CN105263605B - 杂质除去系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的杂质除去系统具备：贮存规定量的来自冷却器(5a)的废液(D1)的废液罐(10)；碱水溶液供给装置(9)，其具有：接收并贮存规定量的废液罐(10)的废液的一部分的水溶液调整罐(15)，供给固体碱剂(17)以制备碱水溶液(19)的固体碱剂供给机(18)，控制固体碱剂供给机(18)以调节碱水溶液的碱浓度的碱浓度控制器(23)，和将碱水溶液供给至冷却器(5a)的废气入口侧的泵(24)；碱供给控制装置(26)，其具有：在后段的冷却器(5c)下游侧具备的杂质检测器(27)，得到废液罐(10)的废液的pH检测值的废液pH检测器(28)，和基于杂质检测值(27a)控制供给至冷却器(5a)的废气入口侧的碱供给量，使得pH检测值(28a)变为设定值的供给控制器(29)。

Description

杂质除去系统
技术领域
本发明涉及在将碱水溶液供给至在压缩来自氧燃烧装置的废气的压缩机下游具备的冷却器的废气入口侧以将废气中的杂质与废液一同除去时，可不从外部供给水而制备并供给碱水溶液的杂质除去系统。
背景技术
近年来，作为降低被认为是地球变暖的原因之一的二氧化碳(CO2)的排放量的技术之一，研究了氧燃烧装置，例如关注于对煤粉进行氧燃烧的煤炭焚烧炉。对于该煤炭焚烧炉，考虑以下方法：通过使用氧代替空气作为氧化剂，产生以二氧化碳为主体的燃烧废气，再通过将这种以二氧化碳为主体的废气压缩、冷却，制成液化二氧化碳或压缩二氧化碳输送至目的地进行处理。作为处理的一个实例，考虑将液化二氧化碳贮藏于地下。作为这样的氧燃烧用煤炭焚烧炉的废气处理装置，有专利文献1。
如上述专利文献1所示，在通过煤炭焚烧炉对煤炭进行氧燃烧的情况下，在废气中，除了作为主体的二氧化碳(CO2)以外，还含有来自煤炭原料的氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、氯化氢(HCl)、汞(Hg)、烟尘等杂质。
在专利文献1中，为了除去在来自进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等的废气中混入的来自煤炭原料的硫(S)，具备在目前的空气焚烧炉等中使用的由喷雾塔式或填充塔式等构成的被认为是湿式的脱硫装置，以进行硫氧化物(SOx)的除去。另外，为了除去在来自进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等的废气中混入的来自煤炭原料的氮(N)，具备利用催化剂式等的脱硝装置，以除去氮氧化物(NOx)，将这样除去了杂质的二氧化碳导入至压缩机进行压缩。
在上述杂质中，硫氧化物(SOX)通过与水接触而溶解于水中形成硫酸，氯化氢(HCl)在水中溶解而形成盐酸，所以这样显示水溶性的硫氧化物和氯化氢可通过与水接触而除去。
另外，在上述杂质的氮氧化物(NOX)中，二氧化氮(NO2)可通过与水接触而溶解于水中形成硝酸来除去。但是，在来自煤炭焚烧炉的废气中氧(O2)变少，所以氮(N)大部分以一氧化氮(NO)的形式存在，该一氧化氮(NO)不溶于水，所以即使与水接触也无法除去。
另一方面，已知上述硫酸、盐酸和硝酸具有腐蚀废气处理装置的设备的问题，另外已知上述微量金属汞损伤热交换器的低温的铝部件。因此，这些杂质优选在早期的阶段除去。另外，若上述杂质混入至废气中，则二氧化碳的纯度降低，所以有通过压缩、冷却将二氧化碳液化变得困难，装置设备大型化的问题。此外，若在将二氧化碳液化以贮藏于地下时混入硫氧化物，则担心硫氧化物与地下的钙反应，可能使贮藏的密闭性产生问题。因此，如进行氧燃烧的煤炭焚烧炉等那样，在产生以二氧化碳为主体的废气并处理该二氧化碳的系统中，除去废气中的杂质非常重要。
需说明的是，在上述湿式的脱硫装置中，已知在除去水溶性的硫氧化物和氯化氢的同时除去烟尘，此外，已知在也除去氮氧化物的一部分的同时，还稍微除去原本含量少的汞。另外，在即使进行上述废气处理而废气中的汞浓度也高的情况下，考虑设置汞除去塔通过吸附剂等除去汞。
但是，对于专利文献1，在循环管线中具备由喷雾塔式或填充塔式等构成的湿式的脱硫装置和利用催化剂式等的脱硝装置这两者以除去废气中的杂质，所以用于杂质除去的脱硫装置和脱硝装置非常大型，而且需要复杂的构成，增加设备成本。
另一方面，在专利文献2中记载了使用吸附纯化单元的含有CO2的气体的纯化方法。对于专利文献2，在包括为了除去来自氧燃烧装置的气体中含有的杂质而进行预处理的工序(a)、将来自该工序(a)的气体压缩为10与50巴之间的压力的工序(b)和以液体、气体或超临界的状态回收纯化CO2富化气体的工序(c)的构成中，在上述工序(a)与工序(b)之间或工序(b)的下游具备吸附材料床(吸附纯化单元)，所述吸附材料床具有可在至少NOx、SOx中的一方存在下最少也部分地除去水的吸附特性。
但是，在上述专利文献2中，具备吸附纯化单元以除去氧燃烧废气中含有的杂质，所以结构也复杂，增加设备成本。此外，吸附纯化单元的维护困难。
为了应对如上所述的问题，提出了杂质除去系统，所述系统具备为了处理来自氧燃烧装置的由二氧化碳构成的废气而压缩至目标压力的压缩机，通过冷却器冷却所产生的废液除去由该压缩机压缩的废气中的杂质，进而通过将碱水溶液供给至在所述压缩机的下游具备的冷却器的废气入口侧，提高杂质的除去效果。根据这种杂质除去系统，可利用为了将二氧化碳液化输送或压缩输送而具备的压缩机和冷却器除去杂质，所以可实现装置的大幅简化。
