WO2018189947A1 - 二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method for separating and recovering carbon dioxide from an absorber that has absorbed carbon dioxide.
- Patent Document 1 discloses a configuration in which water vapor discharged from the outlet of a steam turbine is compressed and heated by a compressor and supplied to an adsorbent filling tank for carbon dioxide desorption.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a carbon dioxide recovery system and a carbon dioxide recovery method capable of saving energy.
- a carbon dioxide recovery system is disposed between a boiler and a desulfurization device, cools exhaust gas flowing from the boiler to the desulfurization device, and supplies a first heat medium.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thermal power plant according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the carbon dioxide recovery system according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the control device according to the embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system according to Modification 1 of the embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system according to Modification 3 of the embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system according to Modification 4 of the embodiment of the present invention.
- a carbon dioxide recovery system is disposed between a boiler and a desulfurization device, cools exhaust gas flowing from the boiler to the desulfurization device, and supplies a first heat medium.
- the first heat exchanger that cools the exhaust gas between the boiler and the desulfurization apparatus and heats the first heat medium, and the heat that the first heat medium has are supplied.
- a carbon dioxide recovery device that separates and recovers carbon dioxide from the absorber. That is, the heat of the first heat medium exchanged with the exhaust gas between the boiler and the desulfurizer is supplied to the carbon dioxide recovery device, and carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- the exhaust gas discharged from the boiler is removed from unnecessary substances by the desulfurization device and other devices up to the desulfurization device. In order to maintain the performance of these devices, the exhaust gas is cooled to reduce the exhaust gas. It is necessary to lower the temperature. For this reason, by utilizing the heat of the first heat medium that is heated when the exhaust gas is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the first heat exchanger is disposed between the dust collector and the desulfurizer, and cools the exhaust gas flowing from the dust collector to the desulfurizer and heats the first heat medium. Also good.
- the first heat exchanger exchanges heat with the exhaust gas between the dust collector and the desulfurizer by arranging the first heat exchanger between the dust collector and the desulfurizer.
- the heat of the medium is supplied to the carbon dioxide recovery device, and carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- it is necessary to cool the exhaust gas and lower the temperature of the exhaust gas in order to maintain the performance of the desulfurization apparatus. For this reason, by utilizing the heat of the first heat medium that is heated when the exhaust gas is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the first heat exchanger may be disposed between the boiler and the dust collector, and may cool the exhaust gas flowing from the boiler to the dust collector and heat the first heat medium. .
- the carbon dioxide recovery system by disposing the first heat exchanger between the boiler and the dust collector, the first heat medium that exchanges heat with the exhaust gas between the boiler and the dust collector. Heat is supplied to the carbon dioxide recovery device, and carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- the first heat medium that is heated when the exhaust gas is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the second heat exchanger is disposed between the desulfurization device and the chimney and heats the exhaust gas flowing from the desulfurization device to the chimney and cools the first heat medium, and the first heat exchanger.
- a first line connecting the outlet of the first heat medium and the inlet of the first heat medium of the second heat exchanger, and the outlet of the first heat medium of the second heat exchanger and the first A heat medium circulation line having a second line connecting the inlet of the first heat medium of one heat exchanger, and the carbon dioxide recovery device has the heat of the first heat medium flowing through the first line. May be supplied to separate and collect the carbon dioxide from the absorber.
- the carbon dioxide recovery system includes a second heat exchanger that heats the exhaust gas between the desulfurizer and the chimney and cools the first heat medium, a first heat exchanger, and a second heat exchanger. And a heat medium circulation line for circulating the heat.
- the carbon dioxide recovery device is supplied with the heat of the first heat medium flowing through the first line connecting the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger, so that the carbon dioxide is recovered from the absorber. Carbon is separated and recovered.
- the carbon dioxide recovery device is connected to a third line branched from the first line, and the first heat medium from the first line is supplied to separate the carbon dioxide from the absorber. You may decide to collect.
- the first heat medium from the first line is supplied to the carbon dioxide recovery device to separate and recover the carbon dioxide from the absorber.
- the apparatus further comprises a third heat exchanger that cools the first heat medium heated by the first heat exchanger and heats the second heat medium, and the carbon dioxide recovery device includes the second heat medium.
- the carbon dioxide may be separated from the absorber and recovered by supplying the heat of the.
- the carbon dioxide recovery device separates carbon dioxide from the absorber by supplying heat that the second heat medium heated by exchanging heat with the first heat medium. To collect.
- energy can be effectively utilized and energy saving can be achieved by utilizing the heat
- the apparatus further includes a compressor coaxial with the turbine, and the carbon dioxide recovery device is supplied with heat from the steam discharged from the turbine and compressed by the compressor, so that the absorber can supply the heat. Carbon dioxide may be separated and recovered.
- the heat of the steam discharged from the turbine and compressed by the compressor coaxial with the turbine is supplied to the carbon dioxide recovery device, so that the carbon dioxide is separated from the absorber. to recover. That is, the steam discharged from the turbine is compressed by a compressor coaxial with the turbine, so that the steam can be sent to the carbon dioxide recovery device. For this reason, since the steam discharged from the turbine is used as the heat medium, the heat of the steam can be effectively utilized. Further, since the compressor is coaxial with the turbine, it can be driven by the power of the turbine, and no special power is required to drive the compressor. Further, the compressor only needs to increase the pressure of the steam and does not need to increase the temperature of the steam.
- the exhaust gas is supplied, the carbon dioxide in the exhaust gas is absorbed by the absorber, and the heat of the first heat medium is supplied to the absorber.
- the carbon dioxide may be separated from the absorber and recovered.
- the carbon dioxide recovery device causes the absorber to absorb carbon dioxide in the exhaust gas discharged from the boiler, and supplies the heat of the first heat medium to the absorber. Carbon dioxide is recovered by separating carbon dioxide from the absorber. Thereby, carbon dioxide in exhaust gas can be recovered while saving energy.
- the first temperature which is the temperature of the exhaust gas at the outlet of the exhaust gas of the first heat exchanger, is adjusted to a temperature within a first predetermined range, and the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device
- a control device that adjusts the second temperature to a temperature within the second predetermined range may be provided.
- the control device allows the temperature of the exhaust gas on the outlet side of the first heat exchanger and the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device to be within a desired range. Adjust to. That is, the performance of the apparatus for removing unnecessary substances in the exhaust gas can be maintained by adjusting the temperature of the exhaust gas at the outlet of the first heat exchanger to a temperature within a desired range. Moreover, carbon dioxide can be efficiently recovered by adjusting the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device to a temperature within a desired range. Thus, unnecessary substances and carbon dioxide in the exhaust gas can be efficiently removed and recovered while saving energy.
- the present invention can be realized not only as such a carbon dioxide recovery system, but also as a carbon dioxide recovery method including a characteristic processing step performed by the carbon dioxide recovery system.
- the present invention can also be realized as a control device provided in a carbon dioxide recovery system.
- the present invention can also be realized as a control method performed by the control device or an integrated circuit including a characteristic processing unit included in the control device.
- the present invention is realized as a program for causing a computer to execute characteristic processing included in the control method, or a computer-readable CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) on which the program is recorded. It can also be realized as a recording medium.
- Such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thermal power plant 1 according to an embodiment of the present invention.
- the thermal power plant 1 is a power generation system in which fuel is burned in a boiler to generate steam, power is generated in a steam turbine, exhaust gas generated in the boiler is processed in a flue gas processing system, and discharged from a chimney.
- the thermal power plant 1 includes a power generation unit 10 having a flue gas processing system including a boiler 100, a steam turbine 200, a power generator 300, and a carbon dioxide recovery system 400, and power generation. And a control device 20 that controls the devices included in the unit 10.
- a denitration device 110 and an air preheater 120 are provided between the boiler 100 and the carbon dioxide recovery system 400, and a chimney 130 is provided on the outlet side of the carbon dioxide recovery system 400.
- the boiler 100 is a combustion device (boiler) that burns fuel, and in the present embodiment, for example, a constant pressure once-through boiler.
- the boiler 100 includes a fuel supply device 101 that supplies fuel to the boiler 100.
- the fuel supply device 101 stores fossil fuel, specifically coal, as the fuel to be supplied to the boiler 100, and supplies the coal to the boiler 100.
- the fuel supply apparatus 101 has a storage facility (not shown) for storing coal, the coal stored in the storage facility is pulverized into pulverized coal, and the pulverized coal is transported to the pulverized coal conveyance path 102. To the boiler 100. And the boiler 100 burns the coal (pulverized coal) supplied from the fuel supply device 101.
- the boiler 100 has a main steam pipe 103 and sends steam (main steam) generated by burning fuel to the steam turbine 200 through the main steam pipe 103.
- a flue 104 is connected to the boiler 100, and the exhaust gas after burning the fuel is sent to the denitration device 110, the air preheater 120, the carbon dioxide recovery system 400 and the chimney 130 through the flue 104.
- a bottom ash treatment facility 105 is provided at the bottom of the boiler 100, and the bottom ash treatment facility 105 processes ash (coal ash) generated by burning fuel in the boiler 100.
- Steam turbine 200 is a turbine that is rotated by the energy of steam generated in boiler 100.
- the steam turbine 200 includes a high-pressure turbine 210, an intermediate-pressure turbine 220, and a low-pressure turbine 230.
- the high-pressure turbine 210 is a turbine that is rotated by high-pressure steam
- the intermediate-pressure turbine 220 is a turbine that is rotated by intermediate-pressure steam whose pressure is lower than that of the high-pressure steam
- the low-pressure turbine 230 is the medium-pressure turbine. It is a turbine that is rotated by low-pressure steam having a lower pressure than steam.
- the low pressure turbine 230, the intermediate pressure turbine 220, and the high pressure turbine 210 are arranged coaxially in this order from the side close to the generator 300.
- the high-temperature and high-pressure steam (main steam) generated in the boiler 100 is sent to the high-pressure turbine 210 through the main steam pipe 103 to rotate the high-pressure turbine 210. Further, the steam exiting the high pressure turbine 210 is sent to the intermediate pressure turbine 220 to rotate the intermediate pressure turbine 220. Further, the steam exiting the intermediate pressure turbine 220 is sent to the low pressure turbine 230 to rotate the low pressure turbine 230.
- the steam turbine 200 may have a configuration that does not include any of the high-pressure turbine 210, the intermediate-pressure turbine 220, and the low-pressure turbine 230. Or the steam turbine 200 may have turbines other than the above-mentioned turbine.
- the generator 300 is a turbine generator that generates power by converting the rotational force of the steam turbine 200 into electric power.
- the generator 300 is coaxial with the steam turbine 200 and is disposed on the side of the low-pressure turbine 230 (on the side opposite to the intermediate-pressure turbine 220), and the high-pressure turbine 210, the intermediate-pressure turbine 220, and the low-pressure turbine 230. Electric power is generated by converting the rotational force of power into electric power.
- the denitration device 110 is a device that denitrates exhaust gas generated by burning fuel in the boiler 100. Specifically, the denitration device 110 is disposed between the boiler 100 and the air preheater 120. That is, the denitration apparatus 110 is disposed on the inlet side of the air preheater 120 in the flue 104 and removes nitrogen oxides in the exhaust gas toward the air preheater 120 in the flue 104.
- the air preheater 120 is a device that preheats air with exhaust gas, that is, a device that heats the combustion air before sending it to the boiler 100 in order to increase the thermal efficiency of the boiler 100. That is, the air preheater 120 is disposed between the denitration device 110 and the carbon dioxide recovery system 400, heats the air sent to the boiler 100, and cools the exhaust gas sent to the carbon dioxide recovery system 400.
- a push fan (FDF) 121 is connected to the air preheater 120, and air is sent through the air inlet duct 122 by driving the push fan 121. And the air preheater 120 heat-exchanges the said air with the waste gas which exited the denitration apparatus 110 in the flue 104, and sends it out to the air exit duct 123 as high temperature air. And the said hot air is sent to the boiler 100 through the air exit duct 123, and is used as combustion air of pulverized coal. Thereby, the exhaust gas sent to the carbon dioxide recovery system 400 is cooled.
