JP2014018726A

JP2014018726A - ケミカルループシステム及びこれを用いた低品位炭焚き火力発電プラント

Info

Publication number: JP2014018726A
Application number: JP2012158927A
Authority: JP
Inventors: Terufumi Miyata; 輝史宮田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中に含まれるＣＯ_２の回収率を高める。
【解決手段】本発明に係るケミカルループシステムは、低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤とを反応させて燃焼排ガスからＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収装置（６）と、ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤を再生させるＣＯ_２吸収剤再生装置（７）と、乾燥装置（４）から発生した水蒸気をＣＯ２吸収装置へ供給する水分供給経路（４１，４３）と、を備え、ＣＯ_２吸収装置とＣＯ_２吸収剤再生装置との間でＣＯ_２吸収剤を循環させるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼排ガス中の二酸化炭素を、ケミカルループを用いて除去・回収するシステム、及びこのシステムを用いた低品位炭焚き火力発電プラントに関する。

ガス中の二酸化炭素（ＣＯ_２）を除去・回収するケミカルループシステムとして、例えば特許文献１が公知である。特許文献１は、移動層方式のＣＯ_２吸収装置へＣＯ_２を含有した気体を供給し、ＣＯ_２吸収装置内で当該気体とアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を活性成分としたＣＯ_２吸収剤とを接触・反応させてガス中のＣＯ_２を回収するというケミカルループの技術である。この特許文献１では、ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤は、流動層方式のＣＯ_２吸収剤再生装置へ供給され、加熱処理により再生ＣＯ_２吸収剤とＣＯ_２に分離される。

米国特許第６，３８７，３３７号明細書

低品位炭焚き火力発電プラントの熱効率を向上させ、排出されるＣＯ_２量を低減させるためには、低品位炭焚き火力発電プラントの上流側に低品位炭の乾燥装置を設置する必要がある。乾燥装置が設置された低品位炭焚き火力発電プラントにおいて、排出される燃焼排ガス中のＣＯ_２を回収するために特許文献１に記載のケミカルループを導入した場合、ＣＯ_２吸収剤（アルカリ金属の炭酸塩）とＣＯ_２を反応させるためには、ＣＯ_２と等モルの水分が必要であるが、低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中に含まれる水分量は、ＣＯ_２量と比較して少ない。このため、特許文献１に記載のケミカルループでは、低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中に含まれるＣＯ_２の回収率を高めることができないといった課題がある。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中に含まれるＣＯ_２の回収率を高めることができるケミカルループシステム及びこれを用いた火力発電プラントを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、第１〜第４の手段からなるケミカルループシステムと、第５〜第９の手段からなる低品位炭焚き火力発電プラントを開示する。

まず、上記目的を達成するために、本発明の第１の手段は、低品位炭を乾燥させる乾燥装置を有する低品位炭焚き火力発電プラントに用いられるケミカルループシステムであって、前記低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤とを反応させて燃焼排ガスからＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収装置と、ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤を再生させるＣＯ_２吸収剤再生装置と、前記乾燥装置から発生した水蒸気を前記ＣＯ２吸収装置へ供給する水分供給経路と、を備え、前記ＣＯ_２吸収装置と前記ＣＯ_２吸収剤再生装置との間で前記ＣＯ_２吸収剤を循環させるようにしたことを特徴とするケミカルループシステムである。

第１の手段によれば、低品位炭の乾燥装置で発生した水蒸気を利用して、ＣＯ_２吸収装置に導入される燃焼排ガスの水分量を増やすことができるから、ＣＯ_２の回収率を高めることができる。また、乾燥装置で発生した水蒸気を利用することにより、エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明の第２の手段は、前記第１の手段において、前記ＣＯ_２吸収装置で燃焼排ガス中のＣＯ_２と前記ＣＯ_２吸収剤との反応により生じた熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第１熱伝達手段をさらに備えたことを特徴としている。

ＣＯ_２吸収剤再生装置でＣＯ_２吸収剤を再生させる反応は吸熱反応である。一方、ＣＯ_２吸収装置で燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤との反応は発熱反応である。したがって、第２の手段のように、ＣＯ_２吸収剤再生装置でＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として、ＣＯ_２吸収装置で燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤との反応により生じた熱を利用すれば、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明の第３の手段は、前記第１の手段または前記第２の手段において、前記水分供給経路を流れる水蒸気を前記乾燥装置へと戻すバイパス経路と、前記バイパス経路を流れる水蒸気を加圧する圧縮機と、をさらに備えたことを特徴としている。