对于上述杂质除去系统，若通过压缩机压缩废气，则促进废气中的杂质的氧化，所以这种氧化了的杂质变得容易溶解于通过下游的冷却器的冷却而产生的废液中，由此可将杂质与废液一同除去。此时，若在所述冷却器的废气入口侧喷雾碱水溶液，则废气中的氧化了的杂质变得容易被pH值高的碱水溶液吸收，所以可提高杂质的除去效果。
需说明的是，作为展示与所述杂质除去系统相关的一般技术水平的文献，例如有专利文献3、4、5、6。
在专利文献3中公开了氧燃烧装置的废气处理系统，所述系统具备：前部杂质除去装置，所述前部杂质除去装置由将来自氧燃烧装置的废气压缩以使该废气中的杂质为水溶性的压缩机、和将用该压缩机压缩的废气冷却以使水分凝结并排出溶解有杂质的废液的冷却器构成；和至少1段的后部杂质除去装置，所述后部杂质除去装置具有以比上述压缩机高的压力压缩废气的后部压缩机和后部冷却器以排出废液。
另外，在专利文献4中公开了废气清洗处理系统，所述系统具备在使用含有碱成分的水溶液对从废弃物处理设备导入的废气进行中和处理的同时进行冷却的骤冷·反应部，和将用该骤冷·反应部进行了中和处理的废气进一步冷却的减湿部，在上述骤冷·反应部中设置冷却废气的冷却气体导入装置。
此外，在专利文献5中公开了在塔主体的第1段使处理水与废气进行气液接触以除去废气中的有害成分，在第2段将废气冷却清洗并从塔主体的上部的废气出口排出已处理的废气的废气处理塔。在该废气处理塔中，分别将第2段中的废气处理水的一部分导入至废水罐，将剩余的一部分导入至循环罐，将在循环罐中贮存的处理水通过处理水循环管线导入至第1段并用于废气处理，与此同时在循环罐中投入碱液以调整循环罐内的处理水的pH。
另外，在专利文献6中公开了CO2化学吸收系统，所述系统具有：使废气中的CO2在吸收塔内与胺吸收液接触，将吸收有该CO2的吸收液在再生塔内加热以使CO2逸出，将CO2逸出后的废气冷却并分离凝结水，使该凝结水循环至再生塔的CO2化学吸收设备；和从再生塔排出胺吸收液，在通过蒸馏法除去该吸收液中蓄积的热稳定性盐后，将产生的胺吸收液的蒸气供给至上述再生塔的吸收液再生装置。在该CO2化学吸收系统中，将用再生塔冷却CO2逸出后的废气得到的凝结水的一部分作为添加于上述吸收液再生装置中的无机碱溶液的溶剂，所述吸收液再生装置用于通过蒸馏法除去在胺吸收液中蓄积的热稳定性盐。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-172878号公报
专利文献2：日本特表2010-533063号公报
专利文献3：国际公开第2012/107953号公报
专利文献4：日本特开2005-319358号公报
专利文献5：日本特开2007-260560号公报
专利文献6：日本特表2012-166139号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
如上所述，在实施在冷却器的废气入口侧喷雾碱水溶液以提高杂质的除去效果的方法时，需要大量的碱水溶液。上述碱水溶液以碱水溶液的状态购入或将固体碱剂溶解于水中制备，但在购入碱水溶液的情况下有成本增加的问题。另外，在现场制备碱水溶液的情况下需要连续地供给水，所以需要用于制备碱水溶液的大量的水。
但是，由于设置氧燃烧装置的场所而导致水贵，所以有运转成本大幅增加的问题。另外，在水的获取困难的地区，有无法使用碱水溶液提高废气中的杂质除去效果的问题。
本发明鉴于上述课题而完成，涉及能够在不从外部供给水的情况下制备碱水溶液并供给至冷却器的废气入口侧的杂质除去系统。
解决课题的手段
本发明为杂质除去系统，所述系统具备：具有将来自氧燃烧装置的以二氧化碳为主体的废气逐步压缩至用于液化输送或压缩输送的目标压力的多段的压缩机、和将用各压缩机压缩的废气冷却并将通过冷却而凝结的水分作为废液排出的冷却器的多段的杂质分离装置，并通过将碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧而将废气中的杂质与上述废液一同除去，其中，所述系统还具备：
接收来自上述冷却器的废液并贮存规定量的废液的废液罐；
碱水溶液供给装置，所述碱水溶液供给装置具有：接收并贮存该废液罐的废液的一部分的水溶液调整罐，用于将固体碱剂供给至该水溶液调整罐的废液以制备碱水溶液的固体碱剂供给机，控制该固体碱剂供给机以调节碱水溶液的碱浓度检测值的碱浓度控制器，和将上述水溶液调整罐的碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧的泵；和
碱供给控制装置，所述碱供给控制装置具有：在后段的杂质分离装置的冷却器的下游侧具备的杂质检测器，得到上述废液罐的废液的pH检测值的废液pH检测器，和输入来自上述杂质检测器的杂质检测值和来自上述废液pH检测器的pH检测值，基于杂质检测器的杂质检测值，调节上述碱水溶液供给装置以控制供给至上述冷却器的废气入口侧的碱供给量，使得上述废液pH检测器的pH检测值保持为设定值的供给控制器。
