JP5638262B2 - Co2回収装置およびco2回収方法 - Google Patents

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Description

本発明は、省エネルギーを図ったCO回収装置およびCO回収方法に関する。
地球の温暖化の原因として、CO(二酸化炭素)による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となっている。COの発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い、大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの排ガスとアミン化合物水溶液などのアミン系吸収液とを接触させ、排ガス中のCOを除去し回収する方法が精力的に研究されている。
吸収液を用いてボイラなどの排ガスからCOを回収するCO回収装置としては、吸収塔において排ガスとCO吸収液とを接触させることで排ガスからCOを除去し、次に、再生塔においてCOを吸収した吸収液を加熱することでCOを放出させて吸収液を再生し、この吸収液を吸収塔に戻して再利用するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、前記再生塔にてCOを分離・回収するためには、リボイラにて吸収液を加熱する必要があり、加熱用の所定圧力の蒸気を供給する必要がある。従来においては、この蒸気は発電所のボイラなどの燃焼設備で発生させた蒸気の一部を利用して再生することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
再生塔に供給される蒸気は、COを吸収した吸収液を加熱した後には凝縮水となり、燃焼設備に戻されて再び加熱される。
特開平5−245339号公報 特開平3−193116号公報
このように、CO回収装置は、燃焼設備に付加して設置され、当該燃焼設備の熱エネルギーを消費するため、燃焼設備のエネルギー効率が低下するという問題がある。例えば、発電設備の場合、発電設備の熱エネルギーが消費され、発電出力が低下するという問題がある。
本発明は、前記問題に鑑み、エネルギー効率を向上することのできるCO回収装置およびCO回収方法を提供することを課題とする
上述の目的を達成するために、本発明のCO回収装置は、燃焼設備から排出される排ガス中のCOを吸収液に吸収させて除去する吸収塔と、COを吸収した前記吸収液を加熱することでCOを放出させて再生して前記吸収塔に供給する再生塔と、前記燃焼設備から供給された蒸気を前記再生塔で前記吸収液の加熱に供し、加熱後の凝縮水を前記燃焼設備に戻す再生加熱器とを有するCO回収装置であって、前記再生加熱器から前記燃焼設備に戻す凝縮水を、前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換器を備えたことを特徴とする。
このCO回収装置によれば、凝縮水・排ガス熱交換器により再生加熱器から燃焼設備に戻す凝縮水を予め加熱させるため、燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収装置では、前記再生加熱器から前記燃焼設備に凝縮水を戻す凝縮水ラインの途中に、凝縮水と排ガスとを熱交換する凝縮水・排ガス熱交換ラインが介在されており、当該凝縮水・排ガス熱交換ラインを介さず凝縮水ラインを直結するバイパスラインを設けたことを特徴とする。
このCO回収装置によれば、CO回収装置が適用されたプラントやCO回収装置の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、バイパスラインにより、凝縮水・排ガス熱交換器における凝縮水と排ガスとの熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行える。
また、本発明のCO回収装置では、凝縮水・排ガス熱交換器の排ガスの下流にて、循環水を前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換器と、前記吸収塔にてCOを吸収した吸収液を、前記再生塔に至る以前に前記循環水と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換器と、をさらに備えたことを特徴とする。
このCO回収装置によれば、吸収液を、再生塔に至る以前に排ガスの熱を利用して加熱している。このため、吸収液を加熱するのに再生加熱器で必要な蒸気量を減らすことができるので、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収装置では、COを回収する過程で排出される排熱により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱器をさらに備えたことを特徴とする。
このCO回収装置によれば、燃焼用空気を、COを回収する過程で排出される排熱を利用して予熱している。このため、燃焼設備から排出される排ガスの温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器から燃焼設備に戻す凝縮水の温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収装置では、前記凝縮水・排ガス熱交換器に至る以前の前記凝縮水により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱器をさらに備えたことを特徴とする。
このCO回収装置によれば、燃焼用空気を、凝縮水・排ガス熱交換器に至る以前の凝縮水を利用して予熱している。このため、燃焼設備から排出される排ガスの温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器から燃焼設備に戻す凝縮水の温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
上述の目的を達成するために、本発明のCO回収方法は、燃焼設備から排出される排ガス中のCOを吸収液に吸収させて除去するCO吸収工程と、COを吸収した前記吸収液を加熱することでCOを放出させて再生しCO吸収工程に供給する吸収液再生工程と、前記燃焼設備から供給された蒸気を前記吸収液再生工程で前記吸収液の加熱に供し、加熱後の凝縮水を前記燃焼設備に戻す再生加熱工程とを含み、再生された前記吸収液を前記CO吸収工程で再利用するCO回収方法であって、前記燃焼設備に戻す凝縮水を、前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換工程を含むことを特徴とする。
このCO回収方法によれば、凝縮水・排ガス熱交換工程により再生加熱工程から燃焼設備に戻す凝縮水を予め加熱させるため、燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収方法では、凝縮水・排ガス熱交換工程を介さず、凝縮水を前記燃焼設備に戻す非熱交換工程を含むことを特徴とする。
このCO回収方法によれば、CO回収方法が適用されたプラントやCO回収装置の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、非熱交換工程により、凝縮水・排ガス熱交換工程における凝縮水と排ガスとの熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行える。