第３の手段によれば、圧縮機で加圧された水蒸気を乾燥装置の熱源として利用することができるから、熱エネルギーの有効利用が図られる。また、乾燥装置が流動層方式の場合には、加圧された水蒸気を流動化ガスとして利用することもできるといった利点もある。

本発明の第４の手段は、前記第１の手段から前記第３の手段の何れかの手段において、前記ＣＯ_２吸収剤の活性成分がアルカリ金属塩であることを特徴としている。

第４の手段によれば、次に述べるように、比較的低温である燃焼排ガスをＣＯ２吸収剤の再生に利用できるので、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

次に、上記第１〜第４の手段に係る本発明の作用について説明する。
（１）反応機構
燃焼排ガス中のＣＯ_２は、（式１）のようにＣＯ_２吸収剤（アルカリ金属の炭酸塩）と反応して回収される。ここでは、ＣＯ_２吸収剤の一例として、炭酸ナトリウム（炭酸ソーダ、Ｎａ_２ＣＯ_３）を挙げて説明する。
（式１）：
Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→２ＮａＨＣＯ_３−４８６．８９ｋＪ／ｍｏｌ（発熱）

（式１）の反応には、燃焼排ガス中のＣＯ_２と等モルの水分（水蒸気）が必要となる。例えば、豪州産の低品位炭である褐炭（水分６０．５％ｗｂ、Ｃ：６８．４％ｄｂ、Ｈ：４．９％ｄｂ）を高品位炭と同程度の水分量１０〜３０％に乾燥後、完全燃焼させた場合の燃焼排ガス中のＣＯ_２、水蒸気量は表１のようになる。

燃焼排ガス中のＣＯ_２量は水蒸気量より多いので、表１中の条件１では、理論上、燃焼排ガス中のＣＯ_２を約５４％しか回収できない。ＣＯ_２回収率を向上させるためには、水蒸気を供給する必要があり、本発明では、当該水蒸気として、低品位炭の乾燥に伴って生じた水分（水蒸気）を利用する。これにより、ＣＯ_２の回収率を高めることができる。

（２）反応条件
（式１）に示した反応よりＣＯ_２を回収し、（式２）に示した「か焼」によりＣＯ_２を再放出、ＣＯ_２吸収剤（Ｎａ_２ＣＯ_３）を再生させることができる。ケミカルループ反応は、（式１）、（式２）の繰り返しの反応である。
（式２）：
２ＮａＨＣＯ_３→Ｎａ_２ＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２＋４８６．８９ｋＪ／ｍｏｌ（吸熱）

アルカリ金属並びにアルカリ土類金属の炭酸水素塩のGibbsの自由エネルギー（Ｇ）と温度（Ｔ）との関係を図１に示す。Gibbsの自由エネルギー（Ｇ）は、標準生成エンタルピー（Ｈ）及び標準エントロピー（Ｓ）から（式３）により計算できる。
（式３）：
Ｇ＝Ｈ−Ｔ×Ｓ

図１において、Gibbsの自由エネルギー（Ｇ）の値がゼロとなる温度が「理論か焼温度（理論再生温度）」である。例えば、低品位炭焚き発電プラントにケミカルループにＣＯ_２吸収剤として炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）を導入した場合、炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）は常温近傍でＣＯ_２と反応して重曹（ＮａＨＣＯ_３）となる。重曹（ＮａＨＣＯ_３）の「理論か焼温度」は約１２９℃であり、「か焼」の熱源として低品位炭焚き発電プラントの燃焼排ガスを利用することができる。

ＣＯ_２吸収剤として、ナトリムと同族のアルカリ金属であるカリウムの炭酸塩（Ｋ_２ＣＯ_３）を用いた場合、「理論か焼温度」は約１５３℃であり、約２４℃高くなるが「か焼」の熱源として低品位炭焚き発電プラントの燃焼排ガスを利用することができる。しかし、ＣＯ_２吸収剤として、生石灰（ＣａＯ）を導入した場合、「理論か焼温度」は約８１３℃とアルカリ金属系のＣＯ_２吸収剤を用いた場合の「か焼温度」より高くなり、褐炭焚き発電プラントの燃焼排ガスの利用が難しい。したがって、ＣＯ_２吸収剤として、アルカリ金属系の炭酸塩の利用が好ましい。