在上述杂质除去系统中，上述碱水溶液供给装置可具有：通过接收阀接收并贮存上述废液罐的废液的一部分的水溶液调整罐；用于通过调节器将固体碱剂供给至上述水溶液调整罐以制备碱水溶液的固体碱剂供给机；测定上述水溶液调整罐的碱水溶液的液面水平的水平仪；得到上述水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值的碱浓度检测器；输入通过上述水平仪得到的检测水平和上述碱浓度检测器的碱浓度检测值，控制上述接收阀使得上述水溶液调整罐的碱水溶液的水平保持恒定，并且控制上述固体碱剂供给机使得上述水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值保持为任意的值的碱浓度控制器；和将上述水溶液调整罐的碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧的上述泵。
另外，在上述杂质除去系统中，上述碱供给控制装置可控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，并且调节上述泵，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
另外，在上述杂质除去系统中，上述碱供给控制装置可调节上述泵，使得碱水溶液的供给量保持恒定，并且控制上述碱浓度控制器以调节上述固体碱剂供给机，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
另外，在上述杂质除去系统中，优选至少将最前段的杂质分离装置中的冷却器的废液导入至上述废液罐。
另外，在上述杂质除去系统中，可将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过上述泵供给至前段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
另外，在上述杂质除去系统中，可将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过另外的泵供给至后段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
另外，在上述杂质除去系统中，上述碱供给控制装置可控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，与此同时通过调节上述泵来控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
另外，在上述杂质除去系统中，上述碱供给控制装置可调节上述泵，使得碱水溶液的供给量保持恒定，与此同时通过控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，从而控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
发明的效果
根据本发明的杂质除去系统，通过使用从压缩机下游的冷却器排出的废液制备碱水溶液，可在不从外部供给水的情况下制备并供给碱水溶液，因此能够发挥在水贵或水的获取困难的地区也可使用碱水溶液有效地除去来自氧燃烧装置的废气中含有的杂质的优异效果。
附图说明
图1为示出氧燃烧装置所具备的本发明的杂质除去系统的一个实施例的系统图。
图2(a)为模拟下列情况下的碱供给量与排出的废液的pH的关系的结果的线图：将利用水的碱水溶液(无废液利用)供给至最前段的冷却器的废气入口侧的情况I，将利用废液的碱水溶液供给至最前段的冷却器的废气入口侧的情况II，和将利用废液的碱水溶液供给至最后段的冷却器的废气入口侧的情况III；(b)为模拟(a)的各种情况下的碱供给量与脱硫率的关系的线图。
图3为示出本发明的杂质除去系统的另一个实施例的系统图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。
图1为示出氧燃烧装置所具备的本发明的杂质除去系统的一个实施例的系统图，在图1中，1为对煤粉进行氧燃烧的煤炭焚烧炉1a等氧燃烧装置，从该氧燃烧装置1排出以二氧化碳(CO2)为主体的废气2。为了将来自所述氧燃烧装置1的以二氧化碳为主体的废气2供给至二氧化碳液化装置3进行液化，在氧燃烧装置1的下游构成：具有将废气2压缩至规定的目标压力的压缩装置4以除去废气2中的杂质的杂质除去系统。
图1的压缩装置4在所述氧燃烧装置1的下游具备多段(在图示实例中为3段)的杂质分离装置6a、6b、6c，所述多段的杂质分离装置具有：将废气2逐步压缩至目标压力的多段的压缩机4a、4b、4c；和将通过冷却由各压缩机4a、4b、4c压缩的废气2而凝结的水分作为废液D1、D2、D3排出的冷却器5a、5b、5c。通常，将多段的压缩机所具备的冷却器称为中间冷却器，但在本发明中为了简化说明，按冷却器5a、5b、5c进行说明。
为了将二氧化碳液化，对在各种温度、压力条件下运转上述杂质分离装置6a、6b、6c的情况进行研究，结果得到以下见解：在供给至二氧化碳液化装置3之前，将二氧化碳升压至2.5MPaG、将温度下降至-30℃的情况下，压缩机4a、4b、4c与二氧化碳液化装置3的总工作能量最小。因此，将2.5MPaG设为目标压力。此处，由于杂质分离装置6a、6b、6c中设定的温度、压力因废气2的组成、水分量、输送设备(输送船等)的条件而改变，所以将上述2.5MPa的目标压力设定为标准。另外，此处，在需要冷却至-40℃以下的情况下，由于不使用通常的代替氟利昂的制冷剂而需要使用氨冷冻机，所以有设备变贵的问题。因此，由冷却器5a、5b、5c进行的冷却温度优选设为-30℃左右。
