JP2010227742A - Apparatus and method for treating flue gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭酸ガス(CO2)の化学吸収設備を備えた排ガス処理装置と方法に係り、特に排ガスのガス温度を低減する熱をCO2化学吸収設備に利用する排ガス処理装置と方法に関する。 The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus and method provided with a chemical absorption facility for carbon dioxide (CO 2 ), and more particularly to an exhaust gas treatment device and method for utilizing heat for reducing the gas temperature of exhaust gas in the CO 2 chemical absorption facility.
一般に、石炭焚きボイラ等から排出される排ガス中には窒素酸化物、硫黄酸化物および煤塵その他重金属などが含まれているため、前記石炭焚きボイラ等の下流側に排煙処理装置を設置し、排ガス中の前記有害物質を除去した後、クリーンなガスとして大気に放出している。図5は従来の排煙処理システムの一例を示す。ボイラ1から排出される燃焼排ガスは脱硝装置2で窒素酸化物を除去した後、空気予熱器3で熱交換され、例えば120〜170℃に冷却される。
In general, exhaust gas discharged from a coal-fired boiler, etc. contains nitrogen oxides, sulfur oxides, dust, and other heavy metals, so a smoke treatment device is installed downstream of the coal-fired boiler, After removing the harmful substances in the exhaust gas, it is released into the atmosphere as a clean gas. FIG. 5 shows an example of a conventional flue gas treatment system. The combustion exhaust gas discharged from the
該空気予熱器3を通過した排ガスは熱回収器4で熱媒により熱を奪われ、例えば75℃〜110℃に冷却され、集塵装置5で排ガス中の煤塵を除去し、さらに誘引ファン6で昇圧した後、湿式排煙脱硫装置7で硫黄酸化物を除去する。前記湿式排煙脱硫装置7を通過した排ガスの温度は、通常40〜60℃程度まで低下し、水分飽和状態となっており、この排ガスをそのまま煙突11から大気中へ放出すると白煙が発生するため、再加熱器18で昇温され、脱硫ファン10を介して煙突11から排出される。熱回収器4と再加熱器18の伝熱管は熱媒循環ライン12によって連通され、熱媒循環ポンプ13により熱回収器4と再加熱器18との間に熱媒が循環されるようになっている。
The exhaust gas that has passed through the air preheater 3 is deprived of heat by a heat medium in the
図5に示す排煙処理システムは熱回収器4で排ガス温度を低減し、灰に三酸化硫黄(SO3)や重金属を吸着させて集塵装置5で灰と共にSO3や重金属を除去することが可能なシステムであり、熱回収器4で回収された熱は煙突11からの白煙防止のため湿式脱硫装置7の出口の水分飽和ガスの再熱に利用されている(特許文献1参照)。今後上記のような排煙処理システムにCO2回収設備が設置されると予想される。
The flue gas treatment system shown in FIG. 5 reduces the exhaust gas temperature by the
CO2回収設備の1つとしてアミン化合物の水溶液を吸収液としてCO2を回収するCO2化学吸収設備(例えば、特許文献2)が提案されている。図6にアミン吸収液による化学吸収設備の一例を示す。ブロワ8によって昇圧された排ガスは吸収塔25に導入され、吸収塔25内でノズル25nから放出されるアミン吸収液と主に吸収用充填層25bで接触しながら流下する間に排ガス中のCO2がアミン吸収液に吸収除去される。また、吸収塔25内の吸収用充填層25bの上側には水洗用充填層25aがあり、該水洗用充填層25a内で水洗された排ガスは、脱CO2ガス27として吸収塔25の頂部から排出される。水洗用充填層25aにはポンプ40により洗浄水が循環供給され、また該循環中の水は排ガスに同伴されるアミン吸収液の飛散を極力防止するために熱交換器41で冷却される。また、吸収塔25の下部に貯まったCO2を吸収したアミン吸収液はポンプ28aにより再生塔26に供給される。再生塔26に供給される前のアミン吸収液は熱交換器43で熱交換して温められて、再生塔26の下部充填層26bの上方に供給され、再生塔26の下部充填層26bを流下して気液混合板26cから自然流下してリボイラ30に供給される。リボイラ30では再生塔26から自然流下した吸収液が加熱スチーム32により間接加熱され、発生した蒸気が再生塔26の底部液溜の上方に供給される。この蒸気により、再生塔26の下部充填層26bでCO2を吸収したアミン吸収液が加熱され、キャリーガスとなる蒸気によりCO2が脱気される。すなわち、再生塔26でCO2を脱気した後に自然流下してリボイラ30に供給される吸収液を、リボイラ30は間接加熱して発生する蒸気を再生塔26に供給する機能を有する。
