à marche plus importante que la marche réduite et en ce que le temps de passage d'une phase d'arrêt ou d'une phase de marche réduite, à une phase de fonctionnement à marche plus importante est inférieure à une heure, préférentiellement inférieure à 30 minutes et encore préférentiellement inférieure à 15 minutes. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le temps de passage temps de passage d'une phase d'arrêt ou d'une phase de marche réduite, à une phase de fonctionnement à marche plus importante est accéléré par injection et/ou retrait dans l'unité de séparation des gaz de l'air de liquide cryogénique . 14. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'oxygène produit par l'unité de séparation des gaz de l'air est au moins partiellement stocké lorsque l'énergie nécessaire à sa production est disponible à un coût moindre que la moyenne. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'oxygène stocké est consommé par l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque l'énergie nécessaire à la production d'oxygène est disponible à un coût supérieur à la moyenne. 16. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le CO2 issu de l'unité de compression et/ou de purification du CO2 est au moins partiellement stocké afin de lisser la quantité de CO2 produite. 17. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les phases de compression et/ou de purification du CO2 coïncident avec des phases où l'énergie nécessaire à cette compression et/ou purification du CO2 est disponible à un coût moindre que la moyenne. 18. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de production des gaz de l'air, l'unité de combustion et l'unité de compression et/ou de purification du CO2 sont gérées automatiquement de manière à s'adapter à la variation des coûts d'énergie nécessaire au fonctionnement de ces unités. 19. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de compression et/ou de purification du CO2 met en œuvre un compresseur et/ou une unité de séchage, préférentiellement une unité cryogénique. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'unité de séchage est constituée d'une seule bouteille chargée en adsorbants suivant un cycle de pression comprenant une phase d'adsorption coïncidant avec le fonctionnement à un comburant plus pauvre en azote que l'air de l'unité de combustion et une phase de régénération coïncidant avec le fonctionnement à l'air de l'unité de combustion. 21. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le CO2 issu de l'unité de compression et/ou de purification du CO2 est conditionné en bouteille ou alimente une canalisation de CO2 pour un usage industriel ou un stockage en sous-sol. 22. Installation de combustions de combustibles carbonés comprenant une unité de production des gaz de l'air, une unité de combustion fonctionnant soit à l'air, soit à un comburant plus pauvre en azote que l'air, issu de l'unité de séparation des gaz de l'air , et une unité de compression et/ou de purification du CO2 issu des fumées de combustion, caractérisé en ce que le fonctionnement de ces trois unités est géré par un ordinateur de manière à ce que pendant une durée T finie : - la puissance appelée par l'unité de production des gaz de l'air est variable, et/ou - la capture du CO2 issu des fumées de combustion, via l'unité de compression et/ou de purification du CO2, est intermittente. 23. Installation selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'un canal de recirculation du CO2 relie la sortie de l'unité de combustion à l'entrée de l'unité de combustion. Description:
Adaptation d'une centrale à oxycombustion à la disponibilité de l'énergie et à la quantité de CO 2 à capturer La présente invention concerne un procédé de combustion de combustibles carbonés mettant en œuvre une unité de séparation des gaz de l'air, une unité de combustion fonctionnant soit à l'air, soit à un comburant plus pauvre en azote que l'air, issu de l'unité de séparation des gaz de l'air, et une unité de compression et/ou de purification du CO2 issu des fumées de combustion, caractérisé en ce que la puissance consommée par l'unité de séparation des gaz de l'air, et/ou le débit d'oxygène produit par l'unité de séparation des gaz de l'air et/ou la capture du CO2 issu