また、本発明のCO回収方法では、前記凝縮水・排ガス熱交換工程の排ガスの下流にて、循環水を前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換工程と、前記CO吸収工程にてCOを吸収した吸収液を、前記吸収液再生工程の以前に前記循環水と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換工程と、をさらに含むことを特徴とする。
このCO回収方法によれば、吸収液を、吸収液再生工程の以前に排ガスの熱を利用して加熱している。このため、吸収液を加熱するのに再生加熱工程で必要な蒸気量を減らすことができるので、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収方法では、COを回収する過程で排出される排熱により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱工程をさらに含むことを特徴とする。
このCO回収方法によれば、燃焼用空気を、COを回収する過程で排出される排熱を利用して予熱している。このため、燃焼設備から排出される排ガスの温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換工程での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器から燃焼設備に戻す凝縮水の温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
また、本発明のCO回収方法では、前記凝縮水・排ガス熱交換工程の以前に、前記凝縮水により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱工程をさらに含むことを特徴とする。
このCO回収方法によれば、燃焼用空気を、凝縮水・排ガス熱交換工程に至る以前の凝縮水を利用して予熱している。このため、燃焼設備から排出される排ガスの温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換工程での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器から燃焼設備に戻す凝縮水の温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラントにおけるエネルギー効率を向上できる。
本発明によれば、燃焼設備での消費エネルギーを低減し、エネルギー効率を向上できる。
図1は、本発明の実施の形態1に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係るCO回収装置の概略図である。 図3は、本発明の実施の形態1の他の形態のCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。 図4は、本発明の実施の形態2に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。 図5は、本発明の実施の形態2に係るCO回収装置の概略図である。 図6は、本発明の実施の形態3に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。 図7は、本発明の実施の形態4に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。 図8は、本発明の実施例に係る火力発電設備の発電出力低減率を示す図表である。
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施の形態1]
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、実施の形態1に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図であり、図2は、実施の形態1に係るCO回収装置の概略図である。
図1に示すように、プラント5、例えば、発電プラントは、主に、燃料を燃焼させた熱エネルギーにより水を密閉器内で加熱して高温・高圧の過熱蒸気を得るボイラ、当該ボイラからの過熱蒸気により回転動力を得る各種タービンを含む燃焼設備50や、蒸気タービンの回転動力により発電する発電機(図示せず)を備えている。なお、図には明示しないが、タービンには、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンがある。また、プラント5には、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101を通す煙道51に係り、排ガス101に含まれる硫黄分(硫黄化合物を含む)を除去する脱硫装置52と、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101に含まれるCO(二酸化炭素)を除去するCO回収装置53とを備えている。すなわち、プラント5としての発電プラントは、燃焼設備50のボイラからの過熱蒸気により発電すると共に、燃焼設備50のボイラから排出される硫黄分およびCOを除去した排出ガス101aを煙突54から排出する。
このようなプラント5において、燃焼設備50のボイラには、空気・排ガス熱交換器55が付設されている。空気・排ガス熱交換器55は、燃焼用空気102を燃焼設備50のボイラに供給する空気ライン56と煙道51とに跨って設けられ、ボイラから排出される排ガス101と、ボイラに供給される燃焼用空気102との相互間の熱交換を行う。この空気・排ガス熱交換器55によれば、ボイラへの燃焼用空気102を予熱することによりボイラの熱効率が向上する。
図2に示すように、CO回収装置53は、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101を、冷却水103により冷却する冷却塔1と、排ガス101に、COを吸収するアミン化合物の水溶液である吸収液104のリーン液104aを向流接触させて排ガス101中のCOを吸収液104に吸収させ、COを除去した排出ガス101aを排出する吸収塔2と、COを吸収した吸収液104のリッチ液104bからCOを放出してリーン液104aに再生し吸収塔2に戻す再生塔3とを備える。
冷却塔1は、COを含有する排ガス101が、排ガス送風機(図示せず)により昇圧されて内部に送られ、ここで冷却水103と向流接触させて排ガス101を冷却する。
冷却水103は、冷却塔1内の下部に溜まっており、冷却水循環ポンプ1aにより圧送されて冷却水ライン1bを経て冷却塔1内の上部に供給される。そして、冷却水103は、冷却塔1内の上部に設けられたノズル1cから流下されつつ、冷却塔1内の下部に至る過程に設けられた充填層1dの位置で、上昇する排ガス101と向流接触する。また、冷却水ライン1bには、冷却器1eが設けられており、冷却水103を排ガス101の温度よりも低い温度まで冷却することで、冷却塔1内で排ガス101中の水分の一部が凝縮し、凝縮水となる。この冷却塔1にて冷却された排ガス101は、排ガスライン1fを経て冷却塔1の頂部から排出され吸収塔2に供給される。
吸収塔2は、その下部にCO吸収部21、上部に水洗部22を有している。CO吸収部21は、冷却塔1から供給された排ガス101と、吸収液104のリーン液104aとを向流接触させ、排ガス101中のCOを吸収液104に吸収させて除去する(CO吸収工程)。
