Устройство очистки отработавшего газа и способ очистки отработавшего газа - RU2708878C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству очистки отработавшего газа и способу очистки отработавшего газа и, например, относится к устройству очистки отработавшего газа и способу очистки отработавшего газа для очистки отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки или т.п.

Уровень техники

Ранее было предложено устройство очистки отработавшего газа, содержащее множество путей протекания отработавшего газа, которые присоединены к множеству газовых турбин, и которое содержит котел-утилизатор, утилизирующий отходящее тепло отработавшего газа сгорания, выпущенного из газовых турбин (например, см. Патентный документ 1). В устройстве очистки отработавшего газа котел-утилизатор, обеспеченный на каждом пути протекания отработавшего газа, утилизирует отходящее тепло отработавшего газа сгорания, выпущенного из каждой газовой турбины. Затем отработавший газ сгорания, из которого утилизировали отходящее тепло, в каждом из путей протекания отработавшего газа объединяют в объединенный отработавший газ сгорания, после чего из объединенного отработавшего газа сгорания извлекают диоксид углерода (CO₂) с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве извлечения CO₂.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

Патентный документ 1: JP 5291449 B

Раскрытие изобретения

Проблема, решение которой обеспечивает изобретение

В данном случае в устройстве очистки отработавшего газа компонент, образованный из оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания (например, диоксид азота (NO₂)), аккумулируется в виде аккумулированного компонента в жидкости, абсорбирующей CO₂, и, следовательно, предпочтительно обеспечивать блок удаления оксида азота для удаления оксида азота из отработавшего газа выше по потоку от устройства извлечения углекислого газа. Необходимо обеспечивать блок удаления оксида азота выше по потоку от устройства утилизации отходящего тепла для эффективного удаления оксида азота, поскольку эффективность удаления оксида азота снижается, когда температура отработавшего газа снижается до температуры ниже предварительно заданной температуры (например, ниже 300°C). Однако в устройстве очистки отработавшего газа, содержащем множество путей протекания отработавшего газа, присоединенных к множеству газовых турбин, блок удаления оксида азота должен быть обеспечен выше по потоку от котла-утилизатора каждого пути протекания отработавшего газа, а устройство очистки отработавшего газа может иметь увеличенный размер, таким образом увеличивая затраты на эксплуатацию установки.

Целью настоящего изобретения является обеспечение устройства очистки отработавшего газа и способа очистки отработавшего газа, выполненных с возможностью снижения аккумулируемого количества компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, и выполненных с возможностью ограничения увеличения затрат на эксплуатацию установки.

Решение проблемы

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением содержит: первый путь протекания отработавшего газа, по которому протекает первый отработавший газ сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки; установку утилизации отходящего тепла, обеспеченную на первом пути протекания отработавшего газа, которая утилизирует отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания; второй путь протекания отработавшего газа, отходящий от первого пути протекания отработавшего газа и обеспеченный от положения выше по потоку до положения ниже по потоку от установки утилизации отходящего тепла на первом пути протекания отработавшего газа, в котором по меньшей мере часть первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, протекает как второй отработавший газ сгорания через второй путь протекания отработавшего газа; блок удаления оксида азота, выполненный с возможностью удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, в который объединены первый отработавший газ сгорания и второй отработавший газ сгорания, причем отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла из первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, температура второго отработавшего газа сгорания, протекающего через второй путь протекания отработавшего газа, выше, чем температура первого отработавшего газа сгорания; объединенную установку утилизации отходящего тепла, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания, из которого был удален оксид азота с помощью блока удаления оксида азота; и блок извлечения CO₂, выполненный с возможностью извлечения CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания было утилизировано объединенной установкой утилизации отходящего тепла.

В соответствии с этой конфигурацией отработавший газ сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки, разделяют на первый путь протекания отработавшего газа и второй путь протекания отработавшего газа, после чего установка утилизации отходящего тепла утилизирует отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, при этом первый отработавший газ сгорания объединяют со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим через второй путь протекания отработавшего газа, который имеет более высокую температуру, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого установка утилизации отходящего тепла утилизировала отходящее тепло, что затем приводит к образованию объединенного отработавшего газа сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки. Поскольку температуру объединенного отработавшего газа сгорания можно доводить до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота, путем только обеспечения второго пути протекания отработавшего газа, можно также ограничить повышение затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно дополнительно содержит блок управления, который регулирует расход первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, и расход второго отработавшего газа сгорания, протекающего через второй путь протекания отработавшего газа, так, чтобы температура объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, составляла 300°C или выше и 400°C или ниже. Такая конфигурация обеспечивает температуру газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, равную 300°C или выше и 400°C или ниже, что подходит для обработки оксида азота путем разложения с целью эффективного снижения аккумулированного количества компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в блоке извлечения CO₂.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением содержит первый путь протекания отработавшего газа, по которому протекает первый отработавший газ сгорания, выпущенный из первой электроэнергетической установки; второй путь протекания отработавшего газа, по которому протекает второй отработавший газ сгорания, выпущенный из второй электроэнергетической установки; установку утилизации отходящего тепла, которая обеспечена на первом пути протекания отработавшего газа и которая утилизирует отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания; блок удаления оксида азота, выполненный с возможностью удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, в который объединены первый отработавший газ сгорания и второй отработавший газ сгорания, причем отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла из первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, а температура второго отработавшего газа сгорания, протекающего через второй путь протекания отработавшего газа, выше, чем температура первого отработавшего газа сгорания; объединенную установку утилизации отходящего тепла, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания, из которого был удален оксид азота с помощью блока удаления оксида азота; и блок извлечения CO₂, который извлекает CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания было утилизировано объединенной установкой утилизации отходящего тепла.

В соответствии с этой конфигурацией установка утилизации отходящего тепла утилизирует отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания, выпущенного из первой электроэнергетической установки, при этом первый отработавший газ сгорания объединяют со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим через второй путь протекания отработавшего газа, который имеет более высокую температуру, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого установка утилизации отходящего тепла утилизировала отходящее тепло, что затем приводит к образованию объединенного отработавшего газа сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки. Благодаря эффективному удалению оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания без обеспечения установки утилизации отходящего тепла во втором пути протекания отработавшего газа можно также ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью регулирования расхода каждого из отработавших газов сгорания, протекающих через первый путь протекания отработавшего газа и второй путь протекания отработавшего газа, так, чтобы температура объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, составляла 300°C или выше и 400°C или ниже. Такая конфигурация обеспечивает температуру газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, равную 300°C или выше и 400°C или ниже, что подходит для обработки оксида азота путем разложения с целью эффективного снижения аккумулированного количества компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в блоке извлечения CO₂.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок удаления оксида азота предпочтительно обеспечен в объединенной установке утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация обеспечивает формирование объединенной установки утилизации отходящего тепла и блока удаления оксида азота в одном корпусе, а значит можно уменьшать и упрощать устройство очистки отработавшего газа.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок удаления оксида азота предпочтительно содержит устройство введения восстанавливающего агента, выполненное с возможностью введения катализатора для удаления оксида азота, удаляющего оксид азота, и восстанавливающего агента. В соответствии с этой конфигурацией восстанавливающий агент и катализатор для удаления оксида азота дополнительно способствуют более эффективному разложению и удалению оксида азота, содержащегося в объединенном газе сгорания.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно дополнительно содержит: блок управления, выполненный с возможностью регулирования подаваемого количества восстанавливающего агента на основании расхода газа и концентрации оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок извлечения CO₂. Эта конфигурация позволяет легко поддерживать концентрацию оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок извлечения CO₂, в желаемом диапазоне концентраций.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением объединенная установка утилизации отходящего тепла предпочтительно формирует водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, для компрессии CO₂, выпущенного из блока извлечения CO₂, за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота, и подает сформированный водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в блок компрессии CO₂. Такая конфигурация обеспечивает эффективное использование отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания в качестве водяного пара, приводящего в действие блок компрессии CO₂, и, таким образом, снижение эксплуатационных затрат устройства очистки отработавшего газа.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением объединенная установка утилизации отходящего тепла предпочтительно формирует водяной пар, приводящий в действие турбину, за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота, и подает сформированный водяной пар, приводящий в действие турбину, в паровую турбину. Такая конфигурация обеспечивает эффективное использование отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания в качестве водяного пара, приводящего в действие турбину, и, таким образом, снижение эксплуатационных затрат устройства очистки отработавшего газа.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно содержит блок подогрева, выполненный с возможностью подогрева объединенного отработавшего газа сгорания, обеспеченный выше по потоку от блока удаления оксида азота, при этом объединенная установка утилизации отходящего тепла формирует водяной пар, приводящий в действие турбину, за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания, подогретого блоком подогрева, и подает сформированный водяной пар, приводящий в действие турбину, в паровую турбину. Такая конфигурация обеспечивает эффективное использование отходящего тепла объединенного отработавшего газа сгорания в качестве водяного пара, приводящего в действие турбину, и, таким образом, снижение эксплуатационных затрат устройства очистки отработавшего газа. Блок подогрева может также доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в объединенную установку утилизации отходящего тепла, до желаемого диапазона температур.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок управления предпочтительно выполнен с возможностью измерения температуры и расхода газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, и регулирует по меньшей мере одно из количества топлива, поданного в камеру сгорания электроэнергетической установки, и количества водяного пара, поданного в паровую турбину, на основании измеренных температуры и расхода газа. Такая конфигурация позволяет поддерживать температуру и расход газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, в желаемом диапазоне.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением электроэнергетическая установка предпочтительно включает в себя существующую электроэнергетическую установку. В соответствии с этой конфигурацией можно доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота, также путем обеспечения существующей электроэнергетической установки первым путем протекания отработавшего газа и вторым путем протекания отработавшего газа, и, таким образом, можно также ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

