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KR101503251B1 - 이산화탄소 농후 연도 가스의 세정 방법 및 보일러 시스템 - Google Patents

이산화탄소 농후 연도 가스의 세정 방법 및 보일러 시스템 Download PDF

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KR101503251B1
KR101503251B1 KR1020137016136A KR20137016136A KR101503251B1 KR 101503251 B1 KR101503251 B1 KR 101503251B1 KR 1020137016136 A KR1020137016136 A KR 1020137016136A KR 20137016136 A KR20137016136 A KR 20137016136A KR 101503251 B1 KR101503251 B1 KR 101503251B1
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요르겐 피. 그루브스트롬
Original Assignee
알스톰 테크놀러지 리미티드
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Abstract

보일러 시스템(101)은 산소 가스를 포함하는 가스의 존재 하에 연료를 연소시키는 보일러(2)와 가스 세정 시스템(106)을 포함한다. 보일러 시스템(101)은 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하도록 동작하는 압축 장치와 내부에서 유틸리티 가스로서 사용되도록 적어도 하나의 가스 세정 장치(108; 110; 111)에 가압된 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 전달하도록 동작하는 이산화탄소 공급 덕트(142; 143; 145)를 포함한다.

Description

이산화탄소 농후 연도 가스의 세정 방법 및 보일러 시스템{METHOD OF CLEANING A CARBON DIOXIDE RICH FLUE GAS AND A BOILER SYSTEM}
본 발명은 산소 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소하는 보일러에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 세정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 산소 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소하는 보일러와, 보일러 내에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 세정하기 위한 가스 세정 장치를 포함하는 보일러 시스템에 관한 것이다.
발전소 같은 연소 플랜트에서 석탄, 오일, 이탄(peat), 폐기물 등 같은 연료의 연소시, 고온 처리 가스가 생성되며, 이런 처리 가스는 여러 성분들 중에서 이산화탄소(CO2)를 포함한다. 환경적 요건의 증가에 따라, 처리 가스로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 다양한 공정이 개발되어 왔다. 한 가지 이런 공정은 소위 산소-연료 공정(oxy-fuel process)이다. 산소-연료 공정에서, 상술한 연료들 중 하나 같은 연료가 질소-희박 가스의 존재 하에 연소된다. 산소 소스에 의해 제공되는 산소 가스가 보일러에 공급되고, 보일러 내에서 산소 가스는 연료를 산화시킨다. 산소-연료 연소 공정에서, 이산화탄소 농후 연도 가스가 생성되고, 대기로의 이산화탄소의 방출을 감소시키기 위해 이러한 이산화탄소 농후 연도 가스는 폐기될 수 있다.
산소-연료 보일러의 예는 US 2007/0243119호에 설명되어 있다. US 2007/0243119호의 산소-연료 보일러는 연도 가스라 지칭되는 처리 가스를 생성한다. 폐기에 적합한 가스를 획득하기 위해 다양한 가스 세정 장치를 포함하는 가스 세정 시스템이 특히 미립자 물질 및 이산화황으로부터 연도 가스를 세정하기 위해 사용된다. US 2007/0243119호에 개시된 가스 세정 방법 및 가스 세정 시스템의 문제점은 매우 높은 동작 비용이다.
본 발명의 목적은 종래 기술 방법의 문제점을 완화시키는, 산소 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소시키는 보일러에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 세정하기 위한 방법에 관한 것이다.
이 목적은 산소 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소시키는 보일러에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 세정하는 방법에 의해 달성되며, 이 방법은
A) 보일러로부터 가스 세정 시스템으로 이산화탄소 농후 연도 가스를 전달하는 단계와,
B) 상기 가스 세정 시스템에서 이산화탄소 농후 연도 가스의 오염물 함량의 적어도 일부를 제거하는 단계와,
C) 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하는 단계와,
D) 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부를 내부에서 유틸리티 가스(utility gas)로서 사용되도록 적어도 하나의 가스 세정 장치로 전달하는 단계를 포함한다.
본 방법의 장점은 보일러 내에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 발생되는 공정 내부 가스가 그 동작을 위해 가스를 필요로 하는 가스 세정 장치를 위한 유틸리티 가스로서 활용된다는 것이다. 따라서, 유틸리티 가스로서 가스 세정 장치에 공급되는 가스가 내부에서 처리된 이산화탄소 농후 연도 가스를 희석시키지 않는다. 이는 처리 및 최종적으로 폐기되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 체적의 감소를 제공한다.
일 실시예에 따라서, 상기 단계 C)는 가스 세정 시스템에서 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 폐기를 위해 가압된 이산화탄소 가스를 준비하도록 동작하는 가스 압축 및 정화 유닛에서 수행된다. 본 실시예의 장점은 이산화탄소 농후 연도 가스의 대부분을 압축하기 위해 가스 압축 및 정화 유닛에서 이미 가용한 상태인 압축 장치가 내부에서 유틸리티 가스로서 사용하기 위해 가스 세정 장치로 전달되는 가스의 부분을 압축하기 위해서도 사용된다는 것이다. 이는 투자 및 정비 비용을 감소시킨다. 또한, 가스 압축 및 정화 유닛에서 이루어지는 처리는 이산화탄소 농후 연도 가스의 수증기 및 이산화황 같은 오염물의 농축의 감소를 수반하여 가스 세정 장치의 유틸리티 가스로서 사용하기에 더 적합해지게 하는 경우가 많다.
일 실시예에 따르면, 가스 압축 및 정화 유닛은 저압 압축 유닛을 포함하고, 저압 압축 유닛은 이산화탄소 농후 연도 가스의 압력을 20 내지 50 bar 절대 압력, 더욱 양호하게는 20 내지 40 bar 절대 압력으로 증가시키도록 동작하며, 상기 단계 D)는 저압 압축 유닛의 적어도 일부를 통과한 가스를 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치로 전달하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라서, 상기 단계 D)는 저압 압축 유닛의 하류에 위치된 중간 탈수 유닛을 통과한 가스를 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치에 전달하는 단계를 포함한다. 본 실시예의 장점은 적절한 압력을 가지면서 매우 순수한 이산화탄소 농후 연도 가스가 유틸리티 가스로서의 사용을 위해 가스 세정 장치로 전달된다는 것이다. 이는 유틸리티 가스로서 그에 공급된 가스의 영향으로서 발생하는 가스 세정 장치의 부식 및 폐색 문제의 위험을 감소시킨다.
일 실시예에 따라서, 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 직물 필터의 형태의 가스 세정 장치를 펄스 세정하기 위해 사용된다. 직물 필터의 펄스 세정은 펄스 세정에 후속하여 직물 필터에서 처리되는 가스와 혼합되는 가압된 가스의 정규 공급부를 포함한다. 적어도 부분적으로 세정 및 가압된 이산화탄소 농후 연도 가스를 펄싱을 위해 사용함으로써, 직물 필터를 펄스 세정하는 빈도수가 예로서 먼지 입자 제거 효율, 직물 필터에 걸친 압력 강하, 필터 백의 수명 등에 관하여 최적화될 수 있고, 이런 최적화는 직물 필터 내에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 희석을 피해야할 임의의 필요성에 의해 부정적인 영향을 받지 않는다.
일 실시예에 따라서, 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 정전 침전기의 형태의 가스 세정 장치의 격리기를 위한 커버를 플러싱하기 위해 사용된다. 정전 침전기 격리기를 플러싱하기 위해 적어도 부분적으로 세정 및 가압된 이산화탄소 농후 연도 가스를 사용하는 장점은 비교적 대량의 가스가 이런 플러싱을 위해 사용되어 이런 대량의 플러싱 유동이 하류 가스 세정 장비에서 및 정전 침전기 내에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 원하지 않는 희석을 유발하지 않고 격리기가 그 기능을 방해할 수 있는 임의의 침전물로부터 청정하게 유지되는 것을 보증한다는 것이다.
일 실시예에 따라서, 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분이 스프레이 건조기 흡수기의 형태의 가스 세정 장치의 흡수 액체를 분무화하기 위해 사용된다. 적어도 부분적으로 세정 및 가압된 이산화탄소 농후 연도 가스를 흡수 액체의 분무화를 위해 사용하는 장점은 흡수 액체를 분무화하기 위해 공급되는 가스의 유동 및 압력이 스프레이 건조기 및 하류 가스 세정 장치에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 임의의 희석을 고려할 필요 없이 예로서 분무화된 흡수 액체의 액적 크기에 관하여 최적화될 수 있다는 것이다.
일 실시예에 따라서, 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 미립자 재료가 연도 가스와 접촉하는 흡수제와 혼합되게 하는 접촉 반응기에 흡수제와 혼합된 미립자 재료를 공급하는 혼합 장치의 형태의 가스 세정 장치의 미립자 재료의 유동화를 위해 사용된다. 미립자 재료의 유동화는 극도의 순도를 필요로 하지 않는 가압된 가스의 매우 대량의 유동을 필요로 하는 경향이 있다. 이 목적을 위해 가압되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스를 사용함으로써, 유동화가 효율화될 수 있어서 접촉 반응기 및 하류 가스 세정 장비에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 현저한 희석을 유발하지 않고 미립자 재료와 흡수제의 효율적 혼합을 초래한다.