吸収液104のリーン液104aは、再生塔3から供給され、ノズル21aから流下されつつ、吸収塔2の下部に至る過程に設けられた充填層21bの位置で、上昇する排ガス101と向流接触した後、COを吸収したリッチ液104bとなり吸収塔2の底部に貯留される。そして、吸収塔2の底部に貯留された吸収液104のリッチ液104bは、吸収塔2の外部のリッチ液排出ポンプ21cにより圧送されてリッチ液ライン21dを経て再生塔3に供給される。また、吸収液104のリッチ液104bは、リッチ液ライン21dを経て再生塔3に供給される過程で、後述のリーン液ライン31dを経て吸収塔2に供給される過程の吸収液104のリーン液104aとリッチ・リーン熱交換器4により熱交換される。
水洗部22は、CO吸収部21にてCOを除去された排出ガス101aと、洗浄水105とを向流接触させ、排出ガス101aに同伴されたアミン化合物を洗浄水105で除去し、アミン化合物が除去された排出ガス101aを吸収塔2外に排出する。
洗浄水105は、ノズル22aから流下されつつ、下方に至る過程に設けられた充填層22bの位置で、上昇する排出ガス101aと向流接触した後、水受22cに貯留される。そして、水受22cに貯留された洗浄水105は、吸収塔2の外部の洗浄水排出ポンプ22dにより圧送されて洗浄水ライン22eで循環されつつ冷却器22fで冷却されてノズル22aから再び流下される。
再生塔3は、その下半部に吸収液再生部31を有している。吸収液再生部31は、吸収液104のリッチ液104bからCOを回収してリーン液104aとして再生することで、COを吸収した吸収液104からCOを放出させる(吸収液再生工程)。
吸収液104のリッチ液104bは、吸収塔2におけるCO吸収部21のリッチ液ライン21dを経て供給されノズル31aから流下される。そして、リッチ液104bは、再生塔3の下部に至る過程に設けられた下部充填層31bを通過しつつ、再生塔3の下部に接続された再生加熱器32による吸熱反応により、ほぼ全てのCOが放出されたリーン液104aとなり再生塔3内の底部に貯留される。そして、再生塔3の下部に貯留されたリーン液104aは、再生塔3の外部のリーン液排出ポンプ31cにより圧送されてリーン液ライン31dを経て吸収塔2に供給される過程で、リッチ液ライン21dを経て再生塔3に供給される過程のリッチ液104bとリッチ・リーン熱交換器4により熱交換され、かつ冷却器31eで冷却される。
一方、放出されたCOは、再生塔3内を上昇し、上部充填層31fを経て、再生塔3の頂部より排出される。このとき、COには水分が含まれているため、冷却器33bにおいて冷却することにより、COに含まれる水分を凝縮し、この凝縮水とCOとをCO分離器33cによって分離する。凝縮水と分離された高純度のCOはCO放出ライン33dからCO回収プロセスの系外へと放出され、後の工程において利用または処分される。凝縮水は、凝縮水ポンプ33eにより輸送され、その一部は再生塔還流水ライン33fを経て再生塔3内の塔頂のノズル33gから再生塔3内に供給される。
再生加熱器32は、再生塔3の底部に貯留された吸収液104を、加熱ライン32aを介して再生塔3の外部に抜き出しつつ再生塔3の底部に戻す循環過程で、蒸気106により加熱するものである。蒸気取出ライン32bにより再生加熱器32に供給された蒸気106は、吸収液104を加熱した後、凝縮されて凝縮水106aとなり、凝縮水ライン32cを介して排出される(再生加熱工程)。
また、吸収液再生部31には、リーン液・凝縮水熱回収装置34が設けられている。リーン液・凝縮水熱回収装置34は、吸収液再生部31にて再生される過程の吸収液104を再生塔3の外部に抜き出しつつ戻す循環過程で、抜き出した吸収液104と、リーン液ライン31dを経て吸収塔2に供給される過程の吸収液104のリーン液104a、および凝縮水ライン32cを経て排出される過程の凝縮水106aとを熱交換する。
上述したCO回収装置53では、再生加熱器32(再生加熱工程)において、再生加熱器32に供給される蒸気106は、図1に示すように、プラント5における燃焼設備50から蒸気取出ライン32bにより取り出される(図1および図2の記号A)。さらに、上述したCO回収装置53では、再生加熱器32にて吸収液104の加熱に供された後の凝縮水106aは、凝縮水ライン32cにより燃焼設備50のボイラに戻される(図1および図2の記号B)。なお、CO回収装置53の再生加熱器32から凝縮水ライン32cを経て燃焼設備50のボイラに戻される凝縮水106aは、脱気器(図示せず)により溶存酸素が取り除かれつつ燃焼設備50のボイラに戻される。
凝縮水ライン32cには、図1に示すように、凝縮水・排ガス熱交換ライン57aが介在されている。この凝縮水・排ガス熱交換ライン57aは、空気・排ガス熱交換器55と脱硫装置52との間の煙道51に至り、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aを、煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換器57(凝縮水・排ガス熱交換工程)を成す。
このように、実施の形態1のCO回収装置53は、燃焼設備50から排出される排ガス101中のCOを吸収液104のリーン液104aに吸収させて除去する吸収塔2と、COを吸収した吸収液104のリッチ液104bを加熱することでCOを放出させて再生して吸収塔2に供給する再生塔3と、燃焼設備50から供給された蒸気106を再生塔3で吸収液104の加熱に供し、加熱後の凝縮水106aを燃焼設備50に戻す再生加熱器32とを有するCO回収装置53であって、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aを、燃焼設備50における煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換器57を備えている。
このCO回収装置53によれば、凝縮水・排ガス熱交換器57により再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aを予め加熱させるため、燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置53が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
また、実施の形態1に係るCO回収装置53の他の形態を図3に示す。図3に示すように、再生加熱器32から燃焼設備50に凝縮水106aを戻す凝縮水ライン32cには、凝縮水・排ガス熱交換ライン57aを介さず、当該凝縮水ライン32cを直結するバイパスライン57bが設けられている。また、凝縮水・排ガス熱交換器57に凝縮水106aを送る凝縮水・排ガス熱交換ライン57aの上流側には、開閉弁57cが設けられている。さらに、バイパスライン57bには、開閉弁57dが設けられている。
そして、凝縮水・排ガス熱交換器57により凝縮水106aと排ガス101とを熱交換させる場合、開閉弁57cを開状態とし、開閉弁57dを閉状態とする。これにより、凝縮水ライン32cにより燃焼設備50に戻される過程の凝縮水106aが、凝縮水・排ガス熱交換ライン57aを経由するので、凝縮水・排ガス熱交換器57において凝縮水106aと排ガス101とが熱交換される。
一方、凝縮水・排ガス熱交換器57により凝縮水106aと排ガス101とを熱交換させない場合は、開閉弁57cを閉状態とし、開閉弁57dを開状態とする。これにより、凝縮水ライン32cにより燃焼設備50に戻される過程の凝縮水106aが、凝縮水・排ガス熱交換ライン57aを介さず燃焼設備50に戻されるので、凝縮水・排ガス熱交換器57において凝縮水106aと排ガス101とが熱交換されない(非熱交換工程)。
このように、実施の形態1のCO回収装置53では、再生加熱器32から燃焼設備50に凝縮水106aを戻す凝縮水ライン32cの途中に、凝縮水106aと排ガス101とを熱交換する凝縮水・排ガス熱交換ライン57aが介在されており、当該凝縮水・排ガス熱交換ライン57aを介さず凝縮水ライン32cを直結するバイパスライン57bが設けられている。