由于在一台压缩机中无法将废气2一次性升压至目标压力的2.5MPaG，所以在本实施例中设置三台压缩机4a、4b、4c，构成如0.75MPaG、1.5MPaG、2.5MPaG那样以三段进行压缩的杂质分离装置6a、6b、6c。需说明的是，上述压缩机4a、4b、4c的设置台数(杂质分离装置6a、6b、6c的设置数)可为四台以上，也可设置任意的台数。
在设定为上述压力的最前段的杂质分离装置6a中，将废气2中的大部分水分作为废液D1排出，在中段的杂质分离装置6b中排出少量的废液D2，在最后段的杂质分离装置6c中排出更少量的废液D3。
虽然将上述废气2中的杂质的一部分在通过上述杂质分离装置6a、6b、6c进行冷却的过程中与废液D1、D2、D3一同除去，但在经过上述杂质分离装置6a、6b、6c的二氧化碳中的汞(Hg)的浓度比设定的目标值高的情况下，在压缩装置4的下游设置汞除去塔7，以通过吸附剂等除去汞(在附图中用虚线表示汞除去塔7)。此处，预先在汞除去塔7中设置旁通导管38和切换阀39、40，通过来自下述供给控制器29的指令切换切换阀39、40，由此可自动地切换为在上述汞除去塔7中导入废气的情况和不导入的情况。另外，在上述二氧化碳液化装置3的前段设置用于除去供给至二氧化碳液化装置3的二氧化碳中含有的水分的干燥机8。
在图1中，10为接受来自最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废液D1并贮存废液D1的废液罐。在该废液罐10中具备：在出口管具备的排出阀11；和检测所述废液罐10的废液D1的液面水平，控制上述排出阀11的开度，使得检测的液面水平总是保持为规定量的水平控制器12。
在图1中，9为碱水溶液供给装置，该碱水溶液供给装置9具有：通过具有接收阀13的接收管13’，将上述废液罐10的废液D1的一部分接收并贮存的水溶液调整罐15。在该水溶液调整罐15中具备：通过调节器16a调节并供给贮存罐16的固体碱剂17的固体碱剂供给机18。贮存罐16优选具有气密结构或吸湿剂，使得固体碱剂17不吸湿。此外，上述水溶液调整罐15具备：将上述废液D1和固体碱剂17搅拌以制备碱水溶液19的搅拌机20。
作为上述固体碱剂17，可使用分散性好且不产生固着等的苛性钠(NaOH)、氢氧化镁等，但在维持分散性且可消除固着等问题的情况下，也可使用石灰石(CaCO3)、生石灰(CaO)、消石灰(Ca(OH)2)等。
另一方面，在将上述废液罐10的废液D1接收至水溶液调整罐15的接收管13’中设置流量计14，另外在上述水溶液调整罐15中具备：测定碱水溶液19的液面水平的水平仪21，和得到上述水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度检测值的碱浓度检测器22。然后，将通过上述流量计14得到的流量检测值14a、通过水平仪21得到的检测水平21a和上述碱浓度检测器22的碱浓度检测值22a输入至碱浓度控制器23。该碱浓度控制器23控制上述接收阀13，使得上述水溶液调整罐15的碱水溶液19的检测水平21a保持恒定，并且根据通过上述流量计14检测的流量检测值14a调节碱水溶液供给装置9的调节器16a，以进行控制，使得水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度保持为恒定的值，或将碱浓度保持为任意的值。
此外，具备供给管25，所述供给管设置有排出上述水溶液调整罐15的碱水溶液19，并供给至最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废气入口侧的泵24。供给至冷却器5a的废气入口侧的碱水溶液19优选例如通过具备喷嘴而在废气2中喷雾碱水溶液19。
此处，通过供给管25将碱水溶液19供给至废气2的位置可设为接近冷却器5a的废气入口侧，但也可设为冷却器5a与该冷却器5a的上游侧的压缩机4a之间的任意的位置。
在图1中，26为用于进行将通过上述碱水溶液供给装置9制备的碱水溶液19供给至冷却器5a的废气入口侧的控制的碱供给控制装置。该碱供给控制装置26具备：在最后段的杂质分离装置6c的冷却器5c的下游侧具备的检测废气2中的杂质(例如硫氧化物、氯化氢、氮氧化物)的杂质检测器27，得到上述废液罐10的废液D1的pH检测值的废液pH检测器28，输入通过上述杂质检测器27检测的杂质检测值27a和通过上述废液pH检测器28检测的pH检测值28a的供给控制器29。杂质检测器27至少具备用于检测硫氧化物的传感器、用于检测氯化氢的传感器和用于检测氮氧化物的传感器，此外还可具备用于检测汞的传感器。
此处，在确认本发明带来的杂质的除去效果的方面，设置上述杂质检测器27的场所优选最后段的冷却器5c的出口，但也可设置在冷却器5c的下游侧从冷却器5c至干燥机8(或汞除去塔7)的任意位置。
上述供给控制器29基于通过上述杂质检测器27得到的杂质检测值27a，调节上述碱水溶液供给装置9，使得通过上述废液pH检测器28得到的pH检测值28a保持为设定值，由此控制供给至冷却器5a的废气入口侧的碱供给量(作为碱剂的供给量)。另外，在通过上述杂质检测器27检测的汞的量变得比设定值大的情况下，上述供给控制器29切换切换阀39、40，使得在图1的汞除去塔7中通过废气2。
