JP2809381B2 - 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法 - Google Patents
燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法Info
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Description
の燃焼排ガス中に含まれるCO2 (二酸化炭素)を効率
よく除去し、回収する方法に関する。
して、CO2 による温室効果が指摘され、地球環境を守
る上で国際的にもその対策が急務となってきた。CO2
の発生源としては、化石燃料を燃焼させるあらゆる人間
の活動分野におよび、その排出規制が今後一層強化され
る傾向にある。その対策の一つとして、大量の化石燃料
を使用する火力発電所の動力発生設備を対象に、ボイラ
の燃焼排ガス中のCO2の回収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。
排ガス中に含まれるCO2 を除去し、回収するプロセス
として本願出願人は先に図2に例示するようなものを提
案した(特開平3−193116号公報)。ただし、図
2における蒸気配管システムは概念的に示したものであ
り、タービンは同軸で同一発電機を駆動するものであ
る。図2においてボイラ1よりのCO2 を含んだボイラ
燃焼排ガスはボイラ燃焼排ガス送風機14により昇圧さ
れた後、燃焼排ガス冷却器15に送られ、冷却水16に
より冷却され、CO2 吸収塔18に送られ、冷却排水1
7は系外に放出される。CO2 吸収塔18において、燃
焼排ガスはアルカノールアミンをベースとする再生され
たCO2 吸収液19と交流接触し、燃焼排ガス中のCO
2 は化学反応によりCO2 吸収液19に吸収される。C
O2 を除去された燃焼排ガス21は系外へ放出される。
CO2 を吸収したCO2 吸収液20はリッチソルベント
ポンプ22により昇圧され、リッチ/リーンソルベント
熱交換器23にて再生された吸収液にて加熱され、CO
2 吸収液再生塔24に供給される。
CO2 吸収液はリボイラ30にて低圧タービン8より抽
気された低圧蒸気(4kg/cm2 絶対圧)13にて加
熱される。水蒸気を伴ったCO2 はCO2 吸収液再生塔
24の塔頂部よりオーバーヘッドコンデンサ25へと導
かれる。リボイラ30にて凝縮された低圧蒸気の凝縮水
はリボイラ復水ポンプ32にて昇圧され、予熱されたボ
イラ給水と混合され、ボイラ給水を昇温し、ボイラ給水
はボイラ1へ供給される。CO2 吸収液再生塔24より
放出された水蒸気を伴ったCO2 は、ボイラ給水ポンプ
12により昇圧されたボイラ給水をオーバーヘッドコン
デンサ25により予熱した後、オーバーヘッドクーラ2
6により冷され、分離器27で水を分離され、CO2 は
ライン28により別工程へ導かれて回収される。分離器
27により分離された水は凝縮水循環ポンプ29により
CO2 吸収液再生塔24に供給される。再生されたCO
2 吸収液はリーンソルベントポンプ31にて昇圧され、
リッチ/リーンソルベント熱交換器23にてCO2 を吸
収したCO2 吸収液にて冷却され、リーンソルベントク
ーラ33にてさらに冷却されてCO2 吸収塔18に供給
される。
高圧、高温蒸気2は高圧タービン3を駆動した後、高圧
タービン排気4としてボイラ1中の再加熱器5により再
加熱され、再加熱された中圧蒸気6として中圧タービン
7、続いて低圧タービン8に送られる。低圧タービン8
の低圧部より、低圧蒸気13の抽気が行われ、リボイラ
30に供給される。低圧タービン排気9は復水器10に
て凝縮され、凝縮水11はボイラ給水ポンプ12により
オーバーヘッドコンデンサ25に送られる。
ンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミ
ン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンな
ど、更にはヒンダードアミン類が例示され、これらの各
単独水溶液、あるいはこれらの二以上の混合水溶液をあ
げることができるが、通常モノエタノールアミン水溶液
が好んで用いられる。
い場合に比べて発電効率の低下を招くものの、その程度
を低く抑えることが可能となった。すなわち、一例とし
て天然ガス焚き発電プラントボイラ燃焼排ガス中のCO
2 を90%除去する場合、リボイラ30を加熱するため
の熱源を燃焼により得た場合に、発電プラントボイラ燃
焼熱量の18.9%に相当する燃料を必要とする。この
ため、燃焼熱量に対する発電効率はCO2 を除去しない
場合の36.4%から30.1%へと6.3%低下す
る。しかし、上記提案の方法により、低圧タービン8よ
り4kg/cm2絶対圧の蒸気13を抽気して、この蒸
気によりボイラ30を加熱し、この蒸気の凝縮水により
ボイラ給水を加熱し、さらに、オーバーヘッドコンデン
サ25にてCO2 吸収液再生塔24よりの水蒸気を伴っ
たCO2 とボイラ給水との熱交換を行うことにより、ボ
イラ給水加熱用の抽気を減らすことができる。そのた
め、低圧タービンの軸動力が低下するものの、燃焼熱量
に対する発電効率は4.5%の低下にとどめることがで
き、発電効率として1.8%の改善ができた。また、上
記提案方法では同様にコンバインドサイクルガスタービ
ンを採用した場合は3.4%の改善ができることを明ら
かにした。
することにより、CO2 除去・回収を伴う発電効率の低
下を一定程度抑えることができるが、さらに発電効率の
低下を小さくするような改善が切望されている。
ービンから抽気される蒸気は例えば3.4kg/cm 2
絶対圧、240℃〜4.2kg/cm2 絶対圧、280
℃の過熱状態にあり、飽和状態の蒸気となるまで十分動
力を取り出す余地のある蒸気であること、一方そのよう
な必要以上に高温の加熱状態にある蒸気を再生塔のリボ
イラに使用すると、かえってリボイラ30内部の加熱チ
ューブの表面温度が高くなり、モノエタノールアミンに
代表されるCO2 吸収剤の分解を引き起こし好ましくな