このCO回収装置53によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、バイパスライン57bにより、凝縮水・排ガス熱交換器57における凝縮水106aと排ガス101との熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
実施の形態1のCO回収方法は、燃焼設備50から排出される排ガス101中のCOを吸収液104のリーン液104aに吸収させて除去するCO吸収工程と、COを吸収した吸収液104のリッチ液104bを加熱することでCOを放出させて再生しCO吸収工程に供給する吸収液再生工程と、燃焼設備50から供給された蒸気106を吸収液再生工程で吸収液104の加熱に供し、加熱後の凝縮水106aを燃焼設備50に戻す再生加熱工程とを含むCO回収方法であって、燃焼設備50に戻す凝縮水106aを、燃焼設備50における煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換工程を含む。
このCO回収方法によれば、凝縮水・排ガス熱交換工程により再生加熱工程から燃焼設備50に戻す凝縮水106aを予め加熱させるため、燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
また、実施の形態1のCO回収方法では、凝縮水・排ガス熱交換工程を介さず、凝縮水106aを燃焼設備50に戻す非熱交換工程を含む。
このCO回収方法によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、非熱交換工程により、凝縮水・排ガス熱交換工程における凝縮水106aと排ガス101との熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
[実施の形態2]
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図4は、実施の形態2に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図であり、図5は、実施の形態2に係るCO回収装置の概略図である。
本実施の形態のCO回収装置53は、上述した実施の形態1のCO回収装置53と同様に、凝縮水・排ガス熱交換器57(CO回収方法では、凝縮水・排ガス熱交換工程)を備えたもので、さらに、循環水・排ガス熱交換器58a(CO回収方法では、循環水・排ガス熱交換工程)および循環水・吸収液熱交換器58b(CO回収方法では、循環水・吸収液熱交換工程)を備えたものである。従って、実施の形態2では、循環水・排ガス熱交換器58a(CO回収方法では、循環水・排ガス熱交換工程)および循環水・吸収液熱交換器58b(CO回収方法では、循環水・吸収液熱交換工程)に係る構成について説明し、上述した実施の形態1と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
循環水・排ガス熱交換器58aは、図4に示すように、凝縮水・排ガス熱交換器57よりも排ガス101の下流の煙道51に設けられ、詳しくは、煙道51における凝縮水・排ガス熱交換器57と脱硫装置52との間に設けられている。循環水・排ガス熱交換器58aは、循環水ライン58cにより循環水107が供給される。
循環水・吸収液熱交換器58bは、図5に示すように、吸収塔2にてCOを吸収した吸収液104のリッチ液104bを再生塔3に供給するリッチ液ライン21dに設けられ、詳しくは、リッチ液ライン21dにおけるリッチ・リーン熱交換器4と再生塔3との間に設けられている。循環水・吸収液熱交換器58bには、循環水ライン58cにより循環水107が供給される。すなわち、循環水107は、循環水ライン58cにより循環水・排ガス熱交換器58aと循環水・吸収液熱交換器58bとを経て循環する。
そして、循環水・排ガス熱交換器58a(循環水・排ガス熱交換工程)では、循環水ライン58cにより循環する循環水107を(図4および図5の記号C,D)、燃焼設備50における煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する。さらに、循環水・吸収液熱交換器58b(循環水・吸収液熱交換工程)では、吸収塔2にてCOを吸収した吸収液104のリッチ液104bを、循環水ライン58cにより循環する循環水107(図4および図5の記号C,D)と熱交換させて加熱する。
このように、実施の形態2のCO回収装置53は、凝縮水・排ガス熱交換器57の排ガス101の下流にて、循環水107を燃焼設備50における煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換器58aと、吸収塔2にてCOを吸収した吸収液104のリッチ液104bを、再生塔3に至る以前に循環水107と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換器58bとを備えている。
このCO回収装置53によれば、吸収液104のリッチ液104bを、再生塔3に至る以前に排ガス101の熱を利用して加熱している。このため、吸収液104のリッチ液104bを加熱するのに再生加熱器32で必要な蒸気量を減らすことができるので、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置53が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態2のCO回収装置53では、図4に示すように、循環水107を循環させる循環水ライン58cに、開閉弁58dを設けてもよい。開閉弁58dを開状態とすれば、循環水107が循環することで、循環水107と排ガス101との熱交換、および吸収液104のリッチ液104bと循環水107との熱交換が行われる。一方、開閉弁58dを閉状態とすれば、循環水107が循環しないので、循環水107と排ガス101とが熱交換されず、かつ吸収液104のリッチ液104bと循環水107とが熱交換されない。
このCO回収装置53によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、開閉弁58dを操作して循環水・排ガス熱交換器58aおよび循環水・吸収液熱交換器58bでの熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
実施の形態2のCO回収方法は、凝縮水・排ガス熱交換工程の排ガス101の下流にて、循環水107を燃焼設備50における煙道51内の排ガス101と熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換工程と、CO吸収工程にてCOを吸収した吸収液104のリッチ液104bを、吸収液再生工程の以前に循環水107と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換工程とを含む。
このCO回収方法によれば、吸収液104のリッチ液104bを、吸収液再生工程の以前に排ガス101の熱を利用して加熱している。このため、吸収液104のリッチ液104bを加熱するのに再生加熱工程で必要な蒸気量を減らすことができるので、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態2のCO回収方法では、図4に示すように、開閉弁58dを閉状態として、循環水・排ガス熱交換工程、および循環水・吸収液熱交換工程の熱交換を止める非熱交換工程を含む。
