JP2003225537A - 二酸化炭素回収プロセスの排熱利用方法 - Google Patents
二酸化炭素回収プロセスの排熱利用方法Info
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Abstract
熱を利用して地域暖房等に供給される温水を得る二酸化
炭素回収プロセスの排熱利用方法を提供する。 【解決手段】 燃焼排ガスを冷却塔に供給して冷却する
工程と、この燃焼排ガスを吸収塔に供給し、再生塔から
供給された再生吸収液と接触させて燃焼排ガス中の二酸
化炭素を再生吸収液に吸収する工程と、吸収塔の底部に
貯留された二酸化炭素吸収溶液を再生塔から供給された
再生吸収液と熱交換して加熱した後、再生塔に供給する
と共に、再生塔底部を飽和蒸気で加熱して二酸化炭素吸
収溶液を二酸化炭素と再生吸収液に分離する工程とを含
み、温水戻り水を熱交換後の再生吸収液との熱交換、再
生塔から排気された二酸化炭素との熱交換、および再生
塔底部を加熱した後の飽和水との熱交換のいずれかまた
は2つ以上の組み合わせにより加熱して温水を得ること
を特徴とする。
Description
ロセスの排熱利用方法に関する。
プロセスにおいて発生する大量の排熱を冷却水により冷
却し、海や川、大気に放出していた。このため、大量の
低温の排熱は利用されなかった。また、大量の冷却水を
確保されない地域ではエアークーラを用いることもあっ
た。
ては例えば図4に示す発電所で発生する熱を利用するこ
とが行われている。
ムタービン102に供給され、発電機103を発電し、
蒸気は復水器104で凝縮され、ポンプ105により前
記ボイラー101に戻される。前記スチームタービン1
02から低圧スチームが抜かれ、地域温水から戻された
水と熱交換器106で熱交換されて加熱され、地域温水
として供される。熱交換後の凝縮水はポンプ107によ
り前記ボイラー101に戻される。
はスチームタービン102から低圧スチームを引き抜く
ため、スチームタービン102の出力が低下し、結果と
して発電量が低下する。
から二酸化炭素を回収するプロセスにおいて大量に発生
する排熱を利用して温水戻り水を加熱し、地域暖房等と
して供給される大量の温水を得ることが可能な二酸化炭
素回収プロセスの排熱利用方法を提供しようとするもの
である。
回収プロセスの排熱利用方法は、冷却塔、吸収塔および
再生塔を備えた二酸化炭素回収装置を用い、燃焼排ガス
を前記冷却塔に供給して冷却する工程と、冷却された燃
焼排ガスを前記吸収塔に供給し、前記再生塔から供給さ
れた再生吸収液と接触させてその燃焼排ガス中の二酸化
炭素を再生吸収液に吸収する工程と、前記吸収塔の底部
に貯留された二酸化炭素吸収溶液を前記再生塔から供給
された再生吸収液と熱交換して加熱した後、前記再生塔
に供給すると共に、この再生塔底部を飽和蒸気を用いて
加熱して前記二酸化炭素吸収溶液を二酸化炭素と再生吸
収液に分離し、二酸化炭素を前記再生塔から排出、回収
する工程とを含む燃焼排ガス中の二酸化炭素回収プロセ
スにおいて、温水戻り水を、前記熱交換後の再生吸収液
との熱交換、前記再生塔から排気された二酸化炭素との
熱交換、および前記再生塔底部を加熱した後の飽和水と
の熱交換、のいずれかまたは2つ以上の組み合わせによ
り加熱して温水を得ることを特徴とするものである。
熱利用方法において、前記燃焼排ガスとして発電所のボ
イラーまたはガスタービンから排気されたものを用いる
ことを許容する。
収プロセスの排熱利用方法の実施形態を図面を参照して
詳細に説明する。
発電所を示す概略図、図2は図1の二酸化炭素回収装置
を詳細に示す概略図、図3は温水戻り水の熱交換状況を
示す概略図である。
2を有するスチームタービン3に連結されている。前記
スチームタービン3は流路102を通して前記ボイラー
1に連結されている。蒸気を凝縮する復水器4およびポ
ンプ5は前記流路102に順次介装されている。
酸化炭素回収装置20に連結されている。この二酸化炭
素回収装置20は、図2に示すように互いに隣接して配
列された冷却塔21、吸収塔22および再生塔23を備
えている。
流路103を通して連結されている。前記冷却塔21に
は、気液接触部材24が内蔵されている。循環流路10
4は、一端が前記冷却塔21の底部に、他端が前記冷却
塔21の上部に連結されている。第1ポンプ25および
第1熱交換器26は、前記冷却塔21の底部側から前記
循環流路104に順次介装されている。冷却水は、前記
循環流路104を通して前記冷却塔21の上部に噴射さ
れ、前記流路103を通して導入された燃焼排ガスを前
記気液接触部材24で冷却している。前記冷却塔21の
頂部は、流路10 5を通して前記吸収塔22の下部付近
と連結され、かつこの流路105にはブロワ27が介装
されている。
側の気液接触部材28a,28bが内蔵されている。こ
れら気液接触部材28a,28b間には、再生された吸
収液のオーバーフロー部29が配置されている。流路1