- FDF push fan
- the air preheater 120 includes a heat transfer element (element) disposed therein, and has a configuration for exchanging heat between the air and the exhaust gas. Any configuration can be used as long as heat exchange can be performed.
- the carbon dioxide recovery system 400 is a system that recovers carbon dioxide in the exhaust gas flowing from the boiler 100 to the chimney 130, and is disposed between the air preheater 120 and the chimney 130. That is, the carbon dioxide recovery system 400 recovers carbon dioxide in the exhaust gas using the heat in the exhaust gas cooled by the air preheater 120 through the flue 104 from the boiler 100.
- the configuration of the carbon dioxide recovery system 400 will be described in detail below.
- FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of the carbon dioxide recovery system 400 according to the embodiment of the present invention.
- the carbon dioxide recovery system 400 includes an upstream heat exchanger 410, a dust collector 420, a first heat exchanger 430, a desulfurization device 440, a downstream heat exchanger 450, a dioxide dioxide A carbon recovery device 460 and a compressor 470 are provided. That is, the carbon dioxide recovery system 400 starts from the boiler 100 from the denitration device 110, the air preheater 120, the upstream heat exchanger 410, the dust collector 420, the first heat exchanger 430, the desulfurization device 440, and the downstream heat exchanger. 450 and carbon dioxide in exhaust gas that sequentially flows to the chimney 130.
- each facility provided in the carbon dioxide recovery system 400 will be described in detail.
- the upstream heat exchanger 410 is a device that performs heat exchange between the exhaust gas flowing from the boiler 100 toward the dust collector 420 and the heat medium. Specifically, the upstream heat exchanger 410 is disposed between the air preheater 120 and the dust collector 420 and exhaust gas (hereinafter also referred to as exhaust gas g) flowing from the air preheater 120 to the dust collector 420. While cooling, the heat medium (hereinafter also referred to as upstream heat medium) is heated.
- a gas gas heater that cools the exhaust gas g and heats the upstream heat medium as the upstream heat medium flows through the pipe and the exhaust gas g passes therethrough.
- Recovery unit can be used.
- the upstream heat medium is a medium-high temperature fluid, which is medium-high temperature water (pure water) in this embodiment, but is a medium-high temperature or high-temperature liquid other than the water, or a gas such as steam. It doesn't matter.
- the upstream heat exchanger 410 for example, has an exhaust gas g of about 135 ° C.
- exhaust gas g on the outlet side of the air preheater 120
- exhaust gas g at the exhaust gas inlet
- an exhaust gas g of about 90 ° C. (dust collection) at the exhaust gas outlet Cool to the exhaust gas g) on the inlet side of the device 420.
- the dust collector 420 is a device that removes the dust in the exhaust gas. That is, the dust collector 420 is disposed between the upstream heat exchanger 410 and the first heat exchanger 430, and removes the dust in the exhaust gas g flowing from the upstream heat exchanger 410 to the first heat exchanger 430. To do.
- the dust collector 420 is a low-temperature dry electric dust collector (EP) that attracts and removes dust in the exhaust gas g by electrostatic force.
- the temperature of the exhaust gas g on the inlet side of the dust collector 420 is preferably about 90 ° C.
- a suction fan (IDF) 421 is provided on the outlet side of the dust collector 420.
- the suction fan 421 is a fan that sucks the exhaust gas on the outlet side of the dust collector 420 and sends it to the first heat exchanger 430.
- the first heat exchanger 430 is a device that performs heat exchange between exhaust gas flowing from the boiler 100 toward the desulfurization device 440 and a first heat medium flowing through compressor outlet lines 472 and 473 described later. That is, the first heat exchanger 430 is disposed between the boiler 100 and the desulfurization device 440, cools the exhaust gas flowing from the boiler 100 to the desulfurization device 440, and heats the first heat medium. Specifically, the first heat exchanger 430 is disposed between the dust collector 420 and the desulfurizer 440, cools the exhaust gas g flowing from the dust collector 420 to the desulfurizer 440, and also uses a first heat medium (hereinafter referred to as a first heat medium). The first heat medium w1).
- the first heat medium w1 flows through the piping, and the exhaust gas g passes therethrough, thereby cooling the exhaust gas g and
- a gas gas heater (GGH heat recovery device) for heating the one heat medium w1 can be used.
- the first heat medium w1 is steam (water vapor), but it may be a medium-high temperature or high-temperature gas other than water vapor, or a liquid such as medium-high temperature or high-temperature water. Absent.
- the desulfurization device 440 is a device that removes sulfur oxides in the exhaust gas. That is, the desulfurization device 440 is disposed between the first heat exchanger 430 and the downstream heat exchanger 450, and removes sulfur oxide in the exhaust gas g flowing from the first heat exchanger 430 to the downstream heat exchanger 450. Remove. Specifically, the desulfurization device 440 is a wet desulfurization device to which a make-up water line 441 is connected, and make-up water is supplied from the make-up water line 441 to an absorption tower (not shown) to perform a wet desulfurization process. .
- the exhaust gas temperature on the inlet side of the desulfurization apparatus 440 is low, and as described above, the exhaust gas temperature is cooled to about 60 ° C. by the first heat exchanger 430. Thereby, the amount of makeup water replenished from the makeup water line 441 can be reduced.
- the downstream heat exchanger 450 is a device that performs heat exchange between the exhaust gas flowing from the desulfurizer 440 toward the chimney 130 and the heat medium. Specifically, the downstream heat exchanger 450 is disposed between the desulfurization device 440 and the chimney 130, heats the exhaust gas g flowing from the desulfurization device 440 to the chimney 130, and heat medium (hereinafter also referred to as downstream heat medium). Cool). For example, as the downstream heat exchanger 450, similarly to the upstream heat exchanger 410 and the like, the downstream heat medium flows through the piping, and the exhaust gas g passes therethrough, thereby heating the exhaust gas g and downstream. A gas gas heater (GGH reheater) that cools the side heat medium can be used.
- GGH reheater gas gas heater
- the downstream heat exchanger 450 for example, has an exhaust gas g of about 50 ° C. (exhaust gas g on the outlet side of the desulfurization device 440) at the exhaust gas inlet and an exhaust gas g of about 90 ° C. (of the chimney 130) at the exhaust gas outlet. Heat to the exhaust gas g) on the inlet side.
- downstream side heat medium is the same medium as the upstream side heat medium.
- the heat medium may circulate between the upstream heat exchanger 410 and the downstream heat exchanger 450.
- the upstream heat medium and the downstream heat medium are the same medium.
- a booster fan (BUF) 451 is provided on the outlet side of the downstream heat exchanger 450.
- the booster fan 451 is a fan that boosts the exhaust gas on the outlet side of the downstream heat exchanger 450 and sends it to the chimney 130. In this way, nitrogen oxides, dust (ash), sulfur oxides, and the like are removed from the exhaust gas and emitted from the chimney 130.
- the compressor 470 is a compressor coaxial with the turbine, and compresses steam discharged from the turbine. That is, the compressor 470 is coaxial with the steam turbine 200 (low pressure turbine 230), is disposed on the side of the low pressure turbine 230, and is driven by the rotational force of the steam turbine 200 (low pressure turbine 230). The compressor 470 compresses low-pressure saturated steam (low-pressure exhaust) discharged from the low-pressure turbine 230.
- the compressor 470 may be disposed on the intermediate pressure turbine 220 side of the low-pressure turbine 230, or may be disposed on the generator 300 side of the low-pressure turbine 230, and the arrangement position of the compressor 470 is particularly limited. Not.
- the low-pressure exhaust discharged from the low-pressure turbine 230 is supplied to the compressor 470 through the compressor inlet line 471 and compressed by the compressor 470.
- the low-pressure exhaust compressed by the compressor 470 is discharged as saturated steam having a pressure higher than that of the low-pressure exhaust, and is supplied to the first heat exchanger 430 through the compressor outlet line 472.
- the steam supplied to the first heat exchanger 430 is the first heat medium w1 described above.
- the first heat medium w1 is heated and discharged by the first heat exchanger 430, and is supplied to the carbon dioxide recovery device 460 through the compressor outlet line 473.
- the compressor 470 compresses the exhaust. In addition, when it is not necessary to compress the exhaust, the compressor 470 may not be provided.
- the carbon dioxide recovery device 460 is a device that separates and recovers carbon dioxide from the absorber that has absorbed carbon dioxide when the heat of the first heat medium w1 is supplied. That is, the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by being supplied with the heat of the steam discharged from the low-pressure turbine 230 and compressed by the compressor 470.
- the absorber is an absorber capable of absorbing (adsorbing) carbon dioxide, and in the present embodiment, it is a solid absorber.
- the absorber include those obtained by impregnating a porous carrier with an amine absorbent, adsorbing a solid agent capable of absorbing carbon dioxide, and solid particles themselves having carbon dioxide absorbing ability. These absorbers can absorb carbon dioxide in the gas and separate the carbon dioxide by steam at a predetermined temperature (for example, 60 ° C.).
- the absorber is not limited to the above-described solid absorbent material, and conventionally known absorbent materials such as a liquid absorbent material such as an amine absorbent can be appropriately used.
- the carbon dioxide recovery device 460 is supplied with the exhaust gas g, causes the absorber to absorb the carbon dioxide in the exhaust gas g, and the heat that the first heat medium w1 has is supplied to the absorber. Separate and recover carbon dioxide.
- the exhaust gas g is taken out from the exhaust gas extraction pipe 461 between the downstream heat exchanger 450 and the chimney 130 and supplied to the carbon dioxide recovery device 460.
- the exhaust gas g supplied to the carbon dioxide recovery device 460 comes into contact with the absorber, and the carbon dioxide in the exhaust gas g is absorbed by the absorber.
- the exhaust gas g from which carbon dioxide has been removed passes through the exhaust gas return pipe 462 and is returned to the system between the downstream heat exchanger 450 and the chimney 130.
- the absorber which absorbed the carbon dioxide is heated by the 1st heat medium w1 supplied to the carbon dioxide collection apparatus 460 through the compressor exit line 473, and isolate
- the carbon dioxide recovery device 460 can recover the carbon dioxide in the exhaust gas g.
- connection position of the exhaust gas extraction pipe 461 and the exhaust gas return pipe 462 may not be between the downstream heat exchanger 450 and the chimney 130, and may be a flue between the desulfurizer 440 and the downstream heat exchanger 450, or the like. Other positions of 104 may be used.
- the carbon dioxide recovery device 460 is preferably supplied with the exhaust gas g after unnecessary substances are removed. For this reason, it is preferable that the exhaust gas extraction pipe 461 and the exhaust gas return pipe 462 are connected to the downstream (between the desulfurization apparatus 440 and the chimney 130) rather than the desulfurization apparatus 440.
- FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the control device 20 according to the embodiment of the present invention.
- the control device 20 is a device that controls devices included in the power generation unit 10, and specifically controls various devices such as the boiler 100, the steam turbine 200, the generator 300, and the carbon dioxide recovery system 400.
- the control apparatus 20 performs the same control as the conventional one about the boiler 100, the steam turbine 200, the generator 300, etc., detailed description is abbreviate
- the control device 20 cools the exhaust gas g flowing from the boiler 100 to the desulfurization device 440 by the first heat exchanger 430 disposed between the boiler 100 and the desulfurization device 440 and heats the first heat medium w1 (heat). Exchange process). That is, the control device 20 adjusts the flow rate and flow velocity of the first heat medium w1 flowing through the first heat exchanger 430 to cool the exhaust gas g to a desired temperature and bring the first heat medium w1 to a desired temperature. Heat. And the control apparatus 20 isolate
- the control device 20 includes a temperature acquisition unit 21, a temperature adjustment unit 22, and a storage unit 23.
- the storage unit 23 is a memory that stores data necessary for processing performed by each processing unit included in the control device 20.
- the storage unit 23 stores, for example, the flow rate and temperature (heat medium temperature Tw1, exhaust gas temperature Tg1, Tg2, etc.) of the heat medium and exhaust gas at each location in the carbon dioxide recovery system 400.
