JP4979096B2 - Carbon dioxide gas recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、発電所、製鉄所や焼却炉などから排出される二酸化炭素(CO2)ガスを、ルーツポンプにより吸入される水に混合させて水中に放出し溶存させることにより回収を行なう二酸化炭素ガス回収装置に関する。 The present invention recovers carbon dioxide (CO 2 ) gas discharged from a power plant, ironworks, incinerator, etc. by mixing it with water sucked by a roots pump, releasing it into water and dissolving it. The present invention relates to a gas recovery device.
地球温暖化現象の要因とされる温室効果ガスとしての二酸化炭素ガスについては、最近の首脳レベルの外交の場や国際会議でしばしば採り上げられている。化石燃料を多量に消費する先進国においては、京都議定書等で決められる温室効果ガスの排出削減、排出抑制目標をいかにして達成するかが大きな課題となっている。 Carbon dioxide gas, which is considered to be a cause of global warming, is often taken up at recent diplomatic sites and international conferences. In developed countries that consume large amounts of fossil fuels, how to achieve greenhouse gas emission reduction and emission control targets determined by the Kyoto Protocol is a major issue.
特許文献1には、製鉄所等から排出される二酸化炭素を分離回収する装置と、その装置で回収した二酸化炭素を地中若しくは海中に固定化する装置を有し、二酸化炭素を分離回収する装置は、高炉ガスから化学吸収液で二酸化炭素を吸収するための設備と、二酸化炭素を吸収した化学吸収液から化学吸収液再生用の熱源を利用して二酸化炭素を分離し化学吸収液を再生するための設備を備えた二酸化炭素の分離回収装置が開示されている。
また、特許文献2には、低濃度の二酸化炭素が溶融炭酸塩を利用して電気化学的に濃縮・分離されることにより、排出ガス中に含まれる硫化物、塩化物、NOX等の不純物を含まない高純度で高濃度の二酸化炭素を回収する二酸化炭素濃縮方法及び装置が開示されている。
In
上記従来の二酸化炭素を分離回収し固定化する装置や二酸化炭素濃縮装置においては、何れも大規模の設備となって設備コストが多大となると思われる。 In the conventional apparatus for separating and recovering and fixing carbon dioxide and the carbon dioxide concentrating apparatus, it is considered that all of them are large-scale facilities and the equipment cost is increased.
本発明の目的は、発電所、製鉄所などから排出される二酸化炭素ガスの回収を低コストで簡易に行なうことができる小型の二酸化炭素ガス回収装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a small-sized carbon dioxide gas recovery device that can easily recover carbon dioxide gas discharged from a power plant, an ironworks, or the like at low cost.
前記目的を達成するために請求項1に記載した発明は、化石燃料の燃焼時に発生する二酸化炭素ガスを回収する二酸化炭素ガス回収装置であって、
吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に収められた一対のルーツロータを駆動モータにより回転自在に設けたルーツポンプと、その吸込口に接続される吸入管と、その吐出口に接続される排出管とを備え、その吸入管に連通する管路には二酸化炭素ガスの導入口と、吸い込んだ水と二酸化炭素ガスを内蔵された衝突部材に衝突させる気泡発生管とを設け、その衝突部材は、該気泡発生管の大径部の内底に載せられるリングから上方へ延びる脚の上端に円形板を一体に固定した形態とされ、
前記ルーツポンプの運転により前記吸入管から水を吸い込むと共に前記導入口から取り込まれる温室効果ガスとしての二酸化炭素ガスが混入した水を前記気泡発生管の衝突部材に衝突させることにより多量の気泡を発生させ、かつ、前記ルーツポンプによる圧縮作用によって気泡を微細化し、その微細化された二酸化炭素ガスの気泡を含む水を前記排出管から水中に放出することによって二酸化炭素ガスを水中に溶存させることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention described in
A roots pump in which a pair of roots rotors housed in a pump casing provided with a suction port and a discharge port are rotatably provided by a drive motor, a suction pipe connected to the suction port, and a discharge connected to the discharge port A pipe that communicates with the suction pipe is provided with a carbon dioxide gas inlet, and a bubble generating pipe that collides the sucked water and the carbon dioxide gas into a collision member that is built in. The circular plate is integrally fixed to the upper end of the leg extending upward from the ring placed on the inner bottom of the large diameter portion of the bubble generating tube,
A large amount of bubbles are generated by sucking water from the suction pipe by the operation of the roots pump and colliding with the collision member of the bubble generation pipe with water mixed with carbon dioxide gas as a greenhouse gas taken in from the introduction port. And by making the bubbles fine by the compression action of the Roots pump, and discharging the water containing the fined carbon dioxide gas bubbles from the discharge pipe into the water, the carbon dioxide gas is dissolved in the water. It is a feature.
