JP2023000822A - Exhaust gas treatment facility, and power generation facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス処理設備、及び、排ガス処理装置を備えた発電設備に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas treatment facility and a power generation facility equipped with an exhaust gas treatment device.
石炭は世界の広い地域に存在し、可採埋蔵量が多く、価格が安定しているため、供給安定性が高く発熱量あたりの価格が低廉である。石炭は、例えば、発電用のボイラの燃料として使用され(例えば、特許文献1)、石炭を用いた発電により、電力の安定した供給が実現されている。 Coal exists in a wide area of the world, has many recoverable reserves, and has a stable price. Coal is used, for example, as fuel for boilers for power generation (eg, Patent Document 1), and power generation using coal has realized a stable supply of electric power.
一方で、化石燃料を用いた場合、CO2の発生は避けられないのが現状である。このため、CO2を分離回収し、隔離処理をする等して、CO2の排出を抑制することが種々行われてきている。CO2を分離回収する場合、発電用の蒸気等、熱エネルギー等が必要であり、CO2の隔離には、発電出力の低下やハンドリングを考慮したり、搬送経路や貯留場所を考慮したりする必要があった。 On the other hand, when fossil fuels are used, the current situation is that the generation of CO 2 is unavoidable. For this reason, various attempts have been made to suppress the emission of CO 2 by separating and recovering the CO 2 and subjecting it to isolation treatment. When CO 2 is separated and recovered, thermal energy such as steam for power generation is required. For CO 2 sequestration, consideration should be given to the decrease in power generation output and handling, as well as the transportation route and storage location. I needed it.
このため、発電の技術の分野においては、電力の安定した供給の実現と、CO2の排出を抑制することに関して、様々な工夫がされてきているのが実情であり、発電の効率を落とすことなく、エネルギーを有効に利用して、CO2を分離回収する技術を確立する余地があるのが現状である。 For this reason, in the field of power generation technology, various efforts have been made to realize a stable supply of power and to reduce CO2 emissions. At present, there is room for establishing a technology for separating and recovering CO 2 by effectively using energy.
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を分離回収することができる排ガス処理設備、及び、排ガス処理設備を備えた発電設備を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an exhaust gas treatment facility capable of separating and recovering CO2 at a minimum cost by effectively using energy, and a power generation facility equipped with the exhaust gas treatment facility. intended to provide
上記目的を達成するための請求項1に係る本発明の排ガス処理設備は、排ガス処理経路に設けられ、排ガスの熱を回収する熱回収手段と、前記熱回収手段の下流側の前記排ガス処理経路に設けられ、前記熱回収手段との間で熱媒としてのCO2吸収液が循環し、排ガスを再加熱する再加熱手段と、前記再加熱手段から前記熱回収手段に向かうCO2吸収液の経路に設けられ、前記熱回収手段と前記再加熱手段の間の前記排ガス処理経路の排ガス中のCO2を前記CO2吸収液に吸収させるCO2吸収手段と、前記熱回収手段から前記再加熱手段に向かうCO2吸収液の経路に設けられ、前記熱回収手段で熱回収された排ガスの熱によりCO2吸収液が吸収したCO2を気体として分離してCO2吸収液を再生する再生手段とを備えたことを特徴とする。
An exhaust gas treatment facility according to
請求項1に係る本発明では、排ガス中のCO2がCO2吸収手段のCO2吸収液に吸収され、CO2が吸収されたCO2吸収液が熱回収手段に送られる。排ガスの熱により熱回収手段でCO2吸収液が加熱され、加熱されたCO2吸収液の熱が分離動力となって再生手段でCO2が分離される。CO2が分離されたCO2吸収液(再生されたCO2吸収液)が再加熱手段に送られて排ガスが所望の状態に昇温され(CO2吸収液が所望の温度に降温され)、所望の温度に降温されたCO2吸収液がCO2吸収手段に循環される。
In the present invention according to
CO2吸収液としては、モノエタノールアミン(MEA)やメチルジエタノールアミン(MDEA)等のアミン吸収液等を適用することができる。 As the CO 2 absorbing liquid, an amine absorbing liquid such as monoethanolamine (MEA) or methyldiethanolamine (MDEA) can be used.
このため、炭素系燃料(石炭)を燃料とした燃焼ガスの排ガスの処理であっても、排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を分離回収することが可能になる。 For this reason, even in the treatment of flue gas from combustion gas that uses carbonaceous fuel (coal) as fuel, it is possible to effectively use the thermal energy of the flue gas to separate and recover CO2 at a minimum cost. Become.