- the temperature acquisition unit 21 acquires the first temperature that is the temperature of the exhaust gas g at the exhaust gas outlet of the first heat exchanger 430 and the second temperature that is the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device 460. That is, the temperature acquisition unit 21 acquires the exhaust gas temperature Tg2 as the first temperature, and acquires the heat medium temperature Tw1 as the second temperature. Specifically, the temperature acquisition unit 21 refers to the data stored in the storage unit 23 and reads the exhaust gas temperature Tg2 and the heat medium temperature Tw1 from the storage unit 23, thereby acquiring the first temperature and the second temperature. To do.
- the temperature adjustment unit 22 adjusts the first temperature acquired by the temperature acquisition unit 21 to a temperature within the first predetermined range and adjusts the second temperature to a temperature within the second predetermined range. That is, in order to reduce the temperature on the inlet side of the desulfurization apparatus 440, the temperature adjustment unit 22 adjusts the first temperature (exhaust gas temperature Tg2) to a temperature within the first predetermined range. For example, the temperature adjustment unit 22 sets the temperature within the first predetermined range to a temperature of about 60 ° C., and adjusts the first temperature to be about 60 ° C.
- the temperature adjustment unit 22 sets the second temperature (heat medium temperature Tw1) within a second predetermined range. Adjust to. For example, the temperature adjustment unit 22 sets the temperature within the second predetermined range to a temperature of about 60 ° C., and adjusts the second temperature to be about 60 ° C. For example, the temperature adjustment unit 22 adjusts the first temperature and the second temperature to a temperature within a desired range by adjusting the flow rate and flow rate of the first heat medium w1 flowing through the first heat exchanger 430.
- the first heat exchange that cools the exhaust gas g and heats the first heat medium w1 between the boiler 100 and the desulfurization device 440.
- a carbon dioxide recovery device 460 that separates and recovers carbon dioxide from the absorber by supplying heat of the first heat medium w1. That is, the heat of the first heat medium w1 exchanged with the exhaust gas g between the boiler 100 and the desulfurization device 440 is supplied to the carbon dioxide recovery device 460, and the carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- unnecessary substances are removed by other devices up to the desulfurization device 440 and the desulfurization device 440.
- the exhaust gas g is removed. It is necessary to cool and lower the temperature of the exhaust gas g. For this reason, by utilizing the heat of the first heat medium w1 that is heated when the exhaust gas g is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the first heat medium w1 that has exchanged heat with the exhaust gas g between the dust collector 420 and the desulfurizer 440 is provided.
- Heat is supplied to the carbon dioxide recovery device 460 to separate and recover the carbon dioxide from the absorber.
- it is necessary to cool the exhaust gas g and lower the temperature of the exhaust gas g in order to maintain the performance of the desulfurization device 440. For this reason, by utilizing the heat of the first heat medium w1 that is heated when the exhaust gas g is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the heat of the steam discharged from the low-pressure turbine 230 and compressed by the compressor 470 coaxial with the low-pressure turbine 230 is supplied to the carbon dioxide recovery device 460, so that the carbon dioxide is separated and recovered from the absorber. That is, the steam discharged from the low-pressure turbine 230 is compressed by the compressor 470 coaxial with the low-pressure turbine 230, so that the steam can be sent to the carbon dioxide recovery device 460. For this reason, since the steam discharged from the low-pressure turbine 230 is used as a heat medium, the heat of the steam can be effectively utilized.
- the compressor 470 since the compressor 470 is coaxial with the low-pressure turbine 230, the compressor 470 can be driven by the power of the low-pressure turbine 230, and no special power is required to drive the compressor 470. Further, the compressor 470 only needs to be able to boost the steam and does not need to raise the steam. Therefore, it is possible to employ a small compressor with less power than the compressor disclosed in Patent Document 1 above. it can. As described above, in the carbon dioxide recovery system 400, the heat of the steam discharged from the low-pressure turbine 230 is effectively used, the power of the compressor 470 is reduced, and the compressor 470 is driven by the power of the low-pressure turbine 230. Thus, energy saving can be achieved.
- the carbon dioxide recovery device 460 absorbs carbon dioxide in the exhaust gas g emitted from the boiler 100 by the absorber, and supplies the heat of the first heat medium w1 to the absorber, so that the carbon dioxide from the absorber is supplied. To separate carbon dioxide. Thereby, carbon dioxide in the exhaust gas g can be recovered while saving energy.
- the first heat exchanger 430 and the carbon dioxide recovery device 460 can be disposed relatively close to each other, the first heat medium w1 from the first heat exchanger 430 to the carbon dioxide recovery device 460 is sent. A distance can be shortened and the loss at the time of sending the 1st heat carrier w1 can be controlled.
- control device 20 adjusts the temperature of the exhaust gas g on the outlet side of the first heat exchanger 430 and the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device 460 so as to be within a desired range. That is, the performance of the apparatus for removing unnecessary substances in the exhaust gas g can be maintained by adjusting the temperature of the exhaust gas g at the outlet of the first heat exchanger 430 to a temperature within a desired range. Further, carbon dioxide can be efficiently recovered by adjusting the temperature of the heat supplied to the carbon dioxide recovery device 460 to a temperature within a desired range. Thereby, unnecessary substances and carbon dioxide in the exhaust gas g can be efficiently removed and recovered while saving energy.
- the present invention can be realized not only as such a carbon dioxide recovery system 400 but also as a carbon dioxide recovery method including characteristic processing steps performed by the carbon dioxide recovery system 400.
- the present invention can also be realized as the control device 20 provided in the carbon dioxide recovery system 400.
- the present invention can also be realized as a control method performed by the control device 20 or an integrated circuit including a characteristic processing unit included in the control device 20.
- the present invention is realized as a program for causing a computer to execute characteristic processing included in the control method, or a computer-readable CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) on which the program is recorded. It can also be realized as a recording medium.
- Such a program can be distributed via a recording medium such as a CD-ROM and a transmission medium such as the Internet.
- FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system 400a according to Modification 1 of the embodiment of the present invention.
- the carbon dioxide recovery system 400a in the present modification includes a first heat exchanger 431, a dust collector 420, a desulfurizer 440, a second heat exchanger 432, and a heat medium circulation line 434. And a carbon dioxide recovery device 460.
- the dust collector 420, the desulfurization apparatus 440, and the carbon dioxide collection apparatus 460 have the same structure as the said embodiment, detailed description is abbreviate
- the first heat exchanger 431 is a device that performs heat exchange between the exhaust gas flowing from the boiler 100 toward the dust collector 420 and the heat medium flowing through the heat medium circulation line 434. That is, the first heat exchanger 431 is disposed between the boiler 100 and the dust collector 420, cools the exhaust gas g flowing from the boiler 100 to the dust collector 420, and heats the first heat medium w1. Specifically, the first heat exchanger 431 is disposed between the air preheater 120 and the dust collector 420, cools the exhaust gas g flowing from the air preheater 120 to the dust collector 420, and circulates the heat medium. The first heat medium w1 flowing through the line 434 is heated.
- a gas gas heater having the same configuration as that of the upstream heat exchanger 410 in the above embodiment can be used.
- the same heat medium as the upstream heat medium in the said embodiment can be used also about the 1st heat medium w1.
- the first heat medium w1 (heat medium on the inlet side of the first line 434a described later) is heated.
- the second heat exchanger 432 is a device that performs heat exchange between the exhaust gas flowing from the desulfurization device 440 toward the chimney 130 and the heat medium flowing through the heat medium circulation line 434. That is, the second heat exchanger 432 is disposed between the desulfurization device 440 and the chimney 130, heats the exhaust gas g flowing from the desulfurization device 440 to the chimney 130, and cools the first heat medium w1.
- a gas gas heater GGH reheater having the same configuration as that of the downstream heat exchanger 450 in the above embodiment can be used.
- the second heat exchanger 432 has an exhaust gas g of about 50 ° C. (exhaust gas g on the outlet side of the desulfurizer 440) at the exhaust gas inlet and an exhaust gas g of about 90 ° C. (of the chimney 130) at the exhaust gas outlet. Heat to the exhaust gas g) on the inlet side.
- the second heat exchanger 432 for example, supplies the first heat medium w1 (about 110 ° C. at the entrance of the heat medium) (the heat medium on the outlet side of the first line 434a described later) to about 70 ° C. To the first heat medium w1 (heat medium on the inlet side of the second line 434b described later).
- the first heat medium w1 is circulated between the first heat exchanger 431 and the second heat exchanger 432 by the heat medium circulation line 434.
- the heat medium circulation line 434 includes a first line 434a and a second line 434b.
- the first line 434a is a line (pipe) that connects the outlet of the first heat medium w1 of the first heat exchanger 431 and the inlet of the first heat medium w1 of the second heat exchanger.
- the second line 434b is a line (pipe) that connects the outlet of the first heat medium w1 of the second heat exchanger 432 and the inlet of the first heat medium w1 of the first heat exchanger 431.
- the second line 434b is provided with a pump 434p so that the flow rate and flow rate of the first heat medium w1 circulating in the heat medium circulation line 434 can be adjusted.
- the carbon dioxide recovery system 400a further includes a third line 435 branched from the first line 434a.
- the third line 435 has an inlet end connected to the first line 434 a and an outlet end connected to the heat medium inlet of the carbon dioxide recovery device 460. Accordingly, the first heat medium w1 is supplied from the first line 434a to the carbon dioxide recovery device 460 through the third line 435.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by being supplied with the heat of the first heat medium w1 flowing through the first line 434a. That is, the carbon dioxide recovery device 460 is connected to the third line 435 branched from the first line 434a, and the first heat medium w1 from the first line 434a is supplied, so that carbon dioxide is removed from the absorber. Separate and collect.
- the carbon dioxide recovery system 400a further includes a fourth line 436 branched from the third line 435 and connected to the second line 434b.
- the fourth line 436 is provided with a pump 436p, and the first heat medium w1 that has not been supplied to the carbon dioxide recovery device 460 is returned to the second line 434b via the fourth line 436.
- the heat medium tank 434t is connected to the second line 434b, and when the first heat medium w1 circulating through the heat medium circulation line 434 is insufficient, the first heat medium w1 is transferred from the heat medium tank 434t. To be replenished.
- the heat medium circulation line 434 has a bypass line 434c that bypasses the first heat exchanger 431, and bypasses the first heat exchanger 431 when the heat is surplus in summer or the like. Suppressing overheating of w1.
- the first line 434a includes a heater 434h that heats the first heat medium w1, and steam is supplied from the steam line 437 when heat is insufficient in winter or the like, whereby the first line 434a The first heat medium w1 flowing through is heated.
- generated in the thermal power plant 1 can be used.
- the steam is supplied to the carbon dioxide recovery device 460 through the steam line 437a.
- the flue 104 is provided with a desulfurization bypass line 442 that bypasses the desulfurization device 440.
- the exhaust gas extraction pipe 461 and the exhaust gas return pipe 462 are connected to the desulfurization bypass line 442.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the exhaust gas passing through the desulfurization bypass line 442.
- the exhaust gas extraction pipe 461 and the exhaust gas return pipe 462 may be connected to the same position as in the above embodiment.
- the carbon dioxide recovery system 400a As described above, according to the carbon dioxide recovery system 400a according to the present modification, it is possible to achieve the same effects as in the above embodiment.
- the heat of the first heat medium w1 exchanged with the exhaust gas g between the boiler 100 and the dust collector 420 is increased.
- the carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide recovery device 460, and carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- the exhaust gas g when supplying the high temperature exhaust gas g emitted from the boiler 100 to the dust collector 420, in order to maintain the performance of the dust collector 420, the exhaust gas g is cooled to the appropriate temperature. Need to lower. For this reason, by utilizing the heat of the first heat medium w1 that is heated when the exhaust gas g is cooled for the separation and recovery of carbon dioxide, energy can be effectively used to save energy.
- the carbon dioxide recovery system 400a also heats the exhaust gas g between the desulfurization device 440 and the chimney 130 and cools the first heat medium w1, a first heat exchanger 431, and a second heat exchanger 431.
- a heat medium circulation line 434 that circulates through the heat exchanger 432 is provided.
