JP2013158685A - Ｃｏ２回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上流側に位置する装置の負荷が変動し、排ガス量が変動しても、ＣＯ_２の回収率を一定に追従させることができる装置を提供する。
【解決手段】排ガスの発生源からＣＯ_２回収装置に向けて排出される排ガスの実流量と排ガス処理率Ｒ_Ｇ１（式１）の積に基づいて処理する排ガスの目標処理量を特定し、かつ、排ガスの発生源からＣＯ_２回収装置に向けて排出される排ガスに含まれるＣＯ_２の実量と、排ガス処理率Ｒ_Ｇ１と、ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２（式２）と、の積に基づいてＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の目標回収量を特定するＣＯ_２回収装置。（式１）Ｒ_Ｇ１＝Ｔ_ＣＯ２／Ｖ_Ｇ１。Ｖ_Ｇ１：排ガスの発生源から排出される排ガスの流量、Ｔ_ＣＯ２：回収装置で処理する排ガスの量。（式２）Ｒ_ＣＯ２＝Ｃ_ＣＯ２／Ｖ_ＣＯ２。Ｖ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスに含まれるＣＯ_２の量、Ｃ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の量。
【選択図】図２

Description

本発明は、上流側に位置する装置の負荷の変動に伴い排ガス量の変動に対して回収率を追従させることのできるＣＯ_２回収装置に関する。

近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、二酸化炭素（以下、ＣＯ_２）が指摘されている。そこで、例えば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吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ_２を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ_２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。
ＣＯ_２回収装置は、ガス中のＣＯ_２を吸収液に吸収させる吸収塔と、吸収液からＣＯ_２を分離する再生塔と、を基本的な構成要素として備えている。これまで、ＣＯ_２回収装置を適正に運転するために、以下に示すようないくつかの提案がなされている。
目標のＣＯ_２回収量と排ガス中のＣＯ_２濃度から、目標達成に必要な排ガス量を決定し、ＣＯ_２回収装置へ排ガスを供給する（例えば，特許文献１）。
排ガス源（ＣＯ_２回収装置の上流に設置されるボイラやガスタービン）からの排ガス量と排ガス中のＣＯ_２濃度を計測し、目標ＣＯ_２回収率達成に必要な運転パラメータを決定する（例えば，特許文献２）。
排ガス源からのガスで、ＣＯ_２回収装置で処理されず、煙突を通じて大気放出されるガス流量またはガス組成を計測し、大気から煙突へ流入するような流れが生じないように、ＣＯ_２回収装置へ供給する排ガス量を決定する（例えば，特許文献３）

特開２０１１−５２７号公報 特開２０１１−５２８号公報 特開２０１０−１７６１７号公報

ところが、特許文献１では、目標ＣＯ_２回収量を回収するために必要な排ガス流量を算出し、排ガスをＣＯ_２回収装置に送り込んでいる。そのために、発電所のように負荷が変動するプラントで、一定率の排ガスを処理する場合には，目標ＣＯ_２回収量も変動するのにあわせて、その都度目標値を設定する必要が生じてしまう。
また、ＣＯ_２排出量削減とコストを両立するために、排ガスの一部を処理してＣＯ_２を回収（部分処理）できることがＣＯ_２装置に望まれている。しかし、特許文献２、３の提案は、排ガス全てをＣＯ_２回収装置に引きこむ場合の排ガス量を制御する方法を示しているだけであり、当該提案は排ガスの一部を処理する部分的な排ガスの処理に対応することができない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、上流側の負荷が変動し、排ガス量が変動しても、ＣＯ_２の回収率を一定に追従させることができるとともに、部分的に排ガスを処理することができるＣＯ_２回収装置を提供することを目的とする。

本発明のＣＯ_２回収装置は、ＣＯ_２を含有する排ガスと吸収液とを接触させて排ガス中のＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収塔と、ＣＯ_２吸収塔でＣＯ_２を吸収したリッチ溶液中のＣＯ_２を除去し、再生する再生塔と、を備え、再生塔でＣＯ_２を除去したリーン溶液である吸収液をＣＯ_２吸収塔で再利用するものである。
本発明のＣＯ_２回収装置は下記に示す排ガス処理率Ｒ_Ｇ１、ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２をＣＯ_２回収装置の運転パラメータとして設定する。
そして、排ガスの発生源からＣＯ_２回収装置に向けて排出される排ガスの実流量と排ガス処理率Ｒ_Ｇ１の積に基づいてＣＯ_２回収装置で処理する排ガスの目標処理量を特定する。
また、排ガスの発生源からＣＯ_２回収装置に向けて排出される排ガスに含まれるＣＯ_２の実量と、排ガス処理率Ｒ_Ｇ１と、ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２と、の積に基づいてＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の目標回収量を特定する。
Ｒ_Ｇ１＝Ｔ_ＣＯ２／Ｖ_Ｇ１
Ｖ_Ｇ１：排ガスの発生源から排出される排ガスの流量
Ｔ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスの量
Ｒ_ＣＯ２＝Ｃ_ＣＯ２／Ｖ_ＣＯ２
Ｖ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスに含まれるＣＯ_２の量
Ｃ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の量