Способ очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением включает в себя стадии: удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, в который объединяют первый отработавший газ сгорания и второй отработавший газ сгорания, причем первый отработавший газ сгорания выпущен из электроэнергетической установки, и отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла, которая обеспечена на первом пути протекания отработавшего газа, при этом второй отработавший газ сгорания протекает через второй путь протекания отработавшего газа, который обеспечен так, что присоединен от положения выше по потоку до положения ниже по потоку от установки утилизации отходящего тепла на первом пути протекания отработавшего газа, при этом температура второго отработавшего газа сгорания выше, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла; утилизации отходящего тепла из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота; и извлечения CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого утилизировали отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания.

В соответствии с этим способом отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь протекания отработавшего газа, утилизируется установкой утилизации отходящего тепла, при этом первый отработавший газ сгорания объединяют со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим через второй путь протекания отработавшего газа, который имеет более высокую температуру, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла, что затем приводит к образованию объединенного отработавшего газа сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки. Благодаря эффективному удалению оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки, без обеспечения блока удаления оксида азота во втором пути протекания отработавшего газа можно также ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

Способ очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением включает в себя: удаление оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, в который объединяют первый отработавший газ сгорания и второй отработавший газ сгорания, причем первый отработавший газ сгорания выпущен из первой электроэнергетической установки, и отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла, которая обеспечена на первом пути протекания отработавшего газа, при этом второй отработавший газ сгорания выпущен из второй электроэнергетической установки и протекает через второй путь протекания отработавшего газа, при этом температура второго отработавшего газа сгорания выше, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла; удаление оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания, в который объединены отработавшие газы сгорания, причем отработавшие газы сгорания выпущены во множество путей протекания отработавших газов и протекают через эти пути, по меньшей мере один из которых обеспечен установкой утилизации отходящего тепла, которая утилизирует отходящее тепло отработавшего газа сгорания; утилизацию отходящего тепла из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота; и извлечение CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого утилизировали отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания.

В соответствии с этим способом отходящее тепло первого отработавшего газа сгорания, выпущенного из первой электроэнергетической установки, утилизируется установкой утилизации отходящего тепла, при этом первый отработавший газ сгорания объединяют со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим через второй путь протекания отработавшего газа, который имеет более высокую температуру, чем температура первого отработавшего газа сгорания, из которого отходящее тепло было утилизировано установкой утилизации отходящего тепла, что затем приводит к образованию объединенного отработавшего газа сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа сгорания до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки. Благодаря эффективному удалению оксида азота из объединенного отработавшего газа сгорания без обеспечения установки утилизации отходящего тепла во втором пути протекания отработавшего газа можно также ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

Выгодный эффект изобретения

В соответствии с этим способом можно получать устройство очистки отработавшего газа и способ очистки отработавшего газа, выполненные с возможностью снижения аккумулированного количества компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, и выполненные с возможностью ограничения увеличения затрат на эксплуатацию установки.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлена принципиальная схема, на которой показан пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки в соответствии с первым вариантом осуществления.

На фиг. 3 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на которой показан пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления.

На фиг. 7 представлен график, на котором показано аккумулированное количество компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с примером и сравнительным примером.

Осуществление изобретения

Авторы настоящего изобретения обратили внимание на то, что в устройствах очистки отработавшего газа предшествующего уровня техники для эффективного удаления оксида азота из отработавшего газа сгорания температура отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, должна была высокой (например, 300°C или выше и 400°C или ниже), при этом в случае, в котором обеспечивают блок удаления оксида азота выше по потоку от каждой из установок утилизации отходящего тепла во множестве путей протекания отработавшего газа, затраты на эксплуатацию установки возрастают. Затем авторы настоящего изобретения решили разделять отработавший газ сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки, и обеспечивать его течение в качестве первого отработавшего газа сгорания, из которого установка утилизации отходящего тепла утилизирует отходящее тепло, и второго отработавшего газа сгорания, из которого не утилизируют отходящее тепло и температура которого выше, чем температура первого отработавшего газа сгорания, после чего объединять первый отработавший газ сгорания со вторым отработавшим газом сгорания в объединенный отработавший газ сгорания, который вводят в блок удаления оксида азота. Исходя из этого, авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно доводить температуру газа объединенного отработавшего газа сгорания до температуры, подходящей для обеспечения разложения и удаления оксида азота, снижать аккумулированное количество компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в блоке извлечения CO₂ и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки, тем самым сделав настоящее изобретение.

Ниже будут подробно описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено приведенными ниже вариантами осуществления и настоящее изобретение может быть реализовано с применением походящих соответствующих модификаций.

Первый вариант осуществления

На фиг. 1 представлена принципиальная схема, на которой показан пример устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 1 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления утилизирует посредством котла-утилизатора 11 и объединенного котла-утилизатора 12 отходящее тепло отработавшего газа G₁₁ сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки 10, генерирующей отработавший газ G₁₁ сгорания, и затем извлекает CO₂, содержащийся в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, с помощью блока 13 извлечения CO₂. Устройство 1 очистки отработавшего газа содержит электроэнергетическую установку 10, выпускающую отработавший газ G₁₁ сгорания, котел-утилизатор 11, обеспеченный ниже по потоку от электроэнергетической установки 10 в направлении потока отработавшего газа G₁₁ сгорания, объединенный котел-утилизатор 12, обеспеченный ниже по потоку от котла-утилизатора 11, блок 13 извлечения CO₂, обеспеченный ниже по потоку от объединенного котла-утилизатора 12, и блок 14 компрессии CO₂, обеспеченный ниже по потоку от блока 13 извлечения CO₂. Дымовая труба 15, выпускающая часть отработавшего газа G₁₁ сгорания, обеспечена между котлом-утилизатором 11 и объединенным котлом-утилизатором 12.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Как показано на фиг. 2, электроэнергетическая установка 10 представляет собой комбинированную электроэнергетическую установку одновального типа (газовую турбину комбинированного цикла), в которой на одном валу обеспечивают газовую турбину 210, паровую турбину 220 и генератор 230. Газовая турбина 210 содержит компрессор 211, который сжимает воздух A, камеру 212 сгорания, в которой сжигают топливо F с воздухом A, сжатым компрессором 211, и турбину 213, которую приводят во вращение газом сгорания, образованным в камере 212 сгорания. Компрессор 211 присоединен к турбине 213 посредством турбинного вала 240.

Паровая турбина 220 содержит паровую турбину 221 низкого давления, которую приводят во вращение водяным паром низкого давления, и паровую турбину 222 среднего давления/высокого давления, в которой паровая турбина 222A среднего давления, которую приводят во вращение водяным паром среднего давления, соединена с паровой турбиной 222B высокого давления, которую приводят во вращение водяным паром высокого давления. Паровая турбина 221 низкого давления и паровая турбина 222 среднего давления/высокого давления соединены с генератором 230 и газовой турбиной 210 посредством турбинного вала 240. Генератор 230 вырабатывает энергию за счет приведения во вращение газовой турбины 210 и паровой турбины 220 посредством турбинного вала 240.