- the carbon dioxide recovery device 460 is supplied with the heat of the first heat medium w1 flowing through the first line 434a that connects the outlet of the first heat exchanger 431 and the inlet of the second heat exchanger 432. Then, carbon dioxide is separated from the absorber and recovered. That is, by supplying the first heat medium w1 from the first line 434a to the carbon dioxide recovery device 460, the carbon dioxide is separated and recovered from the absorber.
- energy can be effectively used to save energy.
- the first heat exchanger 431 is disposed between the air preheater 120 and the dust collecting device 420, but the first heat exchanger is similar to the above embodiment. 431 may be disposed between the dust collector 420 and the desulfurizer 440.
- FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system 400b according to Modification 2 of the embodiment of the present invention.
- the carbon dioxide recovery system 400b in the present modification includes a first heat exchanger 431a, a dust collector 422, a desulfurizer 440, a second heat exchanger 432, and a third heat exchanger. 433, a heat medium circulation line 434, a carbon dioxide recovery device 460, and a compressor 470.
- the desulfurization device 440, the carbon dioxide recovery device 460, and the compressor 470 have the same configuration as that in the above embodiment, and the second heat exchanger 432 and the heat medium circulation line 434 are the same as those in the first modification. Since it has a structure, detailed description is omitted.
- the first heat medium w1 corresponds to the first heat medium w1 in the first modification.
- the third heat exchanger 433 is a heat exchanger disposed in the first line 434a of the heat medium circulation line 434, and cools the first heat medium w1 heated by the first heat exchanger 431a and the second heat exchanger 433a.
- the second heating medium w2 is heated.
- the configuration of the third heat exchanger 433 is the same as that of the first heat exchanger 431a and the second heat exchanger 432.
- the second heat medium w2 is steam after the low-pressure exhaust discharged from the low-pressure turbine 230 is compressed by the compressor 470, and corresponds to the first heat medium w1 in the above embodiment.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by being supplied with the heat of the second heat medium w2.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by supplying the heat of the first heat medium w1 through the second heat medium w2.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by supplying heat of the second heat medium w2 heated by exchanging heat with the first heat medium w1.
- the carbon dioxide recovery device 460 separates and recovers carbon dioxide from the absorber by supplying heat of the second heat medium w2 heated by exchanging heat with the first heat medium w1.
- the first heat exchanger 431a is arranged between the air preheater 120 and the dust collector 422.
- the first heat exchanger 431a may be disposed between the dust collector 422 and the desulfurizer 440.
- FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system 400c according to Modification 3 of the embodiment of the present invention.
- the carbon dioxide recovery system 400c in the present modification includes a first heat exchanger 431b, a dust collector 422, a desulfurizer 440, a second heat exchanger 432, and a heat medium circulation line 434. And a carbon dioxide recovery device 460 and a compressor 470. That is, the carbon dioxide recovery system 400c in this modification includes a first heat exchanger 431b instead of the first heat exchanger 431a and the third heat exchanger 433 of the carbon dioxide recovery system 400b in the modification 2. Yes. For this reason, the dust collector 422, the desulfurizer 440, the second heat exchanger 432, the heat medium circulation line 434, the carbon dioxide recovery device 460, and the compressor 470 have the same configuration as that of the second modification. Detailed description will be omitted.
- the first heat exchanger 431b is a large gas gas heater (GGH heat recovery device) similar to the first heat exchanger 431a of the second modification, but the exhaust gas g, the first heat medium w1, and the second heat medium. The difference is that heat exchange is performed with both of w2. That is, the first heat exchanger 431b performs heat exchange between the exhaust gas g and the first heat medium w1, and then performs heat exchange between the exhaust gas g and the second heat medium w2. Thus, the second heat medium w2 is heated and supplied to the carbon dioxide recovery device 460.
- GGH heat recovery device GGH heat recovery device
- the second heat medium w2 is steam after the low-pressure exhaust discharged from the low-pressure turbine 230 is compressed by the compressor 470, and the first heat medium w1 in the above embodiment. It corresponds to.
- the same effects as those of Modification 2 can be obtained.
- the first heat exchanger 431b may be disposed between the dust collector 422 and the desulfurizer 440.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a carbon dioxide recovery system 400d according to Modification 4 of the embodiment of the present invention.
- the carbon dioxide recovery system 400d in the present modification includes a first heat exchanger 431c, a dust collector 420, a desulfurization device 440a, a carbon dioxide recovery device 460, and a compressor 470. ing. That is, the carbon dioxide recovery system 400d in the present modification does not include the upstream heat exchanger 410 and the downstream heat exchanger 450 of the carbon dioxide recovery system 400 in the above embodiment, and the first heat exchanger It replaces with 430 and the desulfurization apparatus 440, and is provided with the 1st heat exchanger 431c and the desulfurization apparatus 440a.
- the desulfurization device 440a is a dry desulfurization device. For this reason, since the temperature of the exhaust gas g on the outlet side of the desulfurization device 440a is not lowered, it is not necessary to provide a heat exchanger (downstream heat exchanger 450 in the above embodiment) on the downstream side of the desulfurization device 440a. Moreover, since it is not necessary to lower the temperature of the exhaust gas g on the upstream side of the desulfurization device 440a, the first heat exchanger 431c can be provided on the upstream side of the dust collector 420. Thereby, it is not necessary to provide the upstream heat exchanger 410 in the above embodiment.
- the 1st heat exchanger 431c can receive more heat
- the first heat medium w1 corresponds to the first heat medium w1 in the above embodiment.
- the same effects as in the above embodiment can be obtained, but as described above, the equipment is simplified more than in the above embodiment. In addition, more heat can be received from the exhaust gas g, and energy saving can be achieved.
- the boiler 100 burns coal (pulverized coal) that is fuel supplied by the fuel supply device 101.
- the fuel supplied by the fuel supply device 101 is not limited to coal, but is oil fuel such as heavy oil or crude oil, fossil fuel such as liquefied natural gas (LNG), or fuel other than fossil fuel such as biomass fuel. Any fuel can be used.
- the boiler 100 may combust any of those fuels, or may mix and burn two or more of these fuels.
- the boiler 100 is a constant pressure once-through boiler.
