JP2016016392A - Ｃｏ２回収装置及びｃｏ２回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を提供すること。【解決手段】本発明のＣＯ２回収装置１は、排ガス１１Ａに含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させるＣＯ２吸収塔１４と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３を加熱して再生するＣＯ２吸収液再生塔１５と、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度を計測すると共に、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３から放出させた排ガス中のＣＯ２濃度に基づいて吸収液循環量及び再生加熱器３１の飽和水蒸気Ｓの供給量を変更するＣＯ２回収率制御部と、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度及び排ガス流量に応じてＣＯ２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を変更するＣＯ２回収量制御部と、を具備することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２回収方法に関し、ＣＯ_２吸収液を用いて被処理ガス中のＣＯ_２を回収するＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２回収方法に関する。

従来、火力発電所のボイラなどから排出されるＣＯ_２を回収するＣＯ_２回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＣＯ_２回収装置においては、排ガスをＣＯ_２吸収塔に導入して排ガスに含まれるＣＯ_２にＣＯ_２吸収液を接触させて吸収させる。そして、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液は、ＣＯ_２吸収液再生塔に送液されて加熱され、脱炭酸されて高濃度のＣＯ_２ガスが回収される。脱炭酸後のＣＯ_２吸収液は、送液ポンプによってＣＯ_２吸収塔に供給することにより、ＣＯ_２吸収塔とＣＯ_２吸収液再生塔との間でＣＯ_２吸収液を循環させて使用する。

特許第５２３７２０４号公報

ところで、特許文献１に記載のＣＯ_２回収装置においては、排ガスのガス流量及び排ガス導入温度などの基準値からの変動に基づいてＣＯ_２回収量を目標値に維持する制御がなされている。しかしながら、このように制御した場合であっても、制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響によりＣＯ_２回収量を目標値に維持することが難しい場合がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２回収方法を提供することを目的とする。

本発明のＣＯ_２回収装置は、被処理気体とＣＯ_２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ_２を前記ＣＯ_２吸収液に吸収させるＣＯ_２吸収塔と、ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液を加熱してＣＯ_２を放出させて前記ＣＯ_２吸収液を再生するＣＯ_２吸収液再生塔と、前記被処理気体中のＣＯ_２回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ_２回収率制御部と、前記被処理気体中のＣＯ_２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収量の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ_２回収量制御部と、を具備することを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置によれば、被処理気体中のＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ_２吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なＣＯ_２回収装置を実現できる。

本発明のＣＯ_２回収装置においては、前記ＣＯ_２回収率制御部は、ＣＯ_２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収率を制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収装置においては、前記ＣＯ_２回収量制御部は、ＣＯ_２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収量を制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収装置においては、前記ＣＯ_２回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備え、前記ＣＯ_２回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備えたことが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収装置においては、前記ＣＯ_２回収率制御部及び前記ＣＯ_２回収量制御部のいずれか一方を前記第１制御モードとし、いずれか他方を前記第２制御モードとすることが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収装置においては、前記ＣＯ_２回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとすると共に、前記ＣＯ_２回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとし、前記ＣＯ_２回収量制御部及び前記ＣＯ_２回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収方法は、被処理気体とＣＯ_２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ_２をＣＯ_２吸収塔で前記ＣＯ_２吸収液に吸収させる工程と、ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液をＣＯ_２吸収液再生塔で加熱してＣＯ_２を放出させて前記ＣＯ_２吸収液を再生する工程と、を含み、前記被処理気体中のＣＯ_２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、前記被処理気体中のＣＯ_２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収量の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする。

このＣＯ_２回収方法によれば、被処理気体中のＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ_２吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なＣＯ_２回収方法を実現できる。

本発明のＣＯ_２回収方法においては、ＣＯ_２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収率を制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収方法においては、ＣＯ_２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収量を制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収方法においては、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを切替えてＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量を制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収方法においては、ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量のいずれか一方を前記第１制御モードで制御し、いずれか他方を第２制御モードで制御することが好ましい。

本発明のＣＯ_２回収方法においては、ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量を第１制御モードで制御し、ＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。

本発明によれば、ＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるＣＯ_２回収装置及びＣＯ_２回収方法を実現できる。