일 실시예에 따라서, 혼합 장치로 전달되는, 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부는 상기 혼합 장치에 의해 상기 접촉 반응기에 공급되는 미립자 재료를 제거하는 필터의 하류에 수집되고, 이 가스는 임의의 가스 압축 및 정화 유닛을 통과하기 이전에 수집되고, 압축되고, 상기 혼합 장치로 전달된다. 본 실시예의 장점은 하류 가스 압축 및 정화 유닛에서의 에너지 소비가 감소될 수 있다는 것이며, 그 이유는 혼합 장치에 사용되는 부분이 가스 압축 및 정화 유닛에서 처리되지 않고 혼합 장치에 전달되기 때문이다.
본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 것들보다 효율적인, 산소 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소시키도록 동작하는 보일러 시스템을 제공하는 것이다.
이 목적은 산소 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소시키기 위한 보일러와 보일러에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스의 오염물 함량의 적어도 일부를 제거하도록 동작하는 가스 세정 시스템을 포함하는 보일러 시스템에 의해 달성되며, 이 보일러 시스템은
그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하도록 동작하는 압축 장치와,
그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부를 내부에서 유틸리티 가스로서 활용되도록 적어도 하나의 가스 세정 장치에 전달하도록 동작하는 이산화탄소 공급 덕트를 더 포함한다.
이러한 보일러 시스템의 장점은 폐기될 이산화탄소 농후 연도 가스의 체적이 감소될 수 있다는 것이며, 그 이유는 가스 세정 장치를 위한 유틸리티 가스로서 가압되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스를 사용하는 것이 이산화탄소 농후 연도 가스의 희석을 감소시키기 때문이다.
일 실시예에 따라서, 적어도 하나의 세정 장치는 가스 세정 시스템의 일부를 형성한다. 이러한 실시예의 장점은 가압되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스가, 그 내부에서 가스가 가압 이전에 처리되는 동일 가스 세정 시스템의 일부를 형성하는 가스 세정 장치에서 유틸리티 가스로서 재사용될 수 있다는 것이다. 이는 일반적으로 유틸리티 가스를 수송하기 위해 필요한 덕트의 길이를 감소시킨다.
상세한 설명 및 청구범위로부터 본 발명의 다른 목적 및 특징을 명확히 알 수 있을 것이다.
이제, 첨부 도면을 참조로 본 발명을 더 상세히 설명한다.
도 1a는 제1 실시예에 따른 보일러 시스템의 개략 측면도.
도 1b는 확대 개략 측면도이며, 도 1a에 예시된 직물 필터를 예시하는 도면.
도 2a는 제2 실시예에 따른 보일러 시스템의 개략 측면도.
도 2b는 확대 개략 측면도이며, 도 2a에 예시된 스프레이 건조기 흡수기의 분무화 장치를 예시하는 도면.
도 3a는 개략 측면도이며, 도 2a에 예시된 정전 침전기를 개략적으로 예시하는 도면.
도 3b는 확대 개략 사시도이며, 도 3a의 정전 침전기의 격리기를 예시하는 도면.
도 4는 제3 실시예에 따른 보일러 시스템의 개략 측면도.
도 5는 가스 압축 및 정화 유닛의 개략 측면도.
도 1a는 그 측면으로부터 본, 보일러 시스템(1)의 개략도이다. 보일러 시스템(1)은 주 구성 요소로서, 본 실시예에서는 산소-연료 보일러인 보일러(2)와, 도면부호 "4"로 개략적으로 표시되어 있는 증기 터빈 전력 생성 시스템과, 가스 세정 시스템(6)을 포함한다. 가스 세정 시스템(6)은 직물 필터(8)일 수 있는 미립자 제거 장치와, 습식 스크러버(10)일 수 있는 이산화황 제거 시스템을 포함한다.
석탄, 오일 또는 이탄 같은 연료가 연료 저장부(12)에 수용되고, 공급 파이프(14)를 통해 보일러(2)에 공급될 수 있다. 산소 가스 소스(16)는 공지된 방식으로 산소 가스를 제공하도록 동작한다. 산소 가스 소스(16)는 공기로부터 산소를 분리하도록 동작하는 공기 분리 플랜트, 산소 분리 멤브레인, 저장 탱크 또는 보일러 시스템(1)에 산소 가스를 제공하기 위한 임의의 다른 소스일 수 있다. 공급 덕트(18)는 통상적으로 90 내지 99.9 체적% 산소(O2)를 포함하는 생성된 산소 가스를 보일러(2)에 전달하도록 동작한다. 덕트(20)는 이산화탄소를 포함하는 재순환 연도 가스를 보일러(2)에 전달하도록 동작한다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 공급 덕트(18)는 이산화탄소를 포함하는 재순환 연도 가스와 산소 가스가 보일러(2) 상류에서 서로 혼합되어 통상적으로 약 20 내지 50 체적%의 산소 가스를 포함하고 나머지가 주로 이산화탄소와 수증기인 가스 혼합물을 형성할 수 있도록 보일러(2)의 상류의 덕트(20)와 결합한다. 거의 어떠한 공기도 보일러(2)에 진입하지 않기 때문에, 거의 어떠한 질소 가스도 보일러(2)에 공급되지 않는다. 실제 동작에서, 보일러(2)에 공급된 가스 체적의 3 체적% 미만이 공기이고, 이는 주로 예로서 보일러(2)와 가스 세정 시스템(6)을 통한 공기의 누설로서 보일러 시스템(1)에 진입한다. 보일러(2)는 덕트(20)를 통해 공급되는 이산화탄소를 포함하는 재순환 연도 가스와 혼합된 산소 가스의 존재 하에 공급 파이프(14)를 통해 공급되는 연료를 연소시키도록 동작한다. 증기 파이프(22)는 전력의 형태로 파워를 생성하도록 동작하는, 증기 터빈 전력 생성 시스템(4)에 연소의 결과로서 보일러(2)에서 생성되는 증기를 전달하도록 동작한다.
덕트(24)는 보일러(2)에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 직물 필터(8)에 전달하도록 동작한다. "이산화탄소 농후 연도 가스"는 덕트(24)를 통해 보일러(2)를 벗어나는 연도 가스가 적어도 40 체적%의 이산화탄소(CO2)를 포함한다. 종종 보일러(2)를 벗어나는 연도 가스의 50 체적% 이상이 이산화탄소이다. 통상적으로, 보일러(2)를 벗어나는 연도 가스는 50 내지 80 체적%의 이산화탄소를 포함한다. "이산화탄소 농후 연도 가스"의 잔여부는 약 15 내지 40 체적%의 수증기(H20), 종종 보일러(2) 내에서 선호되는 미소한 과다 산소에 기인한 2 내지 7 체적%의 산소(02), 및 일부 공기의 누설을 완전히 피하기는 어렵다는 사실에 기인한, 주로 질소(N2)와 아르곤(Ar)을 포함하는 전체적으로 약 0 내지 10 체적%의 다른 가스이다.
보일러(2)에서 생성된 이산화탄소 농후 가스는 통상적으로 예로서, 먼지 입자, 염화수소 산(HCl), 산화황(SOx) 및 때때로 수은(Hg) 같은 중금속의 형태의 오염물을 포함하며, 이들은 이산화탄소의 폐기 이전에 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 적어도 부분적으로 제거되어야 한다.
그 자체가 예로서 US 4,336,035호로부터 공지되어 있는 유형으로 이루어질 수 있는 직물 필터(8)는 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 먼지 입자의 대부분을 제거한다. 덕트(26)는 직물 필터(8)로부터 가스 세정 시스템(6)의 습식 스크러버(10)로 이산화탄소 농후 연도 가스를 전달하도록 동작한다.
습식 스크러버(10)는 그 자체가 예로서 EP 0 162 536호로부터 공지되어 있는 스크러버 유형인 타워 스크러버 유형으로 이루어진다. 직물 필터(8)를 통해 보일러(2)로부터 도입되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 이산화황 함량의 적어도 일부, 바람직하게는 적어도 80%를 제거하도록 동작하는 습식 스크러버(10)는 순환 펌프(28)를 포함하고, 이 순환 펌프는 습식 스크러버(10)의 저부로부터 습식 스크러버(10)의 상부 부분에 배열된 슬러리 노즐(32)의 세트로 석회석(CaC03)을 포함하는 슬러리를 슬러리 순환 파이프(30) 내에서 순환시키도록 동작한다. 슬러리 노즐(32)은 습식 스크러버(10) 내부에서 실질적으로 수직 상향 유동하는, 덕트(26)를 통해 습식 스크러버(10)로 전달되는 연도 가스와 석회석 슬러리 사이의 양호한 접촉을 달성하고, 습식 스크러버(10) 내의 석회석 슬러리를 양호하게 분배하도록 동작한다. 습식 스크러버(10)에서, 이산화탄소 농후 연도 가스의 이산화황(S02)은 석회석(CaC03)과 반응하여 석고(CaS04)를 형성하며, 이는 탈수 이후에 예로서 벽 보드 생산에 상업적으로 사용될 수 있다.