Электроэнергетическая установка 10 подает отработавший газ G₁₁ сгорания, образованный при выработке электроэнергии, в котел-утилизатор 11 по линии L₁₁ отработавшего газа. Линия L₁₁ отработавшего газа обеспечена линией L_11B ответвления отработавшего газа от положения выше по потоку до положения ниже по потоку от котла-утилизатора 11 в линии L₁₁отработавшего газа, причем линия L_11B ответвления отработавшего газа ответвляется от линии L₁₁ отработавшего газа. В частности, в настоящем изобретении линия L₁₁ отработавшего газа разделяется на основную линию L_11A отработавшего газа (первый путь протекания отработавшего газа) и линию L_11B ответвления отработавшего газа (второй путь протекания отработавшего газа) от положения выше по потоку до положения ниже по потоку от котла-утилизатора 11.

Линия L₁₁ отработавшего газа обеспечена клапаном V_11A регулирования расхода, котлом-утилизатором 11 и дымовой трубой 15 согласно указанной последовательности. Клапан V_11A регулирования расхода регулирует расход отработавшего газа G_11A сгорания (первого отработавшего газа сгорания), протекающего через основную линию L_11Aотработавшего газа. Котел-утилизатор 11 утилизирует отходящее тепло отработавшего газа G_11A сгорания, протекающего через основную линию L_11A отработавшего газа, и подает отработавший газ G_11A сгорания, из которого утилизировали отходящее тепло, в дымовую трубу 15. Из дымовой трубы 15 часть отработавшего газа G_11Aсгорания по мере необходимости выпускают наружу, при этом отработавший газ G_11A сгорания подают в объединенный котел-утилизатор 12. На линии L_11B ответвления отработавшего газа обеспечен клапан V_11В регулирования расхода. Клапан V_11B регулирования расхода регулирует расход отработавшего газа G_11B сгорания (второго отработавшего газа сгорания), протекающего через линию L_11B ответвления отработавшего газа. Из линии L_11B ответвления отработавшего газа часть или весь отработавший газ G₁₁ сгорания протекает по линии L₁₁ отработавшего газа в объединенный котел-утилизатор 12, не проходя через котел-утилизатор 11 и дымовую трубу 15.

В объединенный котел-утилизатор 12 подают объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, в котором объединены отработавший газ G_11A сгорания, протекающий через основную линию L_11Aотработавшего газа, и отработавший газ G_11B сгорания, протекающий через линию L_11B ответвления отработавшего газа. Объединенный котел-утилизатор 12 утилизирует отходящее тепло из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания. Внутри объединенного котла-утилизатора 12 обеспечен блок 120 удаления оксида азота, который восстанавливает оксид азота, такой как монооксид азота и диоксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, и удаляет его. Таким образом, обеспечение блока 120 удаления оксида азота внутри объединенного котла-утилизатора 12 позволяет уменьшать размеры устройства 1 очистки отработавшего газа. Следует отметить, что блок 120 удаления оксида азота необязательно нужно обеспечивать в интегрированной форме внутри объединенного котла-утилизатора 12 и его можно обеспечивать за пределами объединенного котла-утилизатора 12.

Блок 120 удаления оксида азота содержит блок 121 подачи восстанавливающего агента, который вводит восстанавливающий агент в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания для восстановления оксида азота, и устройство 122 селективного каталитического восстановления (SCR), которое обеспечено ниже по потоку от блока 121 подачи восстанавливающего агента и заполнено катализатором удаления оксидов азота, выполненным с возможностью селективного восстановления оксида азота. На восстанавливающий агент в блоке 121 подачи восстанавливающего агента не накладывают конкретные ограничения, пока он может обеспечивать разложение и удаление оксида азота, такого как монооксид азота и диоксид азота. На катализатор удаления оксидов азота в устройстве 122 селективного каталитического восстановления не накладывают конкретные ограничения, пока он может обеспечивать разложение и удаление оксида азота, такого как монооксид азота и диоксид азота.

В объединенном котле-утилизаторе 12 блок 120 удаления оксида азота подает восстанавливающий агент из блока 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания и осуществляет обработку путем разложения с помощью устройства 122 селективного каталитического восстановления к оксиду азота, в который подали восстанавливающий агент. Объединенный котел-утилизатор 12 утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, в котором оксид азота подвергали обработке путем разложения, и подает объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, из которого утилизировали отходящее тепло, в блок 13 извлечения CO₂.

Блок 13 извлечения CO₂ содержит абсорбционную колонну CO₂, которая абсорбирует диоксид углерода (CO₂) из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, и колонну регенерации CO₂, которая нагревает жидкость, абсорбирующую CO₂, имеющую абсорбированный CO₂, для высвобождения CO₂ из жидкости, абсорбирующей CO₂. На жидкость, абсорбирующую CO₂, не накладывают конкретные ограничения, пока она может извлекать диоксид углерода (CO₂) из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, и в качестве нее можно использовать, например, абсорбирующую жидкость на основе ряда аминов. Блок 13 извлечения CO₂ выпускает наружу объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, из которого извлекли CO₂, и подает извлеченный CO₂ в блок 14 компрессии CO₂. Блок 14 компрессии CO₂ сжимает и выпускает CO₂, полученный из блока 13 извлечения CO₂.

Устройство 1 очистки отработавшего газа содержит первый блок 16 измерения отработавшего газа, который измеряет расход газа и температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в объединенный котел-утилизатор 12, второй блок 17 измерения отработавшего газа, который измеряет расход газа и концентрацию оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, введенного в блок 13 извлечения CO₂, и блок 18 управления, который регулирует подаваемое количество топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, и подаваемое количество восстанавливающего агента, поданного из блока 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания. Блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11A и V_11B регулирования расхода и подаваемое количество топлива, поданного в электроэнергетическую установку 10, на основании расхода газа и температуры объединенного отработавшего газа G₁ сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления регулирует подаваемое количество топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, на основании расхода газа и концентрации оксида азота в объединенном отработавшем газе G₁ сгорания, измеренных вторым блоком 17 измерения отработавшего газа. Измерение расхода газа и температуры первым блоком 16 измерения отработавшего газа и измерение расхода газа и концентрации оксида азота вторым блоком 17 измерения отработавшего газа осуществляют с использованием способа, известного из существующего уровня техники.

Блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11A и V_11B регулирования расхода и подаваемое количество топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, составляла 300°C или выше и 400°C или ниже. За счет такого регулирования устройство 1 очистки отработавшего газа может доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота в объединенном котле-утилизаторе 12, до температуры, подходящей для обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать возможность более эффективного разложения и удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, оказывается ниже 300°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из уменьшения величины открытия клапана V_11A регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_11B регулирования расхода так, чтобы увеличивать в объединенном отработавшем газе G₂₁сгорания долю отработавшего газа G_11B сгорания, протекавшего через линию L_11B ответвления отработавших газов, относительно отработавшего газа G_11A сгорания, протекавшего через основную линию L_11A отработавшего газа. Это может приводить к увеличению доли отработавшего газа G_11B сгорания относительно отработавшего газа G_11A сгорания, в котором понижена температура отработавшего газа G_11A сгорания, поскольку котел-утилизатор 11 утилизировал от него тепло, а температура отработавшего газа G_11Bсгорания является высокой, поскольку котел-утилизатор 11 не утилизировал от него тепло, и, следовательно, повышается температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапанов V_11A и V_11B регулирования расхода для увеличения количества подачи топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы увеличивать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, превышает 400°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из увеличения величины открытия клапана V_11A регулирования расхода и уменьшения величины открытия клапана V_11B регулирования расхода так, чтобы уменьшать в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания долю отработавшего газа G_11B сгорания, протекающего через линию L_11B ответвления отработавшего газа, относительно отработавшего газа G_11A сгорания, протекающего через основную линию L_11A отработавшего газа. Это может приводить к уменьшению доли отработавшего газа G_11B сгорания относительно отработавшего газа G_11A сгорания, в котором понижена температура отработавшего газа G_11A сгорания, поскольку котел-утилизатор 11 утилизировал от него тепло, и в котором высокая температура отработавшего газа G_11B сгорания, поскольку котел-утилизатор 11 не утилизировал от него тепло, и, следовательно, понижается температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапанов V_11A и V_11B регулирования расхода для уменьшения количества подачи топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы уменьшать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

