JP2010207686A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents

排ガス処理装置及び排ガス処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構造で煙突から大気に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むことができると共に、大気の引き込みを最小限に抑える排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供する。
【解決手段】本発明の実施例に係る第一の排ガス処理装置１０Ａは、ボイラ２１から排出される排ガス１２を外部へ排出する煙突１５と、煙突１５の後流側に設置され、排ガス１２を引込むブロア１３と、ブロア１３により引込まれた排ガス１２中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置２２とを具備してなり、排ガス１２が煙突１５から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気１７が煙突１５の内部に流入するのを抑制する規制手段を煙突１５内に有し、前記規制手段として、煙突１５内に排ガス１２及び大気１７が流れる蛇行流路を形成する流路形成手段２３Ａが設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばボイラから排出される排ガスが大気中に排出されるのを抑制する排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関する。
近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ2による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ2吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ2を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、ボイラやガスタービン等において、煙突から大気に排出されている排ガスをＣＯ2回収装置に全量引き込むことは未だ行なわれていない。ＣＯ2回収の場合においても、できるだけ全量の排ガスを引き込むこと、又は大気を引き込まない方法が求められている。
例えば、通常、ボイラから排出される排ガス中の硫黄酸化物を除去するためボイラの後流側には排煙脱硫装置が設けられているが、この排煙脱硫装置の前流側に煙突が設けられている場合に、煙突内に閉塞手段として開閉可能なダンパ等を設けたものが提案されている。従来の排煙処理設備の構成を簡略に示す概略図を図９に示す。図９に示すように、このようなボイラに排ガス処理装置として脱硫装置が付設されてなる従来の排煙処理設備１００においては、火力発電所等の燃焼装置であるボイラ１１から排出される排ガス１２をブロア１３により全量引き込み、排煙脱硫装置１４等で排ガス１２中のＳＯｘなどを除去する処理が行われている。このとき、大気中に硫黄酸化物が排出されないように、煙突１５内に閉塞手段として開閉可能なダンパ１６等を設け、大気排出口の縁切りを行なっている。排煙脱硫装置１４の運転時はダンパ１６を閉鎖し、また排ガス源は稼動しているが、排煙脱硫装置１４の運転を停止した際はダンパ１６を開放するようにしている。
特開２００８−６２１６５号公報
しかしながら、図９に示すように、煙突１５内に開閉可能なダンパ１６等のような閉塞手段を設けると、ボイラ１１やガスタービン等の前流側の設備が動いている状態でダンパ１５等を閉じるとボイラ１１やタービンなど前流側の産業設備（ガスタービン等）に悪影響を生じさせる場合がある、という問題がある。
また、ダンパ１６等のような閉塞手段を設けない場合には、図１０に示すように、ＣＯ2回収装置や排煙脱硫装置１４側での運転が停止等して煙突１５内での排ガスの流速が遅くなると、温度の高い排ガス１２は煙突１５内部の中央部分から流出し、大気１７は煙突１５の内壁側に沿って流入してくるため、大気１７が煙突１５の内部に流入してくる、という問題がある。
更に、塔高が小さい煙突１５や、内径の大きな煙突１５においては、排ガス１２の煙突１５の外部への流出や、大気１７の煙突１５の内部への流入がし易くなる、という問題がある。
そのため、ＣＯ2回収装置や排煙脱硫装置など装置の運転が停止等した場合においても煙突内にダンパ等の閉塞手段を設けることなく、簡易な構造で安定かつ安全に、大量の排ガスのほぼ全量をＣＯ2回収装置に引き込み、大気に排ガスを排出しない装置の出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、簡易な構造で煙突から大気に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むことができると共に、大気の引き込みを最小限に抑える排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段が、前記煙突内に前記排ガス及び前記大気が流れる蛇行流路を形成する流路形成手段であることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第２の発明は、第１の発明において、前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向の中心部分に開口を形成し、前記煙突の塔頂部側に突設した突設部を有する仕切部と、該仕切部と所定の隙間を設けて対向するように設けられる凹状の蓋部とからなることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第３の発明は、第１の発明において、前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに、前記排ガスが流入する側の前記煙突の壁面側から延び、その先端部に下向きに突設させた第１の突設部を有する上部排ガス案内部と、前記排ガスが排出される前記煙突の壁面側から延び、その先端部に上向きに突設させた第２の突設部を有する下部排ガス案内部とからなり、前記下部排ガス案内部の前記第２の突設部が、前記煙突の壁面と前記上部排ガス案内部の前記第１の突設部との間に設けられ、前記煙突内に排ガスの流路を形成してなることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第４の発明は、第１の発明において、前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに、前記産業設備から前記煙突に前記排ガスを送給する排ガス通路の上側に設けられる第１の堰と、前記排ガスを前記煙突内に送給する前記煙突の入口部の下側に設けられる第２の堰と、前記煙突の前記入口部のある壁面側から延び、その先端部に下向きに突設させた突設部を有する排ガス案内部とからなるものであることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第５の発明は、産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段が、前記排ガスと前記大気とを混合する混合手段であることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第６の発明は、第５の発明において、前記ブロアから前記ＣＯ2回収装置に送給される前記排ガスの一部を前記煙突内に還流させる排ガス還流通路を有することを特徴とする排ガス処理装置にある。
第７の発明は、産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段が、前記大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制するリーク抑制手段であることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第８の発明は、第７の発明において、前記リーク抑制手段が、前記煙突の壁面に少なくとも一つ設けられ、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに煙突出口方向に向かって延びる抵抗部であることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第９の発明は、産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段が、前記排ガスが前記煙突内に送給される前記煙突の入口部に前記煙突の内側の一方向にのみ開閉可能な開閉手段であることを特徴とする排ガス処理装置にある。
第１０の発明は、産業設備から排出される排ガスと煙突の外部から流入してくる大気との各々の温度差により生じる密度差により前記排ガスが外部に流出するのを防止することを特徴とする排ガス処理方法にある。
第１１の発明は、産業設備から排出される排ガスと煙突の外部から流入してくる大気とを混合することにより前記大気が前記煙突の内部に流出するのを防止することを特徴とする排ガス処理方法にある。
第１２の発明は、第１乃至９の何れか一つの発明の排ガス処理装置を用いて前記排ガスが前記煙突の外部に流出するのを防止する排ガス処理方法にある。
本発明に係る排ガス処理装置によれば、ダンパ等の遮断する手段を用いず排ガスが煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段として、前記煙突内に前記排ガス及び前記大気が流れる蛇行流路を形成する流路形成手段を用いている。このため、ＣＯ2回収装置など装置の運転が停止等した場合においても簡易な構造で煙突から外部に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むことができると共に、大気のＣＯ2回収装置などへの引き込みを抑制することができる。
このため、ＣＯ2回収装置において上流設備に影響を与える事なく安全にＣＯ2の回収率を常に高めることができると共に、排ガス中のＣＯ2が大気により希釈されることがないため、ＣＯ2回収装置におけるＣＯ2回収性能を高く維持することができる。また、ＣＯ2回収装置などへの大気の引き込みにより煙突やダクト等が冷却されることもないため、腐食が発生するのを抑制することができる。更に、煙突上流側に設けられているボイラやガスタービン等の産業設備に影響を与えることを防止することができる。