des fumées de combustion sont variables dans le temps. Les changements climatiques constituent l'un des plus grands défis environnementaux. L'accroissement de la concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère est en très grande partie la cause du réchauffement global. Le CO2 d'origine humaine est essentiellement émis dans l'atmosphère par la combustion des combustibles fossiles dans les centrales énergétiques. Pour lutter contre les émissions de CO2, une technologie vise à capturer le CO2 émis lors de la combustion de combustibles carbonés pour le séquestrer sous terre. L'une des contraintes posées est la séparation du CO2 dans les fumées où sa fraction ne dépasse traditionnellement pas 15%, ce qui induit des énergies de séparation importantes. Une possibilité consiste à séparer l'azote de l'air en amont de la combustion, il ne reste alors à la sortie de la chaudière quasiment plus que du CO2 et de l'eau, les produits de la combustion. La chaudière fonctionne alors à l'oxycombustion. On peut recycler une partie des fumées (essentiellement du CO2) avec l'oxygène pour éviter d'atteindre des températures trop élevées dans la chaudière. La capture du CO2 est donc assurée à moindre coût. Cette technique est prometteuse, tant du point de vue de l'investissement que de l'efficacité énergétique globale. Tant que les infrastructures pour canaliser et séquestrer le CO2 ne sont pas suffisamment denses, ou tant que le prix de la tonne de CO2 vendue n'est pas assez élevé, il peut ne pas être économiquement rentable de capturer tout le CO2 émis par la centrale. Une solution serait de mettre en œuvre une capture partielle du CO2. Cependant, la capture partielle du CO2 n'est pas très adaptée pour la technologie de l'oxycombustion. Effectivement, il faut opérer à 100% en oxycombustion ou à l'air, mais il est difficile de s'écarter de ces régimes. En effet, s'il y a plus de 30% d'azote dans les fumées, la séparation du CO2 perd tous les avantages que l'on obtient lorsque le flux est plus concentré. Ainsi, la solution de référence pour une capture partielle serait d'investir à 100% l'ASU et de l'opérer à 100% de ses capacités. On peut cependant n'investir qu'une part de l'unité de compression et de séchage (ou l'investir à 100% mais ne l'opérer qu'à hauteur du CO2 que l'on souhaite capturer). Malheureusement, cette unité de compression et de séchage ne représente qu'une faible part de l'investissement et de l'énergie auto-consommée, contrairement à l'ASU. D'autre part, opérer avec une ASU à 100% de ses capacités signifie une consommation d'une quantité constante d'énergie dans le temps, ce qui ne permet pas une adaptation aux variations de coût et de débit de l'énergie disponible. Partant de là, un problème qui se pose est de proposer un procédé de combustion adapté à une capture partielle de CO2 et à une fourniture d'énergie variable. Une solution de l'invention est un procédé de combustion de combustibles carbonés mettant en œuvre une unité de production des gaz de l'air, une unité de combustion fonctionnant soit à l'air, soit à un comburant plus pauvre en azote que l'air, au moins partiellement issu de l'unité de séparation des gaz de l'air , et une unité de compression et/ou de purification du CO2 issu des fumées de combustion, caractérisé en ce que pendant une durée T finie: - la puissance appelée par l'unité de production des gaz de l'air est variable, et/ou - la capture du CO2 issu des fumées de combustion, via l'unité de compression et/ou de purification du CO2, est intermittente. Par unité de production des gaz de l'air, on entend une unité comprenant l'unité de séparation des gaz de l'air, les différents stockages cryogéniques et les tuyaux nécessaires à son fonctionnement. Selon le cas, le procédé selon l'invention peut présenter l'une des caractéristiques suivantes : - le débit d'oxygène produit par l'unité de production des gaz de l'air est variable, - la consommation de combustibles carbonés par l'unité de combustion est constante pendant la durée T tandis que la puissance fournie par ledit procédé de combustion est variable pendant la durée T, - l'unité de combustion fonctionne alternativement à l'air et au comburant plus pauvre en azote que l'air, - l'unité de compression et/ou de