습식 스크러버(10)에 대한 대안으로서, 다른 장치가 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 이산화황을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 한 가지 이런 대안적 장치는 버블링 베드 스크러버이며, 그 일 예가 WO 2005/007274호에 개시되어 있다.
도 1a로 돌아가서, 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 연도 가스를 가스 분할 지점(36)으로 전달하는 덕트(34)를 통해 습식 스크러버(10)를 벗어나며, 가스 분할 지점(36)에서 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 두 개의 유동, 즉, 덕트(20)를 통해 보일러(2)로 다시 재순환되는 제1 유동과 덕트(38)를 통해 보일러 시스템(1)의 추가적이고 선택적인 주 구성 요소인 가스 압축 및 정화 유닛(GPU)(40)으로 전달되는 제2 유동으로 분할된다. GPU(40)에서, 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 폐기를 위해 압축된다. 이렇게 압축된 이산화탄소는 덕트(41)를 통해 GPU(40)를 벗어나고, 종종 "CO2 격리(sequestration)"라 지칭되는 폐기를 위해 수송된다. 덕트(20)를 통해 보일러(2)로 다시 재순환되는 제1 유동은 습식 스크러버(10)를 벗어나는 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스의 전체 유동의 50 내지 75 체적%를 통상적으로 포함한다. 따라서, 습식 스크러버(10)를 벗어나는 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스의 전체 유동의 25 내지 50 체적%를 통상적으로 포함하는 제2 유동은 이하에서 더 상세히 설명될 GPU(40)로 덕트(38)를 통해 전달된다. 이산화탄소 공급 덕트(42)는 도 1b를 참조로 이하에서 설명될 바와 같은 펄싱 가스로서 사용되도록 GPU(40)로부터 직물 필터(8)로 압축되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
도 1b는 개략적으로 직물 필터(8)를 더 상세히 예시한다. 직물 필터(8)는 하우징(50)을 포함한다. 도 1a에 예시된 보일러(2)로부터 이산화탄소 농후 연도 가스를 전달하는 덕트(24)는 하우징(50)의 하부 부분에 연결되고, 덕트(26)는 하우징(50)의 상부 부분에 연결된다. 수평 판(52)은 덕트(24, 26)로의 연결부들 사이에서 하우징(50) 내에 배열된다. 판(52)에는 직물 백(54)의 형태의 다수의 직물 여과 장치가 배열되며, 각각의 이런 직물 백(54)은 판(52)의 대응 개구를 통해 연장한다. 통상적으로, 직물 필터(8)는 2 내지 20,000개의 이런 직물 백(54)을 포함할 수 있다. 동작시, 먼지 입자 함유 가스는 덕트(24)를 통해 하우징(50)의 하부 부분에 진입한다. 가스는 백(54)의 직물을 통해 백(54)의 내부로 통과하며, 먼지 입자는 백(54)의 외부에 수집된다. 그 후, 세정된 가스는 백(54)의 내부를 거쳐 판(52)을 통해 전달되고 덕트(26)를 통해 직물 필터(8)를 벗어난다.
때때로, 백(54)으로부터 수집된 먼지 입자를 제거할 필요가 있다. 펄싱 가스 덕트(56)는 직물 필터(8)의 상부 부분에 배열된다. 펄싱 가스 덕트(56)는 베이스(54) 각각을 위해 하나의 펄싱 노즐(58)을 구비한다. 펄싱 가스 덕트(56)는 도 1a에 예시된 GPU(40)로부터 가압되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스를 직물 필터(8)를 위한 유틸리티 가스로서 전달하도록 동작하는 이산화탄소 공급 덕트(42)에 연결된다. "유틸리티 가스"는 직물 필터(8)에서 그 동작을 위해 사용되는 가스를 의미한다.
제어 밸브(60)는 이산화탄소 공급 덕트(42) 상에 배열된다. 예로서, 먼지 입자의 최종 제거 또는 덕트(24)와 덕트(26) 사이에서 측정되는 소정 압력 강하가 도달한 것에 기초하여 이루어지는, 베이스(54)로부터 수집된 먼지 입자를 제거하는 것이 바람직하다는 결정이 이루어졌을 때, 밸브(60)가 짧은 시간 기간, 통상적으로, 150 내지 500 ms의 시간 기간 동안 개방된다. 밸브(60)의 개방은 이산화탄소 가스의 짧은 펄스가 펄싱 가스 덕트(56) 및 각각의 펄싱 노즐(58)을 통해 베이스(54)로 안내되게 한다. 이런 펄싱의 효과로서, 백(54)은 급속히 팽창하여, 그 위에 수집된 먼지의 전부는 아니더라도 대부분이 백(54)으로부터 방출되게 한다. 이런 방출된 먼지는 하우징(50)의 호퍼(62) 내로 떨어진다. 따라서, 덕트(56), 노즐(58) 및 밸브(60)는 직물 필터(8)의 펄스 세정 시스템을 형성한다. 때때로, 먼지는 예로서 스크류(64)에 의해 호퍼(62)로부터 제거된다. 덕트(42)를 통해 공급된 이산화탄소는 통상적으로 직물 필터(8)의 펄스 세정에 적합한 2 내지 6 bar의 절대 압력을 갖는다. 펄싱을 위해 사용되는 가스가 GPU(40)로부터 전달되기 때문에, 이는 통상적으로 75 내지 90 체적%의 이산화탄소(C02)를 포함한다. 이 때문에, 이런 가스에 의한 직물 필터(8)의 펄싱은 직물 필터(8)에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 어떠한 원하지 않는 희석도 초래하지 않는다. 또한, 그리고, 이후 상세히 설명될 바와 같이, 이산화탄소는 GPU(40)에서 가압되며, 따라서, 백(54)을 펄스 세정하기 위한 원하는 가스 압력을 획득하기 위해 별도의 송풍기 또는 압축기를 사용할 필요가 없다.
도 2a는 대안 실시예에 따른, 그리고, 그 측부로부터 도시된, 보일러 시스템(101)의 개략도이다. 보일러 시스템(1)의 요소와 유사한 보일러 시스템(101)의 요소에는 동일한 참조 번호가 부여되어 있다. 보일러 시스템(101)은 주 구성 요소로서 본 실시예에서는 산소-연료 보일러인 보일러(2)와, 개략적으로 도면부호 "4"로서 표시되어 있는 증기 터빈 전력 생성 시스템과, 가스 세정 시스템(106)을 포함한다. 가스 세정 시스템(106)은 예로서 정전 침전기(108) 형태의 미립자 제거 장치, 스프레이 건조기 흡수기(110) 형태의 이산화황 제거 시스템 및 직물 필터(111)를 포함한다. 정전 침전기(108)는 선택적이며, 생략될 수 있거나 다른 유형의 미립자 제거 장치, 예로서 직물 필터로 대체될 수 있다.
연료 저장부(12)로부터의 연료 및 가스 소스(16)로부터의 산소 가스는 도 1a 및 도 1b를 참조로 이하에 설명된 바와 유사한 방식으로 각각 파이프(14, 18)를 통해 보일러(2)에 공급된다. 덕트(20)를 통해 공급된 재순환 연도 가스 및 산소 가스와 혼합된 연료는 보일러(2) 내에서 연소된다. 증기 파이프(22)는 생성된 증기를 전력 생성 시스템(4)으로 전달한다.
덕트(24)는 보일러(2)에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 정전 침전기(108)로 전달하도록 동작한다. 정전 침전기(108)는 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 먼지 입자의 대부분을 제거한다. 덕트(126)는 정전 침전기(108)로부터 가스 세정 시스템(106)의 스프레이 건조기 흡수기(110)로 이산화탄소 농후 연도 가스를 전달하도록 동작한다.
예로서, US 5,639,430호로부터 그 자체가 공지되어 있는 유형으로 이루어질 수 있는 스프레이 건조기 흡수기(110)는 하우징(115)을 포함한다. 하우징(115)의 상부 부분에는, 적어도 하나의 분무화 노즐(132)이 배열된다. 분무화 노즐(132)은 예로서, US 4,819,878호로부터 그 자체가 알려져 있는 유형으로 이루어질 수 있다. 슬러리 혼합 탱크(129)는 소석회(CaOH2) 같은 흡수제와 물을 포함하는 슬러리의 준비를 위해 동작한다. 슬러리 펌프(128)는 파이프(130) 내에서 슬러리 혼합 탱크(129)로부터 분무화 노즐(132)로 슬러리를 펌핑하도록 동작한다. 분무화 노즐(132)은 슬러리를 분무화하고, 덕트(126)를 통해 스프레이 건조기 흡수기에 진입하는 이산화탄소 농후 연도 가스와 슬러리를 혼합하도록 동작한다. 이런 혼합의 결과로서, 슬러리 내에 포함된 흡수제는 연도 가스의 이산화황과 반응하며, 스프레이 건조기 흡수기(110)의 하우징(115) 내부의 슬러리의 동시적 건조에 기인하여 고체 잔여 생성물을 형성한다. 고체 잔여 생성물은 하우징(115)의 저부에 부분적으로 수집되고, 후속하여 잔여 생성물 통(119)으로 수송된다.
