УСТРОЙСТВО ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШЕГО ГАЗА И СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШЕГО ГАЗА Российский патент 2019 года по МПК B01D53/00 

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, с помощью которых осуществляют очистку отработавшего газа сгорания, выпущенного из электроэнергетической установки.

Уровень техники

Ранее было предложено устройство очистки отработавшего газа, включающее в себя множество путей потоков отработавшего газа, которые присоединены к множеству газовых турбин, и которое включает в себя котел-утилизатор, утилизирующий отходящее тепло отработавшего газа сгорания, выпущенного из газовых турбин (например, см. JP 5291449 B). В устройстве очистки отработавшего газа котел-утилизатор, обеспеченный на каждом пути потока 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 потока отработавшего газа объединяют в объединенный отработавший газ сгорания, после чего из объединенного отработавшего газа сгорания извлекают углекислый газ (CO₂) с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве извлечения CO₂.

Сущность изобретения

Проблема, которую решает изобретение

В данном случае в устройстве очистки отработавшего газа компонент, образованный из оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания (например, диоксида азота (NO₂)), аккумулируют в качестве аккумулированного компонента в жидкости, абсорбирующей CO₂, и, следовательно, обеспечивают устройство удаления оксида азота для удаления оксида азота из отработавшего газа в передней части устройства извлечения CO₂. С другой стороны, в случае газовой турбины с низкой силовой нагрузкой в процессе эксплуатации количество выпущенного оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания, значительно возрастает, а потому устройство удаления оксида азота, обеспеченное в передней части устройства извлечения CO₂, может не обеспечивать достаточное удаление оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания. Остатки оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания, могут приводить к аккумулированию аккумулирующих компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, устройства извлечения CO₂, и могут увеличивать частоту регенерирующей очистки, в ходе которой удаляют аккумулирующие компоненты, образованные из оксида азота, из жидкости, абсорбирующей CO₂. Это может приводить к росту эксплуатационных затрат.

Целью настоящего изобретения является обеспечение устройства очистки отработавшего газа и способа очистки отработавшего газа, выполненных с возможностью снижения аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, и выполненных с возможностью уменьшения эксплуатационных затрат.

Решение проблемы

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением включает в себя первый путь потока отработавшего газа, по которому протекает первый отработавший газ сгорания, выпущенный из первой электроэнергетической установки; второй путь потока отработавшего газа, по которому протекает второй отработавший газ сгорания, выпущенный из второй электроэнергетической установки; отводящий путь потока отработавшего газа, обеспеченный посредством ответвления от по меньшей мере одного из первого пути потока отработавшего газа и второго пути потока отработавшего газа и выполненный с возможностью выпуска отводимого отработавшего газа сгорания, включающего в себя по меньшей мере часть по меньшей мере одного из первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь потока отработавшего газа сгорания, и второго отработавшего газа сгорания, протекающего по второму пути потока отработавшего газа сгорания; блок удаления оксида азота, выполненный с возможностью удаления оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, полученном объединением первого отработавшего газа сгорания, протекающего по первому пути потока отработавшего газа, со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим по второму пути потока отработавшего газа; встроенную установку утилизации отходящего тепла, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота с помощью блока удаления оксида азота; и блок извлечения CO₂, выполненный с возможностью извлечения CO₂, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, причем встроенная установка утилизации отходящего тепла утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания.

При такой конфигурации, в случае увеличения количества оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания, выпущенном из по меньшей мере одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, можно выпускать по меньшей мере один из первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, в котором повышается концентрация оксида азота, за пределы отводящего пути потока отработавшего газа. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью доводить концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обработки оксида азота путем разложения так, что устройство очистки отработавшего газа может обеспечивать эффективное разложение и удаление оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания.

Таким образом, устройство очистки отработавшего газа может обеспечивать снижение количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и, следовательно, может обеспечивать уменьшение эксплуатационных затрат.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя установку утилизации отходящего тепла отработавшего газа, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла из отводимого отработавшего газа сгорания, протекающего по отводящему пути потока отработавшего газа. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью утилизации отходящего тепла от отработавшего газа сгорания, протекающего через по меньшей мере один из первого пути потока отработавшего газа и второго пути потока отработавшего газа, в установке утилизации отходящего тепла отработавшего газа. Таким образом, устройство очистки отработавшего газа может эффективно использовать отходящее тепло от первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя блок управления, выполненный с возможностью регулирования расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью регулирования расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, введенных во встроенную установку утилизации отходящего тепла для выпуска наружу по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, выпущенных по меньшей мере из одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, при этом обе эксплуатируют с низкой силовой нагрузкой. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью легкого доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок управления на основании низких силовых нагрузок первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки предпочтительно регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью выпуска наружу по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, выпущенных по меньшей мере из одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, при этом обе эксплуатируют с низкой силовой нагрузкой. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью легкого доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок управления на основании выходных мощностей первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки в качестве силовой нагрузки предпочтительно регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью выпуска наружу по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, выпущенных по меньшей мере из одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, при этом обе эксплуатируют с низкой выходной мощностью. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью легкого доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением, блок управления предпочтительно регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла на основании по меньшей мере одного из расхода первого отработавшего газа сгорания, протекающего по первому пути потока отработавшего газа, расхода второго отработавшего газа сгорания, протекающего по второму пути потока отработавшего газа, и расхода отводимого отработавшего газа сгорания, протекающего по пути потока отводимого отработавшего газа, в качестве силовых нагрузок. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью выпуска наружу по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, выпущенных по меньшей мере из одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, в которых можно снижать расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью легкого доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок управления на основании нагрузки отработавшего газа, рассчитанной по уравнению (1) ниже в случае, в котором силовая нагрузка меньше или равна предварительно заданному предельному значению, предпочтительно регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью регулирования на основании нагрузки отработавшего газа, расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, введенных во встроенную установку утилизации отходящего тепла, для выпуска наружу по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, выпущенных по меньшей мере из одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, при этом обе эксплуатируют с низкой нагрузкой отработавшего газа. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью легкого доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения.

Нагрузка отработавшего газа (%) = расход первого отработавшего газа сгорания или второго отработавшего газа сгорания, протекающих по первому пути потока отработавшего газа или второму пути потока отработавшего газа, которые нужно измерить/расход при полной нагрузке первого отработавшего газа сгорания или второго отработавшего газа сгорания, протекающих по первому пути потока отработавшего газа или второму пути потока отработавшего газа × 100 … Уравнение (1)

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя блок управления, выполненный с возможностью регулирования расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, введенных в блок удаления оксида азота, для доведения температур объединенного отработавшего газа сгорания до 300°C или выше и 400°C или ниже. Такая конфигурация может доводить температуру газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, до 300°C или выше и 400°C или ниже, что обеспечивает возможность разложения оксида азота. Таким образом, устройство очистки отработавшего газа может обеспечивать эффективное снижение количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, в блоке извлечения CO₂.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок удаления оксида азота предпочтительно размещают во встроенной установке утилизации отходящего тепла. Такая конфигурация может обеспечивать интеграцию встроенной установки утилизации отходящего тепла с блоком удаления оксида азота. Таким образом, можно уменьшать и упрощать устройство очистки отработавшего газа.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением блок удаления оксида азота предпочтительно включает в себя катализатор удаления оксида азота для удаления оксида азота и блок ввода восстанавливающего агента для введения восстанавливающего агента. В данной конфигурации устройство очистки отработавшего газа может дополнительно обеспечивать эффективное разложение и удаление оксида азота, содержащегося в объединенном газе сгорания, за счет использования восстанавливающего агента и катализатора удаления оксида азота.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя блок управления, выполненный с возможностью регулирования подаваемого количества восстанавливающего агента на основании расхода газа и концентрации оксида азота объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок извлечения CO₂. Такая конфигурация может доводить концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, введенном в блок извлечения CO₂, до желаемого диапазона.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением встроенная установка утилизации отходящего тепла предпочтительно формирует пар для приведения в действие блока компрессии CO₂ за счет использования отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания после удаления оксида азота, причем блок компрессии CO₂ сжимает CO₂, выпущенный из блока извлечения CO₂, и подает сформированный пар в блок компрессии CO₂ для приведения в действие блока компрессии CO₂. Такая конфигурация может эффективно использовать отходящее тепло от объединенного отработавшего газа сгорания в качестве пара для приведения в действие блока компрессии CO₂. Таким образом, устройство очистки отработавшего газа может снижать эксплуатационные затраты.

В устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретения встроенная установка утилизации отходящего тепла предпочтительно формирует пар для приведения в действие турбины с использованием отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания после удаления оксида азота и подает сформированный пар к паровой турбине для приведения турбины в действие. Такая конфигурация может эффективно использовать отходящее тепло от объединенного отработавшего газа сгорания в качестве пара для приведения в действие турбины, и, таким образом, устройство очистки отработавшего газа может снижать эксплуатационные затраты.

Устройство очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя блок управления, который измеряет температуру и расход газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, и регулирует по меньшей мере одно из расхода топлива, поданного в камеру сгорания в электроэнергетической установке, и расхода пара, поданного к паровой турбине на основании измеренной температуры и расхода газа. Такая конфигурация позволяет устройству очистки отработавшего газа сохранять 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 по меньшей мере одна из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки включает в себя существующую электроэнергетическую установку. Такая конфигурация обеспечивает даже существующие электроэнергетические установки возможностью доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения разложения и удаления оксида азота, за счет обеспечения первого пути потока отработавшего газа и второго пути потока отработавшего газа. Таким образом, можно ограничивать рост затрат на эксплуатацию установки.

Способ очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением включает в себя стадии: выпуска наружу, в случае, когда по меньшей мере одна из силовых нагрузок первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки меньше предварительно заданного предельного значения, по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания, выпущенного из первой электроэнергетической установки, и второго отработавшего газа сгорания, выпущенного из второй электроэнергетической установки, причем силовая нагрузка первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки меньше предварительно заданного предельного значения; объединения первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания в объединенный отработавший газ сгорания, причем по меньшей мере часть первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания выпускают наружу, и удаления оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания; утилизации отходящего тепла из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота; и извлечения CO₂, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, после утилизации отходящего тепла за счет использования жидкости, абсорбирующей CO₂.

Согласно такому способу, в случае увеличения количества оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания, выпущенном из по меньшей мере одной из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, можно выпускать наружу по меньшей мере один из первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, в котором повышается концентрация оксида азота. Это обеспечивает устройство очистки отработавшего газа возможностью доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения так, что устройство очистки отработавшего газа может обеспечивать эффективное разложение и удаление оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания. Таким образом, способ очистки отработавшего газа может обеспечивать снижение количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и, следовательно, может обеспечивать уменьшение эксплуатационных затрат.

Полезный эффект изобретения

Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением устройство и способ очистки отработавшего газа может обеспечивать снижение количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и, следовательно, может обеспечивать уменьшение эксплуатационных затрат.

Краткое описание фигур

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

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

На фиг. 3 приведена схема, иллюстрирующая взаимосвязь между нагрузкой отработавшего газа и аккумулированным количеством компонентов, образованных из оксида азота жидкости, абсорбирующей CO₂.

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

На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на которой показан другой пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

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

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

Описание вариантов осуществления

Авторы настоящего изобретения обратили внимание на то, что в устройствах очистки отработавших газов предшествующего уровня техники значительно повышено количество оксида азота, содержащегося в отработавшем газе сгорания, выпущенном из электроэнергетической установки при эксплуатации электроэнергетической установки с низкой силовой нагрузкой. Затем авторы настоящего изобретения предложили идею выпуска отработавшего газа сгорания с повышенным количеством оксида азота из электроэнергетической установки при эксплуатации в условиях низкой силовой нагрузки среди множества электроэнергетических установок через отводящий путь потока отработавшего газа. Авторы настоящего изобретения установили, что приведенная выше идея может приводить к снижению концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, в который объединяют отработавшие газы сгорания, выпущенные из множества электроэнергетических установок, уменьшению аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота в жидкости, абсорбирующей CO₂, а также сокращению эксплуатационных затрат. В результате авторы настоящего изобретения завершили формулировку настоящего изобретения.

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

На фиг. 1 представлена принципиальная схема, на котором показан другой пример устройства очистки отработавшего газа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, устройство 1 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим изобретением утилизирует отходящее тепло от отработавшего газа G_11-1 сгорания (первый отработавший газ сгорания), выпущенного из электроэнергетической установки 10-1 (первая электроэнергетическая установка), которая вырабатывает отработавший газ G11 сгорания, и отходящее тепло от отработавшего газа G_11-2 сгорания (второй отработавший газ сгорания), выпущенного из электроэнергетической установки 10-2 (вторая электроэнергетическая установка), во встроенном котле-утилизаторе 12. Устройство 1 очистки отработавшего газа затем извлекает CO₂, содержащийся в объединенном отработавшем газе G₂₁ сгорания, с помощью блока 13 извлечения CO₂ для последующего выпуска. Устройство 1 очистки отработавшего газа включает в себя электроэнергетическую установку 10-1, выпускающую отработавший газ G_11-1 сгорания, электроэнергетическую установку 10-2, выпускающую отработавший газ G_11-2 сгорания, котел-утилизатор 11 отработавшего газа и встроенный котел-утилизатор 12, размещенные после электроэнергетической установки 10-1 в направлении потока отработавшего газа G11 сгорания, блок 13 извлечения CO₂, размещенный после встроенного котла-утилизатора 12, и блок 14 компрессии CO₂, размещенный после блока 13 извлечения CO₂. Дымовую трубу 15, выпускающая часть отработавшего газа G11 сгорания, размещают после котла-утилизатора 11 отработавшего газа.

На фиг. 2 представлена принципиальная схема электроэнергетической установки 10-1, 10-2 в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Отметим, что обе электроэнергетические установки 10-1, 10-2 имеют одинаковую конфигурацию, и приведены в качестве примера электроэнергетической установки 10 на фиг. 2. 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 включает в себя компрессор 211, сжимающий воздух A, камеру 212 сгорания, сжигающую топливо F с воздухом A, сжатым компрессором, и турбину 213, приводимую во вращение газом сгорания, выработанным в камере 212 сгорания. Компрессор 211 и турбину 213 соединяют посредством турбинного вала 240.

Паровая турбина 220 включает в себя паровую турбину 221 низкого давления, которую приводят во вращение паром низкого давления, и паровую турбину 222 среднего давления/высокого давления, в которой паровую турбину 222A среднего давления, которую приводят во вращение паром среднего давления, соединяют с паровой турбиной 222B высокого давления, которую приводят во вращение паром высокого давления. Паровую турбину 221 низкого давления и паровую турбину 222 среднего давления/высокого давления соединяют 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 10-1 выпускает отработавший газ G_11-1 сгорания, выработанный при выработке электроэнергии, в линию L_11-1 отработавшего газа (первый путь потока отработавшего газа). Линия L_11-1 отработавшего газа подает отработавший газ G_11-1 сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10-1, на встроенный котел-утилизатор 12. Линия L_11-1 отработавшего газа включает в себя клапан V_11-1 регулирования расхода для регулирования расхода отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего по линии L_11-1 отработавшего газа. Линия L_11-1 отработавшего газа дополнительно включает в себя отводящую линию L_12-1 отработавшего газа (отводящий путь потока отработавшего газа) между электроэнергетической установкой 10-1 и встроенным котлом-утилизатором 12 и после клапана V_11-1 регулирования расхода. Отводящая линия L_12-1 отработавшего газа (отводящий путь потока отработавшего газа) ответвляется от линии L_11-1 отработавшего газа. Такая отводящая линия L_12-1 отработавшего газа включает в себя клапан V_12-1 регулирования расхода, котел-утилизатор 11 отработавшего газа и дымовую трубу 15, согласно указанной последовательности. Клапан V_12-1 регулирования расхода регулирует расход отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания, протекающего по отводящей линии L_12-1 отработавшего газа. Котел-утилизатор 11 отработавшего газа утилизирует отходящее тепло от отработавшего газа G_12-1 сгорания, протекающего по отводящей линии L_12-1 отработавшего газа, и подает отводимый отработавший газ G_12-1 сгорания, после утилизации отходящего тепла, в дымовую трубу 15. Дымовая труба 15 после утилизации отходящего тепла выпускает наружу отводимый отработавший газ G_12-1 сгорания. Обеспечение котла-утилизатора 11 отработавшего газа не всегда обязательно.