また、本発明に係る排ガス処理装置によれば、排ガスが煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段として、前記排ガスと前記大気とを混合する混合手段を用いている。このため、ＣＯ2回収装置など装置の運転が停止等した場合においても前記煙突内への前記大気の流入を低減することができ、簡易な構造で煙突から外部に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むことができると共に、大気のＣＯ2回収装置などへの引き込みを抑制することができる。
また、本発明に係る排ガス処理装置によれば、排ガスが煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段として、前記大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制するリーク抑制手段を用いている。このため、ＣＯ2回収装置など装置の運転が停止等した場合においても前記煙突内への前記大気の流入量を低減することができ、簡易な構造で煙突から外部に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むことができると共に、大気のＣＯ2回収装置などへの引き込みを抑制することができる。
また、本発明に係る排ガス処理装置によれば、排ガスが煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、前記規制手段として、前記排ガスが前記煙突内に送給される前記煙突の入口部に前記煙突の内側の一方向にのみ開閉可能な開閉手段を用いている。このため、前記ＣＯ2回収装置が稼動し前記ブロアで前記排ガスを引いている場合、ボイラやガスタービンなど前記産業設備が稼動し排ガス通路内が正圧の状態などの場合には、前記開閉手段を前記煙突の内側に常に開放された状態とすることができるため、前記排ガスを前記ＣＯ2回収装置側に引き込むことができる。また、前記ＣＯ2回収装置など装置の運転が停止等した場合には、前記開閉手段により前記入口部を閉鎖することができるため、前記大気がボイラやガスタービン等の前記産業設備へ流入するのを防止することができる。
図１は、本発明の実施例１に係る排ガス処理装置の構成を示す概略図である。 図２は、煙突内の構成を示す部分拡大図である。 図３は、本発明の実施例２に係る排ガス処理装置の概略図である。 図４は、本発明の実施例３に係る排ガス処理装置の概略図である。 図５は、本発明の実施例４に係る排ガス処理装置の概略図である。 図６は、本発明の実施例４に係る排ガス処理装置の他の構成を示す図である。 図７は、本発明の実施例５に係る排ガス処理装置の概略図である。 図８は、本発明の実施例６に係る排ガス処理装置の概略図である。 図９は、従来の排煙処理設備の構成の一例を示す図である。 図１０は、煙突内の排ガスと大気との流れを模式的に示す図である。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
本発明による実施例に係る排ガス処理装置について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の実施例１に係る排ガス処理装置の構成を示す概略図であり、図２は、煙突内の構成を示す部分拡大図である。図中、前記図９に示した装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
図１に示すように、本発明の実施例に係る第一の排ガス処理装置１０Ａは、産業設備に設けられるボイラ２１やガスタービン等から排出される排ガス１２を外部へ排出する煙突１５と、煙突１５の後流側に設置され、排ガス１２を引込むブロア１３と、ブロア１３により引込まれた排ガス１２中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置２２とを具備してなり、排ガス１２が煙突１５から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気１７が煙突１５の内部に流入するのを抑制する規制手段を煙突１５内に有し、前記規制手段として、煙突１５内に排ガス１２及び大気１７が流れる蛇行流路を形成する流路形成手段２３Ａが設けられてなるものである。
まず、産業設備に設けられるボイラ２１やガスタービン等から排出されるＣＯ2を含んだ排ガス１２は、ボイラ２１から煙突１５に排ガス１２を送給する排ガス通路２４を介して煙突１５に送られ、ブロア１３により昇圧された後、排ガス１２は煙突１５から排出され、排ガス排出通路２５を介してＣＯ2回収装置２２に送られる。
本実施例においては、前記規制手段として用いられる流路形成手段２３Ａは、煙突１５の長手方向の断面方向の中心部分に開口２６を形成し、煙突１５の塔頂部１５ａ側に突設した突設部２７を有する仕切部２８と、仕切部２８と所定の隙間を設けて対向するように設けられる凹状の蓋部２９とからなるものである。