また、上記目的を達成するために、本発明の第５の手段は、ボイラから排出された燃焼排ガスを、脱硝装置、エアーヒータ、集塵装置、脱硫装置の順に流す排ガス系統と、前記ボイラが生成する蒸気によって蒸気タービンを駆動し、前記蒸気タービンを駆動した後に復水器へ蒸気を供給する蒸気系統と、前記復水器によって復水された水を前記ボイラに供給する給水系統と、低品位炭を乾燥させる乾燥装置と、前記燃焼排ガス中のＣＯ_２を除去・回収するケミカルループシステムと、を備えた低品位炭焚き火力発電プラントであって、前記ケミカルループシステムは、前記脱硫装置にて処理された前記燃焼排ガスを導き、当該燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤とを反応させて燃焼排ガスからＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収装置と、ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤を再生させるＣＯ_２吸収剤再生装置と、前記乾燥装置で発生した水蒸気を前記ＣＯ２吸収装置へ供給する水分供給経路と、を備え、前記ＣＯ_２吸収装置と前記ＣＯ_２吸収剤再生装置との間で前記ＣＯ_２吸収剤を循環させるようにしたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラントである。

第５の手段によれば、低品位炭の乾燥装置で発生した水蒸気を利用して、ＣＯ_２吸収装置に導入される燃焼排ガスの水分量を増やすことができるから、ＣＯ_２の回収率を高めることができる。また、乾燥装置で発生した水蒸気を利用することにより、エネルギーの有効利用を図ることができる。さらに、脱硫装置にて処理された燃焼排ガスをＣＯ_２吸収装置へ供給するようにしたので、ＣＯ_２吸収剤の硫黄分吸収による劣化を抑制することができる。

本発明の第６の手段は、前記第５の手段において、前記エアーヒータを流れた後の燃焼排ガスの熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第２熱伝達手段をさらに備えたことを特徴としている。第６の手段によれば、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明の第７の手段は、前記第５の手段において、前記蒸気タービンの抽気蒸気の熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第３熱伝達手段をさらに備えたことを特徴としている。第７の手段によれば、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明の第８の手段は、前記第５の手段または前記第６の手段において、前記ＣＯ_２吸収装置を流れた後の燃焼排ガスと前記エアーヒータを流れた後の燃焼排ガスとで熱交換する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された燃焼排ガスの熱を、前記乾燥装置内の低品位炭を乾燥させるための熱源として伝達する第４熱伝達手段と、をさらに備えたことを特徴としている。第８の手段によれば、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明の第９の手段は、前記第５の手段または前記第７の手段において、前記ＣＯ_２吸収装置を流れた後の燃焼排ガスと前記蒸気タービンの抽気蒸気とで熱交換する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された燃焼排ガスの熱を、前記乾燥装置内の低品位炭を乾燥させるための熱源として伝達する第５熱伝達手段と、をさらに備えたことを特徴としている。第９の手段によれば、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。

本発明によれば、上記した構成を備えているので、低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中に含まれるＣＯ_２の回収時の効率を高めることができる。

本発明に係るケミカルループシステムの作用を説明するための図である。本発明の第１実施例に係るケミカルループシステムの構成図である。本発明の第２実施例に係る低品位炭焚き火力発電プラントの構成図である。本発明の第３実施例に係る低品位炭焚き火力発電プラントの構成図である。

本発明の内容を下記に記載の実施例にて詳細に説明するが、本発明が本実施例にて制限されるものではない。

「第１実施例」
図２に本発明の第１実施例の概略を示す。低品位炭（乾燥前）は、低品位炭供給ホッパ１で一時貯留された後、低品位炭供給ロータリーバルブ２により粗粉砕装置３へ切出されて平均粒径約２ｍｍとなるように粗粉砕される。粗粉砕された低品位炭（乾燥前）は、乾燥装置４にて乾燥された後、低品位炭（乾燥後）として乾燥装置４から排出される。当該低品位炭（乾燥後）は、冷却装置（図示しない）に供給されて７０℃以下となるように冷却される。

ＣＯ_２吸収剤である炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）は、炭酸ソーダ供給ホッパ９に貯留されている。当該炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）は、制御装置（図示しない）からの制御指令に基づいて炭酸ソーダ供給ロータリーバルブ１０により切出されてＣＯ_２吸収装置６へ供給、充填される。ＣＯ_２と水分とを含有した燃焼排ガス（低温）の温度は５０〜６０℃である。当該燃焼排ガス（低温）は、燃焼排ガスブロワ１３によりＣＯ_２吸収装置６へ供給される。