Электроэнергетическая установка 10-2 выпускает отработавший газ G_11-2 сгорания, выработанный при выработке электроэнергии, в линию L_11-2 отработавшего газа (второй путь потока отработавшего газа). Линия L_11-2 отработавшего газа подает отработавший газ G_11-2 сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10-2, на встроенный котел-утилизатор 12. Линия L_11-2 отработавшего газа включает в себя клапан V_11-2 регулирования расхода для регулирования расхода отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего по линии L_11-1 отработавшего газа. Линия L_11-2 отработавшего газа дополнительно включает в себя отводящую линию L_12-2 отработавшего газа (отводящий путь потока отработавшего газа) между электроэнергетической установкой 10-2 и встроенным котлом-утилизатором 12 и после клапана V_11-1 регулирования расхода. Данная отводящая линия L_12-2 отработавшего газа включает в себя клапан V_12-2 регулирования расхода, который регулирует расход отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания, протекающего по отводящей линии L_12-2 отработавшего газа. Отводящая линия L_12-2 отработавшего газа соединена с отводящей линией L_12-1 отработавшего газа для формирования объединенной отводящей линии L31 отработавшего газа.

Во встроенный котел-утилизатор 12 подают объединенный отработавший газ G21 сгорания, в котором объединяют отработавший газ G_11-1 сгорания, протекающий по линии L_11-1 отработавшего газа, и отработавший газ G_11-2 сгорания, протекающий по линии L_11-2 отработавшего газа. Встроенный котел-утилизатор 12 утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G21 сгорания. Внутри встроенного котла-утилизатора 12 обеспечивают блок 120 удаления оксида азота, который снижает содержание оксида азота, такого как монооксид азота и диоксид азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания, и удаляет его. Таким образом, обеспечение блока 120 удаления оксида азота внутри встроенного котла-утилизатора 12 позволяет уменьшать размеры устройства 1 очистки отработавшего газа. Следует отметить, что блок 120 удаления оксида азота необязательно нужно обеспечивать в объединенной форме внутри встроенного котла-утилизатора 12 и можно обеспечивать за пределами встроенного котла-утилизатора 12.

Блок 120 удаления оксида азота включает в себя линию 121 подачи восстанавливающего агента, которая вводит восстанавливающий агент в объединенный отработавший газ G21 сгорания для снижения содержания оксида азота, и устройство 122 селективного каталитического восстановления (SCR), которое обеспечивают после линии 121 подачи восстанавливающего агента и заполняют катализатором удаления оксидов азота, выполненным с возможностью избирательного снижения содержания оксида азота. На восстанавливающий агент в линии 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.

Встроенный котел-утилизатор 12 в блоке 120 удаления оксида азота подает восстанавливающий агент из линии 121 подачи восстанавливающего агента в объединенный отработавший газ G21 сгорания и применяет обработку путем разложения с помощью устройства 122 селективного каталитического восстановления к оксиду азота, в который подают восстанавливающий агент. Встроенный 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 включает в себя абсорбционную колонну CO₂, которая абсорбирует углекислый газ (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 углекислый газ (CO₂) из объединенного отработавшего газа G21 сгорания, и в качестве нее можно применять, например, абсорбирующую жидкость на основе ряда аминов. Блок 13 извлечения CO₂ выпускает наружу объединенный отработавший газ G21₁ 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 дополнительно включает в себя: первый блок 16 измерения отработавшего газа, который измеряет расход газа и температуру объединенного отработавшего газа G21 сгорания, введенного во встроенный котел-утилизатор 12; второй блок 17 измерения отработавшего газа, который измеряет расход газа и концентрацию оксида азота в объединенном отработавшем газе G21 сгорания, введенном в блок 13 извлечения CO₂; блок 18 управления, который регулирует расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, причем оба введены во встроенный котел-утилизатор 12, количество топлива F, поданного на электроэнергетическую установку 10, и количество восстанавливающего агента, введенного в объединенный отработавший газ G21 сгорания из блока 121 подачи восстанавливающего агента; блок 19 измерения расхода, который измеряет расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, соответственно протекающих по линиям L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, и расход отводимых отработавших газов G_12-1 и G_12-2 сгорания, соответственно протекающим по отводящим линиям L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа; и блок 20 измерения выходной мощности, который измеряет выходную мощность электроэнергетических установок 10-1 и 10-2. Измерения проводят известным способом, причем измерения включают в себя измерение расхода газа и температуры первым блоком 16 измерения отработавшего газа; измерение расхода газа и концентрации оксида азота вторым блоком 17 измерения отработавшего газа; измерение расходов отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания и отводимых отработавших газов G_12-1 и G_12-2 сгорания блоком 19 измерения расхода; и измерение выходных мощностей электроэнергетических установок 10-1 и 10-2 блоком 20 измерения выходной мощности.

Блок 18 управления регулирует величины открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода и 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 расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, на основании по меньшей мере одного из: расхода отработавшего газа сгорания G_11-1, протекающего по линии L_11-1 отработавшего газа; расхода отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего по линии L_11-2 отработавшего газа; расхода отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания, протекающего по линии L_12-1 отработавшего газа; расхода отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания, протекающего по линии L_12-2 отработавшего газа; и выходной мощности каждой из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2. Блок 18 управления регулирует количество топлива F, поданного в электроэнергетическую установку 10, на основании количества расхода газа и концентрации оксида азота объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренных вторым блоком 17 измерения отработавшего газа.

Блок 18 управления регулирует величину открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода, на основании силовой нагрузки на электроэнергетические установки 10-1 и 10-2, для регулирования расхода отводимых отработавших газов G_12-1 и G_12-2 сгорания, протекающих по отводящим линиям L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа.

Блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_12-1 регулирования расхода в случае, когда в качестве примера силовой нагрузки выходная мощность электроэнергетической установки 10-1, измеренная блоком 20 измерения выходной мощности, оказывается меньше предварительно установленного предельного значения. Такая операция может обеспечивать выпуск отработавшего газа G_11-1 сгорания в качестве отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания, в котором за счет снижения выходной мощности возрастает концентрация оксида азота. Такая операция может снижать концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Таким образом, так можно уменьшать количество оксида азота, введенного во встроенный котел-утилизатор 12. В результате блок 13 извлечения CO₂ обеспечивает снижение аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. В случае если выходная мощность электроэнергетической установки 10-1 не меньше предварительно установленного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну из операций: увеличение величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и уменьшение величины открытия клапана V_12-1 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать введение отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания во встроенный котел-утилизатор 12 в качестве отработавшего газа G_11-1 сгорания с пониженной концентрацией оксида азота вследствие увеличения выходной мощности. Таким образом, встроенный котел-утилизатор 12 может увеличивать количество утилизированного отходящего тепла.

Блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_12-2 регулирования расхода в случае, когда в качестве примера силовой нагрузки выходная мощность электроэнергетической установки 10-2, измеренная блоком 20 измерения выходной мощности, оказывается меньше предварительно установленного предельного значения. Такая операция может обеспечивать выпуск отработавшего газа G_12-1 сгорания в качестве отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания, в котором за счет снижения выходной мощности возрастает концентрация оксида азота. Такая операция может снижать концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Таким образом, так можно уменьшать количество оксида азота, введенного во встроенный котел-утилизатор 12. В результате блок 13 извлечения CO₂ обеспечивает снижение аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. В случае если выходная мощность электроэнергетической установки 10-2 не меньше предварительно установленного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну из операций: увеличение величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода и уменьшение величины открытия клапана V_12-2 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать введение отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания во встроенный котел-утилизатор 12 в качестве отработавшего газа G_11-2 сгорания с пониженной концентрацией оксида азота вследствие увеличения выходной мощности. Таким образом, встроенный котел-утилизатор 12 может увеличивать количество утилизированного отходящего тепла.

Блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_12-1 регулирования расхода в случае, когда в качестве примера силовой нагрузки расход отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего по линии L_11-1 отработавшего газа, измеренный блоком 19 измерения расхода, оказывается меньше предварительно установленного предельного значения. Такая операция может обеспечивать уменьшение расхода и выпуск отработавшего газа G_11-1 сгорания, в качестве отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания, в котором за счет снижения выходной мощности возрастает концентрация оксида азота. Такая операция может снижать концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Таким образом, так можно уменьшать количество оксида азота, введенного во встроенный котел-утилизатор 12. В результате блок 13 извлечения CO₂ обеспечивает снижение аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. В случае если расход отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего по отводящей линии L_12-1 отработавшего газа, оказывается не ниже предварительно установленного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из увеличения величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и уменьшения величины открытия клапана V_12-1 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать введение отработавшего газа G_11-1 сгорания, в котором снизили концентрацию оксида азота вследствие увеличения выходной мощности и повысили расход вследствие увеличения выходной мощности, во встроенный котел-утилизатор 12. Таким образом, встроенный котел-утилизатор 12 может увеличивать количество утилизированного отходящего тепла.

Блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапана V_12-2 регулирования расхода в случае, когда в качестве примера силовой нагрузки расход отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего по линии L_11-2 отработавшего газа, измеренный блоком 19 измерения расхода, оказывается меньше предварительно установленного предельного значения. Такая операция может обеспечивать уменьшение расхода и выпуск отработавшего газа G_11-2 сгорания, в качестве отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания, в котором за счет снижения выходной мощности возрастает концентрация оксида азота. Такая операция может снижать концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Таким образом, так можно уменьшать количество оксида азота, введенного во встроенный котел-утилизатор 12. В результате блок 13 извлечения CO₂ обеспечивает снижение аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. В случае если расход отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего по отводящей линии L_12-2 отработавшего газа, оказывается не ниже предварительно установленного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из увеличения величины открытия клапана V_11-2 регулирования расхода и уменьшения величины открытия клапана V_12-2 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать введение отработавшего газа G_11-2 сгорания, в котором снизили концентрацию оксида азота вследствие увеличения выходной мощности и повысили расход вследствие увеличения выходной мощности, во встроенный котел-утилизатор 12. Таким образом, встроенный котел-утилизатор 12 может увеличивать количество утилизированного отходящего тепла.

В случае если выходная мощность не превышает предварительно установленное предельное значение, блок 18 управления предпочтительно регулирует расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12 на основании нагрузки отработавшего газа, рассчитанной, например, по приведенному ниже уравнению (1). Упомянутым в настоящем документе расходом при полной нагрузке является расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, соответственно протекающих по линиям L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, в случае нормальной эксплуатации электроэнергетических установок 10-1 и 10-2. Измеряемыми линиями отработавшего газа являются линии, которые подают отработавший газ сгорания на объединенную линию L₂₁ отработавшего газа.

Нагрузка отработавшего газа (%) = измеряемый расход отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, протекающих по линиям L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа/расход при полной нагрузке отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, протекающих по линиям L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа × 100 … Уравнение (1)

В случае если нагрузка отработавшего газа, рассчитанная с помощью приведенного выше уравнения (1), оказывается меньше предварительно заданного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода и увеличения величины открытия клапанов V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать выпуск отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания в качестве отводимых отработавших газов G_12-1 и G_12-2 сгорания, в которых повысили концентрацию оксида азота при снижении нагрузки отработавшего газа. Таким образом, можно снижать концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Таким образом, так можно уменьшать количество оксида азота, введенного во встроенный котел-утилизатор 12. В результате блок 13 извлечения CO₂ обеспечивает снижение аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. В случае если нагрузка отработавшего газа, рассчитанная с помощью приведенного выше уравнения (1), оказывается не меньше предварительно заданного предельного значения, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из увеличения величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода и уменьшения величины открытия клапанов V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода. Такая операция может обеспечивать введение отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, в котором снизили концентрацию оксида азота по мере увеличения нагрузки отработавшего газа, во встроенный котел-утилизатор 12. Таким образом, встроенный котел-утилизатор 12 может увеличивать количество утилизированного отходящего тепла.

На фиг. 3 приведена схема, иллюстрирующая взаимосвязь между нагрузкой отработавшего газа и аккумулированным количеством компонентов, образованных из оксидов азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂. Как показано на фиг. 3, устройство 1 очистки отработавшего газа уменьшает количество компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, по мере увеличения нагрузки отработавшего газа, рассчитанного с помощью описанного выше уравнения (1). Аккумулированное количество компонентов, образованных из оксида азота, составляет приблизительно 0,28 от аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, без обеспечения блока 120 удаления оксида азота при нагрузке отработавшего газа, равной 60%, и составляет приблизительно 0,17 от аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота без обеспечения блока 120 удаления оксида азота при нагрузке отработавшего газа, равной 70%. Аккумулированное количество компонентов, образованных из оксида азота, демонстрирует заметное увеличение при нагрузке отработавшего газа, лежащей в диапазоне менее 60%, сокращение снижающегося аккумулированного количества компонентов, образованных из оксида азота, при нагрузке отработавшего газа, лежащей в диапазоне не менее 70%, и максимальную скорость снижения при нагрузке отработавшего газа, лежащей в диапазоне от не менее 60% до не более 70%. Количество компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, уменьшается по мере приближения значения нагрузки отработавшего газа к 100%. С учетом вышеизложенного, предварительно установленное предельное значение нагрузки отработавшего газа предпочтительно составляет не менее 60%, более предпочтительно не менее 70% и предпочтительно не более 100%, для уменьшения количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, для сокращения эксплуатационных затрат устройства 1 очистки отработавшего газа.

Блок 18 управления дополнительно регулирует одно из расхода отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, и количества топлива, поданного на электроэнергетическую установку 10 для поддержания значения температуры объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренной первым блоком 16 измерения отработавшего газа, не ниже 300°C и не выше 400°C. За счет такого регулирования устройство 1 очистки отработавшего газа может доводить температуру объединенного отработавшего газа G21 сгорания, поданного в блок 120 удаления оксида азота во встроенном котле-утилизаторе 12, до температуры, выполненной с возможностью обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы обеспечивать возможность эффективного снижения содержания оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, оказывается меньше 300°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, связанных с электроэнергетическими установками 10-1 и 10-2, причем обе работают в условиях более низкой нагрузки отработавшего газа или более низкой выходной мощности; и увеличения величины открытия клапанов V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода отводящих линий L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа, обе из которых ответвляются от линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, для уменьшения доли отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Так можно снижать количество отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, после снижения температуры из-за уменьшения нагрузки отработавшего газа в объединенном отработавшем газе G21 сгорания, или снижения выходной мощности. Таким образом, повышается температура объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может дополнительно повышать температуру объединенного отработавшего газа G21 сгорания посредством операции, которая поддерживает величину открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода, и увеличивает количество топлива F, поданного на электроэнергетические установки 10-1 и 10-2, причем обе эксплуатируют в условиях более низкой нагрузки отработавшего газа или более низкой выходной мощности.