そして、請求項2に係る本発明の排ガス処理設備は、請求項1に記載の排ガス処理設備において、前記熱回収手段と前記CO2吸収手段の間における前記排ガス処理経路に設けられ、前記排ガス処理経路を流通する排ガスの煤塵を捕集する集塵手段を備えたことを特徴とする。
According to
請求項2に係る本発明では、集塵手段の下流側のCO2吸収手段で、排ガス中のCO2をCO2吸収液に吸収させる。脱硫装置がない状態であっても、低S炭を用いた石炭の燃焼ガスの排ガス処理に用いることができる。また、炉内脱硫や吸収剤を煙道に吹き込むなどの手段があれば、低S炭ではない石炭を用いる場合であっても、脱硫装置がない状態で排ガス処理の経路を構築することができる。 In the second aspect of the present invention, the CO 2 absorption means downstream of the dust collection means absorbs CO 2 in the exhaust gas into the CO 2 absorption liquid. Even without a desulfurization device, it can be used for exhaust gas treatment of coal combustion gas using low-S coal. In addition, if there is a means such as in-furnace desulfurization or blowing absorbent into the flue, even if coal other than low-S coal is used, it is possible to construct an exhaust gas treatment route without a desulfurization device. .
また、請求項3に係る本発明の排ガス処理設備は、請求項2に記載の排ガス処理設備において、前記集塵手段と前記CO2吸収手段の間における前記排ガス処理経路に設けられ、前記排ガス処理経路を流通する排ガスの硫黄分を除去する脱硫手段を備えたことを特徴とする。
Further, according to
請求項3に係る本発明では、脱硫手段の下流側のCO2吸収手段で、排ガス中のCO2をCO2吸収液に吸収させる。
In the present invention according to
また、請求項4に係る本発明の排ガス処理設備は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の排ガス処理設備において、前記排ガス処理経路には、炭素系燃料を燃焼した燃焼ガスの排ガスが送られ、前記再生手段では、炭素系燃料を燃焼した燃焼ガスのCO2が吸収されたCO2吸収液から気体としてCO2が分離されることを特徴とする。
Further, the exhaust gas treatment facility of the present invention according to
請求項4に係る本発明では、炭素系燃料を燃焼した燃焼ガスの排ガスに含まれるCO2がCO2吸収液で吸収され、排ガスの熱によりCO2吸収液からCO2が分離され、炭素系燃料(石炭、バイオマス等)を燃料とした燃焼ガスの排ガスの処理において、排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を分離回収することができる。
In the present invention according to
上記目的を達成するための請求項5に係る本発明の発電設備は、炭素系燃料(石炭、バイオマス、あるいは、天然ガス等)に由来する燃料を燃焼させて高温・高圧流体を発生させる燃焼手段と、前記燃焼手段で発生した高温・高圧流体を膨張させて発電動力を得るタービンと、前記燃焼手段の排気ガスが送られる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の排ガス処理設備とを備えたことを特徴とする。
A power generation facility according to
請求項5に係る本発明では、発電用の燃焼ガスの排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を回収することができる排ガス処理設備を備えた発電設備とすることができる。炭素系燃料としては、炭素系の燃料に非炭素系の燃料(水素やアンモニア等)を混ぜた燃料を含む。即ち、炭素系燃料を用いて燃焼を行う場合、炭素系の燃料に非炭素系の燃料(水素やアンモニア等)を混ぜて混焼させることができる。
In the present invention according to
本発明の排ガス処理設備は、排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を回収することが可能になる。 The exhaust gas treatment facility of the present invention makes it possible to effectively use the thermal energy of the exhaust gas to recover CO 2 at a minimum cost.
また、本発明の発電設備は、排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を回収することができる排ガス処理設備を備えた発電設備とすることが可能になる。 In addition, the power generation facility of the present invention can be provided with an exhaust gas treatment facility capable of recovering CO 2 at a minimum cost by effectively utilizing the thermal energy of the exhaust gas.
図1には本発明の第1実施例に係る第1実施例に係る排ガス処理設備を備えた石炭火力発電設備の全体構成を説明するための概略の系統を示してある。 FIG. 1 shows a schematic system for explaining the overall configuration of a coal-fired power plant equipped with an exhaust gas treatment system according to a first embodiment of the present invention.
