[发明专利]减少发电装置中二氧化碳排放的方法

说明书

技术领域

本发明涉及减少发电装置中二氧化碳(CO₂)排放的方法。

背景技术

世界上大部分能量供应通过在发电装置中燃烧燃料、特别是天然 气或合成气而提供。通常在一个或多个燃气轮机中燃烧燃料，和将所 得气体用于产生蒸汽。随后将蒸汽用于发电。燃料燃烧导致产生CO₂。 在最近的几十年中，排放至大气的CO₂量在全球范围内已经明显增大。 按Kyoto协议，必须减少CO₂排放，以防止或抵消不希望的气候变化。

燃气轮机烟气的CO₂浓度取决于所应用的燃料和燃烧以及热回收 过程，和一般相对低，通常为3-15％。因此，减少CO₂排放使得希望从 废气中分离出CO₂，因为压缩和存放全部烟气物流过于昂贵。因为这个 原因，所以使用专用的CO₂捕集设备以从烟气物流中脱除CO₂和从而产 生浓缩的CO₂物流是有利的。

例如在EP 1,688,173中描述了这样的方法，其中描述了使用具有 吸收器和再生器的CO₂捕集设备的用于在海上平台上回收二氧化碳和 发电的方法。在进入吸收器之前，使用鼓风机对含CO₂的废气加压。 对该鼓风机的需求增大了方法的总成本和操作复杂性。

目前已经发现当产生加压的含CO₂的废气时，可以实现更简化的方 法。

发明内容

为此，本发明提供用于减少发电装置中CO₂排放的方法，其中所述 发电装置包括至少一个与热回收蒸汽发生器设备偶联的燃气轮机，和 CO₂捕集设备包括吸收器和再生器，所述方法包括如下步骤：

(a)将离开具有一定高压的燃气轮机的热废气加入热回收蒸汽发 生器设备中，以产生蒸汽和含二氧化碳的烟气物流；

(b)通过在具有高操作压力的吸收器中使含二氧化碳的烟气物流 与吸收液体接触而从所述烟气物流中脱除二氧化碳，以获得富含二氧 化碳的吸收液体和纯化的烟气物流，其中调节燃气轮机的设置使得离 开燃气轮机的热废气的压力为吸收器的高操作压力的至少40％。

具体实施方式

在所述方法中，使用包括至少一个燃气轮机的发电装置。通常， 将燃料和含氧气体加入燃气轮机的燃烧区中。在燃气轮机的燃烧区中， 燃料燃烧从而产生热燃烧气。热燃烧气在燃气轮机中膨胀(通常经由排 列成行的膨胀器叶片序列)，和用于通过发电机发电。在燃气轮机中燃 烧的适合燃料包括天然气和合成气。

在步骤(a)中，将离开燃气轮机的热废气引入热回收蒸汽发生器设 备中。离开燃气轮机的热废气具有一定的高压。热废气的压力由燃气 轮机的设置和/或构造决定。例如，通常燃气轮机包括排列成行的膨胀 器叶片序列：通过改变膨胀器叶片行数，可以增大燃气轮机的背压， 导致热废气具有高压。在所述方法中，调节燃气轮机的设置和/或构造， 使得离开燃气轮机的热废气的压力为CO₂捕集设备中的吸收器的操作 压力的至少40％。优选地，离开燃气轮机的热废气的压力为吸收器的 高操作压力的至少50％，更优选为至少60％，仍然更优选为至少70％。

决定燃气轮机电功输出的因素之一是燃气轮机的入口和出口之间 的压力差。不希望被具体的理论所束缚，假定更大的压力差将导致更 高的电功输出。更大的压力差通常意味着燃气轮机的入口压力将高和 出口压力将尽可能接近环境。在所述方法中，调节燃气轮机的设置和/ 或构造，使得出口压力有目的地升高，这意味着出口压力高于环境压 力。结果是，燃气轮机的电功输出将略微低于出口压力接近环境压力 的燃气轮机。已经发现，尽管燃气轮机电功输出略低，但是整个过程 仍然是更有利的，因为CO₂捕集设备的能量需求明显较低。现在，在 进入CO₂捕集设备的吸收器之前，烟气需要少量加压或不需要加压。 因此，现在可以省却在进入CO₂吸收器之前通常用于使烟气物流加压 的昂贵的和耗能的设备。