図１は、本発明の実施の形態に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。 図３は、本実施の形態に係るＣＯ_２回収率制御部及びＣＯ_２回収量制御部の制御方法を示すフロー図である。 図４は、本実施の形態に係るＣＯ_２回収装置のデッドバンドを設けた運転制御の概念図である。

本発明者らは、従来のＣＯ_２回収装置においては、被処理気体中のＣＯ_２濃度、被処理気体の流量及び温度の基準値と計測値との関係に基づいて求めた目標値にＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率を制御する場合であっても、演算に用いた関係式及び計測機器による計測制度の影響により目標値と実測値とが乖離する場合があることに着目した。そして、本発明者らは、ガス流量計及びガス濃度計を用いて実測したＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率が目標値となるように、ＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率の制御部をそれぞれ設けてＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率を制御することにより、目標値に向けて高い精度でＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を制御できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態に係るＣＯ_２回収装置の構成は適宜組み合わせて実施可能である。

図１は、本発明の一実施の形態に係るＣＯ_２回収装置の概略図である。図１に示すように、このＣＯ_２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ_２を含有する排ガス（被処理気体）１１Ａ中のＣＯ_２を吸収して高濃度のＣＯ_２ガスとして回収する装置である。このＣＯ_２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ_２を含有する排ガス１１Ａを冷却する冷却塔１２と、この冷却塔１２の後段に設けられ、冷却された排ガス１１ＡとＣＯ_２吸収液１３とを接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ_２をＣＯ_２吸収液１３に吸収させて除去するＣＯ_２吸収塔１４と、このＣＯ_２吸収塔１４の後段に設けられ、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３からＣＯ_２を放出させてＣＯ_２吸収液１３を再生するＣＯ_２吸収液再生塔１５とを具備する。

このＣＯ_２回収装置１においては、ＣＯ_２吸収液１３がＣＯ_２吸収塔１４とＣＯ_２吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）は、ＣＯ_２吸収塔１４でＣＯ_２を吸収してＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）としてＣＯ_２吸収液再生塔１５に供給される。また、ＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ_２吸収液再生塔１５でほぼ全てのＣＯ_２が除去され再生されてＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）としてＣＯ_２吸収塔１４に供給される。

冷却塔１２は、排ガス１１Ａを冷却する冷却部１２１を有する。この冷却塔１２の底部と冷却部１２１の頂部との間には、循環ラインＬ_１が設けられている。この循環ラインＬ_１には、冷却水Ｗ_１を冷却する熱交換器１２２と、冷却水Ｗ_１を循環ラインＬ_１内で循環させる循環ポンプ１２３とが設けられている。

冷却部１２１では、排ガス１１Ａと冷却水Ｗ_１とを向流接触させることにより、排ガス１１Ａが冷却される。熱交換器１２２は、排ガス１１Ａとの間での熱交換により加熱された冷却水Ｗ_１を冷却する。循環ポンプ１２３は、熱交換器１２２を介して冷却塔１２の底部に流下した冷却水Ｗ_１を冷却部１２１の頂部に供給する。

ＣＯ_２吸収塔１４は、ＣＯ_２吸収塔１４の下部側に設けられ、冷却塔１２で冷却された排ガス１１Ａが供給されるＣＯ_２吸収部１４１と、ＣＯ_２吸収塔１４の上部側に設けられた水洗部１４２とを備える。水洗部１４２の底部には、ＣＯ_２が除去された排ガス１１Ｂを洗浄する洗浄水Ｗ_２を貯留する液貯留部１４４が設けられている。この液貯留部１４４と水洗部１４２の上部との間には、液貯留部１４４で回収されたＣＯ_２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ_２を水洗部１４２の頂部側から供給して循環させる循環ラインＬ_２が設けられている。この循環ラインＬ_２には、洗浄水Ｗ_２を冷却する熱交換器２１と、熱交換器２１を介して液貯留部１４４で回収されたＣＯ_２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ_２を循環ラインＬ_２内で循環させる循環ポンプ２２が設けられている。また、循環ラインＬ_２には、洗浄水Ｗ_２の一部（洗浄水Ｗ_３）を抜き出してＣＯ_２吸収部１４１に供給する抜き出しラインＬ_３が設けられている。この抜き出しラインＬ_３には、ＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）に供給する洗浄水Ｗ_３の供給量を調整する制御弁２３が設けられている。