本発明のＣＯ_２回収装置において、排ガスの実流量及び排ガスに含まれるＣＯ_２の実量は、当該排ガスを計測することにより直接的に求めることができる。また、排ガスの実流量は、排ガスの発生源に供給される燃料の流量及び燃焼ガスの流量に基づいて、また、排ガスに含まれるＣＯ_２の実量は、前記燃料及び前記燃焼ガスの流量および組成に基づいて、計算により間接的に求めることもできる。

本発明のＣＯ_２回収装置において、排ガスの発生源の負荷が所定値以上に変動すると、排ガスの発生源への負荷と排ガスの流量とが対応付けられたデータと、排ガスの発生源への負荷指令信号と、を照合することにより排ガスの実流量を求め、ＣＯ_２の目標回収量を特定することが好ましい。
そうすることで、負荷変動に対する追従性が向上する。

本発明のＣＯ_２回収装置において、排ガスの発生源の負荷に基づいて、ＣＯ_２の回収量に上限を設定することができる。
ＣＯ_２回収装置の動力源に、例えば上流側のプラントで消費される蒸気を用いる場合に、ＣＯ_２回収装置で消費される蒸気量が多くなりすぎると、その分だけ上流側のプラントで消費できる量が不足するおそれがある。そこで、ＣＯ_２回収装置におけるＣＯ_２回収量に上限を設けることで、ＣＯ_２回収装置で消費される蒸気量を制限する。

本発明のＣＯ_２回収装置において、排ガスの発生源の負荷に基づいて、吸収液循環流量の目標値を設定することができる。
そうすることで、排ガス流量が急激に変動した場合でも，この流量に追従して吸収液循環流量を変動させることで，負荷追従性を向上できる。

本発明によれば、上流側の負荷が変動し、排ガス量が変動した場合でも、回収率を一定に追従させることができるとともに、部分的に排ガスを処理することができるＣＯ_２回収装置が提供される。

第１実施形態によるＣＯ_２回収装置の構成を示す図である。 第１実施形態によるＣＯ_２回収装置の制御手順を示すフロー図である。 第２実施形態によるＣＯ_２回収装置の構成を示す図である。 第３実施形態によるＣＯ_２回収装置の構成を示す図である。 第３実施形態によるＣＯ_２回収装置の制御手順を示すフロー図である。 第４実施形態によるＣＯ_２回収装置の構成を示す図である。 第４実施形態によるＣＯ_２回収装置の制御手順を示すフロー図である。 第５実施形態によるＣＯ_２回収装置の構成を示す図である。

［ＣＯ_２回収装置の基本構成］
以下、本発明のいくつかの実施形態を説明するが、いずれの実施形態も適用されるＣＯ_２回収装置の基本的な構成は同じである。そこで、はじめにそのＣＯ_２回収装置について説明する。
図１に示すように、ＣＯ_２回収装置（以下、単に回収装置）１０は、例えば化石燃料を用いる発電プラント４０を構成するボイラ１１から排出されたＣＯ_２とＯ₂とを含有する排ガスＧ１と吸収液ＡＬとを接触させて排ガスＧ１からＣＯ_２を除去する吸収塔１３と、ＣＯ_２を吸収した吸収液であるリッチ溶液ＲＬからＣＯ_２を放出させて吸収液ＡＬを再生する再生塔１４とを主構成要素として備えている。
そして、この回収装置１０では、再生塔１４でＣＯ_２を除去した再生吸収液であるリーン溶液ＲＡＬは吸収塔１３で吸収液ＡＬとして再利用する。
回収装置１０は、また、回収制御部３０を備える。回収制御部３０は、上流側に位置する発電プラント４０の負荷が変動し、排ガス量が変動した場合でもＣＯ_２の回収率を一定に追従させるとともに、部分的な排ガスの処理を実現するために機能する。