Блок 18 управления регулирует подаваемое количество восстанавливающего агента, поданного из блока 121 подачи восстанавливающего агента, и регулирует концентрацию оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, измеренные вторым блоком 17 измерения отработавшего газа для обеспечения ее соответствия предварительно заданному значению или меньшему значению. В случае если концентрация оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, измеренная вторым блоком 17 измерения отработавшего газа, превышает предварительно заданное значение, блок 18 управления увеличивает подаваемое количество восстанавливающего агента из блока 121 подачи восстанавливающего агента. В случае если концентрация оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, измеренная вторым блоком 17 измерения отработавшего газа, меньше предварительно заданного значения, блок 18 управления поддерживает или уменьшает подаваемое количество восстанавливающего агента из блока 121 подачи восстанавливающего агента. За счет такого регулирования устройство 1 очистки отработавшего газа может доводить концентрацию оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, введенном в блок 13 извлечения CO₂, до предварительно заданного значения или ниже для эффективного снижения концентрации оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания после выпуска CO₂ из блока 13 извлечения CO₂.

Далее будет описан общий принцип работы устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Отработавший газ G₁₁ сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10 через линию L₁₁ отработавшего газа, разделяют на отработавший газ G_11A сгорания, протекающий через основную линию L_11Aотработавшего газа, и отработавший газ G_11B сгорания, протекающий через линию L_11B ответвления отработавшего газа. Отработавший газ G_11A сгорания, протекающий через основную линию L_11A отработавшего газа, после утилизации отходящего тепла газа G_11A котлом-утилизатором 11 для снижения температуры, после выпуска части газа G_11A из дымовой трубы 15, объединяют с отработавшим газом G_11B сгорания, протекающим через линию L_11B ответвления отработавшего газа, в линии L₁₁ отработавшего газа. Отработавший газ G_11B сгорания, протекающий в условиях высокой температуры через линию L_11B ответвления отработавшего газа, не проходя через котел-утилизатор 11, объединяют с отработавшим газом G_11A сгорания, протекающим через основную линию отработавшего газа, в линии L₁₁ отработавшего газа.

Объединенный отработавший газ G₂₁сгорания, в который объединены отработавший газ G_11A сгорания и отработавший газ G_11B сгорания, подают по линии L₁₁ отработавшего газа в объединенный котел-утилизатор 12. Здесь блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11A и V_11B регулирования расхода и подаваемое количество топлива F, поданного по мере необходимости в электроэнергетическую установку 10 так, чтобы температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания была равна предварительно заданному значению температуры (например, 300°C или выше и 400°C или ниже). В объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в объединенный котел-утилизатор 12, подают восстанавливающий агент из блока 121 подачи восстанавливающего агента в блоке 120 удаления оксида азота, а после разложения и удаления оксида азота с помощью устройства 122 селективного каталитического восстановления объединенный отработавший газ сгорания подают в блок 13 извлечения CO₂. Здесь блок 18 управления регулирует количество восстанавливающего агента, поданного по мере необходимости из блока 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, так, чтобы содержание оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, поданном в блок 13 извлечения CO₂, не превышало предварительно заданного значения. Объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в блок 13 извлечения CO₂, после извлечения CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, выпускают из устройства 1 очистки отработавшего газа. CO₂ из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, извлеченный с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, нагревают для обеспечения его высвобождения из жидкости, абсорбирующей CO₂, а затем подают в блок 14 компрессии CO₂, сжимают и выпускают наружу.

Как описано выше, в соответствии с описанным выше вариантом осуществления отработавший газ G₁₁ сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10, разделяют на основную линию L_11A отработавшего газа и линию L_11B ответвления отработавшего газа, а затем котел-утилизатор 11, обеспеченный на основной линии L_11A отработавшего газа, утилизирует отходящее тепло отработавшего газа G_11A сгорания, при этом отработавший газ G₁₁ сгорания после утилизации от него отходящего тепла объединяют с отработавшим газом G_11B сгорания, протекающим через линию L_11Bответвления отработавшего газа в условиях высокой температуры, причем температуры более высокой, чем температура отработавшего газа G_11A сгорания для образования объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в объединенный котел-утилизатор 12, до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки 10. Поскольку температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания можно доводить до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота, путем только обеспечения линии L_11B ответвления отработавшего газа, можно также ограничить повышение затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство 1 очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

В описанном выше варианте осуществления описана конфигурация, в которой котел-утилизатор 11 обеспечивают на основной линии L_11A отработавшего газа, но котел-утилизатор 11 может быть выполнен с возможностью обеспечения на линии L_11Bответвления отработавшего газа или котел-утилизатор 11 может быть выполнен с возможностью обеспечения как на основной линии L_11A отработавшего газа, так и на линии L_11B ответвления отработавшего газа. В случае если котел-утилизатор 11 обеспечивают как на основной линии L_11A отработавшего газа, так и на линии L_11Bответвления отработавшего газа, можно доводить объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания до желаемой температуры посредством дифференцирования количества принятого отходящего тепла из отработавшего газа G_11A сгорания в котле-утилизаторе 11 на основной линии L_11A отработавшего газа от количества принятого отходящего тепла из отработавшего газа G_11Bсгорания в котле-утилизаторе 11 на линии L_11B ответвления отработавшего газа. Электроэнергетическая установка 10 может представлять собой существующую электроэнергетическую установку или вновь построенную электроэнергетическую установку. В случае если электроэнергетическая установка 10 представляет собой существующую электроэнергетическую установку, можно получать конфигурацию устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления путем простого обеспечения линии L_11B ответвления отработавшего газа на существующей линии отработавшего газа.

Можно соответствующим образом модифицировать конфигурацию объединенного котла-утилизатора 12 в описанном выше варианте осуществления. На фиг. 3 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления. В устройстве 2 очистки отработавшего газа, представленном на фиг. 3, объединенный котел-утилизатор 12 содержит парогенерирующий блок 123, обеспеченный ниже по потоку от блока 120 удаления оксида азота. Парогенерирующий блок 123 содержит блок 123A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, обеспеченный ниже по потоку от блока 120 удаления оксида азота в направлении потока объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, и блок 123B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, обеспеченный ниже по потоку от блока 123A, генерирующего водяной пар, приводящий в действие турбину.

Блок 123A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, из которого удалили оксид азота, для генерирования приводящего в действие турбину водяного пара S₁, который представляет собой водяной пар низкого давления для приведения в действие паровой турбины 19 низкого давления. Блок 123A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, подает приводящий в действие турбину водяной пар S₁ в паровую турбину 19 низкого давления по линии L₁₂ подачи водяного пара. Паровая турбина 19 низкого давления может представлять собой турбину, обеспеченную за пределами устройства 2 очистки отработавшего газа, или паровую турбину 221 низкого давления в электроэнергетической установке 10, показанной на фиг. 2. Паровую турбину 19 низкого давления приводят во вращение водяным паром S₁, приводящим в действие турбину, для выработки генератором электроэнергии (не показано на рисунке). Это позволяет устройству 2 очистки отработавшего газа вырабатывать электроэнергию за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, утилизированного объединенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество водяного пара, необходимого для приведения в действие паровой турбины 19 низкого давления. После приведения в действие турбины паровая турбина 19 низкого давления подает водяной пар S₁, приводящий в действие турбину, в качестве водяного пара S₂ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, в блок 13 извлечения CO₂ по линии L₁₃ выпуска водяного пара.

Блок 123B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, из которого удалили оксид азота, для генерирования приводящего в действие блок компрессии CO₂ водяного пара S₃, который представляет собой водяной пар низкого давления для приведения в действие блока 14 компрессии CO₂. Блок 123B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, подает водяной пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в блок 14 компрессии CO₂ по линии L₁₄ подачи водяного пара. Блок 14 компрессии CO₂ приводит в действие блок компрессии CO₂ с помощью водяного пара S₃, приводящего в действие блок компрессии CO₂, для компрессии CO₂. Это позволяет устройству 2 очистки отработавшего газа сжимать CO₂ за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, утилизированного объединенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество водяного пара, необходимого для компрессии CO₂. После приведения в действие блока компрессии CO₂ блок 14 компрессии CO₂ подает водяной пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в качестве водяного пара S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, в блок 13 извлечения CO₂ по линии L₁₅ выпуска водяного пара.