(請求項1の発明)
この二酸化炭素ガス回収装置は、ルーツポンプの運転により温室効果ガスとしての二酸化炭素ガスが混合した水を気泡発生管に内蔵された衝突部材に衝突させることにより多量の気泡を発生させ、かつ、ルーツポンプによる圧縮作用によって気泡を微細化し、その二酸化炭素ガスの気泡を含む水を水中に放出することによって二酸化炭素ガスを水中に効率よく溶存させることができる。
(Invention of Claim 1)
This carbon dioxide gas recovery device generates a large amount of bubbles by causing water mixed with carbon dioxide gas as a greenhouse gas to collide with a collision member built in a bubble generation tube by operating a roots pump. The bubbles can be made fine by the compression action by the pump, and the water containing the bubbles of the carbon dioxide gas can be discharged into the water, so that the carbon dioxide gas can be efficiently dissolved in the water.
加えて、この装置は小型で設備費用が安く、発電所、製鉄所などから排出される二酸化炭素ガスの回収を低コストで簡易に行なうことができる。 In addition, this apparatus is small in size and inexpensive in equipment cost, and can easily recover carbon dioxide gas discharged from a power plant, a steel mill or the like at a low cost.
以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。 The best mode of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置Cは、発電所、製鉄所などから排出される二酸化炭素ガスを微細化気泡として河川等の水中に放出することにより二酸化炭素ガスを水に効率よく溶存させる機能を有する。この装置には、ルーツポンプ3と、その吸込口5に接続される吸入管45と、その吐出口6に接続される排出管55を備えている。
The carbon dioxide gas recovery device C according to the present invention has a function of efficiently dissolving carbon dioxide gas in water by releasing carbon dioxide gas discharged from a power plant, ironworks, etc. into water such as a river as fine bubbles. Have This apparatus includes a
図1に示すように、二酸化炭素ガス回収装置Cの機台1上にはルーツポンプ3と駆動モータ38とが設置されている。ルーツポンプ3は、図2に示すように、吸込口5と吐出口6を設けたポンプケーシング4の内部に、吸込口部8を斜め上方に、吐出口部9を斜め下方に設けたロータケーシング7が45度傾けて配置されている。ロータケーシング7の吸込口部8の上隅部7aとポンプケーシング4の吸込口5側の天部4aとは、壁10により連接されている。また、吐出口部9の下隅部7bから横方向へ凹円弧壁11が一体に形成され、その凹円弧壁11のほぼ中間部とポンプケーシング4の底部4bとは、縦壁12により連接されている。13は縦壁12に設けられたバイパス穴である。このバイパス穴13はポンプケーシング4内の水を循環可能とするために設けられている。
As shown in FIG. 1, a
14,14はポンプケーシング4の周壁に設けられたドレン用穴、15はポンプケーシング4の天部4aに設けられた給水穴である。17は一方のドレン用穴14に螺着されたキャップ、21は給水穴15に螺着されたキャップである。他方のドレン用穴14に螺着されるキャップ18には、前記バイパス穴13に先端部を挿入するロッド19が中心部に突設されている。
14 and 14 are drain holes provided in the peripheral wall of the
吸込口5には、逆止弁22を介装して配管のためのフランジ金具23が取り付けられている。また、吐出口6にも同様に、フランジ金具24が取り付けられている。
A flange fitting 23 for piping is attached to the
ロータケーシング7には、一対の2葉式ルーツロータ26を収めている。図3に示すように、ルーツロータ26のロータ軸27は、ポンプケーシング4の両側に夫々固定されたハウジング30,31に装着したベアリング32,32により回転自由に支持するように設けられている。下方のロータ軸27のハウジング30から突出する一端にはプーリ34を取付け、駆動モータ装置38により伝動ベルト39を介して該プーリ34を回転駆動するように設けられている。ロータ軸27の他端にはタイミングギア35を夫々固定し、それらのタイミングギア35,35を噛合するように設けている。36はハウジング31の開口部に取り付けたギアカバーである。
The
ハウジング30,31には、ロータ軸27を支持するベアリング32の奥に、公知のメカニカルシールを収納したスタッフィングボックス33が設けられている。
The
ルーツロータ26については、ロータ軸27を除いて形成された芯金部26bの外側にポリウレタンゴム材(又はニトリルゴム材)によりライニング加工を施している。
About the
この実施例においては、2葉式ルーツロータ26を採用しているが、本発明はこれに限定されることなく、3葉や4葉の多葉式ルーツロータを採用することも可能である。
In this embodiment, the two-
図1に示すように、ルーツポンプ3の吸入管45の吸入側には、気泡発生管46を接続している。47は気泡発生管46の大径部46aに内蔵された気泡発生させるための衝突部材である。図4に示すように、衝突部材47は、大径部46aの内底に載せられるリング47aから上方へ延びる4本の脚47bの上端に円形板47cを一体に設けた形態とされている。
As shown in FIG. 1, a