purification du CO2 présente pendant la durée T au moins une phase d'arrêt et au moins une phase de fonctionnement, -l'unité de production des gaz de l'air appelle une puissance variable pendant au moins une partie de la durée T mais produit un débit constant d'oxygène pendant cette même partie de la durée T, - l'unité de production des gaz de l'air passe en phase de production d'oxygène lorsqu'un comburant plus pauvre en azote que l'air est mis en œuvre dans l'unité de combustion. - l'oxygène issu de l'unité de séparation des gaz de l'air est entièrement ou partiellement stocké sous forme d'un liquide cryogénique, - l'oxygène stocké sert de réserve à un dispositif extérieur aux unités du procédé de combustion, - au moins une partie du liquide cryogénique moins riche en oxygène issue de l'unité de production des gaz de l'air est stocké en sortie de l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque de l'oxygène est consommé dans l'unité de combustion, - le liquide cryogénique moins riche en oxygène stocké en sortie de l'unité de séparation des gaz de l'air est consommé au sein de l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque de l'oxygène est liquéfié par cette même unité de séparation des gaz de l'air, - au moins une partie des fumées de combustion sont mélangées à l'oxygène produit par l'unité de production des gaz de l'air avant introduction dans l'unité de combustion lorsque celle-ci fonctionne au comburant plus pauvre en azote que l'air, - l'unité de production des gaz de l'air présente pendant la durée T au moins une phase d'arrêt ou une phase de marche réduite et au moins une phase de fonctionnement à marche plus importante que la marche réduite et en ce que le temps de passage d'une phase d'arrêt ou d'une phase de marche réduite, à une phase de fonctionnement à marche plus importante est inférieure à une heure, préférentiellement inférieure à 30 minutes et encore préférentiellement inférieure à 15 minutes, - le temps de passage temps de passage d'une phase d'arrêt ou d'une phase de marche réduite, à une phase de fonctionnement à marche plus importante est accéléré par injection et/ou retrait dans l'unité de séparation des gaz de l'air de liquide cryogénique, - l'oxygène produit par l'unité de séparation des gaz de l'air est au moins partiellement stocké lorsque l'énergie nécessaire à sa production est disponible à un coût moindre que la moyenne, - l'oxygène stocké est consommé par l'unité de séparation des gaz de l'air lorsque l'énergie nécessaire à la production d'oxygène est disponible à un coût supérieur à la moyenne, - le CO2 issu de l'unité de compression et/ou de purification du CO2 est au moins partiellement stocké afin de lisser la quantité de CO2 produite, - les phases de compression et/ou de purification du CO2 coïncident avec des phases où l'énergie nécessaire à cette compression et/ou purification du CO2 est disponible à un coût moindre que la moyenne, - l'unité de production des gaz de l'air, l'unité de combustion et l'unité de compression et/ou de purification du CO 2 sont gérées automatiquement de manière à s'adapter à la variation des coûts d'énergie nécessaire au fonctionnement de ces unités, - l'unité de compression et/ou de purification du CO 2 met en œuvre un compresseur et/ou une unité de séchage, préférentiellement une unité cryogénique, - l'unité de séchage est constituée d'une seule bouteille chargée en adsorbants suivant un cycle de pression comprenant une phase d'adsorption coïncidant avec le fonctionnement à un comburant plus pauvre en azote que l'air de l'unité de combustion et une phase de régénération coïncidant avec le fonctionnement à l'air de l'unité de combustion, - le CO2 issu de l'unité de compression et/ou de purification du CO2 est conditionné en bouteille ou alimente une canalisation de CO2 pour un usage industriel ou un stockage en sous-sol. Par puissance ou débit variable, on entend une puissance ou un débit dont la valeur peut changer au cours de la durée T. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un installation de combustions de combustibles carbonés comprenant une unité de production des gaz de l'air, une unité de combustion fonctionnant soit à l'air, soit à un comburant plus pauvre en azote que l'air, issu de l'unité de séparation des gaz de l'air , et une unité de compression et/ou de purification du CO2 issu des fumées de combustion, caractérisé en ce que le fonctionnement de ces trois unités est géré par un ordinateur de manière à ce que pendant une durée T finie : - la puissance appelée par l'unité de production des gaz de l'air est variable, et/ou - la capture du CO2 issu des fumées de combustion, via l'unité de compression et/ou de purification du CO2, est intermittente. De préférence l'installation selon l'invention comprend un canal de recirculation du CO2 reliant la sortie de l'unité de combustion à l'entrée de l'unité de combustion. Le canal de recirculation permet d'une part de renvoyer au moins une partie des fumées de combustion vers l'unité de combustion et d'autre part de mélanger au sein de ce canal l'oxygène produit par l'unité de séparation d'air. Les fumées de combustion ainsi renvoyées jouent le rôle de ballast thermique au niveau de l'unité de combustion. En effet, avec seulement de l'oxygène comme comburant on obtiendrait des températures supérieures à 2000 0 C au niveau de l'unité de combustion. Les fumées de combustion ainsi renvoyées permettent de descendre à la température pour laquelle est dimensionnée l'unité de combustion, c'est-à-dire de préférence à une température inférieure à 1200 0 C. On entend par unité de combustion une chaudière ou un incinérateur, de préférence une chaudière à Lit Fluidisé Circulant ou une chaudière à Charbon Pulvérisé. Par chaudière à lit fluidisé circulant, on entend une chaudière dans lequel le combustible est brûlé en suspension dans l'air. Par chaudière à charbon pulvérisé on entend une chaudière dans lequel le combustible est finement broyé. Par « durée T », on entend une durée comprise entre Ih et une année. Si la durée T est de l'ordre de l'heure, de la journée ou de la semaine, l'unité de séparation des gaz de l'air fonctionne en continu et permet de stocker de l'oxygène lorsqu'il n'est pas consommé directement dans la chaudière. Si la période de fonctionnement alternatif est plus longue (mois ou saison), il conviendra d'allumer et d'éteindre l'unité de séparation des gaz de l'air. Par « fonctionnement alternatif», on peut envisager différentes répartitions de la durée T. Dans le cas d'une répartition de la durée en une phase de fonctionnement à l'air de l'unité de combustion et une phase de fonctionnement au comburant plus pauvre en azote que l'air de cette même unité de combustion, chacune de ces phases peut occuper entre 20 et 80% de la durée T, de préférence entre 30 et 70%, de préférence encore 50% du temps. Dans le cas d'une répartition de la durée en n phases de fonctionnement à l'air de l'unité de combustion et n phases de fonctionnement au comburant plus pauvre en azote que l'air, chacune de ces phases peut occuper entre 20/n et 80/n % de la durée T, de préférence entre 30/n et 70/n %, de préférence encore 50/n %. Cependant, quelque soit la répartition, une phase de fonctionnement à l'air est toujours suivie d'une phase de fonctionnement à un comburant plus pauvre en azote que l'air et inversement. Par combustibles carbonés, on entend par exemple le charbon, la lignite, les ordures ménagères, tout combustible issu de la biomasse (débris végétaux, production végétale dédiée à la combustion...). Par comburant plus pauvre en azote que l'air, on entend l'oxygène et les mélanges O2-CO2. L'énergie nécessaire au fonctionnement des différentes unités mises en œuvre dans le procédé de combustion provient soit de l'unité de production électrique elle- même alimentée au moins partiellement par l'oxygène produit, soit d'une autre unité de production électrique via un réseau de transport de l'électricité, soit par un approvisionnement direct en électricité d'une source renouvelable (panneaux solaires, éoliennes, barrage hydroélectrique, etc). La figure 1 représente un schéma général, selon l'invention, de mise en œuvre, pour la capture partielle du CO2, d'une unité de séparation des gaz de l'air, d'une unité de combustion mettant en œuvre une chaudière à charbon pulvérisé et fonctionnant alternativement à un comburant plus pauvre en azote que l'air et à l'air, et une unité de compression et de purification du CO 2 . De l'air 1 est introduit