ボイラ２１、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合、煙突１５内に流入した排ガス１２は排ガス排出通路２５を介してＣＯ2回収装置２２側に送給されるほか、煙突１５内を上昇し、仕切部２８の突設部２７により形成される開口２６を通過して蓋部２９の内側の空間Ａまで上昇する。一方、煙突１５の外部から流入してきた大気１７は、煙突１５の内壁１５ｂと、突設部２７と、仕切部２８とで形成される空間Ｂにまで送給される。排ガス１２の温度は１００℃〜１８０℃程度であり、大気１７の温度は０℃〜３０℃程度である。排ガス１２の温度の方が大気１７の温度よりも高いため、排ガス１２の密度の方が大気１７の密度よりも小さくなる。そのため、排ガス１２と大気１７とが接触した場合、排ガス１２には浮力が発生し、大気１７よりも上方に滞留し、図２に示すように、排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘが形成される。
よって、排ガス１２と大気１７との温度差に起因して生じる排ガス１２と大気１７との密度差により、空間Ａに送給される排ガス１２は、空間Ｂに流入してきた大気１７によって排ガス１２の進行が妨げられるため、排ガス１２を空間Ａに滞留させることができる。また、空間Ｂに流入してきた大気１７も、空間Ａに流入した排ガス１２によって大気１７の進行が妨げられるため、大気１７を空間Ｂに滞留させることができる。この排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により形成される排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘにおいて、煙突１５内に送給された排ガス１２は大気１７によりシールされるため、煙突１５の外部に排ガス１２が排出されるのを防止することができる。このため、ＣＯ2回収装置２２等の運転が停止等した場合に従来のように煙突内にダンパ等の閉塞手段を設け開閉を制御することなく大気１７が煙突１５の内部に流入してくるのを防ぐことができる。
従って、本実施例に係る第一の排ガス処理装置１０Ａによれば、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合においても簡易な構造で煙突１５から外部に排出される排ガス１２をほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置２２側に引き込むことができると共に、大気１７のＣＯ2回収装置２２などへの引き込みを抑制することができる。
これにより、ＣＯ2回収装置２２において上流設備に影響を与える事なく安全にＣＯ2の回収率を常に高めることができると共に、排ガス１２中のＣＯ2が大気１７により希釈されることがないため、ＣＯ2回収装置２２のＣＯ2回収性能を高く維持することができる。また、ＣＯ2回収装置などへの大気１７の引き込みにより、煙突１５やダクト等が冷却されることもないため、腐食が発生するのを抑制することができる。更に、煙突１５の上流側に設けられているボイラ２１やガスタービン等の産業設備に支障を与えるのを防ぐことができる。
図３は、本発明の実施例２に係る排ガス処理装置の概略図である。本実施例に係る排ガス処理装置について、図３を参照して説明する。なお、実施例１に係る排ガス処理装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂは、規制手段として用いられる流路形成手段２３Ｂが、煙突１５の長手方向の断面方向から見たときに、排ガス１２が流入する側の煙突１５の壁面１５ｂ側から延び、その先端部に下向きに突設させた第１の突設部３１を有する上部排ガス案内部３２と、排ガス１２が排出される煙突１５の内壁１５ｂ側から延び、その先端部に上向きに突設させた第２の突設部３３を有する下部排ガス案内部３４とからなり、下部排ガス案内部３４の第２の突設部３３が、煙突１５の内壁１５ｂと上部排ガス案内部３２の第１の突設部３１との間に設けられ、煙突１５内に排ガス１２の流路を形成してなるものである。
ボイラ２１から排出され排ガス通路２４に送給される排ガス１２は、煙突１５内を通過して排ガス排出通路２５を介してＣＯ2回収装置２２側に送給される。ボイラ２１、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合、煙突１５内に流入した排ガス１２は排ガス排出通路２５を介してＣＯ2回収装置２２側に送給されるほか、内壁１５ｂと第２の突設部３３とにより形成される空間を上昇し、内壁１５ｂと、上部排ガス案内部３２と、第１の突設部３１とにより形成される空間Ｃにまで送給される。一方、煙突１５の内に流入した大気１７は内壁１５ｂと第１の突設部３１とにより形成される空間を下降し、内壁１５ｂと、下部排ガス案内部３４と、第２の突設部３３とにより形成される空間Ｄにまで送給される。
排ガス１２の温度の方が大気１７の温度よりも高いため、空間Ｃにある排ガス１２と空間Ｄにある大気１７とが接触すると、排ガス１２と大気１７との温度差に起因して生じる排ガス１２と大気１７との密度差により、排ガス１２には浮力が発生し、大気１７よりも上方に滞留する。この排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘが形成される。そのため、空間Ｃの排ガス１２は、空間Ｄの大気１７によって排ガス１２の進行が妨げられるため、排ガス１２を空間Ｃに滞留させることができる。一方、大気１７は、空間Ｃに滞留している排ガス１２によって大気１７の進行が妨げられるため、大気１７を空間Ｄに滞留させることができる。