気泡発生管46の入口側に接続した配管50には、二酸化炭素ガスの導入口51を設けている。52は配管50の本体50aから分岐された導入管50bに取付けられた開閉弁である。
The
以上により、ルーツポンプ3の運転により吸入管45から水を吸い込むと共に二酸化炭素ガスの導入口51からエジェクタ作用により取り込まれる二酸化炭素ガスが混合した水を衝突部材47の円形板47cに正面から衝突させることにより多量の気泡を発生させ、かつ、ルーツポンプ3による圧縮作用により気泡を微細化し、微細化された二酸化炭素ガスの気泡を含む水を排出管55から河川等の水中に放出することにより、二酸化炭素ガスを水中に効率よく溶存させる本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置Cが構成される。
As described above, water that is sucked from the
本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置Cにおいては、排出管55の出口側と吸入管45の吸入側を所定容量のタンク(図示せず)に夫々接続し、そのタンク内の水をルーツポンプ3に循環供給するように構成することもできる。本発明装置を設置する場所の近くに河川や貯水池がない場合には、タンクを設置すれば所期の効果が得られる。
In the carbon dioxide gas recovery apparatus C according to the present invention, the outlet side of the
(実験1及び実験2)
本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置Cについて、図5に示す実験装置により当該装置から排出される二酸化炭素ガスの気泡を含む水をタンク内の水中へ放出させてタンク内における二酸化炭素ガス溶存量及び時間経過に伴う同ガス溶存量の変化を測定する実験を行なった。実験結果を図6のグラフに示す。
(実験条件)
2葉式ルーツポンプの口径:50mm
回転速度:650rpm
モータ出力:1.5Kw
吸込圧力:−20kPa
吐出圧力:40kPa
ポンプ吸込量:200リットル/min
実験1における二酸化炭素ガス濃度:30%
(二酸化炭素ガスの量:15リットル/min、空気量:35リットル/min)
実験2における二酸化炭素ガス濃度:100%
(二酸化炭素ガスの量:5リットル/min、空気量:6リットル/min)
タンクの容積:2.9m3
水温:25℃
(測定器)
二酸化炭素ガス溶存量測定器:株式会社東興化学研究所 Ti−9004
(
About the carbon dioxide gas recovery apparatus C according to the present invention , the amount of carbon dioxide gas dissolved in the tank is released by discharging water containing carbon dioxide gas bubbles discharged from the apparatus by the experimental apparatus shown in FIG. And the experiment which measured the change of the dissolved gas amount with the passage of time was conducted. The experimental results are shown in the graph of FIG.
(Experimental conditions)
Diameter of two-leaf root pump: 50mm
Rotational speed: 650rpm
Motor output: 1.5Kw
Suction pressure: -20kPa
Discharge pressure: 40kPa
Pump suction amount: 200 l / min
Carbon dioxide gas concentration in Experiment 1: 30%
(Amount of carbon dioxide gas: 15 liter / min, amount of air: 35 liter / min)
Carbon dioxide gas concentration in Experiment 2: 100%
(Amount of carbon dioxide gas: 5 liter / min, amount of air: 6 liter / min)
Tank volume: 2.9m 3
Water temperature: 25 ° C
(Measuring instrument)
Carbon dioxide gas dissolved amount measuring instrument: Toko Chemical Laboratory Ti-9004
実験1の結果、図6のグラフに示すように回収装置Cの運転時間が80分経過した場合、二酸化炭素ガス溶存量、言い換えれば二酸化炭素濃度は約570(mg/リットル)となり、大量の二酸化炭素ガスが溶存することが確認された。また、二酸化炭素ガスの濃度は5日間経過後に約380(mg/リットル)となり、二酸化炭素ガスが水中に有効に溶存していることが確認された。
As a result of
実験2については、前記ガスボンベを利用して100%濃度の二酸化炭素ガスを水中へ90分間放出し、ついで二酸化炭素ガスの供給を120分間停止し、毎分6リットルの空気を流入させることにより二酸化炭素ガス溶存量の変化を測定した。実験結果を図7のグラフに示す。
For
実験2の結果、二酸化炭素ガスの濃度は約200分経過後に200(mg/リットル)となり仮想飽和点に至った。
As a result of
(実験3)
容積1.0m3のタンクに水を満たし、ポンプ吸込量:200リットル/minでタンク内の水を循環させながら、20℃の二酸化炭素ガスを25リットル/minにて供給し、60分間にわたるタンク内の二酸化炭素ガス溶存量の変化を測定した。
(Experiment 3)
Filled with water to a tank volume 1.0 m 3, the pump suction amount: while circulating the water in the tank at 200 l / min, a 20 ° C. carbon dioxide gas was supplied at 25 l / min, tank for 60 minutes The change of the dissolved amount of carbon dioxide gas was measured.