ＣＯ_２吸収部１４１では、ＣＯ_２を含有する排ガス１１Ａとアルカノールアミンなどを含むＣＯ_２吸収液１３とが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２は、下記式に示す化学反応によりＣＯ_２吸収液１３に吸収される。この結果、ＣＯ_２を含有する排ガス１１Ａは、ＣＯ_２吸収部１４１を通過することにより、ＣＯ_２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
Ｒ−ＮＨ_２＋Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ_２→Ｒ−ＮＨ_３ＨＣＯ_３

水洗部１４２では、ＣＯ_２が除去された排ガス１１Ｂがチムニートレイ１４５を介して上昇する。そして、排ガス１１Ｂは、水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ_２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ_２吸収液１３が循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉されてＣＯ_２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。

ＣＯ_２吸収塔１４の塔底部１４ｂとＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部との間には、ＣＯ_２吸収塔１４でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部側に供給するリッチ溶液供給管５０が設けられている。このリッチ溶液供給管５０には、ＣＯ_２吸収塔１４でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ_２吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチソルベントポンプ５１と、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）を飽和水蒸気Ｓで加熱してＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）によって加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とが設けられている。

ＣＯ_２吸収液再生塔１５は、ＣＯ_２吸収液再生塔１５の中央部に設けられ、ＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３が供給されるＣＯ_２吸収液供給部１５１と、ＣＯ_２吸収液供給部１５１の下部の塔底部１５ｂの鏡面部１５２とを備える。

ＣＯ_２吸収液再生塔１５の底部には、塔底部１５ｂに流下したＣＯ_２吸収液１３を循環する循環ラインＬ_４が設けられている。この循環ラインＬ_４には、飽和水蒸気ＳによってＣＯ_２吸収液１３を加熱する再生加熱器３１が設けられている。

ＣＯ_２吸収液再生塔１５の塔頂部１５ａには、飽和水蒸気Ｓを伴ったＣＯ_２ガス４１を排出するガス排出ラインＬ_５が設けられている。このガス排出ラインＬ_５には、ＣＯ_２ガス４１中の水分を凝縮するコンデンサ４２と、ＣＯ_２ガス４１と凝縮水Ｗ_５とを分離する分離ドラム４３とが設けられている。凝縮水Ｗ_５が分離されたＣＯ_２ガス４４は、分離ドラム４３の上部から外部に放出される。分離ドラム４３の底部とＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部との間には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ_５をＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水ラインＬ_６が設けられている。凝縮水ラインＬ_６には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ_５をＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプ４５が設けられている。

また、ＣＯ_２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂとＣＯ_２吸収塔１４のＣＯ_２吸収部１４１の上部には、ＣＯ_２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ_２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液供給管５３が設けられている。このリーン溶液供給管５３には、飽和水蒸気で加熱されてＣＯ_２が除去されたＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）によってＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、ＣＯ_２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのリーン溶液をＣＯ_２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液ポンプ５４と、ＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）を所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。

本実施の形態に係るＣＯ_２回収装置１は、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流路に設けられた排ガス検出部１０１ａと、冷却塔１２から排出された排ガス１１Ａの流路に設けられた排ガス検出部１０１ｂと、ＣＯ_２吸収塔１４から排出される流路に設けられたＣＯ_２濃度計１０２と、分離ドラム４３から排出されるＣＯ_２ガス４４の流路に設けられたＣＯ_２ガス検出部１０３と、ＣＯ_２吸収塔１４に供給するＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定する濃度計１０４とを備える。

排ガス検出部１０１ａは、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度を計測し、計測したＣＯ_２濃度を制御部１００に送信する。排ガス検出部１０１ｂは、冷却塔１２から排出された排ガス１１Ａのガス流量及びガス温度を計測し、計測したＣＯ_２濃度、ガス流量及びガス温度を制御部１００に送信する。ＣＯ_２濃度計１０２は、ＣＯ_２吸収塔１４から排出される排ガス１１Ｃ中のＣＯ_２濃度を検出し、検出したＣＯ_２濃度を制御部１００に送信する。