Блок 13 извлечения CO₂подает водяной пар S₂ и водяной пар S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂жидкости, в ребойлер в колонне регенерации CO₂ для высвобождения CO₂ из абсорбирующей CO₂ жидкости, имеющей извлеченный CO₂. Это позволяет устройству 2 очистки отработавшего газа уменьшать количество водяного пара, которое используют в ребойлере в абсорбционной колонне CO₂. Блок 13 извлечения CO₂ подает конденсированную воду W, в которой конденсатом являются водяной пар S₂ и водяной пар S₄для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, которые использовали в ребойлере в абсорбционной колонне CO₂, в блок 123A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, и блок 123B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в объединенном котле-утилизаторе 12.

Блок 18 управления регулирует подаваемое количество топлива F, поданного в камеру 212 сгорания в электроэнергетической установке 10, подаваемое количество водяного пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 19 низкого давления, и подаваемое количество водяного пара S₃, приводящего в действие блок компрессии CO₂, поданного в блок 14 компрессии CO₂, на основании температуры и расхода газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа, который вводят в блок 120 удаления оксида азота. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, меньше предварительно заданного диапазона, блок 18 управления увеличивает количество топлива F, поданного в камеру 212 сгорания в электроэнергетической установке 10. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, превышают предварительно заданный диапазон, блок 18 управления уменьшает количество топлива F, поданного в камеру 212 сгорания в электроэнергетической установке 10. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, меньше предварительно заданного диапазона, блок 18 управления уменьшает величину открытия по меньшей мере одного из клапана V₁₂ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₂ подачи водяного пара, и клапана V₁₄регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₄ подачи водяного пара, для уменьшения подаваемого количества по меньшей мере одного из водяного пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 19 низкого давления, и водяного пара S₃, приводящего в действие блок компрессии CO₂, поданного в блок 14 компрессии CO₂. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, превышают предварительно заданный диапазон, блок 18 управления увеличивает величину открытия по меньшей мере одного из клапана V₁₂ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₂подачи водяного пара, и клапана V₁₄ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₄ подачи водяного пара, для увеличения подаваемого количества по меньшей мере одного из водяного пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 19 низкого давления, и водяного пара S₃, приводящего в действие блок компрессии CO₂, поданного в блок 14 компрессии CO₂. За счет такого регулирования можно доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать возможность более эффективного снижения содержания оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания.

Как описано выше, в соответствии с устройством 2 очистки отработавшего газа в описанном выше варианте осуществления посредством блока 123A, генерирующего водяной пар, приводящий в действие турбину, и блока 123B, генерирующего водяной пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в объединенном котле-утилизаторе 12 можно получать водяной пар S₁, приводящий в действие турбину, предназначенный для приведения во вращение паровой турбины 19 низкого давления, водяной пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, предназначенный для компрессии CO₂, и водяной пар S₂ и водяной пар S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, предназначенные для регенерации абсорбирующей CO₂жидкости, так, что можно уменьшать количество водяного пара, использованного во всем устройстве 2 очистки отработавшего газа.

На фиг. 4 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства 2 очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления. В устройстве 3 очистки отработавшего газа, показанном на фиг. 4, объединенный котел-утилизатор 12 содержит помимо парогенерирующего блока 123, показанного на фиг. 3, блок 124 подогрева, обеспеченный выше по потоку от блока 120 удаления оксида азота, где он представляет собой участок введения объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, и парогенерирующий блок 125, обеспеченный между блоком 124 подогрева и блоком 120 удаления оксида азота. Парогенерирующий блок 125 обеспечен ниже по потоку от блока 124 подогрева и содержит блок 125A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, который генерирует водяной пар высокого давления для приведения во вращение паровой турбины 20A высокого давления из паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления, и блок 125B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, который обеспечен ниже по потоку от блока 125A, генерирующего водяной пар, приводящий в действие турбину, и генерирует водяной пар среднего давления для приведения во вращение паровой турбины 20B среднего давления из паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления.

Блок 124 подогрева подогревает объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, введенный в объединенный котел-утилизатор 12 (например, до 500°C или выше и 600°C или ниже), и подает подогретый объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, в блок 125A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, в парогенерирующем блоке 125. Объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания можно нагревать с использованием нагревательного устройства, известного из существующего уровня техники. В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в объединенный котел-утилизатор 12, является высокой, необязательно обеспечивать блок 124 подогрева.

Блок 125A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, подогретого с помощью блока 124 подогрева, для генерирования водяного пара S₅, приводящего в действие турбину, который представляет собой водяной пар высокого давления для приведения в действие паровой турбины 20A высокого давления из паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления. Блок 125A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, подает водяной пар S₅, приводящий в действие турбину, в паровую турбину 20A высокого давления по линии L₁₆ подачи водяного пара. Паровая турбина 20 среднего давления/высокого давления может представлять собой турбину, расположенную за пределами устройства 3 очистки отработавшего газа, или паровую турбину 222 среднего давления/высокого давления в электроэнергетической установке 10, показанной на фиг. 2. Паровую турбину 20A высокого давления приводят во вращение водяным паром S₅, приводящим в действие турбину, для выработки генератором электроэнергии (не показано на рисунке). Это позволяет устройству 3 очистки отработавшего газа вырабатывать электроэнергию за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания, утилизированного объединенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество водяного пара, необходимого для приведения в действие паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления. После приведения в действие турбины паровая турбина 20A высокого давления подает водяной пар S₆, приводящий в действие турбину в блок 125A, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, по линии L₁₇выпуска водяного пара.

Блок 125B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, подогретого с помощью блока 124 подогрева, для генерирования водяного пара S₇, приводящего в действие турбину, который представляет собой водяной пар среднего давления для приведения в действие паровой турбины 20B среднего давления из паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления. Блок 125B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, подает водяной пар S₇, приводящий в действие турбину, в паровую турбину 20B среднего давления по линии L₁₈ подачи водяного пара. Паровую турбину 20B среднего давления приводят во вращение водяным паром S₇, приводящим в действие турбину, для выработки генератором электроэнергии (не показано на рисунке). Это позволяет устройству 3 очистки отработавшего газа вырабатывать электроэнергию за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, утилизированного объединенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество водяного пара, необходимого для приведения в действие паровой турбины 20B среднего давления. После приведения в действие турбины паровая турбина 20B среднего давления подает водяной пар S₈, приводящий в действие турбину, в блок 125B, генерирующий водяной пар, приводящий в действие турбину, по линии L₁₉ выпуска водяного пара.

Блок 18 управления регулирует подаваемые количества водяного пара S₅ и водяного пара S₇, приводящих в действие турбину, поданных в паровую турбину 20 среднего давления/высокого давления, на основании температуры и расхода газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа, который вводят в блок 120 удаления оксида азота. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, меньше предварительно заданного диапазона, блок 18 управления уменьшает величину открытия по меньшей мере одного из клапана V₁₆ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₆подачи водяного пара, и клапана V₁₈ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₈ подачи водяного пара, для уменьшения количества по меньшей мере одного из водяного пара S₅ и водяного пара S₇, приводящих в действие турбину, поданных в паровую турбину 20 среднего давления/высокого давления. В случае если температура и расход газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота, превышают предварительно заданный диапазон, блок 18 управления увеличивает величину открытия по меньшей мере одного из клапана V₁₆ регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₆ подачи водяного пара, и клапана V₁₈регулирования расхода, обеспеченного на линии L₁₈ подачи водяного пара, для увеличения количества по меньшей мере одного из водяного пара S₅ и водяного пара S₇, приводящих в действие турбину, поданных в паровую турбину 20 среднего давления/высокого давления. За счет такого регулирования можно доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в блок 120 удаления оксида азота до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать возможность более эффективного снижения содержания оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания.

Как описано выше, в соответствии с устройством 3 очистки отработавшего газа в описанном выше варианте осуществления посредством блоков 125A и 125B, генерирующих водяной пар, приводящий в действие турбину, в объединенном котле-утилизаторе 12 можно получать водяной пар S₅ и водяной пар S₇, приводящие в действие турбину, предназначенные для приведения во вращение паровой турбины 20 среднего давления/высокого давления, так, что можно уменьшать количество водяного пара, использованного во всем устройстве 3 очистки отработавшего газа.