このCO回収方法によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、開閉弁58dを操作して循環水・排ガス熱交換工程および循環水・吸収液熱交換工程での熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
なお、本実施の形態を説明する図4では、上述した実施の形態1を説明する図3の構成に対し、循環水・排ガス熱交換器58a(循環水・排ガス熱交換工程)および循環水・吸収液熱交換器58b(循環水・吸収液熱交換工程)を備えた構成を示しているが、上述した実施の形態1を説明する図1の構成に対し、循環水・排ガス熱交換器58a(循環水・排ガス熱交換工程)および循環水・吸収液熱交換器58b(循環水・吸収液熱交換工程)を備えてもよい。
[実施の形態3]
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図6は、実施の形態3に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。
本実施の形態のCO回収装置53は、上述した実施の形態1のCO回収装置53と同様に、凝縮水・排ガス熱交換器57(CO回収方法では、凝縮水・排ガス熱交換工程)を備えたもので、さらに、空気予熱器59(CO回収方法では、空気予熱工程)を備えたものである。従って、実施の形態3では、空気予熱器59(CO回収方法では、空気予熱工程)に係る構成について説明し、上述した実施の形態1と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
空気予熱器59は、図6に示すように、排熱ライン59aを有している。排熱ライン59aは、空気・排ガス熱交換器55の空気の上流での空気ライン56と、CO回収装置53においてCOを回収する過程で排熱を排出する冷却器との間で、循環水などの熱媒体108を循環するように設けられている。CO回収装置53においてCOを回収する過程で排熱を排出する冷却器には、図2(または図5)に示すように、冷却塔1の冷却水ライン1bに設けられた冷却器1e、吸収塔2の洗浄水ライン22eに設けられた冷却器22f、再生塔3から吸収塔2に至るリーン液ライン31dに設けられた冷却器31e、CO回収部33のCO排出ライン33aに設けられた冷却器33bのうちの少なくとも一つがある。すなわち、熱媒体108は、排熱ライン59aにより空気ライン56と冷却器1e,22f,31e,33bとを経て循環する。
そして、空気予熱器59(空気予熱工程)では、空気ライン56内の燃焼用空気102を、排熱ライン59aにより循環する熱媒体108と熱交換させて予熱する(図2(図5)および図6の記号E,F)。
このように、実施の形態3のCO回収装置53は、COを回収する過程で排出される排熱により燃焼設備50に至る以前の燃焼用空気102を予熱する空気予熱器59を備えている。
このCO回収装置53によれば、燃焼用空気102を、COを回収する過程で排出される排熱を利用して予熱している。このため、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101の温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器57での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aの温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置53が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態3のCO回収装置53では、図6に示すように、熱媒体108を循環させる排熱ライン59aに、開閉弁59bを設けてもよい。開閉弁59bを開状態とすれば、熱媒体108が循環することで、熱媒体108と燃焼用空気102との熱交換が行われる。一方、開閉弁59bを閉状態とすれば、熱媒体108が循環しないので、熱媒体108と燃焼用空気102とが熱交換されない。
このCO回収装置53によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、開閉弁59bを操作して空気予熱器59での熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
実施の形態3のCO回収方法は、COを回収する過程で排出される排熱により燃焼設備50に至る以前の燃焼用空気102を予熱する空気予熱工程を含む。
このCO回収方法によれば、燃焼用空気102を、COを回収する過程で排出される排熱を利用して予熱している。このため、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101の温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器57での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aの温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態3のCO回収方法では、図6に示すように、開閉弁59bを閉状態として、空気予熱工程の熱交換を止める非熱交換工程を含む。
このCO回収方法によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、開閉弁59bを操作して空気予熱工程での熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
なお、本実施の形態を説明する図6では、上述した実施の形態1を説明する図3の構成に対し、空気予熱器59(空気予熱工程)を備えた構成を示しているが、上述した実施の形態1を説明する図1の構成に対し、空気予熱器59(空気予熱工程)を備えてもよい。
また、本実施の形態の構成は、実施の形態2の構成において備えるものであってもよい。
[実施の形態4]
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図7は、実施の形態4に係るCO回収装置が適用されるプラントの概略図である。
本実施の形態のCO回収装置53は、上述した実施の形態1のCO回収装置53と同様に、凝縮水・排ガス熱交換器57(CO回収方法では、凝縮水・排ガス熱交換工程)を備えたもので、さらに、空気予熱器60(CO回収方法では、空気予熱工程)を備えたものである。従って、実施の形態4では、空気予熱器60(CO回収方法では、空気予熱工程)に係る構成について説明し、上述した実施の形態1と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
空気予熱器60は、図7に示すように、凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aを有している。凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aは、凝縮水ライン32cに介在され、空気・排ガス熱交換器55の空気の上流での空気ライン56に至り、空気ライン56内の燃焼用空気102を、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aと熱交換させて予熱する。そして、空気予熱器60を経た凝縮水ライン32cには、上述の凝縮水・排ガス熱交換器57が構成されている。
このように、実施の形態4のCO回収装置53は、凝縮水・排ガス熱交換器57に至る以前の凝縮水106aにより燃焼設備50に至る以前の燃焼用空気102を予熱する空気予熱器60を備えている。