В случае если температура объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа, оказывается выше 400°C, блок 18 управления регулирует по меньшей мере одну операцию из уменьшения величины открытия клапанов V_11-1 и V_11-2 регулирования расхода линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, связанных с электроэнергетическими установками 10-1 и 10-2, причем обе работают в условиях более высокой нагрузки отработавшего газа или более низкой выходной мощности; и увеличения величины открытия клапанов V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода отводящих линий L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа, обе из которых ответвляются от линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа, для уменьшения доли отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания в объединенном отработавшем газе G21 сгорания. Так можно снижать количество отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, после повышения температуры из-за высокой нагрузки отработавшего газа в объединенном отработавшем газе G21 сгорания, или высокой выходной мощности. Таким образом, понижается температура объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренная первым блоком 16 измерения отработавшего газа. Блок 18 управления может дополнительно повышать температуру объединенного отработавшего газа G21 сгорания посредством операции, которая поддерживает величину открытия клапанов V_11-1 V_11-2, V_12-1 и V_12-2 регулирования расхода, и уменьшает количество топлива F, поданного на электроэнергетические установки 10-1 и 10-2, причем обе эксплуатируют в условиях более низкой нагрузки отработавшего газа или более низкой выходной мощности.

Блок 18 управления регулирует подаваемое количество восстанавливающего агента, поданного из линии 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 линии 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 линии 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 извлечения 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 G_11-1 сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки 10-1, подают через линию L_11-1 отработавшего газа в линию L21 объединенного отработавшего газа. В данном случае, если выходная мощность и нагрузка отработавшего газа в электроэнергетической установке 10-1 и по меньшей мере часть расхода отработавшего газа G_11-1 сгорания, протекающего по линии L_11-1 отработавшего газа, снижаются для увеличения концентрации оксида азота, содержащегося в отработавшем газе G_11-1 сгорания, по меньшей мере часть отработавшего газа G_11-1 сгорания протекает по ответвленной отводящей линии L_12-1 отработавшего газа в качестве отводимого отработавшего газа G_12-1 сгорания. После утилизации отходящего тепла котлом-утилизатором 11 отработавшего газа отводимый отработавший газ G_12-1 сгорания, протекающий по отводящей линии L_12-1 отработавшего газа, подают в объединенную отводящую линию L31 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 данном случае, если выходная мощность и нагрузка отработавшего газа в электроэнергетической установке 10-2 и по меньшей мере часть расхода отработавшего газа G_11-2 сгорания, протекающего по линии L_11-2 отработавшего газа, снижаются для увеличения концентрации оксида азота, содержащегося в отработавшем газе G_11-2 сгорания, по меньшей мере часть отработавшего газа G_11-2 сгорания протекает по ответвленной отводящей линии L_12-2 отработавшего газа в качестве отводимого отработавшего газа G_12-2 сгорания. Отводимый отработавший газ G_12-2 сгорания, протекающий по отводящей линии L_12-2 отработавшего газа, подают в объединенную отводящую линию L31 отработавшего газа. Отводимые отработавшие газы G_12-1 и G_12-2 сгорания, поданные на объединенную отводящую линию L31 отработавшего газа, объединяют в объединенный отводимый отработавший газ G31 сгорания, а затем выпускают через дымовую трубу 15.

Отработавшие газы G_11-1 и G_11-2 сгорания, поданные на объединенную линию L21 отработавшего газа, объединяют в отработавший газ G21 сгорания, а затем подают на встроенный котел-утилизатор 12. В данном случае блок 18 управления регулирует величины открытия клапана V_11-1 регулирования расхода и клапана 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 во встроенный котел-утилизатор 12, подают восстанавливающий агент из линии 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. В данном случае блок 18 управления регулирует количество восстанавливающего агента, поданного по мере необходимости из линии 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 в устройство 1 очистки отработавшего газа. CO₂ из объединенного отработавшего газа G21 сгорания, извлеченный с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, нагревают для высвобождения его из жидкости, абсорбирующей CO₂, а затем подают в блок 14 компрессии CO₂, сжимают и выпускают наружу.

Как описано выше, в соответствии с приведенным выше вариантом осуществления, в случае увеличения количества оксида азота, содержащегося в отработавших газах G_11-1 и G_11-2 сгорания, выпущенных из по меньшей мере одной из электроэнергетических установок 10-1 и 10-2, по меньшей мере один из отработавших газов G_11-1 и G_11-2 сгорания с повышенной концентрацией оксида азота можно выпускать наружу через по меньшей мере одну из отводящих линий L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа. Это обеспечивает устройство 1 очистки отработавшего газа возможностью доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания G21, введенном в блок 120 удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения. Таким образом, можно эффективно разлагать и удалять оксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе сгорания G21. Следовательно, операция обеспечивает снижение в устройстве 1 очистки отработавшего газа количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и уменьшение эксплуатационных затрат.

Отметим, что в описанном выше варианте осуществления обеспечена конфигурация, в соответствии с которой котел-утилизатор 11 отработавшего газа размещают на объединенной отводящей линии L31 отработавшего газа. Однако котел-утилизатор 11 отработавшего газа можно размещать на отводящей линии L_12-1 отработавшего газа в качестве устройства 2 очистки отработавшего газа, представленного на фиг. 4, можно размещать на отводящей линии L_12-2 отработавшего газа, а также можно размещать на обеих отводящих линиях L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа. Обеспечение котла-утилизатора 11 отработавшего газа не всегда обязательно.

Отметим, что в приведенном выше варианте осуществления описан пример, в котором каждая из линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа включает в себя отводящие линии L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа соответственно; однако можно обеспечивать по меньшей мере одну из отводящих линий L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа. В этом случае можно изменять конфигурацию в соответствии с производственной мощностью электроэнергетических установок 10-1 и 10-2. Например, можно размещать отводящую линию L_12-1 отработавшего газа на линии L_11-1 отработавшего газа электроэнергетической установки 10-1 в условиях эксплуатации, которые способствуют снижению выходной мощности, с другой стороны, можно не размещать отводящую линию L_12-2 отработавшего газа на линии L_11-2 отработавшего газа электроэнергетической установки 10-2 в условиях эксплуатации, которые не способствуют снижению выходной мощности. Такая конфигурация может снижать количество оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания даже в случае, если концентрация оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания G_11-1, увеличивается из-за снижения выходной мощности только одной электроэнергетической установки 10-1. Электроэнергетическими установками 10-1 и 10-2 могут быть существующие электроэнергетические установки и вновь установленные электроэнергетические установки. В случае если электроэнергетическими установками 10-1 и 10-2 являются существующие электроэнергетические установки, может быть достаточным размещение отводящих линий отработавшего газа на существующих линиях отработавшего газа.

Можно соответствующим образом модифицировать конфигурацию встроенного котла-утилизатора 12 в описанном выше варианте осуществления. На фиг. 5 представлена принципиальная схема, на котором показан другой пример устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии с описанным выше вариантом осуществления. В устройстве 3 очистки отработавшего газа, представленном на фиг. 5, встроенный котел-утилизатор 12 включает в себя парогенерирующий блок 123, обеспеченный после блока 120 удаления оксида азота. Парогенерирующий блок 123 включает в себя блок 123A, генерирующий пар, приводящий в действие турбину, обеспеченный после блока 120 удаления оксида азота в направлении потока объединенного отработавшего газа G21 сгорания, и блок 123B, генерирующий пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, обеспеченный после блока 123A, генерирующего пар, приводящий в действие турбину.