ＣＯ_２ガス検出部１０３は、分離ドラム４３から排出されるＣＯ_２ガス４４のガス流量及び濃度を検出し、ガス流量及び濃度を制御部１００に送信する。濃度計１０４は、ＣＯ_２吸収塔１４に供給するＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定し、測定したＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を制御部１００に送信する。

図２は、本実施の形態に係る制御部１００の機能ブロック図である。本実施の形態に係る制御部１００は、入力データに基づいてＣＯ_２回収装置１の運転に必要な各種基準値としての設定値を演算する設定値演算部１１０と、ＣＯ_２回収装置１のＣＯ_２回収率の実測値に基づいて設定値を補正して補正データを演算するＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２と、制御弁Ｖ_１を介して冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流量を制御する排ガス制御部１１３と、制御弁Ｖ_２を介してＣＯ_２吸収塔１４に供給するＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の液量を制御すると共に、制御弁Ｖ_３を介してＣＯ_２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ_２吸収液（リッチ溶液）１３の液量を制御する吸収液制御部１１４と、制御弁Ｖ_４を介して再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する蒸気制御部１１５とを備える。

設定値演算部１１０は、ＣＯ_２回収率目標値及びＣＯ_２回収量目標値、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、ガス温度、ＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の濃度に基づいて、予め設定された基準値に基づいた排ガス１１Ａのガス流量、ＣＯ_２吸収塔１４に供給するＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の流量、ＣＯ_２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ_２吸収液（リッチ溶液）１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値を所定の関係式に基づいて演算し、演算した結果をＣＯ_２回収率制御部１１１、ＣＯ_２回収量制御部１１２及び排ガス制御部１１３に送信する。

ＣＯ_２回収率制御部１１１は、排ガス検出部１０１によって検出された排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、及びＣＯ_２濃度計１０２によって計測されたＣＯ_２回収率の実測値と設定値とを対比し、ＣＯ_２回収率を設定値に近づけるために必要な飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ_２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正した補正値（目標値）を算出する。ここでは、ＣＯ_２回収率制御部１１１は、ＣＯ_２回収率の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。ＣＯ_２回収率制御部１１１は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５に送信する。

ＣＯ_２回収量制御部１１２は、ＣＯ_２ガス検出部１０３によって計測されたＣＯ_２回収量の実測値と目標値とを対比し、ＣＯ_２回収量を目標値とするために必要な飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ_２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正した補正値（目標値）を算出する。ここでは、ＣＯ_２回収量制御部１１２は、ＣＯ_２回収量の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。ＣＯ_２回収量制御部１１２は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５に送信する。

排ガス制御部１１３は、設定値演算部１１０の演算結果に基づいて制御弁Ｖ_１を介して冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流量を制御する。

吸収液制御部１１４は、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２の演算結果に基づいて制御弁Ｖ_２を介してＣＯ_２吸収塔１４に供給するＣＯ_２吸収液（リーン溶液）１３の液量を制御すると共に、制御弁Ｖ_３を介してＣＯ_２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ_２吸収液（リッチ溶液）１３の液量を制御する。

蒸気制御部１１５は、ＣＯ_２回収率制御部１１１およびＣＯ_２回収量制御部１１２の演算結果に基づいて制御弁Ｖ_４を介して再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する。

次に、本実施の形態に係るＣＯ_２回収装置１の全体動作について説明する。ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ_２を含有する排ガス１１Ａは、排ガス検出部１０１によって排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、ガス流量及び温度が測定された後、冷却塔１２に導入されて冷却水Ｗ_１と向流接触されて冷却される。冷却された排ガス１１Ａは、煙道１６を介してＣＯ_２吸収塔１４に導入される。ＣＯ_２吸収塔１４に導入された排ガス１１Ａは、ＣＯ_２吸収部１４１でアルカノールアミンなどを含むＣＯ_２吸収液１３と対向流接触され、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２がＣＯ_２吸収液１３に吸収されてＣＯ_２が除去された排ガス１１Ｂとなる。