ＣＯ_２吸収装置６において、当該燃焼排ガス（低温）に含有されるＣＯ_２と水分、当該水分（水蒸気）がＣＯ_２吸収剤と反応して重曹（ＮａＨＣＯ_３）が発熱を伴って生成される。ＣＯ_２と水分が除去された燃焼排ガスは、８０〜１００℃の温度でＣＯ_２吸収装置から加熱装置８へ供給される。

加熱装置８内には伝熱管３１が設置されており、当該伝熱管３１へ燃焼排ガス（高温）を供給し、ＣＯ_２と水分が除去された燃焼排ガスを、伝熱管３１を介して間接加熱できるようになっている。加熱源として利用される燃焼排ガス（高温）の温度は３４０〜３６０℃である。加熱装置８で１１０〜１３０℃まで間接加熱された燃焼排ガスは、乾燥装置４の伝熱管３３へと供給され、低品位炭（乾燥前）を乾燥させるための熱源として利用される。

乾燥装置４は、蒸気流動層方式により低品位炭を乾燥させるものである。低品位炭の乾燥で生じた水分（蒸気）４２は、乾燥装置４に設置された排気管（水分供給経路）４１から排出された後、水分（蒸気）供給管（水分供給経路）４３へ導かれる。水分（蒸気）供給管４３は分岐され、一端はＣＯ_２吸収装置６に接続され、他端は蒸気圧縮機（圧縮機）５に接続されている。よって、水分（蒸気）４２の一部はＣＯ２吸収装置６へ供給され、残りは、蒸気圧縮機５に供給される。蒸気圧縮機５に供給された水分（蒸気）４２は、圧縮されて過熱蒸気となり、乾燥装置４の流動化ガスとして利用される。この水分（蒸気）供給管４３から分岐して乾燥装置４へと蒸気を戻す経路が、本発明の「バイパス経路」に相当する。

なお、伝熱管３３を流れた燃焼排ガスの乾燥装置４の出口における温度は、１００〜１２０℃である。つまり、１１０〜１３０℃で乾燥装置４に取り込まれた後の燃焼排ガスは、乾燥装置４よって低品位炭の乾燥に利用され、１００〜１２０℃まで温度が下がった状態で、下流に流れていくことになる。

ＣＯ_２吸収装置６にて生成された上記重曹（ＮａＨＣＯ_３）は、ＣＯ_２吸収装置６からＣＯ_２吸収剤再生装置７へ供給される。ＣＯ_２吸収剤再生装置７において、重曹（ＮａＨＣＯ_３）は、吸熱反応により炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）、ＣＯ_２、水分（水蒸気）に分解される。即ち、炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）が再生される。当該再生された炭酸ソーダ（Ｎａ_２ＣＯ_３）は、ＣＯ_２吸収剤再生装置７からＣＯ_２吸収装置６へ循環供給され、再び、ＣＯ_２吸収装置６においてＣＯ２吸収剤として利用される。

ＣＯ_２吸収装置６並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７における反応温度を一定に維持にするため、ＣＯ_２吸収装置６とＣＯ_２吸収剤再生装置７は、熱交換器（第１熱伝達手段）３０を介して接続されている。当該熱交換器３１には、伝熱媒体として水／水蒸気が充填される。ＣＯ_２吸収装置６において、水は反応熱（発熱）を吸収して水蒸気となり、ＣＯ_２吸収剤再生装置７において、当該水蒸気は重曹（ＮａＨＣＯ_３）へ熱を供給して水となる。当該水は、循環ポンプ（図示しない）により熱交換器３０内を流通して、再び、ＣＯ_２吸収剤再生装置７からＣＯ_２吸収装置６へ供給される。これにより、水−水蒸気のサイクルが形成される。

ＣＯ_２吸収剤再生装置７には伝熱管３２が設置されている。当該伝熱管３２へ燃焼排ガス（高温）が供給され、重曹（ＮａＨＣＯ_３）は伝熱管３２を介して間接加熱される。当該伝熱管３２入口の燃焼排ガス（高温）温度は３４０〜３６０℃、出口温度は２９０〜３１０℃である。この燃焼排ガス（高温）の顕熱差で重曹（ＮａＨＣＯ_３）の「か焼温度」が維持される。ＣＯ_２吸収剤再生装置７において、重曹（ＮａＨＣＯ_３）の分解で生じたＣＯ_２と水分（水蒸気）は、ＣＯ_２排出ブロワ１４によりＣＯ_２吸収剤再生装置７から冷却装置１１、汽水分離器１２の順に供給され、ＣＯ_２と水に分離される。