Блок 123A, генерирующий пар, приводящий в действие турбину, утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G21 сгорания, из которого удалили оксид азота, для генерирования приводящего в действие турбину пара S₁, который представляет собой пар низкого давления для приведения в действие паровой турбины 21 низкого давления. Блок 123A, генерирующий пар, приводящий в действие турбину, подает приводящий в действие турбину пар S₁ в паровую турбину 21 низкого давления по линии L12 подачи пара. Паровая турбина 21 низкого давления может представлять собой турбину, обеспеченную за пределами устройства 3 очистки отработавшего газа, или паровую турбину 221 низкого давления в электроэнергетической установке 10, показанной на фиг. 2. Паровую турбину 21 низкого давления приводят во вращение паром S₁, 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 встроенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество пара, необходимого для приведения в действие паровой турбины 21 низкого давления. После приведения в действие турбины паровая турбина 21 низкого давления подает пар S1, приводящий в действие турбину, в качестве пара S₂ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, в блок 13 извлечения CO₂ по линии L13 выпуска пара.

Блок 123B, генерирующий 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 пара S₃, который представляет собой пар низкого давления для приведения в действие блока 14 компрессии CO₂. Блок 123B, генерирующий пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, подает пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в блок 14 компрессии CO₂ по линии L14 подачи пара. Блок 14 компрессии CO₂ приводит в действие компрессор CO₂ с помощью пара S₃, приводящего в действие блок компрессии CO₂, для компрессии CO₂. Это позволяет устройству 3 очистки отработавшего газа сжимать CO₂ за счет использования отходящего тепла объединенного отработавшего газа G21 сгорания, утилизированного встроенным котлом-утилизатором 12, и, таким образом, можно уменьшать количество пара, необходимого для компрессии CO₂. После приведения в действие компрессора CO₂ блок 14 компрессии CO₂ подает пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, в качестве пара S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, в блок 13 извлечения CO₂ по линии L15 выпуска пара.

Блок 13 извлечения CO₂ подает пар S₂ и пар S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, в ребойлер в колонне регенерации CO₂ для высвобождения CO₂ из абсорбирующей CO₂ жидкости, имеющей извлеченный CO₂. Это позволяет устройству 3 очистки отработавшего газа уменьшать количество пара, которое используют в ребойлере в абсорбционной колонне CO₂. Блок 13 извлечения CO₂ подает конденсированную воду W, в которой конденсатом являются пар S₂ и пар S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, которые использовали в ребойлере в абсорбционной колонне CO₂, в блок 123A, генерирующий пар, приводящий в действие турбину, и блок 123B, генерирующий пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, во встроенном котле-утилизаторе 12.

Блок 18 управления регулирует подаваемое количество топлива, поданного в камеру сгорания в электроэнергетической установке 10, подаваемое количество пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 21 низкого давления, и подаваемое количество 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. 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 пара, и клапана V14 регулирования расхода, обеспеченного на линии L14 подачи пара, для уменьшения подаваемого количества по меньшей мере одного из пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 21 низкого давления, и 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 L12 подачи пара, и клапана V14 регулирования расхода, обеспеченного на линии L14 подачи пара, для увеличения подаваемого количества по меньшей мере одного из пара S₁, приводящего в действие турбину, поданного в паровую турбину 21 низкого давления, и 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, выполненном с возможностью обеспечения разложения и удаления оксида азота таким образом, чтобы обеспечивать возможность эффективного снижения содержания оксида азота в объединенном отработавшем газе сгорания.

Как описано выше, в соответствии с устройством 3 очистки отработавшего газа в описанном выше варианте осуществления посредством блока 123A, генерирующего пар, приводящий в действие турбину, и блока 123B, генерирующего пар, приводящий в действие блок компрессии CO₂, во встроенном котле-утилизаторе 12 можно получать пар S₁, приводящий в действие турбину, предназначенный для приведения во вращение паровой турбины 21 низкого давления, пар S₃, приводящий в действие блок компрессии CO₂, предназначенный для компрессии CO₂, и пар S₂ и пар S₄ для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, предназначенные для регенерации абсорбирующей CO₂ жидкости, так, что можно уменьшать количество пара, примененного во всем устройстве 3 очистки отработавшего газа.

Устройство 1 очистки отработавшего газа, приведенное на фиг. 1, описано с использованием примера, в котором устройство 1 очистки отработавшего газа очищает два отработавших газа сгорания — отработавшие газы сгорания G_11-1 и G_11-2 от электроэнергетических установок 10-1 и 10-2. Однако вторая электроэнергетическая установка и второй путь потока отработавшего газа могут быть представлены в большом количестве, и устройство 1 очистки отработавшего газа может очищать большее число отработавших газов сгорания от электроэнергетических установок. На фиг. 6 представлена принципиальная схема, на котором показан другой пример устройства 1 очистки отработавшего газа в соответствии со настоящим вариантом осуществления. Как показано на фиг. 6, устройство 4 очистки отработавшего газа посредством встроенного котла-утилизатора 12 отработавшего газа утилизирует отходящее тепло отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, выпущенных из пяти электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5. Затем устройство 4 очистки отработавшего газа извлекает СО₂, содержащийся в отработавших газах G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, за счет использования блока 13 извлечения СО₂. Устройство 4 очистки отработавшего газа включает в себя электроэнергетическую установку 10-1, выпускающую отработавший газ G_11-1 сгорания, электроэнергетическую установку 10-2, выпускающую отработавший газ G_11-2 сгорания, электроэнергетическую установку 10-3, выпускающую отработавший газ G_11-3 сгорания, электроэнергетическую установку 10-4, выпускающую отработавший газ G_11-4 сгорания, электроэнергетическую установку 10-5, выпускающую отработавший газ G_11-5 сгорания, встроенный котел-утилизатор 12, размещенный после электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, блок 13 извлечения CO₂, размещенный после встроенного котла-утилизатора 12, и блок 14 компрессии CO₂, размещенную после блока 13 извлечения CO₂.

Электроэнергетические установки 10-3, 10-4 и 10-5 выпускают отработавший газ G_11-3 сгорания, выработанный в процессе выработки энергии, в линиях L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа соответственно. Линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 соответственно отработавшего газа подают отработавшие газы G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, выпущенные из электроэнергетических установок 10-3, 10-4, 10-5 на встроенный котел-утилизатор 12. Линии отработавшего газа L_11-3, L_11-4 и L_11-5 соответственно включают в себя клапаны V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода, которые соответственно регулируют расход отработавших газов G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающих по линиям L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа. Линии L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа соответственно включают в себя ответвленные отводящие линий L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа, которые соответственно размещают между электроэнергетическими установками 10-3, 10-4 и 10-5 и встроенным котлом-утилизатором 12 и соответственно размещают после клапанов V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода. Такие отводящие линии L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа соответственно включают в себя клапаны V_12-3, V_12-4 и V_12-5 регулирования расхода, и котел-утилизатор 11 отработавшего газа, и дымовую трубу 15, согласно указанной последовательности. Клапаны V_12-3, V_12-4 и V_12-5 регулирования расхода соответственно регулируют расход отводимых отработавших газов G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания, соответственно протекающих по линиям L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавших газов. Котел-утилизатор 11 отработавшего газа утилизирует отходящее тепло от каждого отводимого отработавшего газа G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания, соответственно протекающих по отводящим линиям L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа, и подает каждый из отводимых отработавших газов G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания после утилизации отходящего тепла в дымовую трубу 15. Дымовая труба 15 выпускает наружу отводимые отработавшие газы G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания после утилизации отходящего тепла. Обеспечение котла-утилизатора 11 отработавшего газа не всегда обязательно.

Во встроенный котел-утилизатор 12 подают объединенный отработавший газ G21 сгорания, в котором объединяют 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. Встроенный котел-утилизатор 12 утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа G21 сгорания.

