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

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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回収装置及びCO回収方法に関し、CO吸収液を用いて被処理ガス中のCOを回収するCO回収装置及びCO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を回収するCO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回収装置においては、排ガスをCO吸収塔に導入して排ガスに含まれるCOにCO吸収液を接触させて吸収させる。そして、COを吸収したCO吸収液は、CO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ガスが回収される。脱炭酸後のCO吸収液は、送液ポンプによってCO吸収塔に供給することにより、CO吸収塔とCO吸収液再生塔との間でCO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回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるCO回収装置及びCO回収方法を提供することを目的とする。
本発明のCO回収装置は、被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOを前記CO吸収液に吸収させるCO吸収塔と、COを吸収した前記CO吸収液を加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生するCO吸収液再生塔と、前記被処理気体中のCO回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収率制御部と、前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収量制御部と、を具備することを特徴とする。
このCO回収装置によれば、被処理気体中のCO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO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回収量及び/又はCO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回収装置を実現できる。
本発明のCO回収装置においては、前記CO回収率制御部は、CO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回収率を制御することが好ましい。
本発明のCO回収装置においては、前記CO回収量制御部は、CO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回収量を制御することが好ましい。
本発明のCO回収装置においては、前記CO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回収装置においては、前記CO回収率制御部及び前記CO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回収装置においては、前記CO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回収量制御部及び前記CO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回収方法は、被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOをCO吸収塔で前記CO吸収液に吸収させる工程と、COを吸収した前記CO吸収液をCO吸収液再生塔で加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生する工程と、を含み、前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収方法によれば、被処理気体中のCO回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO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回収量及び/又はCO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回収方法を実現できる。
本発明のCO回収方法においては、CO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回収率を制御することが好ましい。
本発明のCO回収方法においては、CO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回収量を制御することが好ましい。
本発明のCO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回収率及びCO回収量を制御することが好ましい。
本発明のCO回収方法においては、CO回収率及びCO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回収方法においては、CO回収率及びCO回収量を第1制御モードで制御し、CO回収量及びCO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回収量及び/又はCO回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるCO回収装置及びCO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回収率制御部及びCO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回収装置においては、被処理気体中のCO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回収量及びCO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回収量及びCO回収率が目標値となるように、CO回収量及びCO回収率の制御部をそれぞれ設けてCO回収量及びCO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回収量及び/又はCO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回収装置の概略図である。図1に示すように、このCO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を含有する排ガス(被処理気体)11A中のCOを吸収して高濃度のCOガスとして回収する装置である。このCO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吸収液13とを接触させて排ガス11A中のCOをCO吸収液13に吸収させて除去するCO吸収塔14と、このCO吸収塔14の後段に設けられ、COを吸収したCO吸収液13からCOを放出させてCO吸収液13を再生するCO吸収液再生塔15とを具備する。
このCO回収装置1においては、CO吸収液13がCO吸収塔14とCO吸収液再生塔15との間を循環している。CO吸収液13(リーン溶液)は、CO吸収塔14でCOを吸収してCO吸収液13(リッチ溶液)としてCO吸収液再生塔15に供給される。また、CO吸収液13(リッチ溶液)は、CO吸収液再生塔15でほぼ全てのCOが除去され再生されてCO吸収液13(リーン溶液)としてCO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が設けられている。この循環ラインLには、冷却水Wを冷却する熱交換器122と、冷却水Wを循環ラインL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を冷却部121の頂部に供給する。
CO吸収塔14は、CO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吸収部141と、CO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が除去された排ガス11Bを洗浄する洗浄水W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吸収液13を含む洗浄水W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が設けられている。この循環ラインLには、洗浄水W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吸収液13を含む洗浄水Wを循環ラインL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には、洗浄水Wの一部(洗浄水W)を抜き出してCO吸収部141に供給する抜き出しラインLが設けられている。この抜き出しラインLには、CO吸収液13(リーン溶液)に供給する洗浄水Wの供給量を調整する制御弁23が設けられている。
CO吸収部141では、CO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は、下記式に示す化学反応によりCO吸収液13に吸収される。この結果、COを含有する排ガス11Aは、CO吸収部141を通過することにより、COが除去された排ガス11Bとなる。