回収装置１０において、ボイラ１１からのＣＯ_２を含んだ排ガスＧ１がボイラ１１と吸収塔１３を繋ぐ流路Ｆ１を通じて吸収塔１３に送られる。この流路Ｆ１上には、排ガスＧ１が吸収塔１３に供給される量を調整する主バルブ１２が設けられている。
流路Ｆ１から流路Ｆ２が分岐しており、分岐バルブ１６が設けられた流路Ｆ２の先端は煙突１５に繋がれている。ボイラ１１から排出される排ガスＧ１の中の一部を吸収塔１３に送らずに系外に排出する際に、流路Ｆ２を介して煙突１５から排ガスＧ１が排出される。分岐バルブ１６は、煙突１５からの排ガスＧ１の排出量を調整する。
流路Ｆ１上には、ボイラ１１から排出されるすべての排ガスＧ１の流量（実排ガス流量，計測Ｖ_Ｇ１）を計測する排ガス流量センサ２４、及び、その排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２の濃度（計測Ｙ_ＣＯ２）を計測するＣＯ_２濃度センサ２５を備えている。発電プラント４０、ボイラ１１の運転中、排ガス流量センサ２４及びＣＯ_２濃度センサ２５で計測された情報（計測Ｖ_Ｇ１、計測Ｙ_ＣＯ２）は回収制御部３０に継続的に転送される。排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２の実量は、計測Ｖ_Ｇ１と計測Ｙ_ＣＯ２とを乗ずることにより求めることができる。
なお、ボイラ１１と吸収塔１３の間に、排ガスを昇圧させる送風機、排ガスＧ１を冷却する冷却塔、脱硝・脱硫装置など他の要素を設けることを本発明は妨げない。

吸収塔１３において、排ガスＧ１は例えばアミン系溶液をベースとする吸収液ＡＬと向流接触し、排ガスＧ１中のＣＯ_２は、化学反応により吸収液ＡＬに吸収される。一方で、ＣＯ_２が除去された後の排ガスＧ２は、吸収塔１３に供給される吸収液ＡＬを含む凝縮水と気液接触して、排ガスＧ２に同伴する吸収液ＡＬが回収され、その後系外に放出される。
また、ＣＯ_２を吸収したリッチ溶液ＲＬは、リッチソルベントポンプ１７により昇圧され、リッチソルベントバルブ１８を介してリッチ／リーンソルベント熱交換器１９において、再生塔１４で再生された吸収液であるリーン溶液ＲＡＬにより加熱され、再生塔１４に供給される。吸収塔１３と再生塔１４は、流路Ｆ３で繋がれており、流路Ｆ３には吸収塔１３側から順に、リッチソルベントポンプ１７、リッチソルベントバルブ１８及びリッチ／リーンソルベント熱交換器１９が設けられている。ＣＯ_２を吸収したリッチ溶液ＲＬは、この流路Ｆ３を通って再生塔１４に供給される。

再生塔１４の上部から内部に放出されたリッチ溶液ＲＬは、吸熱反応を生じて、大部分のＣＯ_２を放出する。再生塔１４内で一部または大部分のＣＯ_２を放出した吸収液はセミリーン溶液ＲＡＬと称される。このセミリーン溶液ＲＡＬは、再生塔１４の下部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ_２が除去された吸収液、つまりリーン溶液ＲＡＬとなる。リーン溶液ＲＡＬは再生過熱器２２で水蒸気Ｓにより過熱され、再生塔１４の内部に蒸気として供給される。再生過熱器２２に供給される水蒸気Ｓは、例えば発電プラント４０との間で循環させる。そして、再生過熱器２２に供給される水蒸気Ｓは、流路Ｆ５上に設けられた水蒸気バルブ２３により供給量が制御される。
一方、再生塔１４の頭頂部からは塔内においてリッチ溶液ＲＬおよびセミリーン溶液ＲＡＬから放出された水蒸気を伴ったＣＯ_２ガス（ＣＯ_２）が導出される。このＣＯ_２ガスは、例えばコンデンサにより水蒸気が凝縮され、分離ドラムにて水を分離した後に、系外に放出されて別途回収される。この回収されたＣＯ_２ガスは、石油増進回収法（ＥＯＲ：Enhanced Oil Recovery）に基づいて油田中に圧入するか、帯水層へ貯留し、温暖化対策を図っている。なお、分離された水は再生塔１４の上部に供給される。
再生された吸収液（リーン溶液ＲＡＬ）は、リーンソルベントポンプ２０により圧送され、リーンソルベントバルブ２１を介してリッチ／リーンソルベント熱交換器１９に向けて送られる。そして、リーン溶液ＲＡＬはリッチ／リーンソルベント熱交換器１９においてリッチ溶液ＲＬにより冷却された後に、吸収塔１３に供給される。再生塔１４と吸収塔１３とは、流路Ｆ４で繋がれており、流路Ｆ４には再生塔１４側から順に、リーンソルベントポンプ２０、リーンソルベントバルブ２１及びリッチ／リーンソルベント熱交換器１９が設けられている。リーン溶液ＲＡＬは、この流路Ｆ４を通って吸収塔１３に戻される。

