[发明专利]具有CO2捕集设备的联合循环发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于发电的联合循环发电设备，所述联合循环发电设备具有气体涡轮、蒸汽涡轮和热量回收蒸汽发生器，还涉及一种用于捕集和压缩二氧化碳的设备。具体地，本发明涉及液化天然气加工系统与发电设备的集成。 

背景技术

已知用于发电的联合循环发电设备包括气体涡轮、蒸汽涡轮和热量回收蒸汽发生器，该热量回收蒸汽发生器利用气体涡轮排放的热烟道气产生蒸汽以驱动蒸汽涡轮。为了降低引起温室效应的排放，已提出各种措施来尽可能减少排放到大气中的二氧化碳的量。这些措施包括在发电设备中布置系统，其捕集和处理由热量回收蒸汽发生器HRSG或燃煤锅炉排放的烟道气中包含的CO₂。这样的CO₂捕集过程基于例如冷氨或胺吸收方法进行操作。为了有效地工作，这两种方法均需要将烟道气冷却至低于10℃的温度。此外，为了经济地输送和储存捕集的CO₂，将其纯化、与水分离、冷冻、压缩和液化。为此，还需要在经济条件下提供足够冷的热交换介质。这种类型的CO₂捕集设备需要给定量的能量，由此将降低发电设备的总体效率。为了设计在能量利用上更为有效的具有CO₂捕集的联合循环发电设备，已提出对于一些发电设备过程使用来自LNG再气化的冷能。 

JP2000024454公开了使用LNG的汽化热来冷却废气和固化在废气中包含的二氧化碳。JP60636999公开了使用在蒸发LNG以从废气将二氧化碳回收为液化二氧化碳时产生的冷热量。WO 2008/009930公开了在空气分离单元中使用这样的冷能来生产氮和氧。 

US 6,367,258公开了将液化天然气汽化用于联合循环发电设备，其中利用汽化的冷能来冷冻气体涡轮吸入空气、蒸汽涡轮冷凝器冷却水或用于冷却气体涡轮的部件的第一传热流体。 

Velautham等人，使用LNG冷却的零排放联合发电循环)?，JSME International Journal，Series B，第44卷，第4期，2001，公开了使用液化天然气的冷能，通过与空气热交换来冷却空气，期望从空气分离氧以进一步用于联合循环发电设备。使用液化天然气冷能降低氧-空气分离过程的能耗。还公开了使用液化天然气冷能与CO₂热交换用于CO₂液化。 

WO2007/148984公开了一种LNG再气化设备，其中天然气在纯氧中燃烧。该设备还包含锅炉和蒸汽涡轮，以由热的燃烧气体发电。通过冷凝水蒸汽，由所得到的烟道气分离CO₂。此外，CO₂被LNG冷却而液化。 

US5467722公开了一种具有随后的CO₂捕集系统和LNG再气化设备的联合循环发电设备。CO₂捕集系统包含换热器，其使用液体LNG作为热沉来冷却烟道气以捕集低温CO₂。 

发明概述

本发明的一个目的是提供一种连带CO₂捕集设备一起操作的联合循环发电设备，比起已知的这种类型的发电设备，本发明的联合循环发电设备具有提高的发电设备效率。

联合循环发电设备包含气体涡轮、蒸汽涡轮和热量回收蒸汽发生器(HRSG)，其中两种涡轮驱动发电器。此外，发电设备包含CO₂捕集系统，其基于冷氨或胺吸收方法进行操作并且布置用于处理来自HRSG的废气。 

根据本发明，联合循环发电设备包含液化天然气再气化系统，其包含与CO₂捕集系统内的一个或多个换热器操作连接的换热器。 

液化天然气LNG的再气化提供在CO₂捕集系统中进行冷却过程所必需的冷能。该冷却过程中的热交换介质得到的热量进而用于支持LNG的再气化过程。CO₂捕集系统的LNG再气化系统和冷却系统集成为闭合的回路系统。该集成降低操作CO₂捕集系统和LNG系统所需的能量，否则所述能量要通过其它方式提供，例如通过蒸汽提取和发电设备的电力提供。因此，其减轻由于CO₂捕集过程和LNG再气化过程造成的效率降低。