dans l'unité 2 de séparation des gaz de l'air qui produit alors un débit constant ou variable d'oxygène 3. L'oxygène 3 est stocké lorsque l'unité de combustion 7 fonctionne à l'air, ou envoyé, lorsque l'unité de combustion 7 fonctionne au comburant appauvri en azote, dans un mélangeur 4 où il peut être mélangé via un canal de recirculation de CO2 à un gaz de recycle 6 riche en CO2. Le comburant 5 issu du mélangeur 4 est ensuite introduit dans la chaudière 7 à charbon pulvérisé fonctionnant alors à un comburant plus pauvre en azote que l'air. Le combustible 8, ici le charbon brut, est tout d'abord envoyé dans un pulvériseur 10 avant d'être introduit dans la chaudière 7 à charbon pulvérisé. La vapeur issue de la chaudière est détendue dans une turbine à vapeur 11 , qui fournit un travail mécanique. Ce travail est transformé en énergie à l'aide d'un alternateur 12. Les fumées de combustion 13 sont quant à elles dépoussiérées en 14, et éventuellement désulfurées en 15 avant d'être envoyées dans l'unité 16 de compression et de purification (CPU) du CO 2 . Le CO 2 purifié 17 issu de l'unité 16 CPU peut ensuite être conditionné et/ou transporté et/ou stocké 18. Dans le cas où la chaudière 7 fonctionne à l'air, l'air 19 est introduit dans la chaudière 7 et les fumées de combustion 13 sont dépoussiérées en 14, et désulfurées en 15 mais elles ne sont pas envoyées dans l'unité 16 CPU. Le CO2 n'est pas capturé. La figure 2 représente un schéma explicatif du fonctionnement en mode « oxycombustion » des trois unités principales mises en œuvre dans le procédé de combustion selon l'invention. Les trois unités sont l'unité de séparation des gaz de l'air (ASU), l'unité de combustion et l'unité de compression et purification du CO2 (CPU). Par mode « oxycombustion » on entend un mode caractérisé par une combustion à un comburant plus pauvre en azote que l'air et une capture du CO2. En mode « oxycombustion », on introduit dans l'ASU 2 : - l'air 1, et - l'oxygène 9 stocké sous forme liquide cryogénique lors de la dernière phase en mode « air ». L'ASU 2 produit alors une quantité d'oxygène a + b correspondant à la production a « immédiate » d'oxygène additionnée de la production b d'oxygène stocké lors de la dernière phase en mode « air ». D'autre part, l'ASU 2 produit un liquide cryogénique c moins riche en oxygène. L'oxygène a+b produit par l'ASU 2 est ensuite mélangé, via un canal de recirculation de CO2, à un gaz de recycle 6 riche en CO2 avant d'être envoyé dans l'unité de combustion qui n'est plus alimenté par l'air 19 par comparaison au mode « air ». Puis, les fumées de combustion 13 issues de l'unité de combustion 7 riche en CO2 sont envoyées vers l'unité de compression et de purification 16 du CO2 en vue d'un conditionnement et/ou d'un transport et/ou d'un stockage 18. Lorsque l'unité de combustion fonctionne ainsi à un comburant plus pauvre en azote que l'air, c'est-à-dire à l'oxygène ou à un mélange d'oxygène et de dioxyde de carbone, l'oxygène introduit dans l'unité de combustion est produit par une unité de séparation d'air (ASU) fonctionnant en continu. Ainsi, l'ASU doit produire le débit nominal d'02 adapté à la phase de fonctionnement de l'unité de combustion au comburant plus pauvre en azote que l'air et rien le reste du temps. Le principe est de stocker l'oxygène sous forme liquide pendant que l'unité de combustion fonctionne à l'air et de le consommer lorsque l'unité de combustion fonctionne à un comburant plus pauvre en azote que l'air. L'ASU continuant à fonctionner pendant la consommation de l'oxygène stocké, les deux productions s'ajoutent. Pour éviter de perdre l'énergie de liquéfaction, une quantité adaptée d'un gaz moins riche en oxygène, préférentiellement l'azote ou l'air, est liquéfiée lors de la consommation d'oxygène. Lorsque l'on liquéfie l'oxygène, l'ASU assure la séparation de l'oxygène de l'air, mais la liquéfaction proprement dite est assurée par la consommation au sein de l'ASU du liquide cryogénique moins riche en oxygène accumulé lors de la dernière consommation d'oxygène. L'ASU fonctionne ainsi en continu dans ce premier cas, de manière optimale et sur un « mode gazeux » : il ne doit fournir que l'énergie de séparation des gaz de l'air, pas celle de la liquéfaction, beaucoup