R−NH+HO+CO→R−NHHCO
水洗部142では、CO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と気液接触して排ガス11Bに同伴するCO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吸収塔14の塔頂部14aから外部へ排出される。
CO吸収塔14の塔底部14bとCO吸収液再生塔15の上部との間には、CO吸収塔14でCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)をCO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吸収塔14でCOを吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)をCO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を吸収したCO吸収液13(リッチ溶液)を飽和水蒸気Sで加熱してCOが除去されたCO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吸収液再生塔15は、CO吸収液再生塔15の中央部に設けられ、COを吸収したCO吸収液13が供給されるCO吸収液供給部151と、CO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吸収液再生塔15の底部には、塔底部15bに流下したCO吸収液13を循環する循環ラインLが設けられている。この循環ラインLには、飽和水蒸気SによってCO吸収液13を加熱する再生加熱器31が設けられている。
CO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ガス41を排出するガス排出ラインLが設けられている。このガス排出ラインLには、COガス41中の水分を凝縮するコンデンサ42と、COガス41と凝縮水W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が分離されたCO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をCO吸収液再生塔15の上部に供給する凝縮水ラインLが設けられている。凝縮水ラインLには、分離ドラム43にて分離された凝縮水WをCO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吸収液再生塔15の塔底部15bとCO吸収塔14のCO吸収部141の上部には、CO吸収液再生塔15の塔底部15bのCO吸収液13(リーン溶液)をCO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が除去されたCO吸収液13(リーン溶液)によってCOを吸収したCO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吸収液再生塔15の塔底部15bのリーン溶液をCO吸収部141の上部に供給するリーン溶液ポンプ54と、CO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吸収塔14から排出される流路に設けられたCO濃度計102と、分離ドラム43から排出されるCOガス44の流路に設けられたCOガス検出部103と、CO吸収塔14に供給するCO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濃度を計測し、計測したCO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濃度、ガス流量及びガス温度を制御部100に送信する。CO濃度計102は、CO吸収塔14から排出される排ガス11C中のCO濃度を検出し、検出したCO濃度を制御部100に送信する。
COガス検出部103は、分離ドラム43から排出されるCO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吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の濃度を測定し、測定したCO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回収装置1のCO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回収率制御部111及びCO回収量制御部112と、制御弁V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を介してCO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の液量を制御すると共に、制御弁Vを介してCO吸収液再生塔15に供給するCO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回収率目標値及びCO回収量目標値、排ガス11A中のCO濃度、ガス温度、CO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吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の流量、CO吸収液再生塔15に供給するCO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回収率制御部111、CO回収量制御部112及び排ガス制御部113に送信する。
CO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濃度、及びCO濃度計102によって計測されたCO回収率の実測値と設定値とを対比し、CO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回収率制御部111は、CO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回収量制御部112は、COガス検出部103によって計測されたCO回収量の実測値と目標値とを対比し、CO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回収量制御部112は、CO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回収率制御部111及びCO回収量制御部112の演算結果に基づいて制御弁Vを介してCO吸収塔14に供給するCO吸収液(リーン溶液)13の液量を制御すると共に、制御弁Vを介してCO吸収液再生塔15に供給するCO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回収率制御部111およびCO回収量制御部112の演算結果に基づいて制御弁V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吸収塔14に導入される。CO吸収塔14に導入された排ガス11Aは、CO吸収部141でアルカノールアミンなどを含むCO吸収液13と対向流接触され、排ガス11A中のCOがCO吸収液13に吸収されてCOが除去された排ガス11Bとなる。
CO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と気液接触して排ガス11Bに同伴するCO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濃度計102によって排ガス11C中のCO濃度が測定されてCO吸収塔14の塔頂部14aから外部へ排出される。
CO吸収塔14でCOを吸収したCO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吸収塔14から送液されるCO吸収液13(リッチ溶液)がCO吸収液再生塔15から送液されるCO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吸収液13(リッチ溶液)は、CO吸収液再生塔15の上部に供給される。CO吸収液再生塔15に供給されたCO吸収液13は、CO吸収液供給部151を介して塔底部15bに流下する間にCO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となる。CO吸収液13から除去されたCO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が分離されたCOガス44として外部に放出される。COガス検出部103では、COガス44中のCO濃度が測定される。
CO吸収液再生塔15の塔底部15bのCO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吸収塔14のCO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回収率制御部111及びCO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回収率制御部111は、CO回収装置1の運転初期には、排ガス11A中のCO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回収率の運転を制御する(ステップST11)。また、CO回収率制御部111は、所定期間経過後、排ガス検出部101a、CO濃度計102によってCO回収率の実測値を計測し、計測されたCO回収率の実測値と目標値とを対比し(ステップST12)、CO回収率を目標値とするために飽和水蒸気Sの流量、CO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回収率制御部111は、CO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回収率を制御する(ステップST14)。