Устройство 4 очистки отработавшего газа включает в себя блок 18 управления, который регулирует расход отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, количество топлива F, поданное на электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, и количество восстанавливающего агента, поданное в объединенный отработавший газ G21 сгорания из блока 121 подачи восстанавливающего агента; блок 19 измерения расхода, который измеряет расход отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающих по линиям L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа, и расход отводимых отработавших газов G_12-1, G_12-2, G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания, протекающих по отводящим линиям L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа; и блок 20 измерения выходной мощности, который измеряет выходную мощность электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5. Измерения выполняют известным способом, причем такие измерения включают в себя: измерение расхода газа и температуры первым блоком 16 измерения отработавшего газа, измерение расхода газа и концентрации оксида азота вторым блоком 17 измерения отработавшего газа, измерение расхода отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания и отводимых отработавших газов G_12-1, G_12-2, G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания на блоке 19 измерения расхода, а также измерение выходной мощности электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, измеренное блоком 20 измерения выходной мощности.

Блок 18 управления на основании расхода газа и температуры объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренных первым блоком 16 измерения отработавшего газа, регулирует величину открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4, V_11-5, V_12-1, V_12-2, V_12-3, V_12-4 и V_12-5 регулирования расхода и количество топлива, поданное на электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5. Блок 18 управления дополнительно регулирует расход отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, введенных во встроенный котел-утилизатор 12, на основании по меньшей мере одного из расхода отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающих по линиям L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа и отводящим линиям L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа, а также выходной мощности электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5. Блок 18 управления на основании расхода газа и концентрации оксида азота в объединенного отработавшего газа G21 сгорания, измеренных вторым блоком 17 измерения отработавшего газа, регулирует количество топлива F, поданное на электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5. Конкретные способы регулирования каждого блока блоком 18 управления и другие конфигурации такие же, как и в случае устройства 1 очистки отработавшего газа, приведенного на фиг. 1, а потому их описание не приводят.

Далее будет описан общий принцип работы устройства 4 очистки отработавшего газа в соответствии с настоящим вариантом осуществления. Отработавшие газы G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, выпущенные из электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, подают в объединенную линию L21 отработавшего газа через линии L_11-1, L_11-2, L_11-3, L_11-4 и L_11-5 отработавшего газа. В случае если по меньшей мере часть силовой нагрузки электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5 снижается для увеличения концентрации оксида азота, содержащегося в отработавшем газе G_11-1 сгорания, по меньшей мере часть отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания протекает по ответвленным линиям, отводящим линиям L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа. После утилизации отходящего тепла котлом-утилизатором 11 отработавшего газа отработавшие газы G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, протекающие по отводящим линиям L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа, подают в объединенную отводящую линию L31 отработавшего газа. Отработавшие газы G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, поданные в объединенную отводящую линию L31 отработавшего газа, объединяют в объединенный отработавший газ G21 сгорания, а затем выпускают через дымовую трубу 15.

Отработавшие газы G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, поданные в объединенную отводящую линию L21 отработавшего газа, объединяют в объединенный отработавший газ G21 сгорания для подачи на встроенный котел-утилизатор 12. В данном случае блок 18 управления при необходимости регулирует величину открытия клапанов V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4 и V_11-5 регулирования расхода и количество топлива F, поданное на электроэнергетические установки 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, для поддержания температуры объединенного отработавшего газа G21 в предварительно заданном диапазоне температур (например, не ниже 300°C и не выше 400°C). В объединенный отработавший газ G21 сгорания, поданный во встроенный котел-утилизатор 12, подают восстанавливающий агент из линии 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. В данном случае блок 18 управления регулирует количество восстанавливающего агента, поданного из линии 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 в устройство 4 очистки отработавшего газа. CO₂ из объединенного отработавшего газа G21 сгорания, извлеченный с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, нагревают для высвобождения его 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, в случае увеличения количества оксида азота, содержащегося в по меньшей мере одном из отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания, выпущенных из по меньшей мере одной из электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, устройство 4 очистки отработавшего газа может выпускать наружу по меньшей мере один из отработавших газов G_11-1, G_11-2, G_11-3, G_11-4 и G_11-5 сгорания с повышенной концентрацией оксида азота в качестве отводимых отработавших газов G_12-1, G_12-2, G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания по меньшей мере через одну из отводящих линий L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа. Это обеспечивает устройство 4 очистки отработавшего газа возможностью доведения концентрации оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания G21, введенном в блок 120 удаления оксида азота, до диапазона, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения. Таким образом, можно эффективно разлагать и удалять оксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе сгорания G21. Следовательно, операция обеспечивает снижение в устройстве 4 очистки отработавшего газа количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и уменьшение эксплуатационных затрат. Кроме того, например, в случае использования двух уже существующих электроэнергетических установок 10-1 и 10-2, конфигурацию устройства 4 очистки отработавшего газа можно дополнять только вновь устанавливаемыми электроэнергетическими установками 10-3, 10-4 и 10-5. Для вышесказанного, в случае снижения силовой нагрузки и нагрузки отработавшего газа на существующих электроэнергетических установках 10-1 и 10-2 ниже нагрузки вновь устанавливаемых трех электроэнергетических установок 10-3, 10-4 и 10-5, необязательно обеспечивать отводящие линии L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа, и используют только отводящие линии L_12-1 и L_12-2 отработавшего газа. Даже в приведенной выше конфигурации устройство 4 очистки отработавшего газа по-прежнему может доводить концентрацию оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе G21 сгорания до диапазона концентраций, выполненного с возможностью обеспечения обработки оксида азота путем разложения. Как описано выше, устройство 4 очистки отработавшего газа располагает отводящие линии L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4 и L_12-5 отработавшего газа на установках, с легкостью снижающих силовую нагрузку и нагрузку отработавшего газа среди множества электроэнергетических установок 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 и 10-5, и в процессе эксплуатации переключает расход отводимых отработавших газов G_12-1, G_12-2, G_12-3, G_12-4 и G_12-5 сгорания. Таким образом, устройство 4 очистки отработавшего газа может обеспечивать снижение количества компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, и может обеспечивать уменьшение эксплуатационных затрат.

Пример

Авторы изобретения подробно изучили факторы, влияющие на уменьшение количества компонентов, образованных из оксида азота (NO₂), аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с описанными выше вариантами осуществления. Содержание исследований, проведенных авторами изобретения, будет описано ниже.

На фиг. 7 представлен пояснительный график, на котором показано аккумулированное количество компонентов, образованных из оксидов азота, в жидкости, абсорбирующей CO₂, в устройстве очистки отработавшего газа в соответствии с каждым из рабочего примера и сравнительного примера. На фиг. 7 представлено аккумулированное количество определенного компонентов, образованных из оксида азота в случае обеспечения линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа (см. пример), по сравнению с аккумулированным количеством компонентов, образованным из оксида азота в случае отказа от обеспечения линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа (см. сравнительный пример) в устройстве 1 очистки отработавшего газа в соответствии с вариантом осуществления. Как показано на фиг. 7, устройство очистки отработавшего газа за счет обеспечения линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа может уменьшать количество компонентов, образованных из оксида азота, аккумулированного в жидкости, абсорбирующей CO₂, приблизительно до уровня 0,5 от количества без линий L_11-1 и L_11-2 отработавшего газа. Исходя из этого результата, в соответствии с устройством очистки отработавшего газа из описанных выше вариантов осуществления можно видеть, что можно существенно уменьшать количество оксида азота, аккумулированное в жидкости, абсорбирующей CO₂, и снижать эксплуатационные затраты на устройство очистки отработавшего газа.