plus importante. Enfin, puisque l'ASU ne produit que l'oxygène nécessaire à la combustion, l'énergie totale consommée reste proportionnelle à la quantité de CO2 stockée : l'efficacité énergétique de la capture n'est pas dégradée. Il est aussi possible, selon un autre aspect de l'invention, de produire une quantité continue d'oxygène gazeux, lui-même ensuite liquéfié et stocké ou envoyé directement à la chaudière, tout en n'appelant pas une puissance mécanique constante au niveau des compresseurs d'air. Dans ce cas, l'ASU va produire plus d'oxygène que nécessaire lorsque l'énergie est disponible à un coût moindre que son coût moyen. L'oxygène en excès par rapport à ce qui devrait être consommé à ce moment est stocké sous forme liquide. Lorsque le coût de l'énergie dépasse significativement son coût moyen, il devient intéressant de réduire la production de l'ASU en oxygène et de vaporiser l'oxygène précédemment stocké. On peut alors avoir une production d'oxygène gazeux constante, tout en ne consommant l'énergie qu'au moment où son coût est intéressant. Ce type de fonctionnement est illustré par la figure 6. Pour ne pas être pénalisé énergétiquement lors de la vaporisation et de la liquéfaction de l'oxygène, un liquide cryogénique est constitué et stocké lors de la vaporisation de l'oxygène, il est consommé lors de la constitution de la réserve d'oxygène liquide. Les deux concepts que sont : - une production d'oxygène variable (intermittente) avec une puissance appelée constante d'une part, et - une production d'oxygène constante, avec une puissance appelée variable selon le coût de l'énergie d'autre part, peuvent se combiner au sein d'une même installation où la capture partielle de CO2 est assurée en ne produisant pas plus d'oxygène que nécessaire et avec un ASU utilisé à sa capacité nominale, tout en pouvant réguler la puissance électrique appelée par l'ASU au moment où celle-ci est la moins chère. La figure 3 représente un schéma explicatif du fonctionnement en mode « air » des trois unités principales mises en œuvre dans le procédé de combustion selon l'invention. Par mode « air » on entend un mode caractérisé par une combustion à l'air et l'absence d'une capture de CO 2 . En mode « air », on introduit dans l'ASU 2 : - l'air 1, et le liquide cryogénique c moins riche en oxygène stocké lors de la dernière phase en mode « oxycombustion ». L'ASU 2 produit alors un gaz d moins riche en oxygène et de l'oxygène 9 sous forme d'un liquide cryogénique destiné à être stocké. L'unité de combustion 7 reçoit alors comme unique comburant l'air 19 et les fumées de combustion 13 issues de l'unité de combustion 7 ne sont pas envoyées vers l'unité CPU. Les fumées 13 sont rejetées à l'atmosphère après dépoussiérage et désulfuration. Pour passer d'un mode à l'autre, par exemple du mode « air » vers le mode « oxycombustion », on charge progressivement le canal de recirculation de CO 2 en fumées de combustion issues de l'unité de combustion et en oxygène produit par l'unité de séparation de séparation des gaz de l'air et on réduit l'air aspiré qui alimente l'unité de combustion. Quand l'unité de combustion n'est plus alimentée en air, on est en mode « oxycombustion ». Pour le retour, l'opération est faite à l'inverse, sachant que rapidement, de l'azote, introduit par l'air de combustion qui augmente petit à petit, se trouve dans les fumées. Le CO2 de ballast se transforme ainsi en N2 de ballast via l'air et l'azote recyclé. La transition d'un mode à l'autre est donc souple et sans à-coups. En termes d'investissement, l'ASU est taillé sur la quantité d'oxygène à produire et reste donc proportionnel aussi à la capture de CO2. L'unité de capture du CO2, c'est-à-dire l'unité de compression et de purification du CO2, est quant à elle taillée sur le débit total de CO2 sortant de l'unité de combustion. En effet, en fonctionnant au comburant plus pauvre en azote que l'air, le débit instantané de CO2 est identique à celui de la combustion fonctionnant en capture totale. L'unité de purification du CO2 permet quant à elle de sécher le CO2 issu de la chaudière de combustion. Lorsque l'unité de purification est une unité cryogénique, celle-ci peut être arrêtée et redémarrée à volonté puisqu'elle peut être maintenue en froid