以上説明したように、第１実施例によれば、アルカリ金属系のＣＯ_２吸収剤とＣＯ_２との反応には、ＣＯ_２と等モルの水分が必要となるところ、低品位炭の乾燥で生じた水分（水蒸気）をケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６で有効に利用することができるから、ＣＯ_２の回収率が向上する。また、アルカリ金属系のＣＯ_２吸収剤を用いているので、ＣＯ_２吸収剤再生装置７の熱源として、３４０〜３６０℃の燃焼排ガスの熱を利用することができる。よって、熱エネルギーの有効利用が図られる。

「第２実施例」
図３に本発明の第２実施例の概略を示す。第２実施例は、第１実施例で記載したケミカルループシステムを低品位炭焚き火力発電プラントへ導入した場合の一例を示したものである。なお、ケミカルループシステムについては第１実施例で説明しているので、同一符号を付して、ここでの説明は省略する。図３に示す低品位炭焚き火力発電プラントは、ボイラ２１から排出された燃焼排ガスが流れる排ガス系統１００ａと、ボイラ２１が生成する蒸気が流れる蒸気系統１００ｂと、復水器５６によって復水された水が流れる給水系統１００ｃと、低品位炭を粉砕する粉砕装置２０と、を備えている。

排ガス系統１００ａは、ボイラ２１で低品位炭を燃焼した際に発生した燃焼排ガスを煙突２７へと導くための系統であり、ボイラ２１、脱硝装置２２、エアーヒータ２３、ガスガスヒータ２４、除塵装置（集塵装置）２５及び脱硫装置２６の順に配管で接続されて構成される。ガスガスヒータ２４の熱回収部２４ａはエアーヒータ２３と除塵装置２５との間、ガスガスヒータ２４の再加熱部２４ｂは脱硫装置２６と煙突２７との間に設置されている。さらに、脱硫装置２６の出口は、ＣＯ_２吸収装置６、加熱装置８、乾燥装置４、ガスガスヒータ２４の再加熱部２４ｂ、煙突２７の順に配管で接続されていて、ボイラ２１で発生した燃焼排ガスは、各装置を流れる過程で環境規制物質やＣＯ_２、水分が除去され、最終的に煙突２７から大気に排出される。

蒸気系統１００ｂは、ボイラ２１で生成された蒸気が流れる系統であり、高圧タービン５２、中圧タービン５３、低圧タービン５４と復水器５６とを備える。ボイラ２１で生成された蒸気は、高圧蒸気配管５１によって蒸気タービン５２，５３，５４まで導かれ、その蒸気によって蒸気タービンが駆動される。蒸気タービンが駆動することで、発電機５５が回転して発電する。そして、蒸気タービンから排出された蒸気は、復水するために復水器５６に供給される。

給水系統１００ｃは、復水器５６によって復水された水をボイラ２１に供給するための系統であり、復水器５６とボイラ２１とを復水配管５７で接続して構成される。なお、復水器５６へは、冷却水配管を介して冷却水が供給される。

第２実施例において、ＣＯ_２と水分とを含有した燃焼排ガス（低温）は、脱硫装置２６を流れた後に、ＣＯ_２吸収装置６へ導かれて、燃焼排ガス中のＣＯ_２と水分が除去される。ＣＯ_２と水分が除去された燃焼排ガス（低温）は、加熱装置８により加熱され、乾燥装置４の伝熱管（第４熱伝達手段）３３に導入される。そこで、燃焼排ガス（低温）は、低品位炭の乾燥の熱源として利用された後、ガスガスヒータ２４の再加熱部２４ｂ入口へ導かれる。そして、ＣＯ２と水分が除去された燃焼排ガスは、煙突２７から大気に排出される。ここで、脱硫装置２６にて処理された燃焼排ガスをＣＯ_２吸収装置６へ供給するようにしたのは、ＣＯ_２吸収剤の硫黄分吸収による劣化を抑制するためである。