よって、煙突１５内に流入してきた排ガス１２は、排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により形成される排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘにおいて大気１７によりシールされるため、煙突１５の外部に排ガス１２が排出されるのを防止することができる。
また、本実施例に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂにおいては、流路形成手段として流路形成手段２３Ｂのみを煙突１５内に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す実施例１に係る第一の排ガス処理装置１０Ａの流路形成手段２３Ａを併用するようにしてもよい。
図４は、本発明の実施例３に係る排ガス処理装置の概略図である。本実施例に係る排ガス処理装置について、図４を参照して説明する。なお、実施例１に係る排ガス処理装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃは、規制手段として用いられる流路形成手段２３Ｃは、煙突１５の長手方向の断面方向から見たときに、ボイラ２１から煙突１５に排ガス１２を送給する排ガス通路２４の上側に設けられる第１の堰３５と、排ガス１２を煙突１５内に送給する煙突１５の入口部３６の下側に設けられる第２の堰３７と、煙突１５の入口部３６のある内壁１５ｂ側から延び、その先端部に下向きに突設させた突設部３８を有する排ガス案内部３９とからなるものである。
ボイラ２１から排出される排ガス１２は、第１の堰３５と、排ガス案内部３９と、突設部３８とにより形成される空間Ｅに送給され、排ガス排出通路２５を介してＣＯ2回収装置２２側に送給される。ボイラ２１、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合、排ガス通路２４から送給される排ガス１２は、空間Ｅまで送給される。一方、大気１７が煙突１５の内部に流入し、煙突１５の内部に流入した大気１７は内壁１５ｂと突設部３８とにより形成される空間を下降し、内壁１５ｂと、第２の堰３７と、煙突１５の底部１５ｃとにより形成される空間Ｆにまで送給される。
排ガス通路２４から送給される排ガス１２の温度の方が大気１７の温度よりも高いため、空間Ｅにある排ガス１２と空間Ｆにある大気１７とが接触すると、排ガス１２と大気１７との温度差に起因して生じる排ガス１２と大気１７との密度差により、排ガス１２は大気１７よりも上方に滞留する。この排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘが形成される。
よって、空間Ｅの排ガス１２は、空間Ｆの大気１７によって排ガス１２の進行が妨げられるため、排ガス１２を空間Ｅに滞留させることができると共に、大気１７は空間Ｅに滞留している排ガス１２によって大気１７の進行が妨げられるため、大気１７を空間Ｆに滞留させることができる。このため、煙突１５内に送給された排ガス１２は、排ガス１２と大気１７との温度差と密度差とによる相互作用により形成される排ガス１２と大気１７との境界領域Ｘにおいて空間Ｆの大気１７によりシールされるため、煙突１５の外部に排ガス１２が排出されるのを防止することができる。
また、排ガス通路２４にＣＯ2回収装置２２に排ガス１２を送給する排ガス分岐通路４０を設けるようにしてもよい。産業設備に設けられるボイラ２１やガスタービン等の運転が停止した場合に排ガス通路２４中に残留している排ガス１２や空間Ｅにある排ガス１２を排ガス分岐通路４０から抜出してＣＯ2回収装置２２に送給することができる。
また、本実施例に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃにおいては、排ガス通路２４の上側に第１の堰３５を設けるようにしているが、排ガス１２を突設部３８と排ガス案内部３９とにより形成される空間Ｅの領域に排ガス１２を滞留させて大気１７よりも上方に位置するようにし、シールすることができればよいため、第１の堰３５を設けないようにしてもよい。
また、本実施例に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃにおいては、流路形成手段として流路形成手段２３Ｃのみを煙突１５内に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す実施例１に係る第一の排ガス処理装置１０Ａの流路形成手段２３Ａ、図３に示す実施例２に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂの流路形成手段２３Ｂの何れか一方又は両方を併用するようにしてもよい。