- the type of the boiler 100 is not limited to a constant pressure once-through boiler, and any type of boiler such as a transformer once-through boiler may be used.
- a carbon dioxide recovery system is equipped with various apparatuses, such as a dust collector and a desulfurization apparatus, in addition to a 1st heat exchanger and the carbon dioxide recovery apparatus 460. did.
- the carbon dioxide recovery system only needs to include the first heat exchanger and the carbon dioxide recovery device 460, and other devices may not be included in the concept of the carbon dioxide recovery system.
- the carbon dioxide recovery system is provided in the flue gas treatment system of the thermal power plant 1.
- the carbon dioxide recovery system may be provided in a flue gas treatment system other than a thermal power plant, for example, a chemical factory or a steel mill.
- the carbon dioxide recovery system recovers carbon dioxide in the exhaust gas generated from the facility (thermal power plant 1) equipped with the carbon dioxide recovery system.
- the carbon dioxide recovery system may recover carbon dioxide in exhaust gas from a facility different from the facility provided with the carbon dioxide recovery system.
- the present invention can be applied to a carbon dioxide recovery system provided in a flue gas processing system such as a thermal power plant.
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Abstract
二酸化炭素回収システム(400)は、ボイラ(100)と脱硫装置(440)との間に配置され、ボイラ(100)から脱硫装置(440)に流れる排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体w1を加熱する第一熱交換器(430)と、第一熱媒体w1が有する熱が供給されることで、二酸化炭素を吸収した吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置(460)とを備える。
Description
本発明は、二酸化炭素を吸収した吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法に関する。
従来、二酸化炭素を吸収した吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収システムが知られている。例えば、特許文献1には、蒸気タービンの出口から排出された水蒸気を圧縮機で圧縮及び昇温し、二酸化炭素の脱離のために吸着材充填槽に供給する構成が開示されている。
しかしながら、上記従来の構成では、二酸化炭素の脱離のための水蒸気を、圧縮機で圧縮及び昇温させる必要があるため、圧縮機を駆動するためのエネルギーが必要になるという問題がある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、省エネルギー化を図ることができる二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る二酸化炭素回収システムは、ボイラと脱硫装置との間に配置され、前記ボイラから前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する第一熱交換器と、前記第一熱媒体が有する熱が供給されることで、二酸化炭素を吸収した吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置とを備える。
本発明における二酸化炭素回収システム等によれば、省エネルギー化を図ることができる。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る二酸化炭素回収システムは、ボイラと脱硫装置との間に配置され、前記ボイラから前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する第一熱交換器と、前記第一熱媒体が有する熱が供給されることで、二酸化炭素を吸収した吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置とを備える。
これによれば、二酸化炭素回収システムは、ボイラと脱硫装置との間で排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する第一熱交換器と、第一熱媒体が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置とを備えている。つまり、ボイラと脱硫装置との間の排ガスと熱交換した第一熱媒体の熱が二酸化炭素回収装置に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラから出た排ガスは、脱硫装置及び脱硫装置に至るまでの他の装置によって不要な物質が除去されるが、これらの装置の性能を維持するために、排ガスを冷却して排ガスの温度を下げる必要がある。このため、当該排ガスを冷却する際に加熱される第一熱媒体の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、前記第一熱交換器は、集塵装置と前記脱硫装置との間に配置され、前記集塵装置から前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに前記第一熱媒体を加熱することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、第一熱交換器を集塵装置と脱硫装置との間に配置することで、集塵装置と脱硫装置との間の排ガスと熱交換した第一熱媒体の熱が二酸化炭素回収装置に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラから出た排ガスを脱硫装置に供給する場合、脱硫装置の性能を維持するために、排ガスを冷却して排ガスの温度を下げる必要がある。このため、当該排ガスを冷却する際に加熱される第一熱媒体の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、前記第一熱交換器は、前記ボイラと集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに前記第一熱媒体を加熱することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、第一熱交換器をボイラと集塵装置との間に配置することで、ボイラと集塵装置との間の排ガスと熱交換した第一熱媒体の熱が二酸化炭素回収装置に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラから出た高温の排ガスを集塵装置に供給する場合、集塵装置の性能を維持するために、排ガスを冷却して排ガスの温度を適切な温度にまで下げる必要がある。このため、当該排ガスを冷却する際に加熱される第一熱媒体の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、さらに、前記脱硫装置と煙突との間に配置され、前記脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記第一熱媒体を冷却する第二熱交換器と、前記第一熱交換器の前記第一熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記第一熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記第一熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記第一熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインとを備え、前記二酸化炭素回収装置は、前記第一ラインを流れる前記第一熱媒体が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムは、脱硫装置と煙突との間で排ガスを加熱するとともに第一熱媒体を冷却する第二熱交換器と、第一熱交換器と第二熱交換器とを循環する熱媒体循環ラインとを備えている。そして、二酸化炭素回収装置は、第一熱交換器の出口と第二熱交換器の入口とを接続する第一ラインを流れる第一熱媒体が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。これにより、第一ラインを流れる第一熱媒体の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、前記二酸化炭素回収装置は、前記第一ラインから分岐した第三ラインに接続され、前記第一ラインからの前記第一熱媒体が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素回収装置に第一ラインからの第一熱媒体が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。これにより、第一ラインを流れる第一熱媒体を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、さらに、前記第一熱交換器で加熱された前記第一熱媒体を冷却するとともに第二熱媒体を加熱する第三熱交換器を備え、前記二酸化炭素回収装置は、前記第二熱媒体が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素回収装置は、第一熱媒体と熱交換して加熱された第二熱媒体が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。これにより、第一熱媒体が有する熱を、第二熱媒体を介して二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、さらに、タービンと同軸の圧縮機を備え、前記二酸化炭素回収装置は、タービンから排出され、かつ、前記圧縮機によって圧縮された蒸気が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、タービンから排出されてタービンと同軸の圧縮機によって圧縮された蒸気の熱が二酸化炭素回収装置に供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。つまり、タービンから排出された蒸気を、タービンと同軸の圧縮機で圧縮することで、当該蒸気を二酸化炭素回収装置まで送ることができる。このため、タービンから排出された蒸気を熱媒体に使用するため、当該蒸気の熱を有効活用することができる。また、圧縮機は、タービンと同軸であるため、タービンの動力で駆動でき、圧縮機を駆動するための特別な動力は必要ない。また、圧縮機は、蒸気を昇圧できればよく、蒸気を昇温する必要はないため、上記の特許文献1に開示された圧縮機と比べて、動力が小さい小型の圧縮機を採用することができる。このように、二酸化炭素回収システムにおいて、タービンから排出された蒸気の熱を有効活用し、また、圧縮機の動力を小さくするとともに圧縮機をタービンの動力で駆動させることで、省エネルギー化を図ることができる。
また、前記二酸化炭素回収装置は、前記排ガスが供給されて、前記排ガス中の二酸化炭素を前記吸収体に吸収させ、前記第一熱媒体が有する熱が前記吸収体に供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収することにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、二酸化炭素回収装置は、ボイラから出た排ガス中の二酸化炭素を吸収体に吸収させ、第一熱媒体が有する熱を吸収体に供給することで、当該吸収体から二酸化炭素を分離させて二酸化炭素を回収する。これにより、省エネルギー化を図りつつ、排ガス中の二酸化炭素を回収することができる。
また、さらに、前記第一熱交換器の前記排ガスの出口における前記排ガスの温度である第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記二酸化炭素回収装置に供給される熱の温度である第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する制御装置を備えることにしてもよい。
これによれば、二酸化炭素回収システムにおいて、制御装置は、第一熱交換器の出口側の排ガスの温度と二酸化炭素回収装置に供給される熱の温度とが所望の範囲内の温度になるように調整する。つまり、第一熱交換器出口の排ガスの温度を所望の範囲内の温度に調整することで、排ガス中の不要な物質を除去するための装置の性能を維持することができる。また、二酸化炭素回収装置に供給される熱の温度を所望の範囲内の温度に調整することで、効率良く二酸化炭素を回収することができる。これにより、省エネルギー化を図りつつ、排ガス中の不要な物質及び二酸化炭素を、効率良く除去及び回収することができる。
なお、本発明は、このような二酸化炭素回収システムとして実現することができるだけでなく、二酸化炭素回収システムが行う特徴的な処理工程を含む二酸化炭素回収方法としても実現することができる。また、本発明は、二酸化炭素回収システムが備える制御装置としても実現することができる。また、本発明は、当該制御装置が行う制御方法や、当該制御装置に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なCD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD-ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態及びその変形例に係る二酸化炭素回収システム及び二酸化炭素回収方法について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、方法における工程、工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態)
まず、二酸化炭素回収システムを備える火力発電所1の概略構成について、説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る火力発電所1の概略構成を示す模式図である。
まず、二酸化炭素回収システムを備える火力発電所1の概略構成について、説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る火力発電所1の概略構成を示す模式図である。
火力発電所1は、ボイラで燃料を燃焼させて蒸気を発生し、蒸気タービンで発電を行うとともに、ボイラで発生した排ガスを排煙処理系統で処理して、煙突から放出する発電システムである。
具体的には、同図に示すように、火力発電所1は、ボイラ100、蒸気タービン200、発電機300、及び、二酸化炭素回収システム400を含む排煙処理系統を有する発電部10と、発電部10に含まれる機器を制御する制御装置20とを備えている。ここで、当該排煙処理系統には、ボイラ100と二酸化炭素回収システム400との間に脱硝装置110及び空気予熱器120が設けられ、二酸化炭素回収システム400の出口側に煙突130が設けられている。
ボイラ100は、燃料を燃焼する燃焼装置(ボイラ)であり、本実施の形態では、例えば定圧貫流ボイラである。ボイラ100は、ボイラ100に燃料を供給する燃料供給装置101を有している。本実施の形態では、燃料供給装置101は、ボイラ100に供給する燃料として、化石燃料、具体的には石炭を貯蔵し、当該石炭をボイラ100に供給する。