对于上述碱供给控制装置26，可从以下2种方法选择以控制碱供给量(作为实质的碱剂的供给量)。
第一方法通过上述碱供给控制装置26，首先，预先通过信号26a控制上述碱浓度控制器23以调节上述固体碱剂供给机18，使得在水溶液调整罐15中制备一定的碱浓度检测值22a的碱水溶液19，在该状态下，通过信号26b调节上述泵24以控制碱水溶液19的供给量，使得将与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的碱水溶液19供给至冷却器5a的废气入口侧。
第二方法通过上述碱供给控制装置26，首先，预先通过信号26c调节上述泵24，使得在冷却器5a的废气入口侧供给的碱水溶液19的供给量保持恒定，在该状态下，通过信号26d控制上述碱浓度控制器23以调节固体碱剂供给机18供给的固体碱剂17，从而控制碱水溶液19的浓度，使得变为与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度检测值22a。
根据上述第一方法、第二方法，在上述杂质检测器27的杂质检测值27a改变时，可在冷却器5a的废气入口侧供给将废液罐10的废液pH检测器28的pH检测值28a保持为规定的设定值所需要的碱供给量。
需说明的是，将从上述废液罐10接收至水溶液调整罐15的以外的废液D1通过排出阀11作为剩余成分排出，但也使用碱剂将该剩余的废液D1和来自在下游具备的杂质分离装置6b、6c的废液D2、D3调整为pH6~8，使得不产生对环境的影响后，回到自然界。
在图1的实施例中，对将最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废液D1贮存于上述废液罐10中，将该废液D1的一部分供给至水溶液调整罐15的情况进行了说明，但由于从前段的冷却器5b或后段的冷却器5b也排出某种程度的废液D2、D3，所以在图中如虚线所示，也可将该废液D2、D3供给至上述废液罐10。
另外，在图1的实施例中，对将水溶液调整罐15的碱水溶液19供给至最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废气入口侧的情况进行了说明，但在水溶液调整罐15的碱水溶液19的量有剩余的情况下，在作为前段杂质分离装置的第二段杂质分离装置6b的冷却器5b的废气入口侧也可供给碱水溶液19。
接下来说明上述实施例的工作。
在氧燃烧装置1中进行了氧燃烧的以二氧化碳为主体的废气2例如具有0.1MPaG(1个大气压)左右的压力并被导入至最前段的杂质分离装置6a的压缩机4a，通过该压缩机4a压缩为0.7MPaG。在用压缩机4a压缩的废气2中通过喷雾混合来自碱水溶液供给装置9的碱水溶液19，将废气2与碱水溶液19的混合流体供给至压缩机4a下游的冷却器5a进行冷却，从最前段的冷却器5a排出大量的废液D1并供给至废液罐10。
如上所述，用压缩机4a压缩的废气2中的杂质的氧化得到促进，所以该氧化的杂质变得容易溶解于通过下游的冷却器5a的冷却产生的废液D1中。此外，由于该供给部中的水分的pH因在冷却器5a的废气入口侧供给碱水溶液19而升高，所以特别是废气2中的作为水溶性杂质的硫氧化物和氯化氢被碱水溶液19吸收，从而与废液1D一同有效地除去。此处，由于氧化因上述压缩机4a的压缩而得到促进，所以废气2中的水分的pH变为例如pH2以下那样的低的值。因此，通过喷雾碱水溶液19，保持高的上述废气2与碱水溶液19的混合气氛中的水分的pH，由此控制碱水溶液19的供给(碱供给量)，使得废液罐10的废液D1的pH检测值28a保持为例如4~6的范围的设定值。
碱供给量的控制通过上述碱供给控制装置26进行。对于该第一方法，上述碱供给控制装置26首先预先通过信号26a控制上述碱浓度控制器23以调节上述固体碱剂供给机18，使得在水溶液调整罐15中制备一定的碱浓度检测值22a的碱水溶液19，在该状态下，通过信号26b调节上述泵24，使得将与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的碱水溶液19供给至冷却器5a的废气入口侧。即，若基于杂质检测值27a的硫氧化物或氯化氢的杂质变多，则进行增加碱水溶液19的供给量的控制。
对于该第二方法，上述碱供给控制装置26首先预先通过信号26c调节上述泵24，使得在冷却器5a的废气入口侧供给的碱水溶液19的供给量保持恒定，在该状态下，通过信号26d控制上述碱浓度控制器23以调节固体碱剂供给机18供给的固体碱剂17，使得变为与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度检测值22a。即，若基于杂质检测值27a的硫氧化物或氯化氢的杂质变多，则进行如下控制：增加固体碱剂供给机18的固体碱剂的供给量以提高碱水溶液19的碱浓度检测值22a，使得碱水溶液19的碱浓度检测值22a升高。
如上所述，根据通过杂质检测器27检测的硫氧化物、氯化氢的杂质检测值27a，控制在冷却器5a的废气入口侧供给的碱供给量，使得上述废液罐10内的废液D1的pH检测值28a保持为设定值，由此在最前段的杂质分离装置6a中稳定且高效率地进行主要由硫氧化物、氯化氢构成的杂质的除去。