図５は、本発明の実施例４に係る排ガス処理装置の概略図である。本実施例に係る排ガス処理装置について、図５を参照して説明する。なお、実施例１に係る排ガス処理装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄは、規制手段として、排ガス１２と大気１７とを混合するスタティックミキサー（混合手段）４１が用いられる。スタティックミキサー４１を煙突１５内に設けることにより、大気１７が煙突１５内に流入した際、スタティックミキサー４１において排ガス１２と大気１７とが混合され、排ガス１２と大気１７との流れをなくすことができるため、煙突１５内への大気１７の流入を低減することができる。また、煙突１５内から排ガス１２、大気１７のみが排出されるのを防ぐことができる。このため、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合においても煙突１５内への大気１７の流入を低減することができ、簡易な構造で煙突１５から外部に排出される排ガス１２をほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置２２側に引き込むことができると共に、大気１７のＣＯ2回収装置２２などへの引き込みを抑制することができる。
また、本実施例に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄにおいては、図６に示すように、ブロア１３からＣＯ2回収装置２２に送給される排ガス１２の一部を煙突１５内に還流させる排ガス還流通路４２を設けるようにしてもよい。排ガス還流通路４２から排ガス１２の一部を煙突１５内に戻すことにより、煙突１５の外部から大気１７が煙突１５内に流入し難くすることができるため、大気１７の煙突１５内への流入を更に低減することができる。
また、本実施例に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄにおいては、混合手段としてスタティックミキサー４１のような螺旋部材を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、排ガス１２と大気１７とを混合することが可能な螺旋部材であれば用いることも可能である。また、螺旋部材以外にも排ガス１２と大気１７とを混合することが可能な部材であれば用いることができる。
また、本実施例に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄにおいては、混合手段としてスタティックミキサー４１のみを煙突１５内に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１に示す実施例１に係る第一の排ガス処理装置１０Ａの流路形成手段２３Ａ、図３に示す実施例２に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂの流路形成手段２３Ｂ、図４に示す実施例３に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃの流路形成手段２３Ｃの少なくとも一つを併用するようにしてもよい。
図７は、本発明の実施例５に係る排ガス処理装置の概略図である。本実施例に係る排ガス処理装置について、図７を参照して説明する。なお、実施例１に係る排ガス処理装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係る第五の排ガス処理装置１０Ｅは、規制手段として、大気１７が煙突１５の内部に流入するのを抑制するリーク抑制手段が用いられる。本実施例では、前記リーク抑制手段として、煙突１５の内壁１５ｂに煙突１５の長手方向の断面方向から見たときに煙突１５の出口方向に向かって延びる抵抗部５１が３つ設けられている。この抵抗部５１は煙突１５の内壁１５ｂに沿って設けられている。
大気１７は排ガス１２に比べて温度が低いため、煙突１５内に流入した大気１７は煙突１５の内壁側に沿って降下する流量が煙突１５内の中心部分を降下する流量よりも多い。そのため、煙突１５内の内壁１５ｂに抵抗部５１を設けることで、煙突１５の内壁側に沿って降下する大気１７の流入量を抑制することができる。また、煙突１５内の中心部分より降下してくる大気１７は、煙突１５内に送給され、上昇してくる排ガス１２により煙突１５内への流入を低減することができる。このため、ＣＯ2回収装置２２など装置の運転が停止等した場合においても煙突１５内への大気１７の流入量を低減することができ、簡易な構造で煙突１５から外部に排出される排ガス１２をほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置２２側に引き込むことができると共に、大気１７のＣＯ2回収装置２２などへの引き込みを抑制することができる。
また、本実施例に係る第五の排ガス処理装置１０Ｅにおいては、抵抗部５１を３つ設けるようにしているが、大気１７の抑制割合などに応じて抵抗部５１の設置数を適宜変更するようにすればよい。
また、本実施例に係る第五の排ガス処理装置１０Ｅにおいては、抵抗部として煙突１５の長手方向の断面方向から見たときに煙突１５出口方向に向かって延びる構造のものを採用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、煙突１５内に大気１７が流入するのを抑制することが可能な部材であればよい。