つまり、燃料供給装置101は、石炭を貯蔵する貯蔵設備(図示せず)を有しており、当該貯蔵設備に貯蔵された石炭を微粉炭に粉砕して、当該微粉炭を微粉炭搬送路102を通じてボイラ100に供給する。そして、ボイラ100は、燃料供給装置101から供給される石炭(微粉炭)を燃焼する。
また、ボイラ100は、主蒸気管103を有しており、燃料を燃焼することで生成した蒸気(主蒸気)を、主蒸気管103を通じて蒸気タービン200に送る。また、ボイラ100には、煙道104が接続されており、燃料を燃焼した後の排ガスは、煙道104を通じて脱硝装置110、空気予熱器120、二酸化炭素回収システム400及び煙突130へと送られる。また、ボイラ100の底部にはボトムアッシュ処理設備105が設けられており、このボトムアッシュ処理設備105にて、ボイラ100で燃料を燃焼して生成される灰(石炭灰)を処理する。
蒸気タービン200は、ボイラ100で生成された蒸気のエネルギーによって回転するタービンである。本実施の形態では、蒸気タービン200は、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230を有している。
高圧タービン210は、高圧の蒸気によって回転するタービンであり、中圧タービン220は、当該高圧の蒸気よりも圧力の低い中圧の蒸気によって回転するタービンであり、低圧タービン230は、当該中圧の蒸気よりも圧力の低い低圧の蒸気によって回転するタービンである。本実施の形態では、発電機300に近い側から、低圧タービン230、中圧タービン220、高圧タービン210の順に、同軸で配置されている。
つまり、ボイラ100で生成された高温高圧の蒸気(主蒸気)は、主蒸気管103を通って高圧タービン210に送られ、高圧タービン210を回転させる。また、高圧タービン210を出た蒸気は、中圧タービン220に送られて、中圧タービン220を回転させる。また、中圧タービン220を出た蒸気は、低圧タービン230に送られて、低圧タービン230を回転させる。
なお、蒸気タービン200は、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230のうちのいずれかのタービンを有していない構成でもかまわない。または、蒸気タービン200は、上述のタービン以外のタービンを有していてもかまわない。
発電機300は、蒸気タービン200の回転力を電力に変換することによって発電を行うタービン発電機である。具体的には、発電機300は、蒸気タービン200と同軸で、低圧タービン230の側方(中圧タービン220と反対側)に配置されており、高圧タービン210、中圧タービン220及び低圧タービン230の回転力を電力に変換することによって発電を行う。
脱硝装置110は、ボイラ100で燃料を燃焼することで発生した排ガスを脱硝する装置である。具体的には、脱硝装置110は、ボイラ100と空気予熱器120との間に配置されている。つまり、脱硝装置110は、煙道104の空気予熱器120の入口側に配置されており、煙道104内の空気予熱器120に向かう排ガス中の窒素酸化物を除去する。
空気予熱器120は、空気を排ガスで予熱する装置、つまり、ボイラ100の熱効率を高めるために燃焼用の空気をボイラ100に送り込む前に加熱する装置である。つまり空気予熱器120は、脱硝装置110と二酸化炭素回収システム400との間に配置されており、ボイラ100へ送られる空気を加熱するとともに、二酸化炭素回収システム400へ送られる排ガスを冷却する。
具体的には、空気予熱器120には、押込ファン(FDF)121が接続されており、押込ファン121の駆動によって空気入口ダクト122を通じて空気が送り込まれる。そして、空気予熱器120は、当該空気を、煙道104内の脱硝装置110を出た排ガスと熱交換させて、高温空気として空気出口ダクト123に送り出す。そして、当該高温空気は、空気出口ダクト123を通じてボイラ100に送られて、微粉炭の燃焼用空気として使用される。これにより、二酸化炭素回収システム400へ送られる排ガスは、冷却される。
なお、空気予熱器120は、内部に伝熱体(エレメント)が配置されており、空気と排ガスとの熱交換を行う構成を有しているが、空気予熱器120は、空気と排ガスとの熱交換を行うことができるのであればどのような構成を有していてもかまわない。
二酸化炭素回収システム400は、ボイラ100から煙突130に流れる排ガス中の二酸化炭素を回収するシステムであり、空気予熱器120と煙突130との間に配置されている。つまり、二酸化炭素回収システム400は、ボイラ100から煙道104を流れ、空気予熱器120で冷却された排ガス中の熱を用いて、排ガス中の二酸化炭素を回収する。この二酸化炭素回収システム400の構成について、以下に詳細に説明する。
図2は、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素回収システム400の構成を示す模式図である。
同図に示すように、二酸化炭素回収システム400は、上流側熱交換器410と、集塵装置420と、第一熱交換器430と、脱硫装置440と、下流側熱交換器450と、二酸化炭素回収装置460と、圧縮機470とを備えている。つまり、二酸化炭素回収システム400は、ボイラ100から、脱硝装置110、空気予熱器120、上流側熱交換器410、集塵装置420、第一熱交換器430、脱硫装置440、下流側熱交換器450及び煙突130に順次流れる排ガス中の二酸化炭素を回収するシステムである。以下、二酸化炭素回収システム400が備える各設備について、詳細に説明する。
上流側熱交換器410は、ボイラ100から集塵装置420に向けて流れる排ガスと、熱媒体との熱交換を行う機器である。具体的には、上流側熱交換器410は、空気予熱器120と集塵装置420との間に配置され、空気予熱器120から集塵装置420に流れる排ガス(以下、排ガスgともいう)を冷却するとともに熱媒体(以下、上流側熱媒体ともいう)を加熱する。
例えば、上流側熱交換器410として、配管の中を上流側熱媒体が流れ、その周囲を排ガスgが通過することで、排ガスgを冷却するとともに上流側熱媒体を加熱するガスガスヒータ(GGH熱回収器)を使用することができる。なお、上流側熱媒体とは、中高温の流体であり、本実施の形態では、中高温の水(純水)であるが、当該水以外の中高温もしくは高温の液体、または蒸気等の気体であってもかまわない。これにより、上流側熱交換器410は、例えば、排ガスの入口において135℃程度の排ガスg(空気予熱器120の出口側の排ガスg)を、排ガスの出口において90℃程度の排ガスg(集塵装置420の入口側の排ガスg)に冷却する。
集塵装置420は、排ガス中のばいじんを除去する装置である。つまり、集塵装置420は、上流側熱交換器410と第一熱交換器430との間に配置され、上流側熱交換器410から第一熱交換器430に流れる排ガスg中のばいじんを除去する。例えば、集塵装置420は、排ガスg中のばいじんを静電気力で引き付け除去する低低温型の乾式電気集じん器(EP)である。この場合、集塵装置420の入口側の排ガスgの温度は、90℃程度であるのが好ましい。
また、集塵装置420の出口側には、吸込ファン(IDF)421が設けられている。吸込ファン421は、集塵装置420の出口側の排ガスを吸い込み、第一熱交換器430に送るファンである。
第一熱交換器430は、ボイラ100から脱硫装置440に向けて流れる排ガスと、後述の圧縮機出口ライン472、473を流れる第一熱媒体との熱交換を行う機器である。つまり、第一熱交換器430は、ボイラ100と脱硫装置440との間に配置され、ボイラ100から脱硫装置440に流れる排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する。具体的には、第一熱交換器430は、集塵装置420と脱硫装置440との間に配置され、集塵装置420から脱硫装置440に流れる排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体(以下、第一熱媒体w1ともいう)を加熱する。
例えば、第一熱交換器430として、上流側熱交換器410と同様に、配管の中を第一熱媒体w1が流れ、その周囲を排ガスgが通過することで、排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体w1を加熱するガスガスヒータ(GGH熱回収器)を使用することができる。なお、第一熱媒体w1とは、本実施の形態では、蒸気(水蒸気)であるが、水蒸気以外の中高温もしくは高温の気体、または、中高温もしくは高温の水等の液体であってもかまわない。
これにより、第一熱交換器430は、例えば、排ガスの入口において排ガス温度Tg1=90℃程度の排ガスg(集塵装置420の出口側の排ガスg)を、排ガスの出口において排ガス温度Tg2=60℃程度の排ガスg(脱硫装置440の入口側の排ガスg)に冷却する。また、第一熱交換器430は、例えば、熱媒体の入口において低圧の飽和蒸気(後述の圧縮機470の出口側の熱媒体)である第一熱媒体w1を、熱媒体の出口において熱媒体温度Tw1=60℃程度の低圧の蒸気(後述の二酸化炭素回収装置460の入口の熱媒体)に加熱する。
なお、本実施の形態では、第一熱交換器430は、吸込ファン421と脱硫装置440との間に配置されているが、集塵装置420と吸込ファン421との間に配置されていてもよい。ただし、この場合、第一熱交換器430から脱硫装置440までの距離が長くなるため、排ガス温度Tg2=60℃程度の排ガスgが流れる区間(つまり、腐食しやすい区間)が長くなる。このため、第一熱交換器430は、脱硫装置440の近くに配置されるのが好ましい。
脱硫装置440は、排ガス中の硫黄酸化物を除去する装置である。つまり、脱硫装置440は、第一熱交換器430と下流側熱交換器450との間に配置され、第一熱交換器430から下流側熱交換器450に流れる排ガスg中の硫黄酸化物を除去する。具体的には、脱硫装置440は、補給水ライン441が接続されており、補給水ライン441から補給水が吸収塔(図示せず)に供給されて湿式脱硫処理が行われる湿式脱硫装置である。このため、脱硫装置440の入口側の排ガス温度は低いのが好ましく、上述の通り、第一熱交換器430によって排ガス温度Tg2=60℃程度にまで冷却されている。これにより、補給水ライン441から補給される補給水の量を低減することができる。
下流側熱交換器450は、脱硫装置440から煙突130に向けて流れる排ガスと、熱媒体との熱交換を行う機器である。具体的には、下流側熱交換器450は、脱硫装置440と煙突130との間に配置され、脱硫装置440から煙突130に流れる排ガスgを加熱するとともに熱媒体(以下、下流側熱媒体ともいう)を冷却する。例えば、下流側熱交換器450として、上流側熱交換器410等と同様に、配管の中を下流側熱媒体が流れ、その周囲を排ガスgが通過することで、排ガスgを加熱するとともに下流側熱媒体を冷却するガスガスヒータ(GGH再加熱器)を使用することができる。これにより、下流側熱交換器450は、例えば、排ガスの入口において50℃程度の排ガスg(脱硫装置440の出口側の排ガスg)を、排ガスの出口において90℃程度の排ガスg(煙突130の入口側の排ガスg)に加熱する。
なお、下流側熱媒体には、上流側熱媒体と同様の媒体が使用される。または、上流側熱交換器410と下流側熱交換器450との間を熱媒体が循環する構成でもよく、この場合、上流側熱媒体と下流側熱媒体とは、同一の媒体となる。
また、下流側熱交換器450の出口側には、昇圧ファン(BUF)451が設けられている。昇圧ファン451は、下流側熱交換器450の出口側の排ガスを昇圧して煙突130に送るファンである。このようにして、排ガス中から、窒素酸化物、ばいじん(灰)、硫黄酸化物などが取り除かれて、煙突130から放出される。
圧縮機470は、タービンと同軸の圧縮機であり、タービンから排出された蒸気を圧縮する。つまり、圧縮機470は、蒸気タービン200(低圧タービン230)と同軸で、低圧タービン230の側方に配置されており、蒸気タービン200(低圧タービン230)の回転力によって駆動する。また、圧縮機470は、低圧タービン230から排出された低圧の飽和蒸気(低圧排気)を圧縮する。なお、圧縮機470は、低圧タービン230の中圧タービン220側に配置されていてもよいし、低圧タービン230の発電機300側に配置されていてもよく、圧縮機470の配置位置は特に限定されない。
具体的には、低圧タービン230から排出された低圧排気が、圧縮機入口ライン471を通って圧縮機470に供給され、圧縮機470で圧縮される。そして、圧縮機470で圧縮された低圧排気は、当該低圧排気よりも高圧の飽和蒸気となって排出され、圧縮機出口ライン472を通って第一熱交換器430に供給される。この第一熱交換器430に供給される蒸気が、上述の第一熱媒体w1である。そして、第一熱媒体w1は、第一熱交換器430で加熱されて排出され、圧縮機出口ライン473を通って二酸化炭素回収装置460に供給される。
なお、圧縮機470に供給されない低圧排気は、復水器240に送られ、復水器240にて水に凝縮されるが、圧縮機470に低圧排気が供給されていることで、復水器240に送られる低圧排気の量が減少する。これにより、復水器240で海水に冷却される低圧排気の量が減少するため、海水温排水量を低減することができる。
なお、蒸気タービン200が低圧タービン230を有していない等により、高圧タービン210または中圧タービン220の排気を第一熱媒体w1として用いる場合には、圧縮機470は当該排気を圧縮してもよいし、当該排気を圧縮する必要がない場合には、圧縮機470は設けられていなくともよい。
二酸化炭素回収装置460は、第一熱媒体w1が有する熱が供給されることで、二酸化炭素を吸収した吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する装置である。つまり、二酸化炭素回収装置460は、低圧タービン230から排出され、かつ、圧縮機470によって圧縮された蒸気が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。
ここで、吸収体とは、二酸化炭素を吸収(吸着)可能な吸収材であり、本実施の形態では、固体の吸収材である。例えば、吸収体として、多孔質担体にアミン吸収剤を含侵させたり、二酸化炭素吸収能のある固体剤を吸着させたものや、二酸化炭素吸収能をもつ固体粒子そのものが挙げられる。これらの吸収体は、ガス中の二酸化炭素を吸収し、所定温度(例えば60℃)の蒸気によって二酸化炭素を分離することができる。なお、吸収体としては、上記固体の吸収材に限定されず、アミン吸収液等の液体の吸収材等、従来知られている吸収材を適宜用いることができる。
つまり、二酸化炭素回収装置460は、排ガスgが供給されて、排ガスg中の二酸化炭素を吸収体に吸収させ、第一熱媒体w1が有する熱が吸収体に供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。
具体的には、下流側熱交換器450と煙突130との間の排ガス取出配管461から排ガスgを取り出して、二酸化炭素回収装置460に供給する。二酸化炭素回収装置460に供給された排ガスgは、吸収体と接触して、排ガスg中の二酸化炭素が吸収体に吸収される。そして、二酸化炭素が取り除かれた排ガスgは、排ガス戻り配管462を通って、下流側熱交換器450と煙突130との間の系統に戻される。そして、二酸化炭素を吸収した吸収体は、圧縮機出口ライン473を通って二酸化炭素回収装置460に供給される第一熱媒体w1によって加熱されて、二酸化炭素を分離する。これによって、二酸化炭素回収装置460は、排ガスg中の二酸化炭素を回収することができる。
なお、排ガス取出配管461及び排ガス戻り配管462の接続位置は、下流側熱交換器450と煙突130との間でなくともよく、脱硫装置440と下流側熱交換器450との間など、煙道104のその他の位置であってもよい。ただし、二酸化炭素回収装置460の性能を維持するために、二酸化炭素回収装置460には、不要な物質が除去された後の排ガスgが供給されるのが好ましい。このため、排ガス取出配管461及び排ガス戻り配管462は、脱硫装置440よりも後流(脱硫装置440と煙突130との間)に接続されるのが好ましい。
次に、火力発電所1が有する制御装置20の構成及び制御装置20が行う処理について、詳細に説明する。図3は、本発明の実施の形態に係る制御装置20の機能構成を示すブロック図である。
制御装置20は、発電部10に含まれる機器を制御する装置であり、具体的には、ボイラ100、蒸気タービン200、発電機300、二酸化炭素回収システム400などの種々の機器を制御する。ここで、制御装置20は、ボイラ100、蒸気タービン200及び発電機300等については、従来と同様の制御を行うため、詳細な説明は省略し、以下では、二酸化炭素回収システム400の制御手法について、詳細に説明する。