以上の一連のサイクルを繰り返すことで、回収装置１０は、ボイラ１１から排出される排ガスＧ１からＣＯ_２を連続的に回収する。その過程で、回収制御部３０は、主バルブ１２、分岐バルブ１６の開度を調整することで、回収装置１０で処理する排ガスＧ１の量（排ガス処理率）を制御する。また、回収制御部３０は、リッチソルベントポンプ１７、リッチソルベントバルブ１８、リーンソルベントポンプ２０、リーンソルベントバルブ２１、水蒸気バルブ２３の運転、開度を調整することで、吸収塔１３、再生塔１４により回収されるＣＯ_２の量（ＣＯ_２回収量）を制御する。以下説明する第１実施形態〜第５実施形態の各々は、この制御の内容に特徴を有している。ただし、いずれも、回収装置１０よりも上流側の発電プラント４０の負荷が変動するのにともなって排ガス流量が変動しても、排ガス回収率を一定に追従させること、及び、部分的に排ガスを処理すること、を達成できる点で共通する。

発電プラント４０の構成は任意であり、ボイラ１１で発生した蒸気を導いて駆動する高圧タービンと、高圧タービンから戻されてボイラ１１で再度加熱された再熱蒸気を導いて駆動する中圧タービンと、中圧タービンで動力を発生して減圧された蒸気を導いて駆動する低圧タービンと、低圧タービンで動力を発生して減圧された蒸気を復水する復水器と、を備えることができる。

〔第１実施形態〕
第１実施形態による回収制御部３０は、図１に示すように、運転パラメータ、その他を設定する設定部３１と、演算部３２と、駆動制御部３３と、を備えている。以下、図２も参照されたい。
設定部３１には、運転パラメータとして、排ガス処理率Ｒ_Ｇ１とＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２が入力、設定される（図２ ステップＳ１０１，１０３）。
排ガス処理率Ｒ_Ｇ１は、ボイラ１１から排出される排ガスＧ１の流量をＶ_Ｇ１とし、回収装置１０で処理する排ガスＧ１の量をＴ_ＣＯ２とすると、以下の式により求められる設定値である。
Ｒ_Ｇ１＝Ｔ_ＣＯ２／Ｖ_Ｇ１
また、ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２は、回収装置１０で処理する排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２の量をＶ_ＣＯ２、回収するＣＯ_２の量をＣ_ＣＯ２とすると、以下の式により求められる設定値である。
Ｒ_ＣＯ２＝Ｃ_ＣＯ２／Ｖ_ＣＯ２

回収制御部３０は、排ガス流量センサ２４から、ボイラ１１から排出される排ガスＧ１の実流量（計測Ｖ_Ｇ１）に関する情報を継続して取得している（図２ ステップＳ１０５）。また、回収制御部３０は、ＣＯ_２濃度センサ２５から、ボイラ１１から排出される排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２の濃度（計測Ｙ_ＣＯ２）に関する情報を継続して取得している（（図２ ステップＳ１０９））。

回収制御部３０は、演算部３２が、排ガス流量センサ２４から取得した計測Ｖ_Ｇ１と、パラメータとして設定されている排ガス処理率Ｒ_Ｇ１とを乗じ、ＣＯ_２回収装置１０で処理する排ガスＧ１の目標流量を設定する（図２ ステップＳ１０７）。この設定値に基づいて、駆動制御部３３が主バルブ１２及び分岐バルブ１６（流量制御器）の開度を制御する（図２ ステップＳ１１３）。