As one of the CO 2 recovery facilities, a CO 2 chemical absorption facility (for example, Patent Document 2) that recovers CO 2 using an aqueous solution of an amine compound as an absorbing solution has been proposed. FIG. 6 shows an example of chemical absorption equipment using an amine absorbing solution. The exhaust gas whose pressure has been increased by the
また、加熱スチーム32はSOxや酸素と反応して劣化した吸収液を再生させるために用いるリクレーマ31に供給される。再生塔26の底部に貯まったCO2を脱気した吸収液は、熱交換器43を経由してポンプ28bにより吸収塔25の下部充填層25bの上方に供給され、下部充填層25bで気液接触することにより排ガス中のCO2が吸収される。
Further, the
一方、再生塔26において、アミン吸収液から放出されたCO2は下部充填層26bと上部充填層26aを経由して再生塔26の頂部から外部に排出され、熱交換機46で冷却水により冷却され、分離器47で分離されたCO2は、高純度のCO2ガス29として回収される。またCO2を分離して蒸気に同伴されて飛散するアミン含有吸収液成分は上部充填層26aで捕集される。上部充填層26aでは、捕集された吸収液成分を洗浄するためガスを熱交換器46に供給される冷却水により冷却して、蒸気を凝縮したドレン水を分離器47で分離し、上部充填層26aにポンプ49で供給する。
On the other hand, in the
再生塔26には、リボイラ30でアミン吸収液を加熱スチーム32で間接加熱することにより発生する蒸気が供給される。また排ガス中の硫黄酸化物が吸収塔25でアミン吸収液に吸収されるとアミンと化合物(アミン−SOx塩)を形成するため、リクレイマー31で炭酸ナトリウムなどのアルカリ塩を添加し、加熱スチーム32で間接加熱することによりアミンを再生している。アミン吸収液によるCO2化学吸収法では加熱スチームなどの莫大な熱を必要とし、現状運転コストが非常に大きくなることが考えられる。
The
上記特許文献2等に開示されているアミン吸収液によるCO2化学吸収設備においては、アミン吸収液の再生に莫大な熱エネルギーが必要であり、運転コストが著しく大きくなる課題がある。
本発明の課題は、燃焼排ガスからの炭酸ガス(CO2)を化学吸収処理により回収するに当たり、膨大な熱エネルギーが必要なCO2化学吸収設備へ排ガスから回収した熱を供給することにより、CO2化学吸収設備の運転コストを低減する排煙処理方法と装置を提供することにある。
In the CO 2 chemical absorption facility using an amine absorbing solution disclosed in
An object of the present invention is to provide CO 2 chemical absorption equipment that requires enormous heat energy when recovering carbon dioxide (CO 2 ) from combustion exhaust gas by chemical absorption treatment, thereby supplying
本発明の上記課題は、ボイラから排出される排ガスから熱媒を循環させた熱回収器により熱を回収し、回収した熱をアミン吸収液によるCO2化学吸収設備の熱源として利用することで達成される。 The above-mentioned problem of the present invention is achieved by recovering heat from the exhaust gas discharged from the boiler by using a heat recovery device in which a heat medium is circulated, and using the recovered heat as a heat source of a CO 2 chemical absorption facility using an amine absorption liquid. Is done.