このCO回収装置53によれば、燃焼用空気102を、凝縮水・排ガス熱交換器57に至る以前の凝縮水106aを利用して予熱している。このため、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101の温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器57での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aの温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収装置53が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態4のCO回収装置53では、再生加熱器32から燃焼設備50に凝縮水106aを戻す凝縮水ライン32cには、凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aを介さず、当該凝縮水ライン32cを直結するバイパスライン60bが設けられている。また、空気予熱器60に凝縮水106aを送る凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aの上流側には、開閉弁60cが設けられている。さらに、バイパスライン60bには、開閉弁60dが設けられている。
そして、空気予熱器60により凝縮水106aと燃焼用空気102とを熱交換させる場合、開閉弁60cを開状態とし、開閉弁60dを閉状態とする。これにより、凝縮水ライン32cにより燃焼設備50に戻される過程の凝縮水106aが、凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aを経由するので、空気予熱器60において凝縮水106aと燃焼用空気102とが熱交換される。
一方、空気予熱器60により凝縮水106aと燃焼用空気102とを熱交換させない場合は、開閉弁60cを閉状態とし、開閉弁60dを開状態とする。これにより、凝縮水ライン32cにより燃焼設備50に戻される過程の凝縮水106aが、凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aを介さず燃焼設備50に戻されるので、空気予熱器60において凝縮水106aと燃焼用空気102とが熱交換されない(非熱交換工程)。
このように、実施の形態4のCO回収装置53では、再生加熱器32から燃焼設備50に凝縮水106aを戻す凝縮水ライン32cの途中に、凝縮水106aと燃焼用空気102とを熱交換する凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aが介在されており、当該凝縮水・燃焼用空気熱交換ライン60aを介さず凝縮水ライン32cを直結するバイパスライン60bが設けられている。
このCO回収装置53によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、バイパスライン60bにより、空気予熱器60における凝縮水106aと燃焼用空気102との熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
実施の形態4のCO回収方法は、凝縮水・排ガス熱交換工程の以前に、凝縮水106aにより燃焼設備50に至る以前の燃焼用空気102を予熱する空気予熱工程を含む。
このCO回収方法によれば、燃焼用空気102を、凝縮水・排ガス熱交換工程に至る以前の凝縮水106aを利用して予熱している。このため、燃焼設備50のボイラから排出される排ガス101の温度が上昇するので、凝縮水・排ガス熱交換器57での熱交換量が増加する。この結果、再生加熱器32から燃焼設備50に戻す凝縮水106aの温度が上昇することから、CO回収に要している燃焼設備50での消費エネルギーを低減でき、CO回収方法が適用されたプラント5におけるエネルギー効率を向上することが可能になる。
なお、実施の形態4のCO回収方法では、空気予熱工程を介さず、凝縮水106aを燃焼設備50に戻す非熱交換工程を含む。
このCO回収方法によれば、プラント5やCO回収装置53の少なくとも一方に負荷変動があった場合など、非熱交換工程により、凝縮水・排ガス熱交換工程における凝縮水106aと排ガス101との熱交換量を調節できるので、負荷変動時であっても安定した運転を行うことが可能になる。
なお、本実施の形態を説明する図7では、上述した実施の形態1を説明する図3の構成に対し、空気予熱器60(空気予熱工程)を備えた構成を示しているが、上述した実施の形態1を説明する図1の構成に対し、空気予熱器60(空気予熱工程)を備えてもよい。
また、本実施の形態の構成は、実施の形態2の構成において備えるものであってもよい。
以下、本発明の効果を示す実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。発電能力900MWの石炭焚き火力発電設備に、本発明の方法を適用したプロセスの発電出力低減率を図8に示す。
比較として、凝縮水・排ガス熱交換器を備えておらず、凝縮水を燃焼設備に直接戻す従来技術を比較例1とした。一方、実施例1は、図1〜図3に示す上述した実施の形態1の構成である。また、実施例2は、図4および図5に示す上述した実施の形態2の構成である。また、実施例3は、図6に示す上述した実施の形態3の構成である。また、実施例4は、図7に示す上述した実施の形態4の構成である。
図8に示している、CO回収装置出口(1)、空気予熱器凝縮水出口(9)、燃焼設備凝縮水入口(2)や、空気予熱器排ガス入口(10)、空気・排ガス熱交換器空気入口(3)、燃焼設備空気入口(4)、燃焼設備排ガス出口(5)、凝縮水・排ガス熱交換器排ガス入口(6)、凝縮水・排ガス熱交換器排ガス出口(7)、循環水・排ガス熱交換器排ガス出口(8)における位置は、各実施例に対応する図1、図3、図4、図6および図7において同じ各括弧付き番号で示す。
比較例1は、凝縮水・排ガス熱交換器がないため、CO回収装置出口(1)の凝縮水温度と、燃焼設備凝縮水入口(2)の凝縮水温度とが同じ100[℃]であり、これにより、発電出力が791[MW]となる。この比較例1の発電出力減少は12.1%となる。
一方、実施例1は、凝縮水・排ガス熱交換器57を備えているため、CO回収装置出口(1)の凝縮水温度100[℃]に対し、燃焼設備凝縮水入口(2)の凝縮水温度が126[℃]に加熱されており、これにより、発電出力の減少が比較例1に比べて低く、11.6%の減少であった。
また、実施例2は、凝縮水・排ガス熱交換器57に加えて循環水・排ガス熱交換器58aおよび循環水・吸収液熱交換器58bを備えているため、CO回収装置出口(1)の凝縮水温度100[℃]に対し、燃焼設備凝縮水入口(2)の凝縮水温度が126[℃]に加熱され、かつ循環水・排ガス熱交換器58aおよび循環水・吸収液熱交換器58bにより吸収液104のリッチ液104bが93.8[℃]に加熱されており、これにより、発電出力の減少が比較例1に比べて低く、11.3%の減少であった。
また、実施例3は、凝縮水・排ガス熱交換器57に加えて図6に示す実施の形態3の空気予熱器59を備えているため、CO回収装置出口(1)の凝縮水温度100[℃]に対し、燃焼設備凝縮水入口(2)の凝縮水温度が154[℃]に加熱されており、これにより、発電出力の減少が比較例1に比べて低く、10.8%の減少であった。
また、実施例4は、凝縮水・排ガス熱交換器57に加えて図7に示す実施の形態4の空気予熱器60を備えているため、CO回収装置出口(1)の凝縮水温度100[℃]に対し、燃焼設備凝縮水入口(2)の凝縮水温度が157[℃]に加熱されており、これにより、発電出力の減少が比較例1に比べて低く、10.8%の減少であった。