적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 연도 가스를 직물 필터(111)로 전달하는 덕트(34)를 통해 스프레이 건조기 흡수기(110)를 벗어난다. 직물 필터(111)에 진입하는 연도 가스는 하우징(115)의 저부에 수집되지 않은 스프레이 건조기 흡수기(110)로부터 잔여 생성물의 잔여 부분을 포함할 수 있다. 직물 필터(111)에서, 반응 생성물의 이런 잔여 부분의 적어도 일부는 직물 필터(8)를 참조로 이미 설명된 원리에 따라 연도 가스로부터 제거된다. 직물 필터(111)를 벗어나는 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 그 후 덕트(137)를 통해 가스 분할 지점(36)으로 전달된다. 가스 분할 지점(36)에서, 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 두 개의 유동, 즉, 덕트(20)를 통해 보일러(2)로 다시 재순환되는 제1 유동과, 덕트(138)를 통해 GPU(40)로 전달되는 제2 유동으로 분할되고, GPU(40)에서 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 덕트(41)를 통해 폐기를 위해 압축된다.
제1 이산화탄소 공급 덕트(142)는 도 3a 및 도 3b를 참조로 이하에 설명된 바와 같이 격리기 플러싱 가스로서 사용하도록 GPU(40)로부터 정전 침전기(108)로 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
제2 이산화탄소 공급 덕트(143)는 도 2b를 참조로 이하에서 설명될 바와 같은 분무화 가스로서 사용되도록 GPU(40)로부터 스프레이 건조기 흡수기(110)로 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
제3 이산화탄소 공급 덕트(145)는 도 1b를 참조로 이하에서 설명된 바와 유사한 원리에 따라 펄싱 가스로서 사용되도록 GPU(40)로부터 직물 필터(111)로 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
도 2b는 도 2a에 예시된 스프레이 건조기 흡수기(110)의 슬러리 분무화 장치(150)를 예시한다. 도 2b에 예시된 바와 같이, 장치(150)는 스프레이 건조기(110)에 연도 가스를 공급하는 덕트(126)에 연결된 가스 분배 케이싱(152)을 포함한다. 분배 케이싱(152)은 연도 가스의 균일한 분포를 제공하고, 가스 분배 케이싱(152) 내의 중심에 배열된 분무화 노즐(132) 둘레의 연도 가스 스핀을 형성한다. 제2 이산화탄소 공급 덕트(143)는 계기 압력, 즉, 통상적으로 2 내지 6 bar의 대기압을 초과한 압력으로 청정 이산화탄소 가스를 노즐(132)에 공급한다. 파이프(130)는 도 2a에 예시된 슬러리 펌프(128)에 의해 펌핑된 슬러리를 노즐(132)에 공급한다. 노즐(132)에서, 이산화탄소 가스는 슬러리로부터 분리되고 그 외부로 하향 전달된다. 노즐(132)의 입구부(154)에서, 가압된 이산화탄소가 슬러리와 접촉한다. 노즐(132)의 입구부(154)의 슬러리와 가압된 이산화탄소 가스 사이의 이런 접촉의 효과는 가압된 이산화탄소 가스가 슬러리의 분무화를 유발하여 분무화된 슬러리를 초래하며, 이 분무화된 슬러리는 노즐(132)을 벗어나고 입구(154) 아래의 그에 인접한 위치에서 덕트(126)를 통해 진입한 연도 가스와 혼합된다. 연도 가스와 분무화된 슬러리의 이런 혼합은 연도 가스의 이산화황과 슬러리의 흡수제 사이의 효율적 반응을 유발한다. 노즐(132) 내의 슬러리의 분무화를 위해 GPU(40)로부터의 청정 이산화탄소 가스를 사용하는 것은 스프레이 건조기 흡수기(110) 내에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 어떠한 비의도적 희석도 초래하지 않는다. 또한, 그리고, 이하에 설명될 바와 같이, 이산화탄소는 GPU(40)에서 가압되고, 따라서, 노즐(132) 내에서 원하는 분무화를 획득하기 위해 원하는 가스 압력을 획득하도록 별개의 송풍기 또는 압축기를 사용할 필요가 없다.
도 3a는 도 2a의 정전 침전기(108)를 더 상세히 예시한다. 정전 침전기(108)는 예로서 US 4,502,872호에서 더 상세히 예시된 바와 유사한 방식으로 배열된 다수의 방전 전극(160) 및 다수의 수집 전극 판(162)을 포함한다. 정류기(164, 166)는 정전 침전기(108)를 통해 유동하는 연도 가스 내에 존재하는 먼지 입자를 충전하도록 방전 전극(160)과 수집 전극 판(162) 사이에 파워, 즉, 전압 및 전류를 인가한다. 이렇게 충전된 이후, 먼지 입자는 수집 전극 판(162) 상에 수집된다. 때때로, 수집 전극 판(162)은 본 명세서에서의 예시의 명료성을 유지할 목적으로 도 3a에 예시되지 않은 두드림 장치(rapping device)에 의해 동요되어 수집된 먼지가 수집 전극 판(162)으로부터 방출되고 호퍼(168, 170) 내로 떨어지게 하고, 이 호퍼로부터 수집된 먼지가 폐기를 위해 수송될 수 있다.
수집 전극 판(162)은 일반적으로 정전 침전기(108)의 하우징(172)의 지붕으로부터 직접적으로 현수된다. 방전 전극(160)도 현수될 필요가 있지만, 방전 전극(160)과 수집 전극 판(162) 사이에 어떠한 전기 접촉도 이루어지지 않는 방식으로 이루어진다. 이를 위해, 방전 전극(160)의 현수를 위해 큰 격리기가 사용된다.
도 3b는 정전 침전기(108)의 하나의 방전 전극(160)의 현수를 더 상세히 예시한다. 방전 전극(160)은 예로서, 나선 형태를 가질 수 있는 다수의 전극(176)을 지지하는 프레임(174)을 포함한다. 보유 로드(178)는 프레임(174)에 연결되고, 양 단부에서 개방되는 원추 형태를 갖는 격리기(180)로 프레임(174)으로부터 수직 상향 연장한다. 비전도성 세라믹 재료로 이루어질 수 있는 격리기(180)가 하우징(172)의 지붕(182) 상에 세워진다. 개구(184)는 격리기(180) 바로 아래의 지붕(182)에 형성된다. 보유 로드(178)는 개구(184)와 격리기(180)를 통해 연장한다. 보유 로드(178)의 상부 단부에서, 지지 와셔(186)가 장착된다. 지지 와셔(186)는 격리기(180) 상에 배치되며, 하우징(172)에 현수된 로드(178)와, 이에 따라 방전 전극(160)을 유지한다.
덮개(188)는 물리적 손상, 먼지 등으로부터 이를 보호하도록 격리기(180) 둘레에 배열된다. 전기 케이블(190)은 보유 로드(178)로부터 덮개(188)를 통해 도 3a에 예시된 정류기(164)로 추가로 연장하여 방전 전극(160)에 전력을 공급한다.
도 2a에 예시된 제1 이산화탄소 공급 덕트(142)는 덮개(188)에 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 공급하도록 도 3b에 예시된 바와 같이 덮개(188)에 연결된다. 이산화탄소 가스는 덮개(188) 내로 진입하고, 그 후, 지지 와셔(186)에 형성된 적어도 하나의 개구(192)를 통해 격리기(180)의 내부로 수송된다. 이산화탄소 가스는 보유 로드(178)를 따라 하향 유동하고, 최종적으로 정전 침전기(108)에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스와 혼합된다. 덮개(188)에 공급되고 격리기(180) 내부의 보유 로드(178)를 따라 하향 유동하는 이산화탄소 가스의 도움으로, 격리기(180) 내부에 먼지 및/또는 습기가 퇴적될 위험이 감소 또는 심지어 제거된다. 따라서, 덮개(188) 및 개구(192)는 격리기 플러싱 시스템을 형성한다. 통상적으로, 이산화탄소는 대기압을 약 50 내지 5000 파스칼 초과한 압력으로 덮개(188)에 공급되며, 이는 덕트(142)를 통해 GPU(40)를 벗어나는 가스의 압력이 통상적으로 추가로 상세히 후술될 바와 같이 충분한 것 이상이라는 것을 의미한다. 퇴적물이 없는 상태로 정전 침전기(108)의 격리기(180)를 유지하기 위해 GPU(40)로부터의 청정 이산화탄소 가스를 사용하는 것은 정전 침전기(108) 내에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 어떠한 비의도적 희석도 초래하지 않는다.
도 4는 그 측부로부터 본, 다른 대안적 실시예에 따른 보일러 시스템(201)의 개략도이다. 보일러 시스템(1)의 요소와 유사한 보일러 시스템(201)의 이들 요소에는 동일 참조 번호가 부여되어 있다. 보일러 시스템(201)은 주 구성 요소로서 본 실시예에서는 산소-연료 보일러인 보일러(2)와, 개략적으로 도면부호 "4"로 표시되어 있는 증기 터빈 전력 생성 시스템과, 가스 세정 시스템(206)을 포함한다. 가스 세정 시스템(206)은 흡수제-물 혼합 장치(210), 접촉 반응기(212) 및 직물 필터(211) 형태의 미립자 제거 장치를 포함한다.