根据上述实施例，通过使用从压缩机4a下游的冷却器5a排出的废液D1制备碱水溶液19，可在完全不从外部供给水的情况下制备并供给碱水溶液19。
发明人实施了比较使用废液制备的碱水溶液与使用水制备的碱水溶液的杂质除去效果的试验。
图2(a)为模拟下列情况下的碱供给量与排出的废液的pH的关系的结果的线图：将利用水的碱水溶液(无废液利用)供给至最前段的冷却器5a的废气入口侧的情况I，将利用废液的碱水溶液供给至最前段的冷却器5a的废气入口侧的情况II，和将利用废液的碱水溶液供给至最后段的冷却器5c的废气入口侧的情况III。另外，图2(b)为模拟图2(a)的各种情况下的碱供给量与脱硫率的关系的线图。
在图2(a)中，对于水的情况I，由于水原本为中性(pH7左右)，所以供给碱水溶液所致的pH显示大的值；另外，对于将利用废液的碱水溶液供给至最前段的冷却器5a的废气入口侧的情况II，由于废液D1的量大，所以供给碱水溶液所致的pH显示小的值；另一方面，对于将利用废液的碱水溶液供给至最后段的冷却器5c的废气入口侧的情况III，由于废液D3的量少，所以供给碱水溶液所致的pH值显示在I与II之间。
在图2(b)中，对于水的情况I，由于保持高的pH，所以得到高的脱硫率；另外，对于将利用废液的碱水溶液供给至最前段的冷却器5a的废气入口侧的情况II，由于废液D1的pH低，所以脱硫率低；另一方面，对于将利用废液的碱水溶液供给至最后段的冷却器5c的废气入口侧的情况III，由于pH显示上述在I与II之间，所以脱硫率也显示在上述I与II之间。
如由图2(b)可知那样，无论是使用废液的碱水溶液，还是使用水的碱水溶液，若供给碱水溶液，使得保持高的废液D1的pH，则确认有杂质除去效果随着pH的升高而提高的相同作用。因此，明确了使用废液的碱水溶液可有效地利用。
需说明的是，在上述水溶液调整罐15中，为了制备大量的碱水溶液19而使用大量的固体碱剂17，但最终将上述废液D1、D2、D3排放，并且在排放时需要使用碱剂调整为pH6~8，使得对环境不产生影响，所以有在哪个阶段使用碱剂的差异，但碱剂的总使用量相同。
另外，通过在最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废气入口侧供给碱水溶液19，除去废气2的腐蚀成分，进而提高pH，所以可减少特别是氧化因压缩压力高而得到促进的第二段、第三段的杂质分离装置6b、6c的压缩机4b、4c的材料的腐蚀。
如上所述通过杂质除去系统除去了废气2中的杂质的二氧化碳根据需要通过汞除去塔7除去汞，在输送至干燥机8以除去水分后，供给至二氧化碳液化装置3，通过冷却进行液化。将生成的液化二氧化碳通过船等输送设备液化输送至处理地进行处理。需说明的是，在上述实施例中，对通过压缩装置4压缩至适合通过二氧化碳液化装置3将二氧化碳液化的目标压力的情况进行了说明，但本发明也可应用于将通过上述压缩装置4压缩至目标压力的二氧化碳进一步通过高压的压缩设备压缩至临界压力，并通过管线等压缩输送至处理地进行处理的情况。
需说明的是，在图1的实施例中，在供给至最前段的杂质分离装置6a的水溶液调整罐15的碱水溶液19的量有剩余的情况下，也可在将碱水溶液19供给至最前段的杂质分离装置6a的同时，将水溶液调整罐15的碱水溶液19的一部分供给至上述最后段的杂质分离装置6c的冷却器5c的废气入口侧。
图3为示出本发明的杂质除去系统的另一个实施例的系统图，在该实施例中，通过进行加压的另外的泵30，将上述碱水溶液供给装置9中的水溶液调整罐15的碱水溶液19通过供给管31供给至最后段的杂质分离装置6c中的冷却器5c的废气入口侧。在最后段的杂质分离装置6c中，通过最后段的压缩机4c将废气2加压至2.5MPaG，所以通过另外的泵30加压进行供给，使得克服该压力。
如图3那样，若在最后段的杂质分离装置6c中的冷却器5c的废气入口侧供给碱水溶液19，则在最后段的杂质分离装置6c中可将通过压缩而氧化的氮氧化物与废液D3一同除去。
另外，在图3中，同时显示在最后段的杂质分离装置6c的出口设置湿式的脱硫·脱硝装置的情况。即，在杂质分离装置6c的出口配置脱硫·脱硝装置32，具备切换阀33、34、35，具备将废气2供给至上述脱硫·脱硝装置32的供给管道36和绕过脱硫·脱硝装置32以排出废气2的旁通管道37。
如图3那样，在最后段的杂质分离装置6c的出口具备湿式的脱硫·脱硝装置32的构成中，通过根据需要将废气2导入脱硫·脱硝装置32中，可进一步减少废气中的杂质。此时，由于从最后段的杂质分离装置6c的压缩机4c导出的废气2的容量(流量)变得非常小，所以上述脱硫·脱硝装置32可使用非常小型(以往的数十分之一)的装置来除去杂质。另外，图3中示出的脱硫·脱硝装置32的构成对于图1中示出的实施例也可应用。
在通过上述杂质检测器27检测的硫氧化物的量和氮氧化物的量中的至少一个量变得比设定值大的情况下，图3的供给控制器29切换切换阀33、34、35，使得在上述脱硫·脱硝装置32中导入废气2。另外，在通过上述杂质检测器27检测的汞的量变得比设定值大的情况下，上述供给控制器29切换切换阀39、40，使得在汞除去塔7中导入废气2。