この結果、図8に示すように、本実施例では、発電出力が向上されるので、燃焼設備でのエネルギー効率が向上できていることが分かる。
以上のように、本発明に係るCO回収装置およびCO回収方法は、燃焼設備でのエネルギー効率を向上することに適している。
1 冷却塔
1e 冷却器
2 吸収塔
22f 冷却器
3 再生塔
31 吸収液再生部
31e 冷却器
32 再生加熱器
32a 加熱ライン
32b 蒸気取出ライン
32c 凝縮水ライン
33 CO回収部
33b 冷却器
34 リーン液・凝縮水熱回収装置
4 リッチ・リーン熱交換器
5 プラント
50 燃焼設備
51 煙道
52 脱硫装置
53 CO回収装置
54 煙突
55 空気・排ガス熱交換器
56 空気ライン
57 凝縮水・排ガス熱交換器
58a 循環水・排ガス熱交換器
58b 循環水・吸収液熱交換器
59 空気予熱器
60 空気予熱器
101 排ガス
101a 排出ガス
102 燃焼用空気
103 冷却水
104 吸収液
104a リーン液
104b リッチ液
105 洗浄水
106 蒸気
106a 凝縮水
107 循環水
108 熱媒体

Claims (10)

  1. 燃焼設備から排出される排ガス中のCOを吸収液に吸収させて除去する吸収塔と、COを吸収した前記吸収液を加熱することでCOを放出させて再生して前記吸収塔に供給する再生塔と、前記燃焼設備から供給された蒸気を前記再生塔で前記吸収液の加熱に供し、加熱後の凝縮水を前記燃焼設備に戻す再生加熱器とを有するCO回収装置であって、
    前記再生加熱器から前記燃焼設備に戻す凝縮水を、前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換器を備えたことを特徴とするCO回収装置。
  2. 前記再生加熱器から前記燃焼設備に凝縮水を戻す凝縮水ラインの途中に、凝縮水と排ガスとを熱交換する凝縮水・排ガス熱交換ラインが介在されており、当該凝縮水・排ガス熱交換ラインを介さず凝縮水ラインを直結するバイパスラインを設けたことを特徴とする請求項1に記載のCO回収装置。
  3. 凝縮水・排ガス熱交換器の排ガスの下流にて、循環水を前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換器と、
    前記吸収塔にてCOを吸収した吸収液を、前記再生塔に至る以前に前記循環水と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換器と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のCO回収装置。
  4. COを回収する過程で排出される排熱により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱器をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のCO回収装置。
  5. 前記凝縮水・排ガス熱交換器に至る以前の前記凝縮水により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱器をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のCO回収装置。
  6. 燃焼設備から排出される排ガス中のCOを吸収液に吸収させて除去するCO吸収工程と、COを吸収した前記吸収液を加熱することでCOを放出させて再生しCO吸収工程に供給する吸収液再生工程と、前記燃焼設備から供給された蒸気を前記吸収液再生工程で前記吸収液の加熱に供し、加熱後の凝縮水を前記燃焼設備に戻す再生加熱工程とを含み、再生された前記吸収液を前記CO吸収工程で再利用するCO回収方法であって、
    前記燃焼設備に戻す凝縮水を、前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する凝縮水・排ガス熱交換工程を含むことを特徴とするCO回収方法。
  7. 凝縮水・排ガス熱交換工程を介さず、凝縮水を前記燃焼設備に戻す非熱交換工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のCO回収方法。
  8. 前記凝縮水・排ガス熱交換工程の排ガスの下流にて、循環水を前記燃焼設備における煙道内の排ガスと熱交換させて加熱する循環水・排ガス熱交換工程と、
    前記CO吸収工程にてCOを吸収した吸収液を、前記吸収液再生工程の以前に前記循環水と熱交換させて加熱する循環水・吸収液熱交換工程と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項6または7に記載のCO回収方法。
  9. COを回収する過程で排出される排熱により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱工程をさらに含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載のCO回収方法。
  10. 前記凝縮水・排ガス熱交換工程の以前に、前記凝縮水により前記燃焼設備に至る以前の燃焼用空気を予熱する空気予熱工程をさらに含むことを特徴とする請求項6〜8のいずれか一つに記載のCO回収方法。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5638262B2 (ja) * 2010-02-23 2014-12-10 三菱重工業株式会社 Co2回収装置およびco2回収方法
EP2644254B1 (en) * 2012-03-30 2016-08-17 General Electric Technology GmbH Scrubber for cleaning a process gas and recovering heat
US20140041523A1 (en) * 2012-08-09 2014-02-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Exhaust gas treatment system
US20140360726A1 (en) * 2013-06-11 2014-12-11 Conocophillips Company Steam generator and carbon dioxide capture
AU2015243729A1 (en) * 2014-04-07 2016-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for separating carbon dioxide from a gas stream, in particular from a flue gas stream, comprising a cooling water system
CN105536467B (zh) * 2016-01-25 2017-12-12 华北电力大学(保定) 一种光催化氧化结合双循环吸收的烟气净化装置及方法
US11433350B2 (en) 2016-10-19 2022-09-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Carbon dioxide recovery system, thermal power generation facility, and carbon dioxide recovery method
CN110312566A (zh) * 2017-04-13 2019-10-08 关西电力株式会社 二氧化碳回收***以及二氧化碳回收方法