いこと、リボイラに必要な蒸気は熱源として使用できる
ものであれば十分であり、飽和状態にある蒸気でよいこ
とを考慮の上、ボイラから排出される燃焼排ガス中に含
まれるCO2 を吸収除去し、回収しながら発電を行う際
の上記の事情に鑑み、システムの最適化を鋭意検討し
た。その結果、高圧、中圧及び低圧の各タービンからな
る通常の火力発電プラントにおいて、第2の中圧タービ
ンを設け、リボイラの加熱蒸気源の採取方法を工夫する
ことにより、発電効率の低下をさらに小さくすることが
できることに想到し、本発明を完成するに至った。
タービン、第2中圧タービン及び低圧タービンを駆動す
る蒸気を発生させるボイラの燃焼排ガス中のCO2 をC
O2吸収液で吸収除去し、CO2 を吸収したCO2 吸収
液をリボイラを有するCO2吸収液再生塔で再生する系
において、高圧タービンの排出蒸気をボイラで再加熱し
て第1中圧タービンに供給し、前記第1中圧タービンの
排出蒸気を低圧タービンに供給すると共に、高圧タービ
ンの抽気蒸気をボイラで再加熱して第2中圧タービンに
供給し、前記第2中圧タービンの排出蒸気をCO2 吸収
液再生のためにリボイラに加熱源として供給することを
特徴とする燃焼排ガス中のCO2 の除去方法である。
させるボイラの燃焼排ガス中のCO2 を前記ボイラの発
生する熱エネルギの一部を利用しながら除去・回収する
に際し、CO2 を回収・除去することによるタービンに
よる発電効率低下を最小限度に抑えることができる。以
下、本発明を図によって詳細に説明する。図1は本発明
のCO2 除去方法を例示したプロセス図である。図1で
は主要設備のみ示し、付属設備は省略した。必要によ
り、タンク類、バルブ類、ポンプ類、熱交換器類などが
設けられている。また低、中及び高圧タービンは通常2
機を対にして設置されるが、これも単独の記号で表わ
し、それらに同軸で取り付けられている発電機も省略し
ている。なお、図2と同符号の装置類は同じもの、また
は同様の働きをもつものを指す。
高圧・高温蒸気2によって高圧タービン3を駆動させ、
高圧タービン排気4は再加熱器5で再加熱されて中圧蒸
気6として第1中圧タービン7(図2の中圧タービン7
と同じなので、同符号とした)、低圧タービン8をそれ
ぞれ駆動させる。本発明の特徴は高圧タービン3から抽
気40を行い、これを再加熱器41で再加熱して中圧蒸
気42とし、これを第2中圧タービン43に導いて発電
させ、第2中圧タービン排気44をリボイラ30の加熱
源として使用することにある。第2中圧タービン排気4
4はシステムの作動条件にもよるが、一例としては13
7℃、3.4kg/cm2 絶対圧である。リボイラ30
の加熱蒸気として必要にして十分な温度は約130〜1
40℃程度であり、この第2中圧タービン排気44は何
等支障なくリボイラ30の加熱源として使用できるもの
である。
備に、図2のプロセスを適用した従来プロセスと本発明
の方法を適用したプロセス(図1)の発電量低減率を表
1に示す。表1から明らかなように、本発明の方法を採
用することにより、図2のプロセスに比較して、CO2
の除去に伴う消費電力を約4.4%改善することができ
る。但し、回収したCO2 の液化に関する動力は含めて
いない。
れば、CO2 除去・回収を伴う火力発電システムにおい
て、CO2 吸収液再生塔のリボイラの加熱源の最適化を
一層図ることにより、発電効率の低下をさらに抑えるこ
とができることとなった。
図。
Claims (1)
- 【請求項1】 高圧タービン、第1中圧タービン、第2
中圧タービン及び低圧タービンを駆動する蒸気を発生さ
せるボイラの燃焼排ガス中のCO2 をCO2吸収液で吸
収除去し、CO2 を吸収したCO2 吸収液をリボイラを
有するCO2吸収液再生塔で再生する系において、高圧
タービンの排出蒸気をボイラで再加熱して第1中圧ター
ビンに供給し、前記第1中圧タービンの排出蒸気を低圧
タービンに供給すると共に、高圧タービンの抽気蒸気を
ボイラで再加熱して第2中圧タービンに供給し、前記第
2中圧タービンの排出蒸気をCO2 吸収液再生のために
リボイラに加熱源として供給することを特徴とする燃焼
排ガス中のCO2 の除去方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6024164A JP2809381B2 (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6024164A JP2809381B2 (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07232033A JPH07232033A (ja) | 1995-09-05 |
JP2809381B2 true JP2809381B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=12130711
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6024164A Expired - Lifetime JP2809381B2 (ja) | 1994-02-22 | 1994-02-22 | 燃焼排ガス中の二酸化炭素の除去方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010039799A1 (de) | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dampfturbinenkraftwerk und Verfahren zum Betrieb desselben |
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1994
- 1994-02-22 JP JP6024164A patent/JP2809381B2/ja not_active Expired - Lifetime
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