請求項1記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、該空気予熱器から排出される排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器と、該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集する集塵装置と、該集塵装置から排出される排ガスを湿式処理する湿式排煙脱硫装置と、該湿式排煙脱硫装置から排出される排ガスからアミン吸収液によりCO2を吸収分離するCO2化学吸収設備と、前記熱回収器とCO2化学吸収設備との間に熱媒循環路を設けた排煙処理装置である。
The invention according to
請求項2記載の発明は、CO2化学吸収設備にはアミン吸収液を加熱するためのリボイラおよび劣化したアミン吸収液を再生するためのリクレイマーを設け、該リボイラおよびリクレイマーと前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、リボイラおよびリクレイマーに不足する熱量を補うために加熱スチーム導入路をリボイラおよびリクレイマーに接続した請求項1に記載の排煙処理装置である。
The invention according to
請求項3記載の発明は、CO2化学吸収設備にはCO2吸収に利用されたアミン吸収液を加熱してCO2を分離して再生するアミン吸収液再生塔を設け、該アミン吸収液再生塔の外周は保温材で覆い、該保温材と前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、熱媒循環路を接続した請求項1記載の排煙処理装置である。
According to a third aspect of the present invention, the CO 2 chemical absorption facility is provided with an amine absorption liquid regeneration tower that heats the amine absorption liquid used for CO 2 absorption to separate and regenerate CO 2 , and regenerates the amine absorption liquid. The smoke exhausting treatment apparatus according to
請求項4記載の発明は、(a)リボイラおよびリクレイマーと(b)アミン吸収液再生塔の外周の保温材の両方と前記熱回収器との間にそれぞれ熱媒循環路を設け、該熱媒循環路には(a)リボイラおよびリクレイマーと(b)アミン吸収液再生塔のいずれかに熱媒を供給切替できる切替弁を設けた請求項1記載の排煙処理装置である。
In the invention according to
請求項5記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を予熱して燃焼装置に供給し、燃焼用空気の予熱で冷却された排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器を設け、該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集し、集塵後の排ガスを湿式による排煙脱硫処理を施し、さらに湿式排煙脱硫された排ガス中のCO2をアミン吸収液により吸収分離するCO2化学吸収設備を設け、前記熱回収器とCO2化学吸収設備との間に熱媒循環路を設けて熱回収器で回収した熱をCO2回収設備でのアミン吸収液の熱源として用いる排煙処理方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, combustion air is preheated with exhaust gas discharged from a combustion device including a boiler, supplied to the combustion device, and heat is recovered from the exhaust gas cooled by the preheating of the combustion air with a heat medium. A heat recovery device is provided to collect soot and dust in the exhaust gas discharged from the heat recovery device, the exhaust gas after dust collection is subjected to wet flue gas desulfurization treatment, and CO 2 in the exhaust gas subjected to wet exhaust gas desulfurization. at the CO 2 chemical absorption equipment to absorb separated by amine absorbent is provided, the heat of CO 2 recovery facility provided heat medium circulating passage is recovered in the heat recovery unit between the heat recovery unit and CO 2 chemical absorption equipment It is a flue gas processing method used as a heat source of the amine absorption liquid.
請求項6記載の発明は、熱回収器から回収された熱をCO2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーでのアミン吸収液の加熱用熱源として利用し、さらにアミン吸収液の加熱に不足する熱量をスチームで補う請求項5記載の排煙処理方法である。 The invention according to claim 6 uses the heat recovered from the heat recovery device as a heat source for heating the amine absorbing liquid in the reboiler and the reclaimer provided in the CO 2 chemical absorption facility, and is insufficient for heating the amine absorbing liquid. The smoke exhausting method according to claim 5, wherein the amount of heat generated is supplemented with steam.
請求項7記載の発明は、熱回収器から回収された熱をCO2化学吸収設備に設けられる再生塔の保温の熱源として利用する請求項5記載の排煙処理方法である。 The invention described in claim 7 is the smoke processing method according to claim 5, wherein the heat recovered from the heat recovery unit is used as a heat source for heat retention in the regeneration tower provided in the CO 2 chemical absorption facility.
請求項8記載の発明は、熱回収器から回収された熱をCO2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーの起動時の助熱として利用し、リボイラおよびリクレイマーの起動後は再生塔の保温の熱源として利用する請求項5記載の排煙処理方法である。
The invention according to
(作用)
本発明では、集塵装置の上流に熱回収器を設けることにより排ガスの熱を回収し、その熱をアミン吸収液によるCO2化学吸収設備へ運び、リボイラおよびリクレイマーの熱源や再生塔の保温熱源などをアミン吸収液再生に必要な熱源として利用することにより、CO2回収設備に必要な加熱スチーム量を低減することが可能となり、熱効率の高いシステムとすることが可能となる。
(Function)
In the present invention, the heat of the exhaust gas is recovered by providing a heat recovery device upstream of the dust collector, the heat is transferred to the CO 2 chemical absorption facility by the amine absorption liquid, and the heat source of the reboiler and the reclaimer and the heat retention of the regeneration tower By using a heat source or the like as a heat source necessary for regeneration of the amine absorbing liquid, it becomes possible to reduce the amount of heating steam necessary for the CO 2 recovery facility, and to achieve a system with high thermal efficiency.