また、第２実施例では、エアーヒータ２３出口の燃焼排ガス（高温）が、各装置の熱源として利用される。具体的には、当該燃焼排ガス（高温）は、加熱装置８内に設置された伝熱管３１並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７内に設置された伝熱管（第２熱伝達手段）３２へ導かれて（図３の＊１）、加熱装置８並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７の熱源と利用される。加熱装置８内に設置された伝熱管３１並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７内に設置された伝熱管３２から排出された当該燃焼排ガス（高温）は、ガスガスヒータ２４の熱回収部２４ａ入口へ導かれる（図３の＊２）。よって、熱エネルギーの有効利用が図られる。

以上説明したように、第２実施例によれば、低品位炭焚き火力発電プラントに低品位炭の乾燥装置４、並びにケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６を導入したことにより、ＣＯ_２排出量の低減、設備の小型化、ＣＯ_２回収率の向上など、様々な相乗効果が生じる。より具体的には、乾燥装置４を導入したので、火力発電プラントへ持込む蒸発潜熱（低品位炭に含まれる水分に関係するもの）量が少なくなるので、火力発電プラントの熱効率が向上し、ＣＯ_２排出量の低減が可能となる。

また、乾燥装置４を有する火力発電プラントにケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６を導入すれば、乾燥装置４のない火力発電プラントにＣＯ_２吸収装置６を導入した場合と比較して、処理するＣＯ_２量が少なくて済むので、当該ＣＯ_２吸収装置６の小型化が可能となる。さらに、ケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６では、アルカリ金属系のＣＯ_２吸収剤とＣＯ_２との反応には、ＣＯ_２と等モルの水分が必要となるところ、低品位炭の乾燥で生じた水分（水蒸気）をケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６で有効に利用することができるから、ＣＯ_２の回収率が向上する。

「第３実施例」
図４に第３実施例の概略を示す。第３実施例は、第１実施例で記載したケミカルループシステムを低品位炭焚き火力発電プラントへ導入した場合のもう一つの例を示したものである。なお、低品位炭焚き発電プラントの排ガス流路に設置された主要機器は、第２実施例と同じであるため、同一符号を付して、ここでの説明は省略する。

第３実施例において、ＣＯ_２と水分とを含有した燃焼排ガス（低温）は、脱硫装置２６を流れた後に、ＣＯ_２吸収装置６へ導かれて、ＣＯ_２と水分が除去される。ＣＯ_２と水分が除去された燃焼排ガス（低温）は、加熱装置８により加熱され、乾燥装置４の伝熱管（第５熱伝達手段）３３に導入される。そこで、燃焼排ガス（低温）は、低品位炭の乾燥の熱源として利用された後、ガスガスヒータ２４の再加熱部２４ｂ入口へ導かれる。

また、第３実施例では、中圧タービン５３の抽気蒸気が各装置の熱源として利用される。具体的には、当該中圧タービン抽気蒸気は、加熱装置８内に設置された伝熱管３１並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７内に設置された伝熱管（第３熱伝達手段）３２へ導かれて（図４の＊３）、加熱装置８並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７の熱源と利用される。加熱装置８内に設置された伝熱管３１並びにＣＯ_２吸収剤再生装置７内に設置された伝熱管３２から排出された抽気蒸気は低圧蒸気となっているので、低圧タービン５４と復水器５６との間の配管へ導かれる（図４の＊４）。よって、熱エネルギーの有効利用が図られる。

以上説明したように、第３実施例においても、第２実施例と同様に、低品位炭焚き火力発電プラントに低品位炭の乾燥装置４、並びにケミカルループ方式のＣＯ_２吸収装置６を導入したことにより、ＣＯ_２排出量の低減、設備の小型化、ＣＯ_２回収率の向上など、様々な相乗効果が生じる。

１：低品位炭供給ホッパ、２：低品位炭供給ロータリーバルブ、３：粗粉砕装置
４：乾燥装置、５：蒸気圧縮機（圧縮機）、６：ＣＯ２吸収装置
７：ＣＯ２吸収剤再生装置、８：加熱装置、９：炭酸ソーダ供給ホッパ
１０：炭酸ソーダ供給ロータリーバルブ、１１：冷却装置、１２：汽水分離器
１３：燃焼排ガスブロワ、１４：ＣＯ２排出ブロワ、２０：粉砕装置
２１：低品位炭焚きボイラ、２２：脱硝装置、２３：エアーヒータ
２４：ガスガスヒータ、２５：除塵装置（集塵装置）、２６：脱硫装置、２７：煙突
３０：熱交換器（第１熱伝達手段）、３１：伝熱管
３２：伝熱管（第２熱伝達手段、第３熱伝達手段）
３３：伝熱管（第４熱伝達手段、第５熱伝達手段）、４１：排気管、
４２：低品位炭の乾燥で生じた水分（蒸気）、４３：水分（蒸気）供給管
５１：高圧蒸気配管、５２：高圧タービン（蒸気タービン）
５３：中圧タービン（蒸気タービン）、５４：低圧タービン（蒸気タービン）、
５５：発電機、５６：復水器、５７：復水配管