Второй вариант осуществления

Далее будет описан второй вариант осуществления настоящего изобретения. В следующем варианте осуществления в основном приведено описание отличий от описанного выше варианта осуществления для исключения повторных объяснений. Следует отметить, что те же компоненты, что и в первом варианте осуществления, описанном выше, обозначены теми же условными обозначениями. Кроме того, приведенные ниже варианты осуществления изобретения можно комбинировать соответствующим образом при реализации.

На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на которой показан пример устройства 4 очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 5, устройство 4 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления утилизирует отходящее тепло отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, соответственно выпущенных из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2, посредством объединенного котла-утилизатора 12, а затем извлекает CO₂, содержащийся в отработавших газах G_11-1 и G_11-2 сгорания, с помощью блока 13 извлечения CO₂. Устройство 4 очистки отработавшего газа содержит электроэнергетическую установку (первую электроэнергетическую установку) 10-1, выпускающую отработавший газ G_11-1 сгорания (первый отработавший газ сгорания), электроэнергетическую установку (вторую электроэнергетическую установку) 10-2, выпускающую отработавший газ G_11-2 сгорания (второй отработавший газ сгорания), котел-утилизатор 11-1, обеспеченный ниже по потоку от электроэнергетической установки 10-1 в направлении потока отработавшего газа G_11-1 сгорания, объединенный котел-утилизатор 12, обеспеченный ниже по потоку от котла-утилизатора 11-1, устройство 13 извлечения CO₂, обеспеченное ниже по потоку от объединенного котла-утилизатора 12, и блок 14 компрессии CO₂, обеспеченный ниже по потоку от блока 13 извлечения CO₂. Дымовая труба 15-1, выпускающая часть отработавшего газа G_11-1 сгорания, обеспечена между котлом-утилизатором 11-1 и объединенным котлом-утилизатором 12.

Электроэнергетическая установка 10-1 выпускает отработавший газ G_11-1 сгорания, сгенерированный при выработке электроэнергии, в линию L_11-1 отработавшего газа (первый путь протекания отработавшего газа). Линия L_11-1 отработавшего газа обеспечена котлом-утилизатором 11-1, дымовой трубой 15-1 и клапаном V_11-1 регулирования расхода, согласно указанной последовательности. Клапан V_11-1 регулирования расхода регулирует расход отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего через линию L_11-1 отработавшего газа. Котел-утилизатор 11-1 утилизирует отходящее тепло отработавшего газа G_11-1 сгорания, который выпущен из электроэнергетической установки 10-1 и протекает через линию L_11-1 отработавшего газа, и подает отработавший газ G_11-1 сгорания, из которого было утилизировано отходящее тепло, в дымовую трубу 15-1. Из дымовой трубы 15-1 часть отработавшего газа G_11-1 сгорания по мере необходимости выпускают наружу, при этом отработавший газ G_11-1 сгорания подается в объединенный котел-утилизатор 12.

Электроэнергетическая установка 10-2 выпускает отработавший газ G_11-2 сгорания, сгенерированный при выработке электроэнергии, в линию L_11-2 отработавшего газа (второй путь протекания отработавшего газа). На линии L_11-2 отработавшего газа обеспечен клапан V_11-2 регулирования расхода. Клапан V_11-2 регулирования расхода регулирует расход отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего через линию L_11-2 отработавшего газа.

В объединенный котел-утилизатор 12 подают объединенный отработавший газ G₂₁сгорания, в котором объединены отработавший газ G_11-1 сгорания, протекающий через линию L_11-1 отработавшего газа, и отработавший газ G_11-2 сгорания, протекающий через линию L_11-2 отработавшего газа. Внутри объединенного котла-утилизатора 12 обеспечен блок 120 удаления оксида азота, который восстанавливает оксид азота, такой как монооксид азота и диоксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе G₂₁сгорания, и удаляет его.

Устройство 4 очистки отработавшего газа содержит блок 18 управления, который регулирует величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и клапана V_11-2 регулирования расхода, и подаваемое количество топлива, поданного в электроэнергетическую установку 10, на основании расхода газа и температуры объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления регулирует величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и клапана V_11-2 регулирования расхода и подаваемые количества топлива F, поданного в электроэнергетические установки 10-1 и 10-2, для доведения температуры объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания, измеренной первым блоком 16 измерения отработавшего газа, до 300°C или выше и 400°C или ниже. За счет такого регулирования устройство 4 очистки отработавшего газа может доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота в объединенном котле-утилизаторе 12, до температуры, подходящей для обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать возможность более эффективного разложения и удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, оказывается ниже 300°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из уменьшения величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода так, чтобы увеличивать в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания долю отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего через линию L_11-2 отработавшего газа, относительно отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего через линию L_11-1 отработавшего газа. Это может приводить к увеличению доли отработавшего газа G_11-2 сгорания относительно отработавшего газа G_11-1 сгорания, в котором понижена температура отработавшего газа G_11-1 сгорания, поскольку котел-утилизатор 11-1 утилизировал от него тепло, и в котором высокая температура отработавшего газа G_11-2 сгорания, поскольку котел-утилизатор 11-1 не утилизировал от него тепло, и, следовательно, повышается температура объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и клапана V_11-2 регулирования расхода для увеличения подаваемого количества топлива, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы увеличивать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, превышает 400°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из увеличения величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и уменьшения величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода так, чтобы уменьшать в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания долю отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего через линию L_11-2 отработавшего газа, относительно отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего через линию L_11-1 отработавшего газа. Это может приводить к уменьшению доли отработавшего газа G_11-2 сгорания относительно отработавшего газа G_11-1 сгорания, в котором понижена температура отработавшего газа G_11-1 сгорания, поскольку котел-утилизатор 11-1 утилизировал от него тепло, и в котором высокая температура отработавшего газа G_11-2 сгорания, поскольку котел-утилизатор 11-1 не утилизировал от него тепло, и, следовательно, понижается температура объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и клапана V_11-2 регулирования расхода для уменьшения подаваемого количества топлива, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы уменьшать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания. Для других компонентов описание опущено, поскольку другие компоненты являются такими же, как компоненты устройства 1 очистки отработавшего газа, показанного на фиг. 1.

Далее будет описан общий принцип работы устройства 4 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Отработавший газ G_11-1 сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10-1, после утилизации отходящего тепла газа G_11-1 котлом-утилизатором 11-1 в линии L_11-1 отработавшего газа для снижения температуры и после выпуска части газа G_11-1 из дымовой трубы 15-1, подают в линию L₂₁ объединенного отработавшего газа. Отработавший газ G_11-2 сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10-2, подают через линию L_11-2 отработавшего газа в линию L₂₁ объединенного отработавшего газа. В линии L₂₁объединенного отработавшего газа отработавший газ G_11-1 сгорания и отработавший газ G_11-2 сгорания объединяют для получения объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, в котором отходящее тепло отработавшего газа G_11-1 сгорания было утилизировано котлом-утилизатором 11-1 для снижения температуры этого газа, а отработавший газ G_11-2 сгорания имеет более высокую температуру, чем отработавший газ G_11-1 сгорания, при этом образованный в результате объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания подают в объединенный котел-утилизатор 12. Здесь блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода и подаваемое количество топлива F, поданного по мере необходимости в электроэнергетическую установку 10 так, чтобы температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания была равна предварительно заданному значению температуры (например, 300°C или выше и 400°C или ниже). В объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в объединенный котел-утилизатор 12, подают восстанавливающий агент из блока 121 подачи восстанавливающего агента в блоке 120 удаления оксида азота, а после разложения и удаления оксида азота с помощью устройства 122 селективного каталитического восстановления объединенный отработавший газ сгорания подают в блок 13 извлечения CO₂. Здесь блок 18 управления регулирует количество восстанавливающего агента, поданного по мере необходимости из блока 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, так, чтобы содержание оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, поданном в блок 13 извлечения CO₂, не превышало предварительно заданного значения. Объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в блок 13 извлечения CO₂, после извлечения CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, выпускают из устройства 4 очистки отработавшего газа. CO₂ из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, извлеченный с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, нагревают для обеспечения его высвобождения из жидкости, абсорбирующей CO₂, а затем подают в блок 14 компрессии CO₂, сжимают и выпускают.