石炭火力発電設備は、炭素系燃料である石炭(微粉炭)が燃焼室に投入され、微粉炭を燃焼させて高温・高圧の蒸気(流体)を発生させるボイラ1(燃焼手段)を備えている。ボイラ1で発生させた蒸気を蒸気タービン2で膨張させ、蒸気タービン2の駆動により発電機3が運転されて電力を得るようになっている(発電動力を得る)。蒸気タービン2で仕事を終えた蒸気は復水器4で復水され、ボイラ1に給水される。
Coal-fired power generation equipment includes a boiler 1 (combustion means) in which coal (pulverized coal), which is a carbonaceous fuel, is put into a combustion chamber and burns the pulverized coal to generate high-temperature, high-pressure steam (fluid). . The steam generated by the
尚、炭素系燃料としては、石炭(微粉炭)に限定されず、炭素系の燃料に非炭素系の燃料(水素やアンモニア)を混ぜた燃料を用いることも可能である。即ち、炭素系燃料を用いて燃焼を行う場合、炭素系の燃料に非炭素系の燃料(水素やアンモニア)を混ぜて混焼させることも可能である。 The carbon-based fuel is not limited to coal (pulverized coal), and it is also possible to use a fuel in which a carbon-based fuel is mixed with a non-carbon-based fuel (hydrogen or ammonia). That is, when combustion is performed using a carbonaceous fuel, it is also possible to mix a carbonaceous fuel with a non-carbonaceous fuel (hydrogen or ammonia) for co-combustion.
ボイラ1の排気ガスは、排ガス処理設備5で処理されて煙突10を介して大気に放出される。排ガス処理設備5の排気経路は、ボイラ1の排ガス処理経路6には脱硝装置7が備えられ、脱硝装置7でNOXが除去された排ガスはエアヒータ8で熱回収される。
Exhaust gas from the
エアヒータ8で熱回収された排ガスは、排ガス中のCO2を吸収して回収するCO2処理システムの熱回収器11(熱回収手段)に送られる。熱回収器11の下流側の排ガス処理経路6には、熱回収器11との間で熱媒としてのCO2吸収液(例えば、アミン水溶液)が循環し、排ガスを再加熱する(CO2吸収液を冷却する)再加熱器12(再加熱手段)が備えられている。CO2吸収液を冷却した(再加熱された)排ガスは大気に放出される。
The exhaust gas whose heat is recovered by the
即ち、熱回収器11と再加熱器12とにわたり、CO2吸収液が循環する循環経路13が構築されている。循環経路13には循環ポンプ14が設けられ、循環ポンプ14の駆動により、循環経路13内のCO2吸収液が図中反時計回り方向に循環する。
That is, a
一方、排ガス処理経路6にはCO2吸収手段15が備えられ、CO2吸収手段15には、再加熱器12から熱回収器11に向かうCO2吸収液が循環される(CO2吸収手段15は循環経路13に備えられる)。CO2吸収手段15に排ガスが送られることで、排ガス中のCO2がCO2吸収液に吸収される。
On the other hand, the exhaust
熱回収器11から再加熱器12に向かう循環経路13には、気液分離手段16が備えられている。気液分離手段16は、熱回収器11で熱回収された排ガスの熱によりCO2吸収液が吸収したCO2を気体として分離してCO2吸収液を再生する(例えば、アミン水溶液に吸収されたO2を放出する)。
A gas-liquid separation means 16 is provided in the
図中の符号で17は、CO2吸収液を再生するための熱が不足する場合にCO2吸収液を加熱する吸収液ヒータである。また、図中の符号で18は、ファンである。尚、熱回収器11から吸収液ヒータ17、気液分離手段16までの経路で放出されたCO2が、気液分離手段16で吸収液から分離される(再生手段)。
Numeral 17 in the figure is an absorbent heater for heating the CO 2 absorbent when the heat for regenerating the CO 2 absorbent is insufficient.