請求項1、5記載の発明によれば、排ガスからの回収熱をCO2回収設備に利用することが可能となるため、CO2回収に必要な莫大な熱エネルギーを削減することができ、高効的に運用コストを削減することが可能である。 According to the first and fifth aspects of the present invention, it is possible to use the heat recovered from the exhaust gas in the CO 2 recovery facility, so that the enormous heat energy required for CO 2 recovery can be reduced. It is possible to effectively reduce operational costs.
請求項2、6記載の発明によれば、請求項1、5記載の発明の効果に加えて、熱回収器で排ガスから回収した熱はCO2化学吸収設備のリボイラおよびリクレイマーの熱源として利用可能となり、リボイラとリクレイマーで必要な加熱スチームの量を低減することができる。 According to the second and sixth aspects of the invention, in addition to the effects of the first and fifth aspects, the heat recovered from the exhaust gas by the heat recovery unit is used as a heat source for the reboiler and reclaimer of the CO 2 chemical absorption facility. This enables the amount of heating steam required by the reboiler and reclaimer to be reduced.
請求項3、7記載の発明によれば、請求項1、5記載の発明の効果に加えて、熱回収器で排ガスから回収した熱はCO2化学吸収設備の再生塔の保温材の熱源として利用されることが可能であるため、再生塔からの放熱を低減し、熱効率の高いCO2回収システムを実現することが可能となる。 According to the third and seventh aspects of the invention, in addition to the effects of the first and fifth aspects, the heat recovered from the exhaust gas by the heat recovery unit is used as a heat source for the heat insulating material of the regeneration tower of the CO 2 chemical absorption facility. Since it can be used, it is possible to reduce heat radiation from the regeneration tower and realize a CO 2 recovery system with high thermal efficiency.
請求項4、8記載の発明によれば、請求項1、5記載の発明の効果に加えて、熱媒の循環路に切り替えることで熱回収器で排ガスから回収した熱はリボイラおよびリクレイマーの起動時の助熱に利用され、リボイラおよびリクレイマーの起動後は、回収熱を再生塔の保温材の熱源として利用することができ、リボイラおよびリクレイマーの起動時の加熱スチームの供給による負荷を低減し、さらに再生塔からの放熱を低減することが可能であるため、熱効率が高く且つ安定した運転が可能なCO2回収システムを実現することが可能となる。
According to the inventions of
本発明の排煙処理システムの実施例について以下に説明する。 An embodiment of the flue gas treatment system of the present invention will be described below.
本発明の排煙処理システムの一実施例を図1に示す。ボイラ1からの排ガスは脱硝装置2に導入され、窒素酸化物を除去した後、空気予熱器3においてボイラ1で使用される燃焼用空気が排ガスにより加熱される。該空気予熱器3から排出された排ガスは熱回収器4に導入され、熱回収器4内を循環している熱媒により熱を回収されて冷却される。該熱回収器4から排出された排ガス中の煤塵は集塵装置5で捕集され、該集塵装置5から排出された排ガスは誘引ファン6で昇圧され、湿式脱硫装置7に導入される。該湿式脱硫装置7で排ガスは、噴霧される炭酸カルシウム含有スラリと接触することにより排ガス中の硫黄酸化物が排ガスから除去され、その後、排ガスはブロワ8で昇圧されて図2に示すCO2化学吸収設備9に送られた後、アミン吸収液により排ガス中のCO2が吸収除去され、CO2が除去された排ガスは脱硫ファン10により煙突11を経由して大気中に排出される。
An embodiment of the smoke emission treatment system of the present invention is shown in FIG. The exhaust gas from the
上記排煙処理システムにおいて、前記熱回収器4はCO2化学吸収設備9との間に熱媒を循環させる熱媒循環配管12を備えており、熱媒は熱媒循環ポンプ13で循環される構成となっており、熱回収器4で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン12を通り、CO2化学吸収設備9へ送られ、CO2化学吸収設備9全般の熱源として利用することにより、CO2化学吸収設備9で必要な加熱スチーム量を削減することが可能となり、運転コストを低減することが可能となる。また、CO2化学吸収設備9で熱を放出した熱媒は再び熱回収器4に戻される。
In the above flue gas treatment system, the
図1に示す排煙処理システムにおけるCO2化学吸収設備9を図2に示す。図2に示すCO2化学吸収設備9は、図6に示すCO2化学吸収設備9に図1に示す熱回収器4から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管12を設けた構成である。
すなわち、熱媒循環配管12は、CO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31に熱回収器4からの熱媒を供給し、再び熱回収器4へ熱媒を循環させる構成となっている。
FIG. 2 shows a CO 2