如图1、图3所示，根据本发明的杂质除去系统，由于使用从压缩机4a下游的冷却器5a排出的废液D1制备碱水溶液19，所以可在完全不从外部供给水的情况下制备并供给碱水溶液19。因此，在水贵或水的获取困难的地区也可使用碱水溶液19除去来自氧燃烧装置1的废气2中含有的杂质，所以可扩大实施氧燃烧装置1的地区的范围。
由于上述碱水溶液供给装置9接收上述废液罐10的废液的一部分并将一定量贮存于水溶液调整罐15中，通过碱浓度控制器23控制固体碱剂供给机18以调节固体碱剂17的供给，由此将碱水溶液19的碱浓度检测值22a调节为任意的值，进而将水溶液调整罐15的碱水溶液19通过泵24供给至冷却器5a的废气入口侧，所以具有可供给任意的碱浓度检测值22a的碱水溶液19的优点。
上述碱供给控制装置26控制碱浓度控制器23以调节固体碱剂供给机18，使得在水溶液调整罐15中制备一定的碱浓度检测值22a的碱水溶液19，并且调节泵24，使得变为与杂质检测器27的杂质检测值27a对应的碱水溶液19的供给量，由此可准确地供给需要的碱供给量。
上述碱供给控制装置26调节泵24，使得碱水溶液19的供给量保持恒定，并且控制碱浓度控制器23以调节固体碱剂供给机18，使得变为与杂质检测器27的杂质检测值27a对应的水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度检测值22a，由此可准确地供给需要的碱供给量。
若将前段的至少最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废液D1导入所述废液罐10中，则前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废液量多，所以可确保用于制备碱水溶液19的足够的废液D1。
如图1所示，若将上述水溶液调整罐15的碱水溶液19通过泵24供给至前段的例如最前段的杂质分离装置6a中的冷却器5a的废气入口侧，则可有效地除去废气中的特别是硫氧化物和氯化氢。
如图3所示，若将上述水溶液调整罐15的碱水溶液19通过另外的泵30供给至后段的例如最后段的杂质分离装置6c中的冷却器5c的废气入口侧，则可有效地除去废气中的特别是氮氧化物。
通过上述碱供给控制装置26，首先，预先控制上述碱浓度控制器23以调节上述固体碱剂供给机18，使得在水溶液调整罐15中制备一定的碱浓度检测值22a的碱水溶液19，在该状态下，若调节上述泵24，使得将与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的碱水溶液19供给至冷却器5a的废气入口侧，则可通过碱水溶液19的供给量来控制碱供给量。
另外，通过上述碱供给控制装置26，首先，预先调节上述泵24，使得在冷却器5a的废气入口侧供给的碱水溶液19的供给量保持恒定，在该状态下，若控制上述碱浓度控制器23以调节固体碱剂供给机18供给的固体碱剂17，使得变为与上述杂质检测器27的杂质检测值27a对应的水溶液调整罐15的碱水溶液19的碱浓度检测值22a，则可通过改变碱水溶液19的碱浓度检测值22a来控制碱供给量。
需说明的是，本发明的杂质除去系统不只限于上述实施例，当然可在不偏离本发明的要点的范围内加入各种变更。
标记说明
1　 氧燃烧装置
2　 废气
3　 二氧化碳液化装置
4　 压缩装置
4a、4b、4c　压缩机
5a、5b、5c　冷却器
6a、6b、6c　杂质分离装置
7　 汞除去塔
8　 干燥机
9　 碱水溶液供给装置
10　 废液罐
13　 接收阀
15　 水溶液调整罐
16a　 调节器
17　 固体碱剂
18　 固体碱剂供给机
19　 碱水溶液
21　 水平仪
21a　 检测水平
22　 碱浓度检测器
22a　 碱浓度检测值
23　 碱浓度控制器
24　 泵
26　 碱供给控制装置
27　 杂质检测器
27a　 杂质检测值
28　 废液pH检测器
28a　 pH检测值
29　 供给控制器
30　 另外的泵
D1、D2、D3　废液

Claims (16)

1.杂质除去系统，所述系统具备：具有将来自氧燃烧装置的以二氧化碳为主体的废气逐步压缩至用于液化输送或压缩输送的目标压力的多段的压缩机、和将用各压缩机压缩的废气冷却并将通过冷却而凝结的水分作为废液排出的冷却器的多段的杂质分离装置，并通过将碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧而将废气中的杂质与上述废液一同除去，其中，所述系统还具备：
接收来自上述冷却器的废液并贮存规定量的废液的废液罐；
碱水溶液供给装置，所述碱水溶液供给装置具有：接收并贮存该废液罐的废液的一部分的水溶液调整罐，用于将固体碱剂供给至该水溶液调整罐的废液以制备碱水溶液的固体碱剂供给机，控制该固体碱剂供给机以调节碱水溶液的碱浓度检测值的碱浓度控制器，和将上述水溶液调整罐的碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧的泵(24)；和
碱供给控制装置，所述碱供给控制装置具有：在后段的杂质分离装置的冷却器的下游侧具备的杂质检测器，得到上述废液罐的废液的pH检测值的废液pH检测器，和输入来自上述杂质检测器的杂质检测值和来自上述废液pH检测器的pH检测值，基于杂质检测器的杂质检测值，调节上述碱水溶液供给装置以控制供给至上述冷却器的废气入口侧的碱供给量，使得上述废液pH检测器的pH检测值保持为设定值的供给控制器。