06は、一端が前記吸収塔22の前記オーバーフロー部
29の個所に連結され、他端がポンプ30および第2熱
交換器(洗浄水冷却器)31を経由して前記吸収塔22
上部側の気液接触部材28a上の個所に連結されてい
る。排気管32は、前記吸収塔22の頂部に連結されて
いる。
側の気液接触部材33a,33bが内蔵されている。
して前記再生塔23の2つの上部側、下部側の気液接触
部材33a、33b間に位置する上部に連結されてい
る。ポンプ34および第3熱交換器35は、前記流路1
07に前記吸収塔22側から順次介装されている。
器35を経由する流路108を通して前記吸収塔22の
オーバーフロー部29が位置する上部に連結されてい
る。ポンプ36は、前記再生塔23の底部と前記第3熱
交換器35の間に位置する前記流路108に介装されて
いる。第4熱交換器(吸収液冷却器)37は、前記第3
熱交換器35と前記吸収塔22の間に位置する前記流路
108に介装されている。温水戻り水用流路109は、図
2および図3に示すように前記第4熱交換器37に交差
され、この流路109を流通する温水戻り水は前記第4
熱交換器37と熱交換される。
部付近に連結され、他端が前記気液接触部材33b直下
に位置する前記再生塔23に連結されている。ポンプ3
8および第5熱交換器39は、前記流路1010に前記吸
収液再生塔23の下部付近側から順次介装されている。
前記第5熱交換器39は、飽和蒸気が導入される流路1
011と交差し、その飽和蒸気と熱交換される。
部に連結され、他端が第6熱交換器(還流冷却器)40
を経由して気液分離器41に連結されている。この気液
分離器41で分離された二酸化炭素は排気管42を通し
て回収される。前記第4熱交換器37を経由した前記温
水戻り水用流路109は、図2および図3に示すように
前記第6熱交換器40に交差され、この流路109を流
通する温水戻り水は前記第6熱交換器40と熱交換され
る。この気液分離器41は、流路1013を通して前記再
生塔23の頂部に連結されている。この流路1013に
は、ポンプ42が介装されている。
戻り水用流路109は、図1および図3に示すように前
記飽和水が流通する流路1011と交差する第7熱交換器
44に交差され、この流路109を流通する温水戻り水
は前記第7熱交換器44と熱交換される。
素回収装置を組み込んだ発電所を参照して二酸化炭素回
収プロセスの排熱利用方法を説明する。
を通してスチームタービン3に供給され、発電機2を発
電する。スチームタービン3の蒸気は、流路102を通
して復水器4に供給され、ここで凝縮され、生成した凝
縮水はポンプ5により前記ボイラー1に戻される。
流路103を通して二酸化炭素回収装置20冷却塔21
に供給される。ポンプ25の駆動により前記冷却塔21
底部から引き抜かれた処理水は、第1熱交換器26が介
装された循環流路104を経由する間に冷却され、この
冷却水は前記冷却塔21の上部に噴射されることによっ
て、前記流路103を通して導入された前記燃焼排ガス
を前記気液接触部材24で冷却する。
の頂部からブロワ27の駆動により流路105を通して
吸収塔22の下部付近に供給され、その内部の下部側気
液接触部材28bを上昇する間、再生塔23から第3熱
交換器35および第4熱交換器37を経由する流路10
8を通して前記吸収塔22のオーバーフロー部29に供
給された再生吸収液、例えば再生アミン液と接触してそ
の燃焼排ガス中の二酸化炭素がアミン液に吸収される。
燃焼排ガスは、さらに前記オーバーフロー部296経由
して上部側気液接触部材28aを上昇する間、ポンプ3
0の駆動により流路106を通して前記吸収塔22の頂
部付近に供給された排ガスが冷却され、全系の水のバラ
ンスを保持すると共に、アミン蒸気を系外に排出しない
ようにする。二酸化炭素が除去された燃焼排ガスは、排
気管32を通して大気に放出される。
塔22の底部に貯留され、ここからポンプ34の駆動に
より流路107を通して前記再生塔23の2つの気液接
触部材33a,33b間に位置する上部に供給される。
このとき、前記二酸化炭素を吸収したアミン液は前記流
路107と前記再生塔93の底部の比較的温度の高い再
生アミン液が流通される前記流路108との交差部に位
置する前記第3熱交換器35で熱交換されて加熱される
とともに、その再生アミン液が冷却される。
記再生塔23の下部側気液接触部材33bを流下する間
に二酸化炭素と再生アミン液に分離される。このとき、
前記再生塔23底部に貯留された再生アミン液はポンプ
38の駆動により第5熱交換器39が介装された流路1
010を通して循環され、前記第5熱交換器39に流路1
011を通して供給される飽和蒸気と熱交換されて加熱さ
れる。これにより前記再生塔23自体を加熱して二酸化
炭素と再生アミン液との分離の熱源を付与する。前記再
生アミン液は、前記再生塔23底部に貯留され、ポンプ
36の駆動により前記流路108を通して前記吸収塔2
2に返送される。