ここでは、CO回収率制御部111は、例えば、CO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回収装置1は、CO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回収量制御部112は、CO回収装置1の運転初期には、排ガス11A中のCO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回収量を制御する(ステップST11)。また、CO回収量制御部112は、所定期間経過後、COガス検出部103によってCO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回収量を目標値とするために飽和水蒸気Sの流量、CO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回収量制御部112は、CO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回収量を制御する(ステップST14)。
ここでは、CO回収量制御部112は、例えば、CO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回収装置1は、CO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回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO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回収量及び/又はCO回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なCO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回収率制御部111及びCO回収量制御部112の双方を設けてCO回収率及びCO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回収装置1は、CO回収率制御部111又はCO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回収率及びCO回収量の実測値の変化に応じてCO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回収率及びCO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回収率制御部111及びCO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回収装置1は、CO回収率制御部111及びCO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回収率制御部111及びCO回収量制御部112の双方の補正データを用いてCO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回収装置1は、CO回収率制御部111及びCO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回収率制御部111による演算処理とCO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回収率及び/又はCO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回収率制御部111及びCO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回収率(%)又はCO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回収率及びCO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回収率(%)又はCO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回収率制御部111及びCO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回収率制御部111とCO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回収率制御部111及びCO回収量制御部112のいずれか一方については、CO回収率(%)又はCO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。
Figure 2016016392
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を含有する排ガス11AをCO吸収液13で処理する例について説明したが、CO吸収液13で処理する被処理気体としては、CO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吸収液
13S 蒸気
14 CO吸収塔
14a 塔頂部
14b 塔底部
141 CO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吸収液再生塔
15a 塔頂部
15b 塔底部
151 CO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濃度計
103 COガス検出部
104 濃度計
111 CO回収率制御部
112 CO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,L 循環ライン
抜き出しライン
ガス排出ライン
凝縮水ライン
S 飽和水蒸気
冷却水
,W 洗浄水
飽和水蒸気凝縮水
凝縮水

Claims (12)

  1. 被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOを前記CO吸収液に吸収させるCO吸収塔と、
    COを吸収した前記CO吸収液を加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生するCO吸収液再生塔と、
    前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収率制御部と、
    前記被処理気体中のCOの回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収量制御部と、
    を具備することを特徴とする、CO回収装置。
  2. 前記CO回収率制御部は、CO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回収率を制御する、請求項1に記載のCO回収装置。
  3. 前記CO回収量制御部は、CO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回収量を制御する、請求項1又は請求項2に記載のCO回収装置。
  4. 前記CO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回収装置。
  5. 前記CO回収率制御部及び前記CO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回収装置。
  6. 前記CO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回収量制御部及び前記CO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回収装置。
  7. 被処理気体とCO吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるCOをCO吸収塔で前記CO吸収液に吸収させる工程と、
    COを吸収した前記CO吸収液をCO吸収液再生塔で加熱してCOを放出させて前記CO吸収液を再生する工程と、を含み、
    前記被処理気体中のCOの回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記CO吸収塔に供給するCO吸収液の循環量を変更すると共に、前記CO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回収方法。
  8. CO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回収率を制御する、請求項7に記載のCO回収方法。
  9. CO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回収量を制御する、請求項7又は請求項8に記載のCO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回収率及びCO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回収方法。
  11. CO回収率及びCO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回収方法。
  12. CO回収率及びCO回収量を第1制御モードで制御し、CO回収量及びCO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回収方法。
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