ＣＯ_２が除去された排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１４５を介して上昇して水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ_２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ_２吸収液１３を循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉された後、ＣＯ_２濃度計１０２によって排ガス１１Ｃ中のＣＯ_２濃度が測定されてＣＯ_２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。

ＣＯ_２吸収塔１４でＣＯ_２を吸収したＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）は、リッチ溶液供給管５０を介してリッチソルベントポンプ５１によってリッチ・リーン溶液熱交換器５２に送液される。リッチ・リーン溶液熱交換器５２では、ＣＯ_２吸収塔１４から送液されるＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）がＣＯ_２吸収液再生塔１５から送液されるＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）との間で熱交換される。この熱交換後のＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ_２吸収液再生塔１５の上部に供給される。ＣＯ_２吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ_２吸収液１３は、ＣＯ_２吸収液供給部１５１を介して塔底部１５ｂに流下する間にＣＯ_２が除去されてセミリーン溶液となる。このセミリーン溶液は、循環ラインＬ_４を循環して再生加熱器３１で飽和水蒸気Ｓによって加熱されてＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）となる。加熱後の飽和水蒸気Ｓは、飽和水蒸気凝縮水Ｗ_４となる。ＣＯ_２吸収液１３から除去されたＣＯ_２ガス４１は、コンデンサ４２によって水分が凝縮された後、分離ドラム４３の上部から凝縮水Ｗ_５が分離されたＣＯ_２ガス４４として外部に放出される。ＣＯ_２ガス検出部１０３では、ＣＯ_２ガス４４中のＣＯ_２濃度が測定される。

ＣＯ_２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）は、リーン溶液供給管５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２によってＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）との間で熱交換された後、リーン溶液ポンプ５４によってＣＯ_２吸収塔１４のＣＯ_２吸収部１４１の上部に供給される。

図３は、本実施の形態に係るＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２の制御方法を示すフロー図である。図３に示すように、ＣＯ_２回収率制御部１１１は、ＣＯ_２回収装置１の運転初期には、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、排ガス１１Ａの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたＣＯ_２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値に基づいてのＣＯ_２回収率の運転を制御する（ステップＳＴ１１）。また、ＣＯ_２回収率制御部１１１は、所定期間経過後、排ガス検出部１０１ａ、ＣＯ_２濃度計１０２によってＣＯ_２回収率の実測値を計測し、計測されたＣＯ_２回収率の実測値と目標値とを対比し（ステップＳＴ１２）、ＣＯ_２回収率を目標値とするために飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ_２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正する（ステップＳＴ１３）。ＣＯ_２回収率制御部１１１は、ＣＯ_２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の補正した設定値に基づいてのＣＯ_２回収率を制御する（ステップＳＴ１４）。

ここでは、ＣＯ_２回収率制御部１１１は、例えば、ＣＯ_２回収率の実測値（例えば、８５％）が目標値（例えば、９０％）より低い場合には、飽和水蒸気Ｓの流量及びＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部１１４がＣＯ_２吸収液１３（リーン溶液）の流量を増大させると共に、蒸気制御部１１５が飽和水蒸気Ｓの流量を増大させるので、ＣＯ_２回収装置１は、ＣＯ_２回収率の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。

ＣＯ_２回収量制御部１１２は、ＣＯ_２回収装置１の運転初期には、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、排ガス１１Ａの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたＣＯ_２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値に基づいてのＣＯ_２回収量を制御する（ステップＳＴ１１）。また、ＣＯ_２回収量制御部１１２は、所定期間経過後、ＣＯ_２ガス検出部１０３によってＣＯ_２回収量の実測値を計測し、計測した実測値と目標値とを対比し（ステップＳＴ１２）、ＣＯ_２回収量を目標値とするために飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ_２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正する（ステップＳＴ１３）。そして、ＣＯ_２回収量制御部１１２は、ＣＯ_２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の補正した設定値に基づいてのＣＯ_２回収量を制御する（ステップＳＴ１４）。