側気液接触部材33aを上昇し、再生塔23頂部から流
路1012を流通する間、第6熱交換器40で冷却されて
二酸化炭素と共に持ち運ばれる水蒸気が凝縮され、さら
に気液分離器41に送られ、ここで二酸化炭素とアミン
液とに分離される。二酸化炭素は、排気管42を通して
回収される。アミン液は、流路1013を通して前記再生
塔23に戻される。
て、温水戻り水は図1〜図3に示すように第4熱交換器
37、第6熱交換器40および第7熱交換器44が介装
された温水戻り水用流路109に供給される。このと
き、温水戻り水用流路109を流通する温水戻り水は最
初に第4熱交換器37で、これに交差する流路108を
流れる例えば60〜70℃の温度の再生アミン液と熱交
換されて加熱される。次に、第6熱交換器40で、これ
に交差する流路1012を流れる再生塔23から排気され
た例えば90〜100℃の温度の二酸化炭素および水蒸
気と熱交換されて加熱される。最後に、第7熱交換器4
4で、これに交差する流路1011を流れる例えば120
〜140℃の温度の飽和水と熱交換されて加熱されて目
的とする温度まで上昇され、温水として例えば地域暖房
に利用される。
水戻り水は前記第4熱交換器37で熱交換されて55℃
まで加熱され、さらに前記第6熱交換器40で熱交換さ
れて85℃まで加熱され、最後に第7熱交換器44で熱
交換されて100℃まで加熱されることによって、目的
とする温水温度になる。このように温水戻り水を低温か
ら高温の熱交換器に流通することによって、前記温水戻
り水を効率よく目的の温水温度まで加熱することが可能
になる。
焼排ガス発生源の燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する
プロセスにおいて、従来、冷却水で冷却して廃棄してい
た大量に発生する排熱を利用して温水戻り水を加熱する
ことによって、地域暖房等として供給される大量の温水
を安価に得ることができる。
有する発電所に適用することによって、従来の地域温水
システムのようにスチームタービンから低圧スチームを
引き抜くことなく、二酸化炭素の回収プロセス側で地域
温水を供給できるため、低圧スチームを引き抜くこと伴
うスチームタービンの出力低下を防止することができ
る。
第4熱交換器37、第6熱交換器40および第7熱交換
器44を全て利用して加熱し、温水を得たが、これに限
定されない。例えば、温水戻り水を前記第4熱交換器3
7、第6熱交換器40および第7熱交換器44のいずれ
かまたは2つ以上の熱交換器を利用して加熱し、温水を
得てもよい。2つ以上の熱交換器を利用する際には、温
水の熱交換器への流通順序は特に制限されない。
温度の高い流体が流通する第4熱交換器37、第6熱交
換器40および第7熱交換器44を利用して加熱し、温
水を得たが、これに限定されない。例えば、温水戻り水
を前記第4熱交換器37と熱交換する前に、前記第4、
第6、第7の熱交換器より温度の低い流体が流通する前
述した図2に示す第1熱交換器26(例えば20〜50
℃の温度の冷却水が交差)および第2熱交換器31(例
えば20〜50℃の温度の冷却水が交差)のいずれか一
方または両者と熱交換して加熱してもよい。
に限定されるものではない。
焼排ガスから二酸化炭素を回収するプロセスにおいて、
大量に発生する排熱を利用して温水戻り水を加熱し、地
域暖房等として供給される大量の温水を安価に得ること
が可能な二酸化炭素回収プロセスの排熱利用方法を提供
することができる。
用方法に適用される二酸化炭素回収装置を組み込んだ発
電所を示す概略図。
図。
概略図。
テムを示す概略図。
器。
Claims (2)
- 【請求項1】 冷却塔、吸収塔再生塔を備えた二酸化炭
素回収装置を用い、燃焼排ガスを前記冷却塔に供給して
冷却する工程と、 冷却された燃焼排ガスを前記吸収塔に供給し、前記再生
塔から供給された再生吸収液と接触させてその燃焼排ガ
ス中の二酸化炭素を再生吸収液に吸収する工程と、 前記吸収塔の底部に貯留された二酸化炭素吸収溶液を前
記再生塔から供給された再生吸収液と熱交換して加熱し
た後、前記再生塔に供給すると共に、この再生塔底部を
飽和蒸気を用いて加熱して前記二酸化炭素吸収溶液を二
酸化炭素と再生吸収液に分離し、二酸化炭素を前記再生
塔から排出、回収する工程とを含む燃焼排ガス中の二酸
化炭素回収プロセスにおいて、 温水戻り水を、前記熱交換後の再生吸収液との熱交換、
前記再生塔から排気された二酸化炭素との熱交換、およ
び前記再生塔底部を加熱した後の飽和水との熱交換、の
いずれかまたは2つ以上の組み合わせにより加熱して温
水を得ることを特徴とする二酸化炭素回収プロセスの排
熱利用方法。 - 【請求項2】 前記燃焼排ガスは、発電所のボイラーま
たはガスタービンから排気されたものであることを特徴
とする請求項1記載の二酸化炭素回収プロセスの排熱利
用方法。
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