例えば、排ガス処理率Ｒ_Ｇ１が１００％と設定されている場合には、計測Ｖ_Ｇ１の全量を回収装置１０で処理するために、主バルブ１２を全開にする一方、分岐バルブ１６を全閉にする。そうすることで、発電プラント４０の負荷が変動してボイラ１１から排出される排ガスＧ１の流量が変動しても、排ガスＧ１は、そのすべてが流路Ｆ１を通って吸収塔１３に供給される。
また、例えば排ガス処理率Ｒ_Ｇ１が５０％と設定されている場合には、計測Ｖ_Ｇ１の５０％の量を回収装置１０で処理し、残りの５０％が煙突１５を介して系外に排出される。そのために、例えば、主バルブ１２の開度を５０％にする一方、分岐バルブ１６の開度を５０％にする。そうすることで、発電プラント４０の負荷が変動してボイラ１１から排出される排ガスＧ１の流量が変動しても、排ガスＧ１の５０％だけが流路Ｆ１を通って吸収塔１３に供給されるので、設定された排ガス処理率Ｒ_Ｇ１を維持しつつ部分的な排ガスの処理を実現する。

また、回収制御部３０は、演算部３２が、ＣＯ_２濃度センサ２５から取得した計測Ｙ_ＣＯ２（排ガス中のＣＯ_２濃度）と、排ガス流量センサ２４から取得した計測Ｖ_Ｇ１と、パラメータとして設定されている排ガス処理率Ｒ_Ｇ１及びＣＯ_２回収率ＲＣＯ_２の４つを乗じ、回収装置１０で処理・回収するＣＯ_２量の目標値とする（図２ ステップＳ１１１）。さらにこの設定値に基づいて、演算部３２は、回収装置１０の運転パラメータである吸収液循環流量及び蒸気供給流量を算出する。ここで、吸収液循環流量は、リッチソルベントポンプ１７、リッチソルベントバルブ１８、リーンソルベントポンプ２０及びリーンソルベントバルブ２１を調整することにより制御し、また、蒸気供給流量は水蒸気バルブ２３を調整することにより制御できる。したがって、駆動制御部３３は、演算部３２で算出された吸収液循環流量及び蒸気供給流量に基づいて、リッチソルベントポンプ１７、リーンソルベントポンプ２０の吐出量、リッチソルベントバルブ１８、リーンソルベントバルブ２１及び水蒸気バルブ２３の開度を調整することで、回収するＣＯ_２量を制御する（図２ ステップＳ１１５）。
以上の制御手順は、発電プラント４０の運転停止指令があるまで継続して実行される（図２ ステップＳ１１６）。

以上説明したように、第１実施形態によると、回収装置１０よりも上流側の装置であるボイラ１１の負荷が変動し、排ガスＧ１の流量が変動しても、ＣＯ_２回収率を一定に追従させることができるとともに、部分的に排ガスを処理することができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態のＣＯ_２回収装置１１０は、ボイラ１１から排出される排ガスＧ１の流量（計測Ｖ_Ｇ１）及びそこに含まれるＣＯ_２の濃度（計測Ｙ_ＣＯ２）を計測することなく、計算により求める点を除けば第１実施形態と同様である。したがって、以下では第１実施形態との相違点を中心に説明する。

第２実施形態は、計測Ｖ_Ｇ１の代わりに、図３に示すように、ボイラ１１に供給される燃焼空気流量（計測Ｖａ）及び燃料流量（計測Ｖｆ）を計測し、これらの合計値（計測Ｖｆ＋計測Ｖａ）を第１実施形態の計測Ｖ_Ｇ１（排ガスＧ１の実流量）の代替値として用いる。
または、ボイラ１１に供給される燃焼空気及び燃料は、予め設定されているのが通常であるから、計測Ｖａ及び計測Ｖｆの代替として設定値（設定Ｖａ及び設定Ｖｆ）を用いることもできる。

また、第２実施形態は、図３に示すように、ボイラ１１に供給される燃料及び空気の組成が既知の場合は、燃焼後のガス組成を計算することによりＣＯ_２濃度を求め、第１実施形態の計測Ｙ_ＣＯ２の代替値として用いる。

以上の通りであり、排ガスＧ１の流量は、第１実施形態のように計測により直接求めることができるし、第２実施形態のように燃焼空気流量（計測Ｖａ，設定Ｖａ）及び燃料流量（計測Ｖｆ，設定Ｖｆ）から計算により間接的に求めることができる。同様に、ＣＯ_２濃度は、第１実施形態のように計測により直接求めることができるし、第２実施形態のように供給される空気及び燃料の組成に基づいて計算により求めることができる。そして、計算により求められる排ガス実流量、ＣＯ_２濃度は、計測により求められる排ガス流量、ＣＯ_２濃度の代替として十分な精度を有しているので、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
加えて、正確に計測することは一般的には難しいボイラ１１からの排ガスＧ１の実流量を、第２実施形態では、計測が比較的容易な空気流量・燃料流量から求めることできる利点がある。これは、ボイラ１１からの排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２濃度についても同様であり、ＣＯ_２濃度を連続して計測することが難しくかつ、組成がほぼ一定の燃料及び空気からボイラ１１からの排ガスの組成を、計算により比較的容易に求めることができる。