制御装置20は、ボイラ100と脱硫装置440との間に配置される第一熱交換器430によって、ボイラ100から脱硫装置440に流れる排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体w1を加熱する(熱交換工程)。つまり、制御装置20は、第一熱交換器430に流れる第一熱媒体w1の流量や流速を調整することで、排ガスgを所望の温度に冷却するとともに第一熱媒体w1を所望の温度に加熱する。そして、制御装置20は、第一熱媒体w1が有する熱を二酸化炭素回収装置460に供給することで、二酸化炭素を吸収した吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する(二酸化炭素回収工程)。ここで、図3に示すように、制御装置20は、温度取得部21と、温度調整部22と、記憶部23とを備えている。
記憶部23は、制御装置20に含まれる各処理部が行う処理に必要なデータを記憶しているメモリである。記憶部23は、例えば、二酸化炭素回収システム400における各箇所の熱媒体及び排ガスの流量や温度(熱媒体温度Tw1、排ガス温度Tg1、Tg2等)などを記憶している。
温度取得部21は、第一熱交換器430の排ガスの出口における排ガスgの温度である第一温度と、二酸化炭素回収装置460に供給される熱の温度である第二温度とを取得する。つまり、温度取得部21は、第一温度として排ガス温度Tg2を取得するとともに、第二温度として熱媒体温度Tw1を取得する。具体的には、温度取得部21は、記憶部23に記憶されているデータを参照し、記憶部23から排ガス温度Tg2及び熱媒体温度Tw1を読み出すことで、第一温度及び第二温度を取得する。
温度調整部22は、温度取得部21が取得した第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する。つまり、脱硫装置440の入口側の温度を低下させるために、温度調整部22は、第一温度(排ガス温度Tg2)を第一所定範囲内の温度に調整する。例えば、温度調整部22は、第一所定範囲内の温度として60℃程度の温度に設定し、第一温度が60℃程度になるように調整する。また、二酸化炭素回収装置460に供給される第一熱媒体w1の温度を適切な温度にするために、温度調整部22は、第二温度(熱媒体温度Tw1)を第二所定範囲内の温度に調整する。例えば、温度調整部22は、第二所定範囲内の温度を60℃程度の温度に設定し、第二温度が60℃程度になるように調整する。例えば、温度調整部22は、第一熱交換器430に流れる第一熱媒体w1の流量や流速を調整することで、第一温度及び第二温度を所望の範囲内の温度に調整する。
以上のように、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素回収システム400によれば、ボイラ100と脱硫装置440との間で排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体w1を加熱する第一熱交換器430と、第一熱媒体w1が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置460とを備えている。つまり、ボイラ100と脱硫装置440との間の排ガスgと熱交換した第一熱媒体w1の熱が二酸化炭素回収装置460に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラ100から出た排ガスgは、脱硫装置440及び脱硫装置440に至るまでの他の装置によって不要な物質が除去されるが、これらの装置の性能を維持するために、排ガスgを冷却して排ガスgの温度を下げる必要がある。このため、排ガスgを冷却する際に加熱される第一熱媒体w1の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、第一熱交換器430を集塵装置420と脱硫装置440との間に配置することで、集塵装置420と脱硫装置440との間の排ガスgと熱交換した第一熱媒体w1の熱が二酸化炭素回収装置460に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラ100から出た排ガスgを脱硫装置440に供給する場合、脱硫装置440の性能を維持するために、排ガスgを冷却して排ガスgの温度を下げる必要がある。このため、排ガスgを冷却する際に加熱される第一熱媒体w1の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、低圧タービン230から排出されて低圧タービン230と同軸の圧縮機470によって圧縮された蒸気の熱が二酸化炭素回収装置460に供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。つまり、低圧タービン230から排出された蒸気を、低圧タービン230と同軸の圧縮機470で圧縮することで、当該蒸気を二酸化炭素回収装置460まで送ることができる。このため、低圧タービン230から排出された蒸気を熱媒体に使用するため、当該蒸気の熱を有効活用することができる。また、圧縮機470は、低圧タービン230と同軸であるため、低圧タービン230の動力で駆動でき、圧縮機470を駆動するための特別な動力は必要ない。また、圧縮機470は、蒸気を昇圧できればよく、蒸気を昇温する必要はないため、上記の特許文献1に開示された圧縮機と比べて、動力が小さい小型の圧縮機を採用することができる。このように、二酸化炭素回収システム400において、低圧タービン230から排出された蒸気の熱を有効活用し、また、圧縮機470の動力を小さくするとともに圧縮機470を低圧タービン230の動力で駆動させることで、省エネルギー化を図ることができる。
また、二酸化炭素回収装置460は、ボイラ100から出た排ガスg中の二酸化炭素を吸収体に吸収させ、第一熱媒体w1が有する熱を吸収体に供給することで、当該吸収体から二酸化炭素を分離させて二酸化炭素を回収する。これにより、省エネルギー化を図りつつ、排ガスg中の二酸化炭素を回収することができる。
また、第一熱交換器430と二酸化炭素回収装置460とを比較的近くに配置することができているため、第一熱交換器430から二酸化炭素回収装置460に至る第一熱媒体w1を送る距離を短くすることができ、第一熱媒体w1を送る際のロスを抑制することができる。
また、制御装置20は、第一熱交換器430の出口側の排ガスgの温度と二酸化炭素回収装置460に供給される熱の温度とが所望の範囲内の温度になるように調整する。つまり、第一熱交換器430出口の排ガスgの温度を所望の範囲内の温度に調整することで、排ガスg中の不要な物質を除去するための装置の性能を維持することができる。また、二酸化炭素回収装置460に供給される熱の温度を所望の範囲内の温度に調整することで、効率良く二酸化炭素を回収することができる。これにより、省エネルギー化を図りつつ、排ガスg中の不要な物質及び二酸化炭素を、効率良く除去及び回収することができる。
なお、本発明は、このような二酸化炭素回収システム400として実現することができるだけでなく、二酸化炭素回収システム400が行う特徴的な処理工程を含む二酸化炭素回収方法としても実現することができる。また、本発明は、二酸化炭素回収システム400が備える制御装置20としても実現することができる。また、本発明は、制御装置20が行う制御方法や、制御装置20に含まれる特徴的な処理部を備える集積回路としても実現することができる。また、本発明は、当該制御方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能なCD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)などの記録媒体として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、CD-ROM等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができる。
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図4は、本発明の実施の形態の変形例1に係る二酸化炭素回収システム400aの構成を示す模式図である。
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図4は、本発明の実施の形態の変形例1に係る二酸化炭素回収システム400aの構成を示す模式図である。
同図に示すように、本変形例における二酸化炭素回収システム400aは、第一熱交換器431と、集塵装置420と、脱硫装置440と、第二熱交換器432と、熱媒体循環ライン434と、二酸化炭素回収装置460とを備えている。なお、集塵装置420、脱硫装置440及び二酸化炭素回収装置460は、上記実施の形態と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。
第一熱交換器431は、ボイラ100から集塵装置420に向けて流れる排ガスと、熱媒体循環ライン434を流れる熱媒体との熱交換を行う機器である。つまり、第一熱交換器431は、ボイラ100と集塵装置420との間に配置され、ボイラ100から集塵装置420に流れる排ガスgを冷却するとともに第一熱媒体w1を加熱する。具体的には、第一熱交換器431は、空気予熱器120と集塵装置420との間に配置され、空気予熱器120から集塵装置420に流れる排ガスgを冷却するとともに、熱媒体循環ライン434を流れる第一熱媒体w1を加熱する。
なお、第一熱交換器431としては、上記実施の形態における上流側熱交換器410と同様の構成のガスガスヒータ(GGH熱回収器)を使用することができる。また、第一熱媒体w1についても上記実施の形態における上流側熱媒体と同様の熱媒体を使用することができる。
これにより、第一熱交換器431は、例えば、排ガスの入口において排ガス温度Tg1=135℃程度の排ガスg(空気予熱器120の出口側の排ガスg)を、排ガスの出口において排ガス温度Tg2=90℃程度の排ガスg(集塵装置420の入口側の排ガスg)に冷却する。また、第一熱交換器431は、例えば、熱媒体の入口において70℃程度の第一熱媒体w1(後述の第二ライン434bの出口側の熱媒体)を、熱媒体の出口において110℃程度の第一熱媒体w1(後述の第一ライン434aの入口側の熱媒体)に加熱する。
第二熱交換器432は、脱硫装置440から煙突130に向けて流れる排ガスと、熱媒体循環ライン434を流れる熱媒体との熱交換を行う機器である。つまり、第二熱交換器432は、脱硫装置440と煙突130との間に配置され、脱硫装置440から煙突130に流れる排ガスgを加熱するとともに第一熱媒体w1を冷却する。なお、第二熱交換器432として、上記実施の形態における下流側熱交換器450と同様の構成のガスガスヒータ(GGH再加熱器)を使用することができる。
これにより、第二熱交換器432は、例えば、排ガスの入口において50℃程度の排ガスg(脱硫装置440の出口側の排ガスg)を、排ガスの出口において90℃程度の排ガスg(煙突130の入口側の排ガスg)に加熱する。また、第二熱交換器432は、例えば、熱媒体の入口において110℃程度の第一熱媒体w1(後述の第一ライン434aの出口側の熱媒体)を、熱媒体の出口において70℃程度の第一熱媒体w1(後述の第二ライン434bの入口側の熱媒体)に冷却する。
ここで、上述の第一熱媒体w1は、熱媒体循環ライン434によって、第一熱交換器431と第二熱交換器432との間を循環している。具体的には、熱媒体循環ライン434は、第一ライン434aと第二ライン434bとを有している。第一ライン434aは、第一熱交換器431の第一熱媒体w1の出口と第二熱交換器の第一熱媒体w1の入口とを接続するライン(配管)である。また、第二ライン434bは、第二熱交換器432の第一熱媒体w1の出口と第一熱交換器431の第一熱媒体w1の入口とを接続するライン(配管)である。
つまり、第一ライン434aの入口側(第一熱交換器431側)の端部と、第二ライン434bの出口側(第一熱交換器431側)の端部とが接続され、第一ライン434aの出口側(第二熱交換器432側)の端部と、第二ライン434bの入口側(第二熱交換器432側)の端部とが接続されて、熱媒体循環ライン434が構成されている。また、第二ライン434bにはポンプ434pが設けられており、熱媒体循環ライン434を循環する第一熱媒体w1の流量や流速を調整できるようになっている。
また、二酸化炭素回収システム400aは、さらに、第一ライン434aから分岐した第三ライン435を備えている。第三ライン435は、入口側の端部が第一ライン434aに接続され、出口側の端部が二酸化炭素回収装置460の熱媒体の入口に接続されている。これにより、第一熱媒体w1が第一ライン434aから第三ライン435を通って、二酸化炭素回収装置460に供給される。例えば、第一熱媒体w1は、第三ライン435において、熱媒体温度Tw1=60℃程度の低圧の飽和蒸気に減圧されて、二酸化炭素回収装置460に供給される。
これにより、二酸化炭素回収装置460は、第一ライン434aを流れる第一熱媒体w1が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。つまり、二酸化炭素回収装置460は、第一ライン434aから分岐した第三ライン435に接続されており、第一ライン434aからの第一熱媒体w1が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。
また、二酸化炭素回収システム400aは、さらに、第三ライン435から分岐し、かつ、第二ライン434bに接続された第四ライン436を備えている。第四ライン436にはポンプ436pが設けられており、二酸化炭素回収装置460に供給されなかった第一熱媒体w1は、第四ライン436を介して、第二ライン434bに戻される。また、第二ライン434bには、熱媒体タンク434tが接続されており、熱媒体循環ライン434を循環する第一熱媒体w1が不足した場合には、熱媒体タンク434tから第一熱媒体w1が補給される。
また、熱媒体循環ライン434は、第一熱交換器431をバイパスするバイパスライン434cを有しており、夏場等で熱が余った場合に第一熱交換器431をバイパスし、第一熱媒体w1を加熱し過ぎるのを抑制する。また、第一ライン434aは、第一熱媒体w1を加熱する加熱器434hを有しており、冬場等で熱が足りない場合に蒸気ライン437から蒸気が供給されることで、第一ライン434aを流れる第一熱媒体w1が加熱される。なお、当該蒸気としては、火力発電所1内で生成された補助蒸気等を使用することができる。また、二酸化炭素回収装置460に供給される第一熱媒体w1の熱が足りない場合には、蒸気ライン437aを通って当該蒸気が二酸化炭素回収装置460に供給される。
ここで、煙道104には、脱硫装置440をバイパスする脱硫バイパスライン442が設けられている。そして、脱硫バイパスライン442に、排ガス取出配管461及び排ガス戻り配管462が接続されている。これにより、二酸化炭素回収装置460は、脱硫バイパスライン442を通る排ガスから二酸化炭素を分離し回収する。なお、排ガス取出配管461及び排ガス戻り配管462は、上記実施の形態と同様の位置に接続されていてもよい。
以上のように、本変形例に係る二酸化炭素回収システム400aによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第一熱交換器431をボイラ100と集塵装置420との間に配置することで、ボイラ100と集塵装置420との間の排ガスgと熱交換した第一熱媒体w1の熱が二酸化炭素回収装置460に供給されて、吸収体から二酸化炭素が分離されて回収される。ここで、ボイラ100から出た高温の排ガスgを集塵装置420に供給する場合、集塵装置420の性能を維持するために、排ガスgを冷却して排ガスgの温度を適切な温度にまで下げる必要がある。このため、排ガスgを冷却する際に加熱される第一熱媒体w1の熱を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
また、二酸化炭素回収システム400aは、脱硫装置440と煙突130との間で排ガスgを加熱するとともに第一熱媒体w1を冷却する第二熱交換器432と、第一熱交換器431と第二熱交換器432とを循環する熱媒体循環ライン434とを備えている。そして、二酸化炭素回収装置460は、第一熱交換器431の出口と第二熱交換器432の入口とを接続する第一ライン434aを流れる第一熱媒体w1が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。つまり、二酸化炭素回収装置460に第一ライン434aからの第一熱媒体w1が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。これにより、第一ライン434aを流れる第一熱媒体w1を二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
なお、上記変形例1では、第一熱交換器431は、空気予熱器120と集塵装置420との間に配置されることとしたが、上記実施の形態と同様に、第一熱交換器431は、集塵装置420と脱硫装置440との間に配置されていてもよい。