Claims

低品位炭を乾燥させる乾燥装置を有する低品位炭焚き火力発電プラントに用いられるケミカルループシステムであって、
前記低品位炭焚き火力発電プラントから発生した燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤とを反応させて燃焼排ガスからＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収装置と、
ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤を再生させるＣＯ_２吸収剤再生装置と、
前記乾燥装置から発生した水蒸気を前記ＣＯ２吸収装置へ供給する水分供給経路と、を備え、
前記ＣＯ_２吸収装置と前記ＣＯ_２吸収剤再生装置との間で前記ＣＯ_２吸収剤を循環させるようにしたことを特徴とするケミカルループシステム。
請求項１の記載において、
前記ＣＯ_２吸収装置で燃焼排ガス中のＣＯ_２と前記ＣＯ_２吸収剤との反応により生じた熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第１熱伝達手段をさらに備えたことを特徴とするケミカルループシステム。
請求項１または２の記載において、
前記水分供給経路を流れる水蒸気を前記乾燥装置へと戻すバイパス経路と、前記バイパス経路を流れる水蒸気を加圧する圧縮機と、をさらに備えたことを特徴とするケミカルループシステム。
請求項１〜３の何れか１項の記載において、
前記ＣＯ_２吸収剤の活性成分がアルカリ金属塩であることを特徴とするケミカルループシステム。
ボイラから排出された燃焼排ガスを、脱硝装置、エアーヒータ、集塵装置、脱硫装置の順に流す排ガス系統と、前記ボイラが生成する蒸気によって蒸気タービンを駆動し、前記蒸気タービンを駆動した後に復水器へ蒸気を供給する蒸気系統と、前記復水器によって復水された水を前記ボイラに供給する給水系統と、低品位炭を乾燥させる乾燥装置と、前記燃焼排ガス中のＣＯ_２を除去・回収するケミカルループシステムと、を備えた低品位炭焚き火力発電プラントであって、
前記ケミカルループシステムは、
前記脱硫装置にて処理された前記燃焼排ガスを導き、当該燃焼排ガス中のＣＯ_２とＣＯ_２吸収剤とを反応させて燃焼排ガスからＣＯ_２を除去するＣＯ_２吸収装置と、
ＣＯ_２を吸収させたＣＯ_２吸収剤を再生させるＣＯ_２吸収剤再生装置と、
前記乾燥装置で発生した水蒸気を前記ＣＯ２吸収装置へ供給する水分供給経路と、を備え、
前記ＣＯ_２吸収装置と前記ＣＯ_２吸収剤再生装置との間で前記ＣＯ_２吸収剤を循環させるようにしたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラント。
請求項５の記載において、
前記エアーヒータを流れた後の燃焼排ガスの熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第２熱伝達手段をさらに備えたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラント。
請求項５の記載において、
前記蒸気タービンの抽気蒸気の熱を、前記ＣＯ_２吸収剤再生装置で前記ＣＯ_２吸収剤を再生させるための熱源として伝達する第３熱伝達手段をさらに備えたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラント。
請求項５または６の記載において、
前記ＣＯ_２吸収装置を流れた後の燃焼排ガスと前記エアーヒータを流れた後の燃焼排ガスとで熱交換する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された燃焼排ガスの熱を、前記乾燥装置内の低品位炭を乾燥させるための熱源として伝達する第４熱伝達手段と、をさらに備えたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラント。
請求項５または７の記載において、
前記ＣＯ_２吸収装置を流れた後の燃焼排ガスと前記蒸気タービンの抽気蒸気とで熱交換する加熱装置と、前記加熱装置で加熱された燃焼排ガスの熱を、前記乾燥装置内の低品位炭を乾燥させるための熱源として伝達する第５熱伝達手段と、をさらに備えたことを特徴とする低品位炭焚き火力発電プラント。