Как описано выше, в соответствии с описанным выше вариантом осуществления котел-утилизатор 11-1, обеспеченный на линии L_11-1 отработавшего газа, утилизирует отходящее тепло отработавшего газа G_11-1 сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки 10-1, при этом отработавший газ G_11-1 сгорания после утилизации от него отходящего тепла объединяют с отработавшим газом G_11-2 сгорания, выпущенным из электроэнергетической установки 10-2 и протекающим через линию L_11-2 отработавшего газа в условиях высокой температуры, причем температуры более высокой, чем температура отработавшего газа G_11-1 сгорания, а затем образуют объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в объединенный котел-утилизатор 12, до температуры в диапазоне, подходящем для разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, выпущенных из электроэнергетической установки 10. Поскольку нет необходимости обеспечивать блок 120 удаления оксида азота на линии L_11-2 выпуска отработавшего газа, которая является одной из линий L_11-1 и L_11-2 выпуска отработавшего газа, это также может приводить к ограничению увеличения затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство 4 очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

В описанном выше варианте осуществления описана конфигурация, в которой котел-утилизатор 11-1 обеспечен на линии L_11-1 отработавшего газа, но котел-утилизатор 11-1 может быть выполнен с возможностью обеспечения на линии L_11-2 отработавшего газа или котел-утилизатор 11-1 может быть выполнен с возможностью обеспечения как на линии L_11-1 отработавшего газа, так и на линии L_11-2 отработавшего газа. В случае если котел-утилизатор 11-1 обеспечивают как на линии L_11-1 отработавшего газа, так и на линии L_11-2 отработавшего газа, можно доводить объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания до желаемой температуры посредством дифференцирования количества принятого отходящего тепла из отработавшего газа G_11-1 сгорания в котле-утилизаторе 11-1 на линии L_11-1 отработавшего газа от количества принятого отходящего тепла из отработавшего газа G_11-2 сгорания в котле-утилизаторе 11 на линии L_11-2 отработавшего газа. Каждая из двух электроэнергетических установок 10-1 и 10-2 может представлять собой существующую электроэнергетическую установку или вновь построенную электроэнергетическую установку. Например, в случае если электроэнергетическая установка 10-1 представляет собой существующую электроэнергетическую установку, объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания можно доводить до желаемой температуры только с помощью вновь обеспеченной электроэнергетической установки 10-2 и линии L_11-2 отработавшего газа. Конфигурация объединенного котла-утилизатора 12 может быть такой же, как конфигурация, показанная на фиг. 3 или фиг. 4.

На фиг. 6 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства 4 очистки отработавшего газа в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 6, устройство 5 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления утилизирует отходящее тепло отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, соответственно выпущенных из электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, посредством объединенного котла-утилизатора 12, а затем извлекает CO₂, содержащийся в объединенных отработавших газах G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, с помощью блока 13 извлечения CO₂. Устройство 5 очистки отработавшего газа содержит электроэнергетическую установку (первую электроэнергетическую установку) 10-1, выпускающую отработавший газ G_11-1 сгорания (первый отработавший газ сгорания), электроэнергетическую установку (первую электроэнергетическую установку) 10-2, выпускающую отработавший газ G_11-2 сгорания (первый отработавший газ сгорания), электроэнергетическую установку (вторую электроэнергетическую установку) 10-3, выпускающую отработавший газ G_11-3 сгорания (второй отработавший газ сгорания), электроэнергетическую установку (вторую электроэнергетическую установку) 10-4, выпускающую отработавший газ G_11-4 сгорания (второй отработавший газ сгорания), электроэнергетическую установку (вторую электроэнергетическую установку) 10-5, выпускающую отработавший газ G_11-5 сгорания (второй отработавший газ сгорания), котел-утилизатор 11-1, обеспеченный ниже по потоку от электроэнергетической установки 10-1 в направлении потока отработавшего газа G_11-1 сгорания, котел-утилизатор 11-2, обеспеченный ниже по потоку от электроэнергетической установки 10-2 в направлении потока отработавшего газа G_11-2 сгорания, объединенный котел-утилизатор 12, обеспеченный ниже по потоку от котла-утилизатора 11-1, блок 13 извлечения CO₂, обеспеченный ниже по потоку от объединенного котла-утилизатора 12, и блок 14 компрессии CO₂, обеспеченный ниже по потоку от блока 13 извлечения CO₂. Дымовая труба 15-1, выпускающая часть отработавшего газа G_11-1 сгорания, обеспечена между котлом-утилизатором 11-1 и объединенным котлом-утилизатором 12, а дымовая труба 15-2, выпускающая часть отработавшего газа G_11-2 сгорания, обеспечена между котлом-утилизатором 11-2 и объединенным котлом-утилизатором 12.

Электроэнергетические установки 10-1 и 10-2 выпускают отработавшие газы G_11-1 и G_11-2сгорания, сгенерированные при выработке электроэнергии, в линии L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа (первый путь протекания отработавшего газа).

Линии L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа соответственно обеспечены котлами-утилизаторами 11-1 и 11-2, дымовыми трубами 15-1 и 15-2 и клапанами V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода, согласно указанной последовательности. Клапаны V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода регулируют расходы отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, протекающих через линии L_11-1 и L_11-2 отработавших газов соответственно. Котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 утилизируют отходящее тепло отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, которые выпущены из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2 и протекают через линии L_11-1 и L_11-2 отработавших газов, и подают отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания, от которых утилизировали отходящее тепло, в дымовые трубы 15-1 и 15-2, соответственно. Из дымовых труб 15-1 и 15-2 отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания подают в объединенный котел-утилизатор 12, а часть отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания по мере необходимости выпускают наружу.

Электроэнергетические установки 10-3, 10-4 и 10-5 выпускают отработавшие газы G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, сгенерированные при выработке электроэнергии, в линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа (второй путь протекания отработавшего газа) соответственно. Линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа обеспечены клапанами V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода соответственно.

Клапаны V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода регулируют расходы отработавших газов G_11-3, G_11-4и G_11-5 сгорания, протекающих через линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавших газов соответственно.

В объединенный котел-утилизатор 12 подают объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, в котором объединены отработавшие газы G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающие через линии L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа. Внутри объединенного котла-утилизатора 12 обеспечен блок 120 удаления оксида азота, который восстанавливает оксид азота, такой как монооксид азота и диоксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, и удаляет его.

Устройство 5 очистки отработавшего газа содержит блок 18 управления, который регулирует величины открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода и подаваемое количество топлива F, поданного в электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, на основании расхода газа и температуры объединенного отработавшего газа G₂₁сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления регулирует соответственно величины открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода и подаваемое количество топлива F, поданного в электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, для доведения температуры объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренной первым блоком 16 измерения отработавшего газа, до 300°C или выше и 400°C или ниже. За счет такого регулирования устройство 5 очистки отработавшего газа может доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота в объединенном котле-утилизаторе 12, до температуры, подходящей для обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы дополнительно обеспечивать возможность более эффективного разложения и удаления оксида азота из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, оказывается ниже 300°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из уменьшения величин открытия клапанов V_11-1и V_11-2 регулирования расхода и увеличения величин открытия клапанов V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода так, чтобы увеличивать в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания долю отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающих через линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа, относительно отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, протекающих через линии L_11-1и L_11-2 отработавшего газа. Это может приводить к увеличению доли отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания относительно отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, в которых понижены температуры отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, поскольку котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 утилизировали тепло из них, и в которых высокие температуры отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, поскольку котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 не утилизировали тепло из них, и, следовательно, повышается температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода для увеличения подаваемого количества топлива F, поданного в электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, так, чтобы увеличивать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, превышает 400°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одно из увеличения величин открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода и уменьшения величин открытия клапанов V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода так, чтобы уменьшать в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания долю отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающих через линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа, относительно отработавшего газа G_11-1 и G_11-2 сгорания, протекающего через линии L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа. Это может приводить к уменьшению доли отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания относительно отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, в которых понижены температуры отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, поскольку котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 утилизировали от них тепло, и в которых высокие температуры отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, поскольку котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 не утилизировали от них тепло, и, следовательно, уменьшается температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может поддерживать величины открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода для уменьшения подаваемого количества топлива, поданного в электроэнергетическую установку 10, так, чтобы уменьшать температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания. Для других компонентов описание опущено, поскольку другие компоненты являются такими же, как компоненты устройства 1 очистки отработавшего газа, показанного на фиг. 1.