ここでは、ＣＯ_２回収量制御部１１２は、例えば、ＣＯ_２回収量の実測値（例えば、８５ｔ／ｈ）が目標値（例えば、９０ｔ／ｈ）より低い場合には、飽和水蒸気Ｓの流量及びＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部１１４がＣＯ_２吸収液１３（リッチ溶液）の流量を増大させると共に、蒸気制御部１１５が飽和水蒸気Ｓの流量を増大させるので、ＣＯ_２回収装置１は、ＣＯ_２回収量の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ_２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を適宜制御できる。これにより、運転条件及び測定機器の変更によりＣＯ_２回収装置の運転制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ_２回収量及び／又はＣＯ_２回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なＣＯ_２回収装置１を実現できる。

なお、上述した実施の形態においては、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２の双方を設けてＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の双方を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ_２回収装置１は、ＣＯ_２回収率制御部１１１又はＣＯ_２回収量制御部１１２のいずれか一方を備える構成であってもよい。この場合であっても、ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ_２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を適宜制御できるので、ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量を精度よく制御することが可能となる。

また、上述した実施の形態においては、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２が補正した補正データに基づいて吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ_２回収装置１は、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２が補正した補正データに、排ガス１１Ａ中のＣＯ_２濃度、排ガス１１Ａのガス流量及び温度などを更に加算したデータに基づいて排ガス制御部１１３、吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を制御してもよい。

さらに、上述した実施の形態においては、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２の双方の補正データを用いてＣＯ_２回収装置１の運転を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ_２回収装置１は、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２のいずれか一方については、補正データを随時演算して制御する第１制御モードで運転し、いずれか他方については随時演算処理を行わず、所定期間毎に演算処理を行う第２制御モードで運転してもよい。このように運転の制御を行うことにより、ＣＯ_２回収率制御部１１１による演算処理とＣＯ_２回収量制御部１１２による演算処理との間で計測誤差などが生じた場合であっても、補正データ間の干渉を低減できるので、高い精度でＣＯ_２回収率及び／又はＣＯ_２回収量を目標値に制御することが可能となる。

さらに、上述した実施の形態においては、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド（不感帯）を設けて運転制御を行ってもよい。図４は、デッドバンドを設けた運転制御の概念図である。なお、図４においては、横軸に運転時間を示し、縦軸にＣＯ_２回収率（％）又はＣＯ_２回収量（ｔ／ｈ）を示している。

図４に示すように、本実施の形態においては、例えば、下記式（１）に基づいた積分演算によりＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との差分値Ｄが所定範囲以下となるように運転制御を行うと、運転時間ｔの経過と共に差分値Ｄは徐々に減少する。そこで、運転時間ｔ１の範囲からＣＯ_２回収率（％）又はＣＯ_２回収量（ｔ／ｈ）の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との差分値Ｄが所定範囲Ｂより小さい運転時間ｔ２の範囲となった際に、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド（不感帯）を設けて比例演算により運転制御する。これにより、ＣＯ_２回収率制御部１１１とＣＯ_２回収量制御部１１２との間の補正データの干渉が生じうる場合であっても、ＣＯ_２回収率制御部１１１及びＣＯ_２回収量制御部１１２のいずれか一方については、ＣＯ_２回収率（％）又はＣＯ_２回収量（ｔ／ｈ）の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との間に補正データの干渉によって生じるオフセット（例えば、ＣＯ_２回収装置１の設定値の２％程度）より小さい所定のオフセットを確保できる。これにより、補正データの干渉を防ぐことが可能となるので、ＣＯ_２回収装置１の運転時に補正データの干渉によって生じるオフセットを０．５％〜１％の範囲に低減することができる。

また、上述した実施の形態においては、ボイラ及びガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ_２を含有する排ガス１１ＡをＣＯ_２吸収液１３で処理する例について説明したが、ＣＯ_２吸収液１３で処理する被処理気体としては、ＣＯ_２を含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。