plusieurs heures durant, même lorsque l'unité est à l'arrêt. Ainsi, dans le cadre de l'invention, l'unité de purification est préférentiellement arrêtée lorsque la chaudière fonctionne à l'air. Lorsque l'unité de purification est une unité d'adsorption, il s'agit de tirer bénéfice du fait que la chaudière fonctionne alternativement pour réduire le coût de l'unité d'adsorption. L'Etat de le technique enseigne pour un séchage poussé (de l'ordre de la partie par million d'eau résiduelle) la mise en œuvre de deux bouteilles chargées d'adsorbant, l'une séchant le gaz - l'adsorbant se charge en eau- tandis que l'autre est régénérée (l'eau est évacuée) par le passage d'un gaz sec et/ou à plus basse pression et/ou plus chaud (par exemple de l'azote prélevé sur l'ASU). Dans le cadre de l'invention, on n'utilise qu'une seule bouteille dont le cycle de pression est calé sur le cycle de fonctionnement de la chaudière. L'adsorption se fait lorsque l'unité de combustion fonctionne à un comburant plus pauvre en azote que l'air et la régénération lorsque l'unité de combustion fonctionne à l'air. Cette optimisation permet de réduire le coût de l'équipement étant donné qu'une bouteille en moins signifie moins de vannes, de tuyaux et d'adsorbants. Le CO2 produit par l'unité de purification du CO2 sera idéalement d'une pureté suffisante (par exemple teneur en eau < 600 ppm en volume et teneur en oxygène <1 ppm en volume) pour permettre sa séquestration en sous-sol. Le procédé selon l'invention permet en outre : - soit de réduire la consommation électrique pendant des heures de pointe, à production O2 fixe, - soit d'arrêter la production d'oxygène par moment, tout en ne dimensionnant pas l'ASU sur le débit maximal d'oxygène à fournir, - soit de combiner les deux idées précédentes. L'exemple qui va suivre ces différentes alternatives. Exemple : Une usine de 150 MWe net existante doit être adaptée pour capturer une partie du CO2 produit. Dans les 1ères années de fonctionnement, tout le CO2 ne sera pas capturé, faute de débouché ou parce que le prix de la tonne de CO2 émise ne le justifie pas. La moitié seulement du CO2 est capturé, soit environ 500 000 tonnes par an sur les 1 million produites. On applique l'idée de capture partielle avec un ASU à puissance constante. Les puissances additionnelles nécessaires sont : » 15 MW pour la compression et purification du CO 2 (car le débit instantané de CO2 à traiter en mode oxy-combustion est le même que si on capturait tout le CO2) • 12 MW pour l'ASU. Pour une capture à 100%, il faudrait 24 MW pour l'ASU • La puissance nette au réseau (c'est-à-dire la puissance vendue, disponible pour les usagers du réseau électrique) bascule alors entre les deux valeurs: • 123 MWe la moitié du temps avec capture et • 138 MWe la moitié du temps sans capture. En effet, lorsque l'on ne capture pas le CO2, on arrête l'unité de capture, soit 15MW de moins que lorsque l'on capture le CO2. En revanche, l'ASU tourne toujours à sa valeur nominale dans cet exemple. Il convient donc d'effectuer la capture la nuit qui correspond en général aux heures creuses. La figure 4 représente le fonctionnement de l'ASU, ainsi la puissance affichée est bien constante, quelle que soit la phase de production. Une amélioration peut-être apportée. En effet, lors des heures de pointe, il est aussi possible de réduire plus encore la puissance de l'ASU, tout en l'augmentant légèrement le reste du temps, les puissances nécessaires deviennent alors: • 15 MW pour la compression et purification du CO2 (car le débit instantané de CO2 à traiter en mode oxy-combustion est le même que si on capturait tout le CO2) • 12.6 MW pour l'ASU la majeure partie du temps (22 heures sur 24 dans l'exemple) • 6 MW pour l'ASU lorsque l'on divise par deux sa puissance les 2 heures de pointe sélectionnées • La puissance nette au réseau bascule alors entre les 3 valeurs: • 122.4 MWe la moitié du temps avec capture, • 137.4 MWe la moitié du temps sans capture, hormis les 2 heures de pointe, • 144 MWe les deux heures de pointe de la journée Ce fonctionnement (pour l'ASU uniquement) est illustré par la figure 5. Previous Patent: WOOD-CONCRETE CARRIER STRUCTURENext Patent: ACCESSORY FOR HEAD REST IN LYING POSITION Privacy Policy | Terms of Use | ©