That is, the heat
熱回収器4とCO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31との間に熱媒循環ライン12を設けているため、熱回収器4で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン12を通りCO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31の熱源として利用可能となり、リボイラ30およびリクレイマー31で必要な熱量の一部を排ガスの回収熱で補うことができるため、リボイラ30とリクレイマー31で必要な加熱スチーム32の量を低減することができ、CO2化学吸収設備9の運転コストを削減することが可能となる。
Since the heat
図3は図2に示す排煙処理システムにおけるCO2化学吸収設備9の構成を変形した実施例を示す。本実施例のCO2化学吸収設備9では、熱回収器4から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管12をCO2化学吸収設備9の再生塔26の外側を覆う保温材33に通し、再び熱回収器4へ熱媒を循環させる構成となっている。
FIG. 3 shows an embodiment in which the configuration of the CO 2
熱回収器4とCO2化学吸収設備9の再生塔26の保温材33との間に熱媒循環ライン12が備えられていることより、熱回収器4で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン12を通り、CO2化学吸収設備9の再生塔26の保温材33の熱源として利用されることが可能であるため、再生塔26からの放熱を低減し、熱効率の高いCO2回収システムを実現することが可能となる。
Since the heat
図4は図2に示す排煙処理システムにおけるCO2化学吸収設備9の構成を変形した実施例を示す。図1に示す熱回収器4から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管12をCO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31、さらに再生塔26の保温材33に通し、再び熱回収器4へ熱媒を循環させる。熱媒循環配管12には切替バルブ34が設置され、リボイラ30およびリクレイマー31への供給または再生塔26の外側を覆う保温材33への供給に切り替えられる構成となっている。
FIG. 4 shows an embodiment in which the configuration of the CO 2
熱回収器4とCO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31、さらに再生塔26の保温材33との間に熱媒循環ライン12が備えられており、熱媒循環配管12には切替バルブ34が設置されていることにより、熱回収器4で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン12を通り、CO2化学吸収設備9のリボイラ30およびリクレイマー31の起動時の助熱に利用され、リボイラ30およびリクレイマー31起動後は、切替バルブ34の操作により回収熱を再生塔26の保温材33の熱源として利用することにより、リボイラ30およびリクレイマー31の起動時の加熱スチーム32の供給による負荷を低減し、さらに再生塔26からの放熱を低減することが可能であるため、熱効率が高く且つ安定した運転が可能なCO2回収システムを実現することが可能となる。
A heat
1 ボイラ 2 脱硝装置
3 空気予熱器 4 熱回収器
5 集塵装置 6 誘引ファン
7 湿式脱硫装置 8 ブロワ
9 CO2化学吸収設備 10 脱硫ファン
11 煙突 12 熱媒循環配管
13 熱媒循環ポンプ 18 再加熱器
25 吸収塔 25n ノズル
25b 吸収用充填層 25a 水洗用充填層
26 再生塔 26a 上部充填層
26b 下部充填層 26c 気液分散板
27 脱CO2ガス 28、40 ポンプ
29 CO2ガス 30 リボイラ
31 リクレイマー 32 蒸気
33 保温材 34 切替バルブ
40 ポンプ 41 熱交換器
43 熱交換器 44 ポンプ
46 熱交換機 47 分離器
49 ポンプ
1
Claims (8)
該空気予熱器から排出される排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器と、
該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集する集塵装置と、該集塵装置から排出される排ガスを湿式処理する湿式排煙脱硫装置と、
該湿式排煙脱硫装置から排出される排ガスからアミン吸収液によりCO2を吸収分離するCO2化学吸収設備と、
前記熱回収器とCO2化学吸収設備との間に熱媒循環路
を設けたことを特徴とする排煙処理装置。 An air preheater that heats combustion air using exhaust gas discharged from a combustion device including a boiler;
A heat recovery device for recovering heat from the exhaust gas discharged from the air preheater with a heat medium;
A dust collector that collects dust in the exhaust gas discharged from the heat recovery device, a wet flue gas desulfurization device that wet-treats the exhaust gas discharged from the dust collector,
A CO 2 chemical absorption facility that absorbs and separates CO 2 from the exhaust gas discharged from the wet flue gas desulfurization apparatus with an amine absorbing solution;
A flue gas treatment apparatus, wherein a heat medium circulation path is provided between the heat recovery unit and the CO 2 chemical absorption facility.
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