2.权利要求1的杂质除去系统，其中，在上述杂质除去系统中，上述碱水溶液供给装置具有：通过接收阀接收并贮存上述废液罐的废液的一部分的水溶液调整罐；用于通过调节器将固体碱剂供给至上述水溶液调整罐以制备碱水溶液的固体碱剂供给机；测定上述水溶液调整罐的碱水溶液的液面水平的水平仪；得到上述水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值的碱浓度检测器；输入通过上述水平仪得到的检测水平和上述碱浓度检测器的碱浓度检测值，控制上述接收阀使得上述水溶液调整罐的碱水溶液的水平保持恒定，并且控制上述固体碱剂供给机使得上述水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值保持为任意的值的碱浓度控制器；和将上述水溶液调整罐的碱水溶液供给至上述冷却器的废气入口侧的上述泵(24)。
3.权利要求1的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，并且调节上述泵(24)，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
4.权利要求2的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，并且调节上述泵(24)，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
5.权利要求1的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置调节上述泵(24)，使得碱水溶液的供给量保持恒定，并且控制上述碱浓度控制器以调节上述固体碱剂供给机，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
6.权利要求2的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置调节上述泵(24)，使得碱水溶液的供给量保持恒定，并且控制上述碱浓度控制器以调节上述固体碱剂供给机，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
7.权利要求4的杂质除去系统，其中，至少将最前段的杂质分离装置中的冷却器的废液导入至上述废液罐。
8.权利要求6的杂质除去系统，其中，至少将最前段的杂质分离装置中的冷却器的废液导入至上述废液罐。
9.权利要求7的杂质除去系统，其中，将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过上述泵(24)供给至前段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
10.权利要求8的杂质除去系统，其中，将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过上述泵(24)供给至前段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
11.权利要求1的杂质除去系统，其中，将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过另外的泵(30)供给至后段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
12.权利要求2的杂质除去系统，其中，将上述水溶液调整罐的碱水溶液通过另外的泵(30)供给至后段的杂质分离装置中的冷却器的废气入口侧。
13.权利要求11的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，与此同时通过调节上述泵(24、30)来控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
14.权利要求12的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，使得在上述水溶液调整罐中制备一定的碱浓度检测值的碱水溶液，与此同时通过调节上述泵(24、30)来控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的碱水溶液的供给量。
15.权利要求11的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置调节上述泵(24、30)，使得碱水溶液的供给量保持恒定，与此同时通过控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，从而控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
16.权利要求12的杂质除去系统，其中，上述碱供给控制装置调节上述泵(24、30)，使得碱水溶液的供给量保持恒定，与此同时通过控制上述碱浓度控制器以调节固体碱剂供给机，从而控制碱供给量，使得变为与上述杂质检测器的杂质检测值对应的水溶液调整罐的碱水溶液的碱浓度检测值。
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