US20190257530A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-22 Saudi Arabian Oil Company Advanced waste heat recovery in industrial fired-heaters
KR102231476B1 (ko) * 2020-12-10 2021-03-25 대우조선해양 주식회사 선박의 EGR 및 iCER 결합 온실가스 배출 저감장치 및 동 장치를 구비한 선박
AU2022200040A1 (en) * 2021-01-12 2022-07-28 L'Air Liquide, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Flue gas treatment method and installation
JP2023062584A (ja) * 2021-10-21 2023-05-08 三菱重工業株式会社 Co2回収システム及びco2回収方法
JP2023062583A (ja) * 2021-10-21 2023-05-08 三菱重工業株式会社 Co2回収システム及びco2回収方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4206722A (en) * 1978-10-16 1980-06-10 Uop Inc. Heat recovery process for fired power plants
US4487139A (en) * 1979-10-04 1984-12-11 Heat Exchanger Industries, Inc. Exhaust gas treatment method and apparatus
US4416325A (en) * 1980-03-31 1983-11-22 Foster Wheeler Energy Corporation Heat exchanger
CA1183833A (en) * 1981-01-09 1985-03-12 Keith W. Gilbert Air preheater
US4364915A (en) * 1981-05-21 1982-12-21 Procon International Inc. Process for recovery of carbon dioxide from flue gas
JPH0779950B2 (ja) 1989-12-25 1995-08-30 三菱重工業株式会社 燃焼排ガス中のco▲下2▼の除去方法
JP3504674B2 (ja) 1992-03-03 2004-03-08 関西電力株式会社 燃焼排ガス中の二酸化炭素と硫黄酸化物を除去する方法
JP4725985B2 (ja) 2000-03-03 2011-07-13 バブコック日立株式会社 排煙処理装置の運転方法
JP4274846B2 (ja) * 2003-04-30 2009-06-10 三菱重工業株式会社 二酸化炭素の回収方法及びそのシステム
NO321817B1 (no) * 2003-11-06 2006-07-10 Sargas As Renseanlegg for varmekraftverk
GB2434330B (en) * 2006-01-13 2010-02-17 Project Invest Energy As Removal of CO2 from flue gas
JP3956996B1 (ja) 2006-02-22 2007-08-08 石川島播磨重工業株式会社 揮発性有機化合物処理方法及び揮発性有機化合物処理システム
JP4773865B2 (ja) 2006-04-13 2011-09-14 三菱重工業株式会社 Co2回収装置及びco2回収方法
US7867322B2 (en) * 2007-01-31 2011-01-11 Alstom Technology Ltd Use of SO2 from flue gas for acid wash of ammonia
EP2014347A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-14 ALSTOM Technology Ltd Removal of carbon dioxide from flue gas
JP5072627B2 (ja) * 2008-02-01 2012-11-14 三菱重工業株式会社 Co2回収装置及びろ過膜装置の洗浄方法
DE102008012735B4 (de) * 2008-03-05 2013-05-08 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Fremdgasen aus einem reduzierenden Nutzgas durch dampfbetriebene Druckwechseladsorption
JP5242206B2 (ja) * 2008-03-18 2013-07-24 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 高炉ガスからの二酸化炭素分離回収方法
EP2105191A1 (de) * 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
JP2009247932A (ja) * 2008-04-02 2009-10-29 Chiyoda Kako Kensetsu Kk 排ガス熱源を利用した二酸化炭素の除去方法
US20090291874A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 Bara Jason E Ionic liquids and methods for using the same
JP5558036B2 (ja) * 2008-09-04 2014-07-23 株式会社東芝 二酸化炭素回収型汽力発電システム
JP5794913B2 (ja) * 2008-06-23 2015-10-14 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se 吸収剤及び流体流、特に排ガスからの酸性ガスの除去のための方法
EP2145667A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
JP5495520B2 (ja) * 2008-07-23 2014-05-21 三菱重工業株式会社 排ガス中の二酸化炭素回収装置
JP5478921B2 (ja) * 2009-03-26 2014-04-23 バブコック日立株式会社 排煙処理装置と方法
US20100251975A1 (en) * 2009-04-01 2010-10-07 Alstom Technology Ltd Economical use of air preheat
JP5737844B2 (ja) * 2010-02-08 2015-06-17 三菱重工業株式会社 Co2回収装置の熱回収設備および熱回収方法
JP5638262B2 (ja) * 2010-02-23 2014-12-10 三菱重工業株式会社 Co2回収装置およびco2回収方法
US8647421B2 (en) * 2011-03-17 2014-02-11 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. CO2 recovery apparatus

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