연료 저장부(12)로부터의 연료 및 가스 소스(16)로부터의 산소 가스는 도 1a를 참조로 후술된 바와 유사한 방식으로 각각 파이프(14, 18)를 통해 보일러(2)에 공급된다. 덕트(20)를 통해 공급된 재순환된 연도 가스와 산소 가스와 혼합된 연료는 보일러(2) 내에서 연소된다. 증기 파이프(22)는 생성된 증기를 전력 생성 시스템(4)으로 전달한다.
덕트(24)는 보일러(2) 내에 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스를 접촉 반응기(212)에 전달하도록 동작한다. 접촉 반응기(212)에서, 이산화탄소 농후 연도 가스는 먼지 재료, 바람직하게는, 예로서, 소석회(Ca(OH)2) 같은 흡수제와 재순환된 먼지를 포함하는 가습된 먼지 재료와 접촉하게 된다. 연도 가스와 가습된 먼지 재료는 그 후 접촉 반응기(212)로부터 직물 필터(211)로 전달되고, 이 직물 필터에서 먼지 재료, 즉, 재순환된 먼지와 흡수제는 직물 필터(8)를 참조로 전술된 원리에 따른 연도 가스로부터 분리된다. 접촉 반응기(212) 및 직물 필터(211) 내에서, 이산화황(SO2), 삼산화황(SO3) 및 불화수소산(HCl) 같은 산 성분이 흡수제와 반응한다. 흡수제와 산 성분 사이의 반응에서 형성된 반응 생성물은 보일러(2) 내의 연소에서 생성되는 먼지 입자 및 재순환된 먼지와 함께 직물 필터(211)에 수집된다.
적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 연도 가스를 가스 분할 지점(36)으로 전달하는 덕트(34)를 통해 직물 필터(211)를 벗어난다. 가스 분할 지점(36)에서, 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 두 개의 유동, 즉, 덕트(20)를 통해 보일러(2)로 다시 재순환되는 제1 유동 및 덕트(38)를 통해 GPU(40)로 전달되는 제2 유동으로 분할되며, GPU에서는 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스가 덕트(41)를 통해 폐기를 위해 압축된다.
제1 이산화탄소 공급 덕트(242)는 도 1b를 참조로 전술한 바와 유사한 원리에 따라 펄싱 가스로서 사용되도록 GPU(40)로부터 직물 필터(211)로 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
제2 이산화탄소 공급 덕트(243)는 더 상세히 후술될 바와 같은 유동화 가스로서 사용되도록 GPU(40)로부터 혼합 장치(210)로 유틸리티 가스로서 청정 이산화탄소 가스를 전달하도록 동작한다.
직물 필터(211)에서 수집된 먼지 재료 및 흡수제는 직물 필터(8)에 관하여 앞서 예시된 바와 유사한 원리에 따라 필터 백으로부터 제거되고, 호퍼(214) 내에 수집된다. 호퍼(214) 내에 수집된 재료는 유동화 홈통(215)으로 전달된다. 유동화 홈통(215) 내에 수집된 재료의 일부는 폐기를 위해 파이프(216)를 통해 수송된다. 그러나, 유동화 홈통(215) 내에 수집된 재료의 대부분은 파이프(218)를 통해 혼합 장치(210)로 재순환된다. 유동화 홈통(215)은 유동화 천(217)을 구비한다. 가압된 이산화탄소는 유동화 천(217) 아래의 제2 이산화탄소 공급 덕트(243)를 통해 공급되고, 유동화 천(217)의 상단에 공급된 재료가 유동화되게 한다. 따라서, 유동화 홈통(215) 내에 수집된 재료는 이런 유동화 상태에서 액체처럼 거동하고, 각각 파이프(216) 및 파이프(218)를 향해 자유 유동한다. 선택적으로, 파이프(218)는 공기 슬라이드일 수 있으며, 공기 슬라이드에서 재료는 홈통(215)으로부터 혼합기(210)로 유동화 상태에서 수송된다. 이를 위해, 가압된 이산화탄소는 내부에서 수송되는 재료를 유동화하기 위해 제2 이산화탄소 공급 덕트(243)를 통해 역시 파이프(218)로 공급된다. 다른 선택사항으로서, 또한, 파이프(216)는 에어 슬라이드일 수 있으며, 이는 제2 이산화탄소 공급 덕트(243)(도 4에는 도시되지 않음)를 통해 유동화 가스를 공급한다.
혼합 장치(210)는 예로서, WO 96/16727호 및 WO 96/16722호로부터 그 자체가 공지되어 있는 유형으로 이루어질 수 있다. 파이프(220)를 통해 혼합 장치(210)에 물이 공급되고, 파이프(222)를 통해 혼합 장치(210)에 신선한 흡수제가 공급된다. 덕트(243)는 혼합 장치(210)의 저부에 위치된 챔버(224)에 가압된 이산화탄소 가스를 공급한다. 유동화 천(226)은 혼합 장치(210)의 상부 부분으로부터 챔버(224)를 분리시킨다. 챔버(224)에 공급되는 가압된 이산화탄소 가스의 효과로서, 유동화 천(226)의 상단의 혼합 장치(210)에 공급되는 재순환된 재료의 유동화가 유발된다. 재순환된 재료의 유동화는 재순환된 재료와, 파이프(220)를 통해 공급된 물과 파이프(222)를 통해 공급된 신선한 흡수제의 강한 혼합을 유발한다. 혼합 장치(210) 내에 배열된 교반기(228)는 혼합 정도를 추가로 향상시킨다. 잘 혼합된 재료는 최종적으로 혼합 장치(210)로부터 접촉 반응기(212)로 전달되며, 접촉 반응기(212)에서 연도 가스의 산 성분과 흡수제 사이의 추가적 반응이 이루어질 수 있다. 혼합 장치(210)에서의 유동화를 위해 사용되는 이산화탄소 가스는 적어도 부분적으로 접촉 반응기(212)로 전달되고, 내부에서 처리된 이산화탄소 농후 연도 가스와 혼합된다. 직물 필터(8)를 참조로 전술한 원리에 따른 펄싱에 의한 직물 필터(211)의 세정을 위해, 그리고, 혼합 장치(210) 내의 재료 유동화를 위해 GPU(40)로부터의 청정 이산화탄소 가스를 사용하는 것은 가스 세정 시스템(206)에서 처리되는 이산화탄소 농후 연도 가스의 어떠한 의도하지 않은 희석도 초래하지 않는다.
대안 실시예에 따라서, 직물 필터(211)를 벗어나는 이산화탄소 농후 연도 가스의 일부는 예로서, 송풍기(245) 또는 팬의 형태의 압축 장치와 이산화탄소 공급 덕트(244)에 의해 덕트(34)로부터 제거된다. 송풍기(245)는 통상적으로 0.1 내지 0.3 bard의 계기압일 수 있는 적절한 압력까지 이산화탄소 농후 연도 가스를 압축하고, 그에 의해 압축된 이산화탄소 농후 연도 가스를 유틸리티 가스로서 혼합 장치(210)의 챔버(224)에 전달한다. 따라서, 송풍기(245)로부터 공급된 압축되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 유동화 천(226)을 통과하고 혼합 장치(210)의 상부 부분의 재료를 유동화한다. 따라서, 덕트(34)로부터 전달된 이산화탄소 농후 연도 가스는 GPU(40)로부터의 가스보다 낮은 순도를 가지지만, 이런 낮은 순도는 때때로 예로서, 천(226)의 폐색, 부식 등에 관하여 혼합 장치(210)에서 수용 가능할 수 있다. 선택적으로, 송풍기(245)는 또한 홈통(215) 및 파이프(218) 내에서 재료 유동화를 달성하기 위해, 파이프가 에어 슬라이드인 경우에, 홈통(215) 및 파이프(218)에 유틸리티 가스로서 압축된 이산화탄소 농후 연도 가스를 공급할 수 있다. 또한, 송풍기(245)는 파이프가 에어 슬라이드인 경우에 잔여 제품 사일로 또는 유사한 중간 저장 장치로의 수송을 용이하게 하기 위해 파이프(216)에 유틸리티 가스로서 압축된 이산화탄소 농후 연도 가스를 공급할 수 있다.
도 5는 GPU(40)를 더 상세히 예시한다. GPU(40)는 도 1a, 도 2a 및 도 4를 참조로 전술된 보일러 시스템(1, 101 또는 201)에 포함될 수 있다. GPU(40)의 정의는 가스 세정 시스템(6, 106, 206)으로부터 도입되는 이산화탄소 농후 연도 가스를 적어도 70 bar의 절대 압력, 통상적으로는, 70 내지 200 bar의 절대 압력으로 압축하여 이산화탄소가 폐기를 위해 적합해지게 하거나 폐기를 위한 수송에 적합해지게 하는 유닛이다. 이런 폐기는 예로서, 염수 대수층(saline aquifer) 내로 이산화탄소를 펌핑하는 것, 심해로 이산화탄소를 펌핑하는 것 또는 산업적 공정에서 이산화탄소를 재사용하는 것을 포함할 수 있다. 반드시는 아니지만, 빈번히, GPU(40)는 이산화탄소의 순도를 증가시키기 위한 장치를 포함한다.