１ ＣＯ_２回収装置
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 排ガス
１２ 冷却塔
１２１ 冷却部
１２２ 熱交換器
１２３ 循環ポンプ
１３ ＣＯ_２吸収液
１３Ｓ 蒸気
１４ ＣＯ_２吸収塔
１４ａ 塔頂部
１４ｂ 塔底部
１４１ ＣＯ_２吸収部
１４２ 水洗部
１４４ 液貯留部
１４５ チムニートレイ
１４６ ミストエリミネータ
１５ ＣＯ_２吸収液再生塔
１５ａ 塔頂部
１５ｂ 塔底部
１５１ ＣＯ_２吸収液供給部
１５２ 鏡面部
１６ 煙道
２１ 熱交換器
２２ 循環ポンプ
２３ 制御弁
３１ 再生加熱器
４１，４４ ＣＯ_２ガス
４２ コンデンサ
４３ 分離ドラム
４５ 凝縮水循環ポンプ
５０ リッチ溶液供給管
５１ リッチソルベントポンプ
５２ リッチ・リーン溶液熱交換器
５３ リーン溶液供給管
５４ リーン溶液ポンプ
５５ 冷却部
１０１ａ 排ガス検出部
１０１ｂ 排ガス検出部
１０２ ＣＯ_２濃度計
１０３ ＣＯ_２ガス検出部
１０４ 濃度計
１１１ ＣＯ_２回収率制御部
１１２ ＣＯ_２回収量制御部
１１３ 排ガス制御部
１１４ 吸収液制御部
１１５ 蒸気制御部
Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_４ 循環ライン
Ｌ_３ 抜き出しライン
Ｌ_５ ガス排出ライン
Ｌ_６ 凝縮水ライン
Ｓ 飽和水蒸気
Ｗ_１ 冷却水
Ｗ_２，Ｗ_３ 洗浄水
Ｗ_４ 飽和水蒸気凝縮水
Ｗ_５ 凝縮水

Claims (12)

1. 被処理気体とＣＯ_２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ_２を前記ＣＯ_２吸収液に吸収させるＣＯ_２吸収塔と、
   ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液を加熱してＣＯ_２を放出させて前記ＣＯ_２吸収液を再生するＣＯ_２吸収液再生塔と、
   前記被処理気体中のＣＯ_２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ_２回収率制御部と、
   前記被処理気体中のＣＯ_２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収量の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ_２回収量制御部と、
   を具備することを特徴とする、ＣＯ_２回収装置。
2. 前記ＣＯ_２回収率制御部は、ＣＯ_２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収率を制御する、請求項１に記載のＣＯ_２回収装置。
3. 前記ＣＯ_２回収量制御部は、ＣＯ_２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収量を制御する、請求項１又は請求項２に記載のＣＯ_２回収装置。
4. 前記ＣＯ_２回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備え、
   前記ＣＯ_２回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ_２回収装置。
5. 前記ＣＯ_２回収率制御部及び前記ＣＯ_２回収量制御部のいずれか一方を前記第１制御モードとし、いずれか他方を前記第２制御モードとする、請求項４に記載のＣＯ_２回収装置。
6. 前記ＣＯ_２回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとすると共に、
   前記ＣＯ_２回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとし、
   前記ＣＯ_２回収量制御部及び前記ＣＯ_２回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ_２回収装置。
7. 被処理気体とＣＯ_２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ_２をＣＯ_２吸収塔で前記ＣＯ_２吸収液に吸収させる工程と、
   ＣＯ_２を吸収した前記ＣＯ_２吸収液をＣＯ_２吸収液再生塔で加熱してＣＯ_２を放出させて前記ＣＯ_２吸収液を再生する工程と、を含み、
   前記被処理気体中のＣＯ_２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、
   前記被処理気体中のＣＯ_２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ_２吸収塔に供給するＣＯ_２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ_２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を変更してＣＯ_２回収量の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする、ＣＯ_２回収方法。
8. ＣＯ_２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収率を制御する、請求項７に記載のＣＯ_２回収方法。
9. ＣＯ_２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ_２回収量を制御する、請求項７又は請求項８に記載のＣＯ_２回収方法。
10. 前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを切替えてＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量を制御する、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のＣＯ_２回収方法。
11. ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量のいずれか一方を前記第１制御モードで制御し、いずれか他方を第２制御モードで制御する、請求項１０に記載のＣＯ_２回収方法。
12. ＣＯ_２回収率及びＣＯ_２回収量を第１制御モードで制御し、ＣＯ_２回収量及びＣＯ_２回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項１０に記載のＣＯ_２回収方法。

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