Далее будет описан общий принцип работы устройства 5 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания, выпущенные из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2, после утилизации отходящего тепла газов G_11-1 и G_11-2 котлами-утилизаторами 11-1 и 11-2 в линиях L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа для снижения температур и после выпуска части газов G_11-1 и G_11-2 из дымовых труб 15-1 и 15-2, подают в линию L₂₁ объединенного отработавшего газа. Отработавшие газы G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, выпущенные из электроэнергетических установок 10-3, 10-4 и 10-5, подают через линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавших газов в линию L₂₁ объединенного отработавшего газа. В линии L₂₁ объединенного отработавшего газа отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания и отработавшие газы G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания объединяют для получения объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, в котором отходящее тепло отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания было утилизировано котлами-утилизаторами 11-1 и 11-2 для снижения температуры этих газов, а отработавшие газы G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания имеют более высокую температуру, чем отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания, при этом образованный в результате объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания подают в объединенный котел-утилизатор 12. Здесь блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода и подаваемое количество топлива, поданного по мере необходимости в электроэнергетическую установку 10 так, чтобы температура объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания была равна предварительно заданному значению температуры (например, 300°C или выше и 400°C или ниже). В объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в объединенный котел-утилизатор 12, подают восстанавливающий агент из блока 121 подачи восстанавливающего агента в блоке 120 удаления оксида азота, а после разложения и удаления оксида азота с помощью устройства 122 селективного каталитического восстановления объединенный отработавший газ сгорания подают в блок 13 извлечения CO₂. Здесь блок 18 управления регулирует количество восстанавливающего агента, поданного по мере необходимости из блока 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, так, чтобы содержание оксида азота в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, поданном в блок 13 извлечения CO₂, не превышало предварительно заданного значения. Объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания, поданный в блок 13 извлечения CO₂, после извлечения CO₂ с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, выпускают из устройства 5 очистки отработавшего газа. CO₂ из объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, извлеченный с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, нагревают для обеспечения его высвобождения из жидкости, абсорбирующей CO₂, а затем подают в блок 14 компрессии CO₂, сжимают и выпускают наружу.

Как описано выше, в соответствии с описанным выше вариантом осуществления котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2, обеспеченные на линиях L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, утилизируют отходящее тепло отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, выпущенных из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2, при этом отработанные газы G_11-1 и G_11-2 сгорания после утилизации от них отходящего тепла объединяют с отработавшим газом G_11-2 сгорания, выпущенным из электроэнергетических установок 10-3, 10-4 и 10-5 и протекающим через линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа в условиях высокой температуры, причем температуры более высокой, чем температура отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, а затем образуют объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания. Это позволяет доводить температуру объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, введенного в объединенный котел-утилизатор 12, до температуры в диапазоне, подходящем для обеспечения разложения и удаления оксида азота так, чтобы можно было эффективно удалять оксид азота из отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки 10. Поскольку нет необходимости обеспечивать блок 120 удаления оксида азота на по меньшей мере одной линии выпуска отработавшего газа (три линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 выпуска отработавшего газа) из линий L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 выпуска отработавшего газа, это также может приводить к ограничению увеличения затрат на эксплуатацию установки. Таким образом, может быть получено устройство 5 очистки отработавшего газа, в котором можно эффективно удалять оксид азота и ограничивать увеличение затрат на эксплуатацию установки.

В описанном выше варианте осуществления описана конфигурация, в которой котлы-утилизаторы 11-1 и 11-2 обеспечены на линиях L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, но котел-утилизатор 11 может быть выполнен с возможностью обеспечения на по меньшей мере одной линии L₁₁ отработавшего газа или котел-утилизатор 11 может быть выполнен с возможностью обеспечения на всех из линий L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа. В этом случае можно доводить объединенный отработавший газ G₂₁ сгорания до желаемой температуры посредством дифференцирования количеств принятого отходящего тепла из отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания в котле-утилизаторе 11 на линиях L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа. Каждая из электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5 может представлять собой существующую электроэнергетическую установку или вновь построенную электроэнергетическую установку. Конфигурация объединенного котла-утилизатора 12 может быть такой же, как конфигурация, показанная на фиг. 3 или фиг. 4.

Пример

Авторы настоящего изобретения подробно изучили факторы, влияющие на уменьшение аккумулированного количества компонента, образованного из оксида азота (NO₂), в жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления. Далее будет описан предмет, исследованный авторами настоящего изобретения.

На фиг. 7 представлен пояснительный график, иллюстрирующий аккумулированное количество компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с примером и сравнительным примером. На фиг. 7 приведен сравнительный анализ для устройства очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления между аккумулированным количеством компонента, образованного из оксида азота, в случае если температура отработавшего газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота, была доведена до температуры в диапазоне между 300°C или выше и 400°C или ниже (см. рабочий пример), и аккумулированным количеством компонента, образованного из оксида азота, в случае если температура отработавшего газа отработавшего газа сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота, была доведена до 250°C (см. сравнительный пример). Как показано на фиг. 7, путем доведения температуры отработавшего газа объединенного отработавшего газа G₂₁ сгорания до температуры в диапазоне между 300°C или выше и 400°C или ниже, можно уменьшать аккумулированное количество компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, до 0,2 раза и уменьшать периодичность регенерации жидкости, абсорбирующей CO₂, примерно до одной пятой по сравнению со случаем, в котором температуру отработавшего газа сгорания довели до 250°C. Исходя из этого результата, в соответствии с устройством очистки отработавшего газа из описанного выше варианта осуществления можно видеть, что можно существенно уменьшать количество оксида азота, аккумулированное в жидкости, абсорбирующей CO₂, и снизить эксплуатационные затраты на устройство очистки отработавшего газа.

Перечень позиционных обозначений

1, 2, 3, 4, 5 - устройство очистки отработавшего газа

10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4, 10-5 - электроэнергетическая установка

11 - котел-утилизатор

12 - объединенный котел-утилизатор

13 - блок извлечения CO₂

14 - блок компрессии CO₂

15 - дымовая труба

16 - первый блок измерения отработавшего газа

17 - второй блок измерения отработавшего газа

18 - блок управления

19 - паровая турбина низкого давления

20 - паровая турбина среднего давления/высокого давления

210 - газовая турбина

211 - компрессор

212 - камера сгорания

213 - турбина

221 - паровая турбина низкого давления

222 - паровая турбина среднего давления/высокого давления

222A - паровая турбина среднего давления

222B - паровая турбина высокого давления

230 - генератор

240 - турбина

A - воздух

F - топливо

G₁₁, G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4, G_11-5 - отработавший газ сгорания

G₂₁ - объединенный отработавший газ сгорания

L₁₁, L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4, L_11-5 - линия отработавшего газа

L_11A - основная линия отработавшего газа

L_11B - линия ответвления отработавшего газа

L₂₁ - линия объединенного отработавшего газа

V_11A, V_11B, V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4, V_11-5 - клапан регулирования расхода

Реферат

Устройство (1) очистки отработавшего газа содержит линию (L) отработавшего газа, по которой протекает отработавший газ (G) сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки (10), котел-утилизатор (11), утилизирующий отходящее тепло отработавшего газа (G) сгорания, линию (L) ответвления отработавшего газа, обеспеченную так, что она присоединена от положения выше по потоку до положения ниже по потоку от котла-утилизатора (11) на основной линии (L) отработавшего газа, блок (120) удаления оксида азота, удаляющий оксид азота из объединенного отработавшего газа (G) сгорания, в который объединены отработавший газ (G) сгорания, протекающий через основную линию (L) отработавшего газа, и отработавший газ (G) сгорания, протекающий через линию (L) ответвления отработавшего газа, объединенный котел-утилизатор (12), утилизирующий отходящее тепло объединенного отработавшего газа (G) сгорания, из которого удалили оксид азота, и блок (13) извлечения CO, извлекающий COиз объединенного отработавшего газа (G) сгорания, из которого отходящее тепло было утилизировано объединенным котлом-утилизатором (12). Изобретения позволяют снизить аккумулируемое количество компонента, образованного из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO, и ограничить увеличение затрат на эксплуатацию установки. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 пр.

Формула