선택적으로, 응축기(66)가 GPU(40) 상류에서 덕트(38)를 따라 배열될 수 있다. 응축기(66)는 물 같은 냉각 액체를 순환시키도록 구성되는 펌프(67)를 포함한다. 열 교환기(68)는 순환하는 냉각 액체를 냉각시키도록 배열된다. 응축기(66)에서, 냉각 액체는 덕트(38)를 통해 응축기(66)에 진입하는 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스와 접촉한다. 응축기(66) 내의 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스와 순환하는 냉각 액체 사이의 접촉은 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스의 수증기 함량의 적어도 일부의 응축을 유발한다. 따라서, GPU(40)에 진입하는 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스의 수증기 함량이 감소된다. 통상적으로, 응축기(66)는 통상적으로 약 15 내지 40 체적%로부터 약 0.5 내지 10 체적%까지의 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스의 수증기 함량의 감소를 유발한다. 따라서, GPU(40) 내의 이산화탄소로부터 제거될 필요가 있는 수증기의 양은 응축기(66)에 의해 실질적으로 감소된다.
GPU(40)는 이산화탄소 연도 가스의 최종 폴리싱을 제공하면서 폐기를 위한 수송을 위해 적합하게 이산화탄소 농후 연도 가스를 압축시키는, GPU(40)에 통합된 그 자체가 공지되어 있는 다수의 부품을 포함할 수 있다.
GPU(40)는 그 주 유닛으로서 저압 압축 유닛(70)과, 예로서, 분자체 유닛(71)인 중간 탈수 유닛과, 예로서, CO2 액화 유닛(72)인 중간 비응축 가스 제거 유닛과, 고압 압축 유닛(73)을 포함할 수 있다.
적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 농후 연도 가스는 경우에 따라 가스 세정 시스템(6, 106, 206)으로부터 덕트(38)를 통해 저압 압축 유닛(70)으로 전달된다. 저압 압축 유닛(70)은 통상적으로 직렬로 배열된 2개 내지 6개의 저압 압축 장치(74)를 포함하고, 이런 장치(74) 각각은 적어도 하나의 압축기(75), 냉각기(76) 및 기액 분리기(77) 형태의 압축 장치를 포함한다. 도 5는 네 개의 이런 저압 압축 장치(74, 74', 74" 및 74"')를 예시한다. 각각의 압축기(75)는 가스를 압축하고, 이 가스는 그 후 각각의 냉각기(76)로 전달된다. 각각의 냉각기(76)에는 압축된 가스를 냉각하기 위해 파이프 시스템(78)을 통해 냉각기(76) 내에서 순환되는 냉각 매체가 공급된다. 이런 냉각의 효과로서 수증기가 응축된다. 이런 응축된 수증기는 각각의 기액 분리기(77) 내의 잔여 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 분리된다. 물은 파이프 시스템(79)을 통해 제거된다. 그 후 가스는 후속 장치(74)로 전달된다. 통상적으로, 각 저압 압축 장치(74)는 1.5 내지 2.5의 압축 비율을 갖는다. 따라서, 저압 압축 유닛(70)에 진입하는 이산화탄소 농후 연도 가스는 대기압, 즉, 1 bar(a) 정도의 압력을 가지며, 예로서, 4 개의 연속적 저압 압축 장치(74)에서 처리된 이후 저압 압축 유닛(70)을 벗어나는 이산화탄소 농후 연도 가스는 통상적으로 20 내지 50 bar(a), 더욱 통상적으로는 20 내지 40 bar(a), 그리고, 가장 통상적으로는 30 내지 40 bar(a)의 압력을 가질 수 있다. 각 장치(74)에 의해 증가되는 압력과 동시에, 가스의 물 함량이 감소되고, 그 이유는 응축된 수증기가 각 기액 분리기(77)로부터 제거된다. 통상적으로, 덕트(38)를 통해 저압 압축 유닛(70)에 진입하는 가스는 0.5 내지 50 체적%의 물 함량, 더 통상적으로는, 응축기(66)가 유닛(70)의 상류에 배열되는 경우 0.5 내지 10 체적%의 물 함량, 그리고, 어떠한 응축기도 없을 때 통상적으로 15 내지 40 체적%의 물 함량을 가질 수 있다. 저압 압축 유닛(70)을 벗어나는 가스는 통상적으로 400 내지 1500 ppm (parts per million)의 수증기 함량을 가질 수 있다.
30 내지 40 bar(a)의 압력, 400 내지 1500 ppm의 수증기 함량 및 통상적으로 20 내지 40℃의 온도를 갖는 이산화탄소 농후 연도 가스는 저압 압축 유닛(70)을 벗어나고, 덕트(80)를 통해 탈수 유닛(71)으로 전달되며, 탈수 유닛은 미국 일리노이주 드 플레인 소재의 UOP LLC에 의해 공급되는 그 자체가 공지된 유형의 분자체 유닛일 수 있다. 도 5에 개략적으로 표시된 탈수 유닛(71)은 수증기의 추가 부분을 제거하며, 가스 압력을 실질적으로 영향받지 않는 상태로 남기게 된다. 수증기 및 다른 오염물은 파이프(80')를 통해 벗어나고 폐기된다. 통상적으로, 덕트(81)를 통해 탈수 유닛(71)을 벗어나는 이산화탄소 농후 연도 가스는 25 내지 300 ppm, 통상적으로는 100 ppm 정도의 수증기 함량을 갖는다.
분자체 유닛(71)에 대한 대안으로서 중간 탈수 유닛으로서 다른 장치가 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이런 대안적 중간 탈수 유닛의 일 예는 수증기를 포획하기 위해 글리콜이 내부에서 순환되는 글리콜 스크러버(glycol scrubber)이다.
이산화탄소 농후 연도 가스는 덕트(81)를 통해 CO2 액화 유닛(72)으로 전달된다. CO2 액화 유닛(72)은 열 교환기(82)와, 플래시 용기(83)와 플래시 밸브(84)를 포함한다. 유닛(72)에 진입하는 이산화탄소 농후 연도 가스는 냉각 매체로서 작용하면서 파이프(85, 86)를 통해 플래시 용기(83)를 벗어나는 액화된 CO2와 비응축 가스에 의해 냉각됨으로써 열 교환기(82)에서 최초 냉각된다. 냉각된 이산화탄소 농후 연도 가스는 그 후 플래시 용기(83)에 진입한다. 플래시 용기(83)에서, 가스는 낮은 압력, 통상적으로 이산화탄소 농후 연도 가스가 CO2 액화 유닛(72)에 진입하는 30 내지 40 bar(a)의 압력보다 낮은 5 내지 15 bar인 압력으로 플래시(flash)된다. 이런 플래싱의 효과로서, 이산화탄소 농후 연도 가스의 온도는 이산화탄소가 액화되는 이런 낮은 값으로 감소된다. 따라서, 액화된 이산화탄소는 플래시 용기(83)의 저부로부터 수집되고, 파이프(86)를 통해 그로부터 수송된다. 플래시 용기(83)의 압력은 밸브(84)에 의해 예로서 질소(N2), 산소(O2) 및 아르곤(Ar)을 포함하는 다른 가스를 가스 상태로 남겨두고 주로 이산화탄소가 액화되게 하는 레벨로 제어된다. 비응축성 가스라 지칭될 수 있는 이런 다른 가스는 파이프(85)를 통해 플래시 용기(83)를 벗어난다. 플래시 밸브(84)는 비응축 가스를 제외한 이산화탄소의 응축을 달성하기 위해 플래시 용기(83) 내의 압력을 제어하기 위해 사용된다. 열 교환기(82)에서, 액화된 이산화탄소는 덕트(87)를 통해 CO2 액화 유닛(72)을 벗어나는 가스 같은 이산화탄소 가스를 다시 형성하도록 재가열된다. 덕트(87)를 통해 유닛(72)을 벗어나는 이산화탄소 가스는 통상적으로 25 내지 30 bar(a)의 압력과 20 내지 60℃의 온도를 갖는다. 비응축성 가스는 덕트(88)를 통해 CO2 액화 유닛(72)을 벗어나며, 폐기될 수 있다. 유닛(72) 내의 액화의 효과로서, 덕트(87)를 통해 유닛(72)을 벗어나는 이산화탄소는 통상적으로 90 내지 95 체적%만큼 많은 이산화탄소의 농도를 가질 수 있으며, 덕트(81)를 통해 유닛(72)에 진입하는 이산화탄소 농후 연도 가스는 통상적으로 단지 약 75 내지 85 체적%의 이산화탄소 농도를 갖는다.