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図5は、本発明の実施の形態の変形例2に係る二酸化炭素回収システム400bの構成を示す模式図である。
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図5は、本発明の実施の形態の変形例2に係る二酸化炭素回収システム400bの構成を示す模式図である。
同図に示すように、本変形例における二酸化炭素回収システム400bは、第一熱交換器431aと、集塵装置422と、脱硫装置440と、第二熱交換器432と、第三熱交換器433と、熱媒体循環ライン434と、二酸化炭素回収装置460と、圧縮機470とを備えている。なお、脱硫装置440、二酸化炭素回収装置460及び圧縮機470は、上記実施の形態と同様の構成を有し、第二熱交換器432及び熱媒体循環ライン434は、上記変形例1と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。
本変形例では、脱硫装置440の上流で排ガスgを減温させて熱を有効利用するために、第一熱交換器431aとして、排ガス温度Tg1=135℃程度の排ガスgを、排ガス温度Tg2=60℃程度まで冷却可能な、大型のガスガスヒータ(GGH熱回収器)を用いている。このため、集塵装置422の入口側の排ガスgの温度は、排ガス温度Tg2=60℃程度となるため、本変形例では、集塵装置422はバグフィルタが用いられる。これにより、第一熱交換器431aは、より多くの熱を排ガスgから受け取ることができ、省エネルギー化を図ることができる。なお、第一熱媒体w1は、上記変形例1における第一熱媒体w1に相当する。
また、第三熱交換器433は、熱媒体循環ライン434の第一ライン434aに配置された熱交換器であり、第一熱交換器431aで加熱された第一熱媒体w1を冷却するとともに第二熱媒体w2を加熱する。なお、第三熱交換器433の構成は、第一熱交換器431aや第二熱交換器432の構成と同様である。
ここで、第二熱媒体w2は、低圧タービン230から排出された低圧排気が圧縮機470で圧縮された後の蒸気であり、上記実施の形態における第一熱媒体w1に相当する。つまり、二酸化炭素回収装置460は、第二熱媒体w2が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。言い換えれば、二酸化炭素回収装置460は、第一熱媒体w1が有する熱が第二熱媒体w2を介して供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。
以上のように、本変形例に係る二酸化炭素回収システム400bによれば、上記実施の形態または変形例1と同様の効果を奏することができる。特に、二酸化炭素回収装置460は、第一熱媒体w1と熱交換して加熱された第二熱媒体w2が有する熱が供給されることで、吸収体から二酸化炭素を分離させて回収する。これにより、第一熱媒体w1が有する熱を、第二熱媒体w2を介して二酸化炭素の分離回収に活用することで、エネルギーを有効活用して省エネルギー化を図ることができる。
なお、上記変形例2では、第一熱交換器431aは、空気予熱器120と集塵装置422との間に配置されることとしたが、集塵装置422を通る排ガスの温度条件によっては、第一熱交換器431aを、集塵装置422と脱硫装置440との間に配置してもよい。
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。図6は、本発明の実施の形態の変形例3に係る二酸化炭素回収システム400cの構成を示す模式図である。
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。図6は、本発明の実施の形態の変形例3に係る二酸化炭素回収システム400cの構成を示す模式図である。
同図に示すように、本変形例における二酸化炭素回収システム400cは、第一熱交換器431bと、集塵装置422と、脱硫装置440と、第二熱交換器432と、熱媒体循環ライン434と、二酸化炭素回収装置460と、圧縮機470とを備えている。つまり、本変形例における二酸化炭素回収システム400cは、上記変形例2における二酸化炭素回収システム400bの第一熱交換器431a及び第三熱交換器433に代えて、第一熱交換器431bを備えている。このため、集塵装置422、脱硫装置440、第二熱交換器432、熱媒体循環ライン434、二酸化炭素回収装置460及び圧縮機470は、上記変形例2と同様の構成を有しているため、詳細な説明は省略する。
第一熱交換器431bは、上記変形例2の第一熱交換器431aと同様に大型のガスガスヒータ(GGH熱回収器)であるが、排ガスgと、第一熱媒体w1及び第二熱媒体w2の双方との熱交換を行う点で相違する。つまり、第一熱交換器431bは、排ガスgと第一熱媒体w1との熱交換を行った後に、排ガスgと第二熱媒体w2との熱交換を行う。これにより、第二熱媒体w2が加熱されて、二酸化炭素回収装置460に供給される。
なお、上記変形例2と同様に、第二熱媒体w2は、低圧タービン230から排出された低圧排気が圧縮機470で圧縮された後の蒸気であり、上記実施の形態における第一熱媒体w1に相当する。
以上のように、本変形例に係る二酸化炭素回収システム400cによれば、上記変形例2と同様の効果を奏することができる。なお、本変形例では、上記変形例2のように第三熱交換器433を設ける必要がないため、設備を簡略化することができる。なお、本変形例においても、第一熱交換器431bを、集塵装置422と脱硫装置440との間に配置してもよい。
(変形例4)
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。図7は、本発明の実施の形態の変形例4に係る二酸化炭素回収システム400dの構成を示す模式図である。
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。図7は、本発明の実施の形態の変形例4に係る二酸化炭素回収システム400dの構成を示す模式図である。
同図に示すように、本変形例における二酸化炭素回収システム400dは、第一熱交換器431cと、集塵装置420と、脱硫装置440aと、二酸化炭素回収装置460と、圧縮機470とを備えている。つまり、本変形例における二酸化炭素回収システム400dは、上記実施の形態における二酸化炭素回収システム400の上流側熱交換器410及び下流側熱交換器450を備えておらず、また、第一熱交換器430及び脱硫装置440に代えて、第一熱交換器431c及び脱硫装置440aを備えている。
具体的には、脱硫装置440aは、乾式脱硫装置である。このため、脱硫装置440aの出口側の排ガスgは温度が下がっていないため、脱硫装置440aの下流側に熱交換器(上記実施の形態における下流側熱交換器450)を設ける必要がない。また、脱硫装置440aの上流側の排ガスgの温度を下げる必要もないため、第一熱交換器431cを集塵装置420の上流側に設けることができる。これにより、上記実施の形態における上流側熱交換器410を設ける必要もなくなる。
このような構成により、第一熱交換器431cは、排ガス温度Tg1=135℃程度の排ガスgを、排ガス温度Tg2=90℃程度まで冷却することとなる。これにより、第一熱交換器431cは、上記実施の形態における第一熱交換器430と比較して、より多くの熱を排ガスgから受け取ることができる。なお、第一熱媒体w1は、上記実施の形態における第一熱媒体w1に相当する。
以上のように、本変形例に係る二酸化炭素回収システム400dによれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができるが、上述の通り、上記実施の形態よりも設備を簡略化することができ、また、より多くの熱を排ガスgから受け取ることができ、省エネルギー化を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る二酸化炭素回収システムについて説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ100は、燃料供給装置101によって供給される燃料である石炭(微粉炭)を燃焼することとした。しかし、燃料供給装置101が供給する燃料は、石炭には限定されず、重油、原油等の油燃料や液化天然ガス(LNG)等の化石燃料、または、バイオマス燃料等の化石燃料以外の燃料など、どのような燃料であってもよい。つまり、ボイラ100は、それらの燃料のいずれかを燃焼、または、それらの燃料のうち2つ以上の燃料を混焼することにしてもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、ボイラ100は、定圧貫流ボイラであることとした。しかし、ボイラ100の形式は、定圧貫流ボイラには限定されず、変圧貫流ボイラなど、どのような形式のボイラであってもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、二酸化炭素回収システムは、第一熱交換器及び二酸化炭素回収装置460の他に、集塵装置や脱硫装置などの種々の装置を備えている構成とした。しかし、二酸化炭素回収システムは、第一熱交換器及び二酸化炭素回収装置460を備えていればよく、二酸化炭素回収システムの概念の中にその他の装置は含まれていないことにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、二酸化炭素回収システムは、火力発電所1の排煙処理系統に備えられていることとした。しかし、二酸化炭素回収システムは、火力発電所以外の例えば化学工場や製鉄所等の排煙処理系統に備えられていることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収システムが備えられた設備(火力発電所1)から発生する排ガス中の二酸化炭素を回収することとした。しかし、二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素回収システムが備えられた設備とは異なる設備の排ガス中の二酸化炭素を回収することにしてもよい。
また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、火力発電所等の排煙処理系統に備えられる二酸化炭素回収システム等に適用できる。
1 火力発電所
10 発電部
20 制御装置
21 温度取得部
22 温度調整部
23 記憶部
100 ボイラ
101 燃料供給装置
102 微粉炭搬送路
103 主蒸気管
104 煙道
105 ボトムアッシュ処理設備
110 脱硝装置
120 空気予熱器
121 押込ファン
122 空気入口ダクト
123 空気出口ダクト
130 煙突
200 蒸気タービン
210 高圧タービン
220 中圧タービン
230 低圧タービン
240 復水器
300 発電機
400、400a、400b、400c、400d 二酸化炭素回収システム
410 上流側熱交換器
420、422 集塵装置
421 吸込ファン
430、431、431a、431b、431c 第一熱交換器
432 第二熱交換器
433 第三熱交換器
434 熱媒体循環ライン
434a 第一ライン
434b 第二ライン
434c バイパスライン
434h 加熱器
434t 熱媒体タンク
435 第三ライン
436 第四ライン
437、437a 蒸気ライン
440、440a 脱硫装置
441 補給水ライン
442 脱硫バイパスライン
450 下流側熱交換器
451 昇圧ファン
460 二酸化炭素回収装置
461 排ガス取出配管
462 排ガス戻り配管
470 圧縮機
471 圧縮機入口ライン
472、473 圧縮機出口ライン
10 発電部
20 制御装置
21 温度取得部
22 温度調整部
23 記憶部
100 ボイラ
101 燃料供給装置
102 微粉炭搬送路
103 主蒸気管
104 煙道
105 ボトムアッシュ処理設備
110 脱硝装置
120 空気予熱器
121 押込ファン
122 空気入口ダクト
123 空気出口ダクト
130 煙突
200 蒸気タービン
210 高圧タービン
220 中圧タービン
230 低圧タービン
240 復水器
300 発電機
400、400a、400b、400c、400d 二酸化炭素回収システム
410 上流側熱交換器
420、422 集塵装置
421 吸込ファン
430、431、431a、431b、431c 第一熱交換器
432 第二熱交換器
433 第三熱交換器
434 熱媒体循環ライン
434a 第一ライン
434b 第二ライン
434c バイパスライン
434h 加熱器
434t 熱媒体タンク
435 第三ライン
436 第四ライン
437、437a 蒸気ライン
440、440a 脱硫装置
441 補給水ライン
442 脱硫バイパスライン
450 下流側熱交換器
451 昇圧ファン
460 二酸化炭素回収装置
461 排ガス取出配管
462 排ガス戻り配管
470 圧縮機
471 圧縮機入口ライン
472、473 圧縮機出口ライン
Claims (10)
- ボイラと脱硫装置との間に配置され、前記ボイラから前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する第一熱交換器と、
前記第一熱媒体が有する熱が供給されることで、二酸化炭素を吸収した吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収装置と
を備える二酸化炭素回収システム。 - 前記第一熱交換器は、集塵装置と前記脱硫装置との間に配置され、前記集塵装置から前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに前記第一熱媒体を加熱する
請求項1に記載の二酸化炭素回収システム。 - 前記第一熱交換器は、前記ボイラと集塵装置との間に配置され、前記ボイラから前記集塵装置に流れる排ガスを冷却するとともに前記第一熱媒体を加熱する
請求項1に記載の二酸化炭素回収システム。 - さらに、
前記脱硫装置と煙突との間に配置され、前記脱硫装置から前記煙突に流れる排ガスを加熱するとともに前記第一熱媒体を冷却する第二熱交換器と、
前記第一熱交換器の前記第一熱媒体の出口と前記第二熱交換器の前記第一熱媒体の入口とを接続する第一ライン、及び、前記第二熱交換器の前記第一熱媒体の出口と前記第一熱交換器の前記第一熱媒体の入口とを接続する第二ラインを有する熱媒体循環ラインとを備え、
前記二酸化炭素回収装置は、前記第一ラインを流れる前記第一熱媒体が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する
請求項1~3のいずれか1項に記載の二酸化炭素回収システム。 - 前記二酸化炭素回収装置は、前記第一ラインから分岐した第三ラインに接続され、前記第一ラインからの前記第一熱媒体が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する
請求項4に記載の二酸化炭素回収システム。 - さらに、
前記第一熱交換器で加熱された前記第一熱媒体を冷却するとともに第二熱媒体を加熱する第三熱交換器を備え、
前記二酸化炭素回収装置は、前記第二熱媒体が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する
請求項1~4のいずれか1項に記載の二酸化炭素回収システム。 - さらに、タービンと同軸の圧縮機を備え、
前記二酸化炭素回収装置は、タービンから排出され、かつ、前記圧縮機によって圧縮された蒸気が有する熱が供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する
請求項1~4及び6のいずれか1項に記載の二酸化炭素回収システム。 - 前記二酸化炭素回収装置は、前記排ガスが供給されて、前記排ガス中の二酸化炭素を前記吸収体に吸収させ、前記第一熱媒体が有する熱が前記吸収体に供給されることで、前記吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する
請求項1~7のいずれか1項に記載の二酸化炭素回収システム。 - さらに、前記第一熱交換器の前記排ガスの出口における前記排ガスの温度である第一温度を第一所定範囲内の温度に調整するとともに、前記二酸化炭素回収装置に供給される熱の温度である第二温度を第二所定範囲内の温度に調整する制御装置を備える
請求項1~8のいずれか1項に記載の二酸化炭素回収システム。 - ボイラと脱硫装置との間に配置される第一熱交換器によって、前記ボイラから前記脱硫装置に流れる排ガスを冷却するとともに第一熱媒体を加熱する熱交換工程と、
前記第一熱媒体が有する熱を二酸化炭素回収装置に供給することで、二酸化炭素を吸収した吸収体から前記二酸化炭素を分離させて回収する二酸化炭素回収工程と
を含む二酸化炭素回収方法。
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