〔第３実施形態〕
第３実施形態の回収装置１２０は、上流設備であるボイラ１１の負荷が大きく変動した場合の追従性を向上させることを目的としている。そのために、第３実施形態は、発電プラント４０における発電出力制御の目標値を負荷指令信号とし、この負荷指令信号と排ガスＧ１に含まれるＣＯ_２の量ＶＣＯ_２が対応付けられたテーブルデータを用意する。このテーブルデータは、図４に示すように、回収制御部３０の設定部３１に記憶させておく。このテーブルデータは、例えば、以下の関数として与えられる。
Ｖ_ＣＯ２＝ＦＡ（Ｌ_ＳＩＧ） Ｌ_ＳＩＧ：負荷指令信号

回収装置１２０は、回収制御部３０が発電プラント４０から負荷指令信号Ｌ_ＳＩＧを取得する。回収制御部３０は、負荷指令信号Ｌ_ＳＩＧを取得しながら上記テーブルデータを参照することで、ＣＯ_２量（Ｖ_ＣＯ２＝ＦＡ（Ｌ_ＳＩＧ）を特定する。そうすると、演算部３２は、以下の式に基づいて、ＣＯ_２目標回収量（推測値）を求める。
ＣＯ_２目標回収量＝ＦＡ（Ｌ_ＳＩＧ）×排ガス処理率Ｒ_Ｇ１×ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２

第３実施形態による回収装置１２０が、回収するＣＯ_２量として以上の推測値を用いるのは、ボイラ１１の負荷が大きく変動する間であり、それ以外では第１実施形態（第２実施形態）を適用すればよい。そのために、回収装置１２０は以下の手順を採用する。
図４、図５に示すように、回収制御部３０は、ボイラ１１の負荷設定値Ｂ１を取得するとともに、ボイラ１１の負荷計測値Ｂ２を取得する（図５ ステップＳ２０１）。なお、ボイラ１１の負荷計測値は、燃料流量及び蒸気発生量などから計算により求めることができる。
回収制御部３０は、さらに、負荷設定値Ｂ１と負荷計測値Ｂ２の差分ΔＭＷ１（絶対値）を求めるとともに、この差分ΔＭＷ１と既定値ｘを比較する（図５ ステップＳ２０３）。負荷設定値Ｂ１と負荷計測値Ｂ２の差分ΔＭＷ１が大きければ、ボイラ１１の負荷が大きく変動していると判断する。
差分が既定値ｘ未満であれば、図２のステップＳ１０１に進み、以下は第１実施形態と同様の手順で回収装置１０の運転が行われる。
一方、差分が既定値ｘ以上であれば、回収制御部３０は、取得した負荷指令信号（図５ ステップＳ２０５）に基づいて、テーブルデータ（ＦＡ（Ｌ_ＳＩＧ））より排ガスＧ１中のＣＯ_２量Ｖ_ＣＯ２を特定する（図５ ステップＳ２０７）。
以後は、図２のステップＳ１０１に進み、第１実施形態と同様の手順で回収装置１２０の運転が行われる。ただし、ＣＯ_２目標回収量演算(図２ ステップＳ１１１)の代わりにテーブルデータ（ＦＡ（Ｌ_ＳＩＧ））を用いる。

以上説明のように、第３実施形態による回収装置１０は、第１実施形態と同様の効果を備えるとともに、ＣＯ_２目標回収量を先行的に設定することができるので、ボイラ１１の負荷変動に対する追従性が向上する。

〔第４実施形態〕
回収装置１０は、再生塔１４に必要な蒸気の供給先を発電プラント４０、より具体的にはボイラ１１で生成した蒸気の一部を用いている。したがって、再生塔１４に供給する蒸気の量が多くなると、その分だけ発電プラント４０における発電能力を損なう恐れがある。そこで、第４実施形態では、必要な時には回収装置１０において回収可能なＣＯ_２回収量の上限値を定める、つまり回収装置１０の負荷に制限を設けることにより、発電プラント４０の発電能力を担保する。