CO2 액화 유닛(72)에 대한 대안으로서, 중간 비응축성 가스 제거 유닛으로서 다른 장치가 사용될 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 이런 대안적 중간 비응축성 가스 제거 유닛의 일 예는 이산화탄소의 매우 높은 순도가 필요할 때 사용되는 증류 타워를 포함한다.
덕트(87) 내에서 수송되는 이산화탄소 가스는 고압 압축 유닛(73)에 진입한다. 고압 압축 유닛(73)은 통상적으로 직렬로 배열된 하나 내지 세 개의 고압 압축 장치(89)를 포함하고, 이런 장치(89) 각각은 적어도 하나의 압축기(90) 형태의 압축 장치와 냉각기(91)를 포함한다. 각각의 압축기(90)는 그 후 각각의 냉각기(91)로 전달되는 가스를 압축한다. 각각의 냉각기(91)에는 압축된 가스를 냉각하기 위해 파이프 시스템(92)을 통해 냉각기(91) 내에서 순환되는 냉각 매체가 공급된다. 각 압축기(90)는 1.5 내지 2.5의 압축 비율을 가지며, 이는 덕트(41)를 통해 고압 압축 유닛(73)을 벗어나는 이산화탄소 가스는 통상적으로 100 내지 200 bar(a), 더 빈번하게는 110 내지 140 bar(a)의 압력 및 통상적으로 20 내지 60℃의 온도를 갖는다. 덕트(41) 내의 이산화탄소는 유틸리티 가스로서 이산화탄소를 사용하는 공정에서의 재사용을 위해 또는 최종 폐기를 위해 외부로 수송될 수 있다.
전술한 바와 같이, GPU(40)의 이산화탄소 가스의 일부는 다양한 가스 세정 시스템(6, 106, 206)에서 다양한 목적을 위해 유틸리티 가스로서 사용된다. 이산화탄소는 GPU(40)내의 어디에서 이런 이산화탄소 가스가 수집되는지에 따라서 다양한 압력 및 다양한 순도로 입수할 수 있다. 따라서, 특정 가스 세정 장치의 요건은 GPU(40)의 어느 위치에서 적절한 가스가 수집되는지를 결정한다.
도 1b, 도 2a 및 도 4를 참조로 전술된 직물 필터(8, 111, 211)는 통상적으로 매우 낮은 수증기 함량을 갖는 매우 청정하고, 필터 백의 세정 목적을 위해 2 내지 6 bar의 절대 가스 압력을 갖는 가스를 필요로 한다. 이런 가스는 통상적으로 저압 압축 유닛(70)의 제2 저압 압축 장치(74')의 기액 분리기(77')의 하류에서 발견될 수 있다. 덕트(93)는 기액 분리기(77')의 바로 하류에서 수집된 가스 부분을 관련 덕트(42, 145, 242)로, 그리고, 추가로 각각의 직물 필터(8, 111, 211)로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 흡수 건조기라 알려져 있는 것 같은 건조기가 직물 필터 펄싱을 위해 필요한 충분히 낮은 습기 함량을 보증하도록 직물 필터(8, 111, 211)를 펄싱하기 위해 이런 가스 부분을 사용하기 이전에 기액 분리기(77')의 하류에서 수집된 가스 부분을 건조하도록 사용될 수 있다. 대안적 실시예에 따라서, 덕트(94)는 탈수 유닛(71)의 하류에서 덕트(81)에 연결될 수 있으며, 여기서, 이산화탄소 농후 연도 가스는 30 내지 40 bar(a)의 압력 및 상술한 바와 같은 낮은 수증기 함량을 갖는다. 따라서, 일 실시예에 따라서, 덕트(94)는 각각의 직물 필터(8, 111, 211)에 펄싱 가스를 공급한다. 감압 밸브(95)가 덕트(94) 상에 및/또는 덕트(93) 상에 배열되어 각각의 직물 필터(8, 111, 211)를 위해 통상적으로 2 내지 6 bar(a)인 적절한 값으로 가스 압력을 감소시킨다. 다른 실시예에 따라서, 이산화탄소 공급 덕트(42, 145, 242)에 연결된 덕트(96)는 CO2 액화 유닛(72)으로부터 고압 압축 유닛(73)으로 이산화탄소 가스를 전달하는 덕트(87)에 연결될 수 있다. 덕트(87) 내의 가스는 덕트(81) 내의 가스보다 낮은 비응축성 가스 함량을 갖지만, 비응축성 가스는 일반적으로 직물 필터에 문제가 되지 않는다. 다른 실시예에 따라서, 이산화탄소 공급 덕트(42, 145, 242)에 연결된 덕트(97)는 저압 압축 유닛(70)으로부터 탈수 유닛(71)으로 이산화탄소 가스를 전달하는 덕트(80)에 연결될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조로 전술한 스프레이 건조기 흡수기(110)의 슬러리 분무화 장치(150)는 통상적으로 2 내지 6 bar의 계기압 및 80 내지 120℃의 온도를 갖는 가스를 필요로 한다. 이런 가스는 제2 저압 압축 장치(74')의 압축기(75')의 바로 하류에서 발견될 수 있다. 덕트(98)는 이런 가스를 덕트(143)로, 그리고, 추가로, 슬러리 분무화 장치(150)로 전달하기 위해 사용될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조로 전술된 정전 침전기(108)의 덮개(188)에는 격리기(180) 상의 예로서 수증기의 응축 또는 부식의 임의의 문제를 피하기 위해 매우 고온의 가스가 공급되는 것이 바람직하다. 압력 요건은 매우 온건하며, 그 이유는 대기압을 초과한 50 내지 5000 Pa의 계기압이 정전 침전기(108)의 덮개(188)를 위해 충분한 경우가 많기 때문이다. 따라서, 이산화탄소 가스는 제1 저압 압축 장치(74)의 압축기(75) 직후 수집된 이산화탄소 가스를 전달하는 덕트(99)를 통해 가스 공급 덕트(142)에 전달되는 것이 바람직할 수 있다. 도시되지 않은 감압 밸브는 필요시 압력을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 일부 경우에, 격리기(180) 상에서 어떠한 오염 또는 응축도 발생하지 않는 것을 보증하고자하는 이유로 매우 더 순수한 이산화탄소 가스가 바람직하며, 이런 가스는 덕트(94 또는 96)를 통해 가스 공급 덕트(142)에 전달된다.
도 4를 참조하여 전술된 가스 세정 시스템(206)의 유동화 홈통(215) 및 혼합 장치(210)는 때때로 제한된 순도의 유동화 가스로 동작할 수 있으며, 그 이유는 혼합 장치(210) 및 홈통(215)이 가스 내의 불순물에 민감하지 않은 것인 경우가 많기 때문이다. 수증기의 응축을 피하기 위해 가스는 매우 따뜻한, 바람직하게는 적어도 70℃의 온도를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 이산화탄소는 저압 압축 유닛(70)의 제1 저압 압축 장치(74)의 압축기(75)의 바로 하류에 수집된 이산화탄소 가스를 전달하는 덕트(99)를 통해 가스 공급 덕트(243)로 전달되는 것이 바람직할 수 있다. 선택적으로, 도시되지 않은 감압 밸브가 혼합 장치(210) 및/또는 홈통(215) 내에 가스를 도입하기 이전에 압력을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 파이프(216) 및/또는 파이프(218)가 에어 슬라이드인 경우에, 유동화를 위한 가스는 덕트(99)를 통해 이런 파이프(216, 218)로, 그리고, 추가로, 덕트(243)로 전달될 수 있다.
비록, 덕트(93, 94, 96, 97, 98, 99)가 가스 세정 시스템(6, 106, 206)의 장치에 이산화탄소 가스를 전달하기 위한 가능한 선택사항으로서 설명되었지만, 다른 덕트가 이런 목적을 위해 제공될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 예로서, 덕트(99')는 기액 분리기(77)의 바로 하류에서 수집된 이산화탄소 가스의 일부를 전달하도록 배열될 수 있다. 또한, 예로서, 도 5에 예시된 제1 및 제2 저압 압축 장치 이외에 다른 두 개의 연속적 저압 압축 장치(74) 사이에 이런 덕트를 제공하는 것이 가능하다. 또한, 고압 압축 유닛(73)의 두 개의 연속적 고압 압축 장치(89) 사이에 이런 덕트를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 다수의 가스 세정 장치를 포함하는 가스 세정 시스템(6, 106, 206) 각각 같은 가스 세정 시스템에서, 이들 가스 세정 장치는 각 가스 세정 장치를 위한 요건에 따라서 GPU(40)내의 다양한 위치로부터 가스를 수용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 예로서, 가스 세정 시스템(206)에서, 혼합 장치(210)는 덕트(99)를 통해 전달된 가스를 수용할 수 있고, 직물 필터(211)는 덕트(96)를 통해 전달된 가스를 수용할 수 있다.
상술한 실시예의 다수의 변형이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.