熱回収器11とCO2吸収手段15の間における排ガス処理経路6には、極低温で排ガス中の塵を集める電気集塵機9(集塵手段)が備えられている。尚、電気集塵機9の設置場所は、機器の能力等により(集塵温度等により)、脱硝装置7の上流側、エアヒータ8の下流側に設置することも可能である。
An exhaust
上記構成の発電設備では、ボイラ1で発生した蒸気により発電機3が駆動され、電力が得られる。ボイラ1の燃焼排ガス(排ガス)は、排ガス処理経路6に送られて不純物が除去され、大気に放出される。即ち、脱硝装置7でNOXが除去され、電気集塵機9で塵が除去され、CO2吸収手段15のCO2吸収液にCO2が吸収されて除去される。
In the power generation equipment having the above configuration, the
そして、CO2が吸収されたCO2吸収液が熱回収器11に送られる。排ガスの熱(例えば、130℃)によりCO2吸収液が加熱され、加熱されたCO2吸収液の熱が分離動力となって気液分離手段16でCO2が分離される。気液分離手段16でCO2が分離されたCO2吸収液(再生されたCO2吸収液)が再加熱器12に送られ、CO2吸収液の熱により排ガスが所望の状態に昇温される(CO2吸収液が所望の温度に降温される)。例えば、排ガスが50℃から90℃に昇温される。所望の温度に降温されたCO2吸収液がCO2吸収手段15に循環される。
Then, the CO 2 absorbent in which CO 2 has been absorbed is sent to the
気液分離手段16で分離されたCO2(気体)は、所望の用途に利用される。例えば、メタン等の炭化水素の合成等に利用される。また、例えば、液化され、搬送されて貯留されたり、隔離されたりする。 The CO 2 (gas) separated by the gas-liquid separation means 16 is used for desired purposes. For example, it is used for synthesizing hydrocarbons such as methane. It is also, for example, liquefied, transported and stored, or segregated.
このため、石炭を燃料とした燃焼ガスの排ガスの処理であっても(CO2の排出が避けられない排ガスの処理であっても)、燃焼ガスの排ガスに含まれるCO2が、排ガスの熱によりCO2吸収液から分離され、排ガスの熱エネルギーを有効に利用して、最小限のコストでCO2を分離回収することが可能になる。 For this reason, even in the treatment of flue gas from combustion gas using coal as fuel (even in the treatment of flue gas for which CO2 emissions are unavoidable), the CO2 contained in the flue gas of the combustion gas is the heat of the flue gas. It is possible to separate and recover CO 2 at a minimum cost by effectively using the thermal energy of the exhaust gas.
上記実施例の排ガス処理では、脱硫装置が備えられていないが、低S炭を用いた石炭の燃焼ガスの排ガス処理に用いることができる。また、炉内脱硫や吸収剤を煙道に吹き込むなどの手段があれば、図示例のように、低S炭ではない石炭を用いる場合であっても、脱硫装置がない状態で排ガス処理の経路を構築することができる。 Although the exhaust gas treatment of the above embodiment is not provided with a desulfurization device, it can be used for the exhaust gas treatment of coal combustion gas using low-S coal. In addition, if there is a means such as in-furnace desulfurization or blowing absorbent into the flue, even if coal other than low-S coal is used as shown in the illustration, exhaust gas treatment route without desulfurization equipment can be constructed.
図2に基づいて本発明の第2実施例を説明する。図2には本発明の第2実施例に係る排ガス処理設備を備えた発電設備の全体構成を説明するための概略の系統を示してある。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a schematic system for explaining the overall construction of a power generation facility equipped with an exhaust gas treatment facility according to a second embodiment of the present invention.
図2に示した第2実施例の排ガス処理設備20は、図1に示した系統に対し、電気集塵機9とCO2吸収手段15の間における排ガス処理経路6に、排ガス処理経路6を流通する排ガスの硫黄分を除去する湿式の脱硫装置(脱硫手段)21が設けられている。このため、脱硫装置21で排ガスの硫黄分が除去され、CO2吸収手段15で、硫黄分が除去された排ガス中のCO2をCO2吸収液に吸収させることができる。
In contrast to the system shown in FIG. 1, the exhaust
上述した実施例では、炭素系燃料として石炭を例に挙げて説明したが、バイオマス等の固体燃料や天然ガス等の気体燃料を用いることも可能である。また、炭素系燃料に非炭素系の燃料(水素やアンモニア等)を混ぜて用いることも可能である。また、排ガス処理設備として、燃料を燃焼器で燃焼させて生成した高温・高圧流体をタービンで膨張させて発電を行う発電設備の排ガスの処理を行う設備に適用することも可能である。 In the above embodiments, coal was used as the carbonaceous fuel, but solid fuel such as biomass or gaseous fuel such as natural gas can also be used. It is also possible to use a mixture of carbonaceous fuel and non-carbonaceous fuel (hydrogen, ammonia, etc.). In addition, as an exhaust gas treatment equipment, it is also possible to apply it to equipment for treating exhaust gas of power generation equipment that generates power by expanding a high-temperature, high-pressure fluid generated by burning fuel in a combustor with a turbine.
本発明は排ガス処理設備の産業分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the industrial field of exhaust gas treatment equipment.