そのために、第４実施形態の回収制御部３０は、図６に示すように、発電出力制御の目標値をボイラ１１の負荷指令信号Ｂ_ＳＩＧとして取得する。また、回収制御部３０は、ボイラ１１の最大負荷Ｂ_ｍａｘを保持する。
例えば、ボイラ１１の最大負荷Ｂ_ｍａｘに対して発電出力の値が近くなれば、ボイラ１１の負荷から回収装置１３０に割ける余力は小さいといえる。そこで回収制御部３０は、ボイラ１１の余力を判断するために、ボイラ１１の最大負荷Ｂ_ｍａｘと負荷指令信号Ｂ_ＳＩＧの差分ΔＭＷ２を求める。この差分が大きいほどボイラ１１の余力が大きく、逆に、差分が小さいほどボイラ１１の余力は小さくなる。そして、この差分に応じて回収装置１０が処理・回収可能なＣＯ_２量を求める。そのために、回収制御部３０は、当該差分と回収可能なＣＯ_２量とが対応付けられたテーブルデータを設定部３１に記憶させておく。このテーブルデータは、例えば、以下の関数として与えられる。
ＣＯ_２ｍａｘ＝ＦＢ（ΔＭＷ２）

回収制御部３０は、差分ΔＭＷ２を逐次求めながら、テーブルデータを参照することで、求められたこのＣＯ_２量を回収量上限値ＣＯ_２maxに設定する。そして、第１実施形態又は第２実施形態で求められるＣＯ_２回収量が回収量上限値ＣＯ_２maxを超えないように、第４実施形態の回収制御部３０は制限を設ける。

第４実施形態の回収制御部３０は、図７に示す手順で回収装置１０を運転する。
回収制御部３０は、負荷指令信号Ｂ_ＳＩＧを発電プラント４０から取得するとともに、自己が保持しているボイラ１１の最大負荷Ｂ_ｍａｘとの差分ΔＭＷ２を求める（図７ ステップＳ３０１，Ｓ３０３）。
次いで、回収制御部３０は、テーブルデータを参照することで求められた差分ΔＭＷ２に対応するＣＯ_２maxを特定する（図７ ステップＳ３０５）。
次に、回収制御部３０は、目標値Ｃ_ＣＯ２と回収量上限値ＣＯ_２maxの大小を比較する（図７ ステップＳ３０７）。目標値Ｃ_ＣＯ２が上限値ＣＯ_２max未満（図７ ステップＳ３０７ Ｙｅｓ）であれば、ボイラ１１に余力があると判断し、目標値Ｃ_ＣＯ２に基づいて吸収液循環流量及び蒸気供給流量を制御する（図７ ステップＳ３０９）。目標値Ｃ_ＣＯ２が上限値ＣＯ_２max以上（図７ ステップＳ３０７ Ｎｏ）であれば、ボイラ１１に余力がない判断し、目標値Ｃ_ＣＯ２を採用することなく上限値ＣＯ_２maxに基づいて吸収液循環流量及び蒸気供給流量を制御する（図７ ステップＳ３１１）。

以上説明したように、第４実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を備えるとともに、発電出力を優先させたい場合に、自動的にＣＯ_２目標回収量の設定値を下げることができる。また、排ガス処理率を誤って高い値に設定した場合でも、発電出力を低下させることなく発電プラント４０を運転できる。

〔第５実施形態〕
第５実施形態の回収装置１４０は、回収制御部３０の設定部３１が、ボイラ負荷指令（燃料流量設定値，空気流量設定値）Ｂ_ＳＩＧと吸収液循環流量Ｃ_Ｌとを対応付けたテーブルデータを保持する。このテーブルデータは以下の関数として与えられる。
Ｃ_Ｌ＝ＦＣ（Ｂ_ＳＩＧ）
回収制御部３０は、図８に示すように、ボイラ負荷指令Ｂ_ＳＩＧを取得するとともに、設定部３１のテーブルデータ（Ｃ_Ｌ＝ＦＣ（Ｂ_ＳＩＧ））を参照することで、吸収液循環流量設定値Ｃ_Ｌを特定し、実際の吸収液循環流量が設定値となるように制御する。ただし、吸収液循環流量設定値Ｃ_Ｌは、排ガス処理率及びＣＯ_２回収率を乗じたものとする。吸収液循環流量は、リッチソルベントポンプ１７、リッチソルベントバルブ１８等を調節することにより制御される。ＣＯ_２目標回収量の演算は第１実施形態〜第３実施形態のいずれの方法を用いてもよい。