이제까지, 경우에 따라 GPU(40) 또는 송풍기(245)로부터 압축되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스가 GPU(40) 및/또는 송풍기(245)와 동일한 보일러 시스템(1, 101, 201)에 속하는 직물 필터(8, 111, 211), 정전 침전기(108), 스프레이 건조기(110) 또는 혼합 장치(210) 같은 가스 세정 장치로 전달된다는 것을 설명하였다. 이것이 바람직한 경우가 많지만, GPU(40) 또는 송풍기(245)로부터 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스를 다른 보일러 시스템의 가스 세정 시스템에 속하는 가스 세정 장치, 예로서, 압축되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스에 대한 상승을 제공하는 이산화탄소 농후 연도 가스가 생성되는 그 보일러 시스템에 병렬적인 보일러 시스템의 가스 세정 시스템의 가스 세정 장치에 전달하는 것도 가능하다.
일 대안 실시예에 따라서, 가압되고 적어도 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스는 가스 세정 장치에서 유틸리티 가스로서 사용되기 이전에 임시 보관을 위해 압력 탱크로 전달될 수 있다. 이런 압력 탱크는 시동 상황 동안 유용할 수 있으며, 그 이유는 적절한 양의 이산화탄소 가스가 가용해지기 이전에 소정의 시간이 소요될 수 있기 때문이다. 따라서, 시동 동안, 압력 탱크로부터 관련 가스 세정 장치로 이산화탄소가 전달될 수 있다.
이제까지, 가압되고 부분적으로 세정된 이산화탄소 가스가 직물 필터, 정전 침전기, 스프레이 건조기 또는 혼합 장치에서 유틸리티 가스로서 사용되는 것을 설명하였다. 이런 가스는 또한 다른 유형의 가스 세정 장치에서, 그리고, 현재까지 설명된 이들 가스 세정 장치의 다른 위치에서 유틸리티 가스로서 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
현재까지, 보일러(2)와 가스 세정 시스템(6)을 포함하는 보일러 시스템(1)은 대기압 상태에 근접하게 동작한다는 것을 설명하였다. 2 내지 50 bar의 절대 압력 같은 가압된 상태 하에서 동작하도록 보일러를 구성하는 것도 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이런 상태 하에서 동작하는 보일러 유형의 일 예는 가압 유동화 베드 연소(PFBC) 보일러이다. 예로서, 10 bar의 절대 압력에서 동작하는 보일러에서, 직물 필터를 펄싱하는 것, 정전 침전기의 격리기를 플러싱하는 것 등을 위한 유틸리티 가스로서 사용되는 이산화탄소 가스는 대기압 상태에 근접하게 동작하는 보일러 시스템에 비해 대응적으로 더 높은 압력을 가질 필요가 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
요약하면, 보일러 시스템(1; 101; 201)은 산호 가스 함유 가스의 존재 하에 연료를 연소시키기 위한 보일러(2)와, 가스 세정 시스템(6; 106; 206)을 포함한다. 보일러 시스템(1; 101; 201)은 그로부터 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하도록 동작하는 압축 장치(75; 90; 245)와, 내부에서 유틸리티 가스로 사용되도록 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 가압된 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 전달하도록 동작하는 이산화탄소 공급 덕트(42; 142; 143; 145; 242; 243; 244)를 포함한다.
다수의 양호한 실시예를 참조로 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있으며, 그 요소들에 대해 균등물이 치환될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 그 본질적 범주로부터 벗어나지 않고 본 발명의 교지에 대한 특정 상황 또는 재료의 적응을 위해 다수의 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 안출된 최상의 형태로서 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 대신, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되는 모든 실시예를 포함하는 것을 의도한다. 또한, 용어 제1, 제2 등의 사용은 임의의 순서나 중요성을 나타내지 않으며, 대신, 용어 제1, 제2 등은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용된다.

Claims (17)

  1. 산소 가스를 포함하는 가스의 존재 하에 연료를 연소시키는 보일러(2)에서 발생되는 이산화탄소 농후 연도 가스를 세정하는 방법으로서,
    A) 상기 보일러(2)로부터 가스 세정 시스템(6; 106; 206)으로 상기 이산화탄소 농후 연도 가스를 전달하는 단계,
    B) 상기 가스 세정 시스템(6; 106; 206)에서 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 오염물 함량의 적어도 일부를 제거하는 단계,
    C) 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하는 단계, 그리고
    D) 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부를 내부에서 유틸리티 가스로서 사용하기 위해 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 C) 단계는 상기 가스 세정 시스템(6; 106; 206)에서 세정된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 폐기를 위한 가압된 이산화탄소 가스를 준비하도록 동작하는 가스 압축 및 정화 유닛(40)에서 수행되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 압축 및 정화 유닛(40)은 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 압력을 20 내지 50 bar 절대 압력으로 증가시키도록 동작하는 저압 압축 유닛(70)을 포함하고, 상기 D) 단계는 상기 저압 압축 유닛(70)의 적어도 일부를 통과한 가스를 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 전달하는 단계를 포함하는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 D) 단계는 상기 저압 압축 유닛(70)의 하류에 위치된 중간 탈수 유닛(71)을 통과한 가스를 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 전달하는 단계를 포함하는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  5. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 직물 필터(8; 111; 211) 형태의 가스 세정 장치의 펄스 세정을 위해 사용되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  6. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 정전 침전기(108) 형태의 가스 세정 장치의 격리기(180)를 위한 덮개(188)를 플러싱(flushing)하기 위해 사용되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  7. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 스프레이 건조 흡수기(110) 형태의 가스 세정 장치의 흡수 액체를 분무화하기 위해 사용되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  8. 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분은 흡수제와 혼합된 미립자 재료를 연도 가스와 접촉시키는 접촉 반응기(212)에 상기 흡수제와 혼합된 상기 미립자 재료를 공급하는 혼합 장치(210) 형태의 가스 세정 장치의 미립자 재료의 유동화를 위해 사용되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 혼합 장치(210)로 전달된, 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부는 상기 혼합 장치(210)에 의해 상기 접촉 반응기(212)에 공급되는 미립자 재료를 제거하는 필터(211)의 하류에서 수집되고, 상기 가스는 임의의 가스 압축 및 정화 유닛을 통과하기 이전에 수집, 가압 및 상기 혼합 장치(210)로 전달되는 이산화탄소 농후 연도 가스 세정 방법.
  10. 산소 가스를 포함하는 가스의 존재 하에 연료를 연소시키기 위한 보일러(2)와, 상기 보일러(2) 내에서 생성된 이산화탄소 농후 연도 가스의 오염물 함량의 적어도 일부를 제거하도록 동작하는 가스 세정 시스템(6; 106; 206)을 포함하는 보일러 시스템으로서,
    상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 적어도 일부를 가압하도록 동작하는 압축 장치(75, 90; 245),
    상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분의 적어도 일부를 내부에서 유틸리티 가스로 사용되도록 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 전달하도록 동작하는 이산화탄소 공급 덕트(42; 142; 143; 145; 242; 243; 244), 및
    상기 가스 세정 시스템(6; 106; 206)에서 세정된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스로부터 폐기를 위한 가압된 이산화탄소 가스를 준비하도록 동작하는 가스 압축 및 정화 유닛(40)을 포함하고,
    상기 압축 장치(75, 90)는 상기 가스 압축 및 정화 유닛(40)에 포함되고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(42; 142; 143; 145; 242; 243)는 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 상기 가압된 부분의 적어도 일부를 상기 가스 압축 및 정화 유닛(40)으로부터 상기 가스 세정 장치(6; 106; 206)로 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
  11. 삭제
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 가스 압축 및 정화 유닛(40)은 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 압력을 20 내지 50 bar 절대 압력으로 증가시키도록 동작하는 저압 압축 유닛(70)을 포함하고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(42; 142; 143; 145; 243)는 상기 저압 압축 유닛(70)의 적어도 일부를 통과한 가스를 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)에 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
  13. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치(8; 108; 110; 111; 210; 211)는 상기 가스 세정 시스템(6; 106; 206)의 일부를 형성하는 보일러 시스템.
  14. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치는 직물 필터(8; 111; 211)를 포함하고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(45; 145; 242)는 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분을 상기 직물 필터(8; 111; 211)의 펄스 세정 시스템(56, 58, 60)에 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
  15. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치는 정전 침전기(108)를 포함하고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(142)는 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분을 상기 정전 침전기(108)의 격리기 플러싱 시스템(188; 192)에 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
  16. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치는 스프레이 건조기 흡수기(110)를 포함하고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(143)는 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분을 상기 스프레이 건조기 흡수기(110)의 슬러리 분무화 장치(150)로 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
  17. 제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가스 세정 장치는 흡수제와 혼합된 미립자 재료를 접촉 반응기(212)에 공급하는 혼합 장치(210)를 포함하고, 상기 접촉 반응기는 흡수제와 혼합된 상기 미립자 재료를 연도 가스와 접촉시키도록 동작하고, 상기 이산화탄소 공급 덕트(243; 244)는 상기 오염물 함량의 적어도 일부가 제거된 상기 이산화탄소 농후 연도 가스의 가압된 부분을 상기 혼합 장치(210) 내의 상기 미립자 재료를 유동화하기 위해 상기 혼합 장치(210)에 전달하도록 동작하는 보일러 시스템.
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