また、本実施例に係る第五の排ガス処理装置１０Ｅにおいては、規制手段として大気１７が煙突１５の内部に流入するのを抑制するリーク抑制手段のみを煙突１５内に設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す実施例１に係る第一の排ガス処理装置１０Ａの流路形成手段２３Ａ、図３に示す実施例２に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂの流路形成手段２３Ｂ、図４に示す実施例３に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃの流路形成手段２３Ｃ、図５に示す実施例４に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄの混合手段４１の少なくとも一つを併用するようにしてもよい。
図８は、本発明の実施例６に係る排ガス処理装置の概略図である。本実施例に係る排ガス処理装置について、図８を参照して説明する。なお、実施例１に係る排ガス処理装置の構成と重複する部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例に係る第六の排ガス処理装置１０Ｆは、規制手段として、排ガス１２が煙突１５内に送給される煙突１５の入口部３６に煙突１５の内側の一方向にのみ開閉可能なダンパ（開閉手段）５２が用いられる。
ダンパ５２は入口部３６の一端側を軸として煙突１５の内側に開閉可能な構造である。このため、内壁１５ｂの入口部３６にダンパ５２を設けることで、ＣＯ2回収装置２２が稼動しブロア１３で排ガス１２を引いている場合、ボイラ２１やガスタービン等の産業設備が稼動し排ガス通路２４内が正圧の状態などの場合には、ダンパ５２は煙突１５の内側の一方向にのみ開閉可能であるため、ダンパ５２を煙突１５の内側に常に開放された状態とすることができ、排ガス１２をＣＯ2回収装置２２側に引き込むことができる。
また、煙突１５の前流側に位置するボイラ２１やガスタービン等の産業設備、ＣＯ2回収装置２２などの装置の運転が停止等した場合には、ダンパ５２により入口部３６を閉鎖することができるため、大気１７がボイラ２１やガスタービン等の産業設備へ流入するのを防止することができる。
また、排ガス通路２４にＣＯ2回収装置２２に排ガス１２を送給する排ガス分岐通路４０を設けるようにしてもよい。ボイラ２１やガスタービン等の産業設備の運転が停止し、ＣＯ2回収装置２２が稼動している場合に排ガス通路２４中に残留している排ガス１２を排ガス分岐通路４０から抜出してＣＯ2回収装置２２に送給するようにしてもよい。また、ボイラ２１やガスタービン等の産業設備が稼動し、ＣＯ2回収装置２２などの装置が運転していない場合などでは、排ガス通路２４内にある排ガス１２を排ガス分岐通路４０から抜出してＣＯ2回収装置２２が可動した際にＣＯ2回収装置２２内に送給するようにしてもよい。ボイラ２１やガスタービン等の産業設備、ＣＯ2回収装置２２の運転が停止している場合にもＣＯ2回収装置２２が可動した際に排ガス通路２４中に残留している排ガス１２を排ガス分岐通路４０から抜出してＣＯ2回収装置２２に送給するようにしてもよい。
また、本実施例に係る第六の排ガス処理装置１０Ｆにおいては、開閉手段として煙突１５の入口部３６に煙突１５の内側の一方向にのみ開閉可能なダンパ５２のみを設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１に示す実施例１に係る第一の排ガス処理装置１０Ａの流路形成手段２３Ａ、図３に示す実施例２に係る第二の排ガス処理装置１０Ｂの流路形成手段２３Ｂ、図４に示す実施例３に係る第三の排ガス処理装置１０Ｃの流路形成手段２３Ｃ、図５に示す実施例４に係る第四の排ガス処理装置１０Ｄの混合手段４１、図７に示す実施例５に係る第五の排ガス処理装置１０Ｅの抵抗部５１の少なくとも一つを併用するようにしてもよい。
また、本発明は、ＣＯ2回収装置２２を備える排ガス処理装置に用いる場合について説明したが、ＣＯ2回収装置２２以外に排煙脱硫装置など他の装置を備える排ガス処理装置にも用いることは可能である。
以上のように、本発明に係る排ガス処理装置は、煙突から外部に排出される排ガスをほぼ全量、安定かつ安全にＣＯ2回収装置側に引き込むと共に、煙突内への大気の引き込みを抑制することに用いるのに適している。
１０Ａ〜１０Ｆ 第一の排ガス処理装置〜第六の排ガス処理装置
１１ ボイラ
１２ 排ガス
１３ ブロア
１４ 排煙脱硫装置
１５ 煙突
１６ ダンパ
１７ 大気
２１ ボイラ
２２ ＣＯ2回収装置
２３Ａ〜２３Ｃ 流路形成手段
２４ 排ガス通路
２５ 排ガス排出通路
２６ 開口
２７ 突設部
２８ 仕切部
２９ 蓋部
３１ 第１の突設部
３２ 上部排ガス案内部
３３ 第２の突設部
３４ 下部排ガス案内部
３５ 第１の堰
３６ 入口部
３７ 第２の堰
３８ 突設部
３９ 排ガス案内部
４０ 排ガス分岐通路
４１ スタティックミキサー（螺旋部材）
４２ 排ガス還流通路
５１ 抵抗部
５２ ダンパ
Ａ〜Ｆ 空間
Ｘ 境界領域

Claims (12)

  1. 産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、