第５実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を備えるとともに、排ガスＧ１の流量が急激に変動しても，この流量変動に追従して吸収液循環量を変動させることで、ボイラ１１の負荷変動に対する追従性が向上する。このとき、吸収塔１３におけるＣＯ_２回収率は低下しない。

上記実施形態では、発電プラント４０のボイラ１１で発生するＣＯ_２を回収する例について説明したが、本発明の対象はこれに限らず、ＣＯ_２を発生するいかなる装置、設備についても適用することができる。
また、吸収液の循環流量を制御する手段として、リッチソルベントポンプ１７、リーンソルベントポンプ２０等を示したが、これもまた一例であり、吸収液の循環流量を制御できる手段を広く適用することができる。
また、吸収液回収のための蒸気の供給源は発電プラント４０に限らず、個別に設けることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

Ｇ１，Ｇ２ 排ガス
１０，１１０，１２０，１３０，１４０ ＣＯ_２回収装置
１１ ボイラ
１２ 主バルブ
１３ 吸収塔
１４ 再生塔
１５ 煙突
１６ 分岐バルブ
１７ リッチソルベントポンプ
１８ リッチソルベントバルブ
１９ リッチ／リーンソルベント熱交換器
２０ リーンソルベントポンプ
２１ リーンソルベントバルブ
２２ 再生過熱器
２３ 水蒸気バルブ
２４ 排ガス流量センサ
２５ ＣＯ_２濃度センサ
３０ 回収制御部
３１ パラメータ設定部
３２ 演算部
３３ 制御部
４０ 発電プラント

Claims (6)

1. ＣＯ_２を含有する排ガスと吸収液とを接触させて排ガス中のＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収塔と、
   前記ＣＯ_２吸収塔でＣＯ_２を吸収したリッチ溶液中のＣＯ_２を除去し、再生する再生塔と、を備え、
   前記再生塔でＣＯ_２を除去したリーン溶液である吸収液をＣＯ_２吸収塔で再利用するＣＯ_２回収装置であって、
   下記に示す排ガス処理率Ｒ_Ｇ１、ＣＯ_２回収率ＲＣＯ_２を前記ＣＯ_２回収装置の運転パラメータとして設定し、
   前記排ガスの発生源から前記ＣＯ_２回収装置に向けて排出される前記排ガスの実流量と前記排ガス処理率Ｒ_Ｇ１の積に基づいて前記ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスの目標処理量を特定し、かつ、
   前記排ガスの発生源から前記ＣＯ_２回収装置に向けて排出される前記排ガスに含まれるＣＯ_２の実量と、排ガス処理率Ｒ_Ｇ１と、前記ＣＯ_２回収率Ｒ_ＣＯ２と、の積に基づいて前記ＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の目標回収量を特定する、
   ことを特徴とするＣＯ_２回収装置。
   Ｒ_Ｇ１＝Ｔ_ＣＯ２／Ｖ_Ｇ１
   Ｖ_Ｇ１：排ガスの発生源から排出される排ガスの流量
   Ｔ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスの量
   Ｒ_ＣＯ２＝Ｃ_ＣＯ２／Ｖ_ＣＯ２
   Ｖ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で処理する排ガスに含まれるＣＯ_２の量
   Ｃ_ＣＯ２：ＣＯ_２回収装置で回収するＣＯ_２の量
2. 前記ＣＯ_２回収装置に向けて排出される前記排ガスの実流量及び前記排ガスに含まれるＣＯ_２の実量は、当該排ガスを計測することにより求められる、
   請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
3. 前記排ガスの実流量は、前記排ガスの発生源に供給される燃料の流量及び燃焼ガスの流量に基づいて計算により求められ、かつ、
   前記排ガスに含まれるＣＯ_２の実量は、前記燃料及び前記燃焼ガスの流量および組成に基づいて、計算により求められる、
   請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
4. 前記排ガスの発生源の負荷が所定値以上に変動すると、
   前記排ガスの発生源への負荷と前記排ガスの流量とが対応付けられたデータと、前記排ガスの発生源への負荷指令信号と、を照合することにより前記排ガスの実流量を求め、前記ＣＯ_２の回収量を特定する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣＯ_２回収装置。
5. 前記排ガスの発生源の負荷に基づいて、前記ＣＯ_２の回収量の上限値が設定される、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣＯ_２回収装置。
6. 前記排ガスの発生源の負荷に基づいて、吸収液循環量の目標値が設定される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のＣＯ_２回収装置。

Images