1 ボイラ
2 蒸気タービン
3 発電機
4 復水器
5、20 排ガス処理設備
6 排ガス処理経路
7 脱硝装置
8 エアヒータ
9 電気集塵機
10 煙突
11 熱回収器
12 再加熱器
13 循環経路
14 循環ポンプ
15 CO2吸収手段
16 気液分離手段
17 吸収液ヒータ
21 脱硫装置
1
Claims (5)
前記熱回収手段の下流側の前記排ガス処理経路に設けられ、前記熱回収手段との間で熱媒としてのCO2吸収液が循環し、排ガスを再加熱する再加熱手段と、
前記再加熱手段から前記熱回収手段に向かうCO2吸収液の経路に設けられ、前記熱回収手段と前記再加熱手段の間の前記排ガス処理経路の排ガス中のCO2を前記CO2吸収液に吸収させるCO2吸収手段と、
前記熱回収手段から前記再加熱手段に向かうCO2吸収液の経路に設けられ、前記熱回収手段で熱回収された排ガスの熱によりCO2吸収液が吸収したCO2を気体として分離してCO2吸収液を再生する再生手段とを備えた
ことを特徴とする排ガス処理設備。 a heat recovery means provided in the exhaust gas treatment path for recovering the heat of the exhaust gas;
a reheating means provided in the exhaust gas treatment path on the downstream side of the heat recovery means for reheating the exhaust gas by circulating a CO 2 absorbent as a heat medium between the heat recovery means and the exhaust gas treatment path;
provided in the path of the CO 2 absorbing solution from the reheating means to the heat recovery means, and transferring CO 2 in the exhaust gas in the exhaust gas treatment path between the heat recovery means and the reheating means to the CO 2 absorbing solution; a CO2 absorption means for absorption;
The CO 2 absorbed by the CO 2 absorbing liquid is separated as a gas by the heat of the exhaust gas, which is provided in the path of the CO 2 absorbing liquid heading from the heat recovery means to the reheating means, and the heat of the exhaust gas is recovered by the heat recovery means. 2. An exhaust gas treatment facility characterized by comprising regeneration means for regenerating the absorbent.
前記熱回収手段と前記CO2吸収手段の間における前記排ガス処理経路に設けられ、前記排ガス処理経路を流通する排ガスの塵を捕集する集塵手段を備えた
ことを特徴とする排ガス処理設備。 In the exhaust gas treatment facility according to claim 1,
An exhaust gas treatment facility, comprising: a dust collection means provided in the exhaust gas treatment path between the heat recovery means and the CO 2 absorption means for collecting dust in the exhaust gas flowing through the exhaust gas treatment path.
前記集塵手段と前記CO2吸収手段の間における前記排ガス処理経路に設けられ、前記排ガス処理経路を流通する排ガスの硫黄分を除去する脱硫手段を備えた
ことを特徴とする排ガス処理設備。 In the exhaust gas treatment equipment according to claim 2,
An exhaust gas treatment facility comprising desulfurization means provided in the exhaust gas treatment path between the dust collection means and the CO 2 absorption means for removing sulfur content from exhaust gas flowing through the exhaust gas treatment path.
前記排ガス処理経路には、炭素系燃料を燃焼した燃焼ガスの排気ガスが送られ、
前記再生手段では、炭素系燃料を燃焼した燃焼ガスのCO2が吸収されたCO2吸収液から気体としてCO2が分離される
ことを特徴とする排ガス処理設備。 In the exhaust gas treatment facility according to any one of claims 1 to 3,
Exhaust gas of combustion gas generated by burning a carbonaceous fuel is sent to the exhaust gas treatment path,
The exhaust gas treatment facility, wherein the regeneration means separates CO 2 as a gas from a CO 2 absorbent in which the CO 2 of the combustion gas generated by burning the carbonaceous fuel is absorbed.
前記燃焼手段で発生した高温・高圧流体を膨張させて発電動力を得るタービンと、
前記燃焼手段の排気ガスが送られる請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の排ガス処理設備とを備えた
ことを特徴とする発電設備。 Combustion means for burning a fuel derived from a carbonaceous fuel to generate a high-temperature, high-pressure fluid;
a turbine that expands the high-temperature/high-pressure fluid generated by the combustion means to obtain power generation power;
A power generation facility comprising: the exhaust gas treatment facility according to any one of claims 1 to 4, to which the exhaust gas of the combustion means is sent.
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JP2021101857A JP2023000822A (en) | 2021-06-18 | 2021-06-18 | Exhaust gas treatment facility, and power generation facility |
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