    前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、
    前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、
    前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、
    前記規制手段が、前記煙突内に前記排ガス及び前記大気が流れる蛇行流路を形成する流路形成手段であることを特徴とする排ガス処理装置。
  2. 請求項１において、
    前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向の中心部分に開口を形成し、前記煙突の塔頂部側に突設した突設部を有する仕切部と、該仕切部と所定の隙間を設けて対向するように設けられる凹状の蓋部とからなることを特徴とする排ガス処理装置。
  3. 請求項１において、
    前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに、前記排ガスが流入する側の前記煙突の壁面側から延び、その先端部に下向きに突設させた第１の突設部を有する上部排ガス案内部と、前記排ガスが排出される前記煙突の壁面側から延び、その先端部に上向きに突設させた第２の突設部を有する下部排ガス案内部とからなり、
    前記下部排ガス案内部の前記第２の突設部が、前記煙突の壁面と前記上部排ガス案内部の前記第１の突設部との間に設けられ、前記煙突内に排ガスの流路を形成してなることを特徴とする排ガス処理装置。
  4. 請求項１において、
    前記流路形成手段が、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに、前記産業設備から前記煙突に前記排ガスを送給する排ガス通路の上側に設けられる第１の堰と、前記排ガスを前記煙突内に送給する前記煙突の入口部の下側に設けられる第２の堰と、前記煙突の前記入口部のある壁面側から延び、その先端部に下向きに突設させた突設部を有する排ガス案内部とからなるものであることを特徴とする排ガス処理装置。
  5. 産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、
    前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、
    前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、
    前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、
    前記規制手段が、前記排ガスと前記大気とを混合する混合手段であることを特徴とする排ガス処理装置。
  6. 請求項５において、
    前記ブロアから前記ＣＯ2回収装置に送給される前記排ガスの一部を前記煙突内に還流させる排ガス還流通路を有することを特徴とする排ガス処理装置。
  7. 産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、
    前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、
    前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、
    前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、
    前記規制手段が、前記大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制するリーク抑制手段であることを特徴とする排ガス処理装置。
  8. 請求項７において、
    前記リーク抑制手段が、前記煙突の壁面に少なくとも一つ設けられ、前記煙突の長手方向の断面方向から見たときに煙突出口方向に向かって延びる抵抗部であることを特徴とする排ガス処理装置。
  9. 産業設備から排出される排ガスを外部へ排出する煙突と、
    前記煙突の後流側に設置され、前記排ガスを引込むブロアと、
    前記ブロアにより引込まれた排ガス中のＣＯ2を回収するＣＯ2回収装置とを具備してなり、
    前記排ガスが前記煙突から外部に放出されるのを抑制すると共に、大気が前記煙突の内部に流入するのを抑制する規制手段を前記煙突内に有し、
    前記規制手段が、前記排ガスが前記煙突内に送給される前記煙突の入口部に前記煙突の内側の一方向にのみ開閉可能な開閉手段であることを特徴とする排ガス処理装置。
  10. 産業設備から排出される排ガスと煙突の外部から流入してくる大気との各々の温度差により生じる密度差により前記排ガスが外部に流出するのを防止することを特徴とする排ガス処理方法。
  11. 産業設備から排出される排ガスと煙突の外部から流入してくる大気とを混合することにより前記大気が前記煙突の内部に流出するのを防止することを特徴とする排ガス処理方法。
  12. 請求項１乃至９の何れか一つの排ガス処理装置を用いて前記排ガスが前記煙突の外部に流出するのを防止する排ガス処理方法。
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