Перечень позиционных обозначений

1, 2, 3, 4 — устройство очистки отработавшего газа

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

11 — котел-утилизатор отработавшего газа

12 — встроенный 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 — блок измерения расхода

20 — блок измерения выходной мощности

21 — паровая турбина низкого давления

210 — газовая турбина

211 — компрессор

212 — камера сгорания

213 — турбина

221 — паровая турбина низкого давления

222 — паровая турбина высокого давления

222A — паровая турбина среднего давления

222B — паровая турбина высокого давления

230 — генератор

240 — турбинный вал

A — воздух

F — топливо

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

G_12-1, G_12-2, G_12-3, G_12-4, G_12-5 — отводимый отработавший газ сгорания

G21 — объединенный отработавший газ сгорания

G31 — объединенный отводимый отработавший газ сгорания

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

L_12-1, L_12-2, L_12-3, L_12-4, L_12-5 — отводящая линия отработавшего газа

L21 — линия объединенного отработавшего газа

L31 — объединенная отводящая линия отработавшего газа

V_11-1, V_11-2, V_11-3, V_11-4, V_11-5 — клапан регулирования расхода.

Устройство (1) очистки отработавшего газа включает в себя линию (L_11-1) отработавшего газа, по которой протекает отработавший газ (G_11-1) сгорания, выпущенный из электроэнергетической установки (10-1), линию (L_11-2) отработавшего газа, по которой протекает второй отработавший газ (G_11-2) сгорания, выпущенный из второй электроэнергетической установки (10-2), отводящую линию (L_12-1) и (L_12-2) отработавшего газа, обеспеченную посредством ответвления от линии (L_11-1) и (L_11-2) отработавшего газа, выпускающую часть отработавших газов (G_11-1) и (G_11-2) сгорания в качестве отводимых отработавших газов (G_12-1) и (G_12-2) сгорания, блок (120) удаления оксида азота, удаляющий оксид азота, содержащийся в объединенном отработавшем газе (G21) сгорания, в котором объединяют отработавшие газы (G_11-1) и (G_11-2) сгорания, встроенный котел-утилизатор (12) отходящего тепла, утилизирующий отходящее тепло от объединенного отработавшего газа (G21) сгорания, и блок (13) извлечения CO₂, извлекающий CO₂, содержащийся в объединенном отработавшем газе (G21) сгорания, с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство очистки отработавшего газа, содержащее:

первый путь потока отработавшего газа, по которому протекает первый отработавший газ сгорания, выпущенный из первой электроэнергетической установки;

второй путь потока отработавшего газа, по которому протекает второй отработавший газ сгорания, выпущенный из второй электроэнергетической установки;

отводящий путь потока отработавшего газа, обеспеченный посредством ответвления от по меньшей мере одного из первого пути потока отработавшего газа и второго пути потока отработавшего газа и выполненный с возможностью выпуска отводимого отработавшего газа сгорания, включающего в себя по меньшей мере часть по меньшей мере одного из первого отработавшего газа сгорания, протекающего через первый путь потока отработавшего газа сгорания, и второго отработавшего газа сгорания, протекающего по второму пути потока отработавшего газа сгорания;

блок удаления оксида азота, выполненный с возможностью удаления оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, полученном объединением первого отработавшего газа сгорания, протекающего по первому пути потока отработавшего газа, со вторым отработавшим газом сгорания, протекающим по второму пути потока отработавшего газа;

встроенную установку утилизации отходящего тепла, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота с помощью блока удаления оксида азота; и

блок извлечения CO₂, выполненный с возможностью извлечения CO₂, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, с помощью жидкости, абсорбирующей CO₂, причем встроенная установка утилизации отходящего тепла утилизирует отходящее тепло объединенного отработавшего газа сгорания.

2. Устройство очистки отработавшего газа по п. 1, дополнительно содержащее установку утилизации отходящего тепла отработавшего газа, выполненную с возможностью утилизации отходящего тепла из отводимого отработавшего газа сгорания, протекающего по отводящему пути потока отработавшего газа.

3. Устройство очистки отработавшего газа по п. 1 или 2, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью регулирования расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла.

4. Устройство очистки отработавшего газа по п. 3, в котором блок управления на основании силовых нагрузок первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла.

5. Устройство очистки отработавшего газа по п. 4, в котором блок управления на основании выходных мощностей первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки в качестве силовой нагрузки регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла.

6. Устройство очистки отработавшего газа по п. 4, в котором блок управления регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла, на основании по меньшей мере одного из расхода первого отработавшего газа сгорания, протекающего по первому пути потока отработавшего газа, расхода второго отработавшего газа сгорания, протекающего по второму пути потока отработавшего газа, и расхода отводимого отработавшего газа сгорания, протекающего по пути потока отводимого отработавшего газа, в качестве силовых нагрузок.

7. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 4-6, в котором

блок управления на основании нагрузки отработавшего газа, рассчитанной по уравнению (1) в случае, когда силовая нагрузка равна предварительно заданному предельному значению или меньше него, регулирует расход первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, причем оба введены во встроенную установку утилизации отходящего тепла;

нагрузка отработавшего газа (%) = расход первого отработавшего газа сгорания или второго отработавшего газа сгорания, протекающих по первому пути потока отработавшего газа или второму пути потока отработавшего газа, которые нужно измерить / расход при полной нагрузке первого отработавшего газа сгорания или второго отработавшего газа сгорания, протекающих по первому пути потока отработавшего газа или второму пути потока отработавшего газа × 100 (уравнение (1)).

8. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью регулирования расхода первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания, введенных в блок удаления оксида азота, для доведения температур объединенного отработавшего газа сгорания до 300°C, или выше и 400°C, или ниже.

9. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1-8, в котором блок удаления оксида азота размещен во встроенной установке утилизации отходящего тепла.

10. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1-9, в котором блок удаления оксида азота включает в себя катализатор удаления оксида азота для удаления оксида азота и блок ввода восстанавливающего агента для введения восстанавливающего агента.

11. Устройство очистки отработавшего газа по п. 10, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью регулирования подаваемого количества восстанавливающего агента на основании расхода газа и концентрации оксида азота объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок извлечения CO₂.

12. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1-11, в котором встроенная установка утилизации отходящего тепла формирует пар для приведения в действие блока компрессии CO₂ за счет использования отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания после удаления оксида азота, причем блок компрессии CO₂ сжимает CO₂, выпущенный из блока извлечения CO₂, и подает сформированный пар в блок компрессии CO₂ для приведения в действие блока компрессии CO₂.

13. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1-12, в котором встроенная установка утилизации отходящего тепла формирует пар для приведения в действие турбины с использованием отходящего тепла от объединенного отработавшего газа сгорания после удаления оксида азота и подает сформированный пар к паровой турбине для приведения турбины в действие.

14. Устройство очистки отработавшего газа по п. 13, дополнительно содержащее блок управления, выполненный с возможностью измерения температуры и расхода газа объединенного отработавшего газа сгорания, введенного в блок удаления оксида азота, и регулирования по меньшей мере одного из количеств топлива, поданного в камеры сгорания первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки, и количества пара, поданного к паровой турбине, на основании измеренной температуры и расхода газа.

15. Устройство очистки отработавшего газа по любому из пп. 1–14, в котором по меньшей мере одна из первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки включает в себя существующую электроэнергетическую установку.

16. Способ очистки отработавшего газа, включающий в себя стадии:

выпуска наружу, в случае, когда по меньшей мере одна из силовых нагрузок первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки меньше предварительно заданного предельного значения, по меньшей мере части первого отработавшего газа сгорания, выпущенного из первой электроэнергетической установки, и второго отработавшего газа сгорания, выпущенного из второй электроэнергетической установки, причем силовая нагрузка первой электроэнергетической установки и второй электроэнергетической установки меньше предварительно заданного предельного значения;

объединения первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания в объединенный отработавший газ сгорания, причем по меньшей мере часть первого отработавшего газа сгорания и второго отработавшего газа сгорания выпускают наружу, и удаления оксида азота, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания;

утилизации отходящего тепла из объединенного отработавшего газа сгорания, из которого удалили оксид азота; и

извлечения CO₂, содержащегося в объединенном отработавшем газе сгорания, после утилизации отходящего тепла за счет использования жидкости, абсорбирующей CO₂.