同様に、ポンプ吸込量:200リットル/minでタンク内の水を循環させながら、ヒータによって加熱した約100℃の二酸化炭素ガスを25リットル/minにて供給し、60分間にわたりタンク内の二酸化炭素ガス溶存量の変化を測定した。ついで、二酸化炭素ガスの供給を停止し、タンク内の二酸化炭素ガス溶存量の変化を7日間にわたって測定した。これらの実験結果を図8、図9のグラフに示す。 Similarly, while circulating water in the tank at a pump suction amount of 200 liters / min, about 100 ° C. carbon dioxide gas heated by a heater is supplied at 25 liters / min, and the carbon dioxide in the tanks for 60 minutes. The change in gas dissolved amount was measured. Subsequently, the supply of carbon dioxide gas was stopped, and the change in the dissolved amount of carbon dioxide gas in the tank was measured over 7 days. The results of these experiments are shown in the graphs of FIGS.
実験3の結果、20℃の二酸化炭素ガスの濃度は、図8のグラフに示すように、60分経過後に約1750(mg/リットル)となり、大量の二酸化炭素ガスが水中に溶存していることが確認された。そして、7日間経過後においても約1100(mg/リットル)となり、二酸化炭素ガスが水中に有効に溶存していることが確認された。
As a result of
他方、100℃の二酸化炭素ガスの濃度は、図9のグラフに示すように、60分経過後に約2700(mg/リットル)となり、大量の二酸化炭素ガスが水中に溶存していることが確認された。そして、7日間経過後においても約1900(mg/リットル)となり、二酸化炭素ガスが水中に有効に溶存していることが確認された。 On the other hand, as shown in the graph of FIG. 9, the concentration of carbon dioxide gas at 100 ° C. is about 2700 (mg / liter) after 60 minutes, and it is confirmed that a large amount of carbon dioxide gas is dissolved in water. It was. And even after 7 days, it was about 1900 (mg / liter), and it was confirmed that carbon dioxide gas was dissolved effectively in water.
本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置Cにおいて、導入管50bから吸い込まれる二酸化炭素ガス量については、吸い込まれる水量に対して最大40%の値である。
In the carbon dioxide gas recovery apparatus C according to the present invention , the amount of carbon dioxide gas sucked from the
C・・・本発明に係る二酸化炭素ガス回収装置
3・・・ルーツポンプ
4・・・ポンプケーシング
5・・・吸入口
6・・・吐出口
38・・・駆動モータ
45・・・吸入管
51・・・二酸化炭素ガスの導入口
46・・・気泡発生管
46a・・・大径部
47・・・衝突部材
47c・・・円形板
55・・・排出管
C: Carbon dioxide
46 ... Bubble generating tube
46a ...
47c ...
Claims (1)
吸込口と吐出口を設けたポンプケーシング内に収められた一対のルーツロータを駆動モータにより回転自在に設けたルーツポンプと、その吸込口に接続される吸入管と、その吐出口に接続される排出管とを備え、その吸入管に連通する管路には二酸化炭素ガスの導入口と、吸い込んだ水と二酸化炭素ガスを内蔵された衝突部材に衝突させる気泡発生管とを設け、その衝突部材は、該気泡発生管の大径部の内底に載せられるリングから上方へ延びる脚の上端に円形板を一体に固定した形態とされ、
前記ルーツポンプの運転により前記吸入管から水を吸い込むと共に前記導入口から取り込まれる温室効果ガスとしての二酸化炭素ガスが混合した水を前記気泡発生管の衝突部材に衝突させることにより多量の気泡を発生させ、かつ、前記ルーツポンプによる圧縮作用によって気泡を微細化し、その微細化された二酸化炭素ガスの気泡を含む水を前記排出管から水中に放出することによって二酸化炭素ガスを水中に溶存させることを特徴とする二酸化炭素ガス回収装置。 A carbon dioxide gas recovery device that recovers carbon dioxide gas generated during combustion of fossil fuel,
A roots pump in which a pair of roots rotors housed in a pump casing provided with a suction port and a discharge port are rotatably provided by a drive motor, a suction pipe connected to the suction port, and a discharge connected to the discharge port A pipe that communicates with the suction pipe is provided with a carbon dioxide gas inlet, and a bubble generating pipe that collides the sucked water and the carbon dioxide gas into a collision member that is built in. The circular plate is integrally fixed to the upper end of the leg extending upward from the ring placed on the inner bottom of the large diameter portion of the bubble generating tube,
When the roots pump is operated, water is sucked from the suction pipe and a mixture of carbon dioxide gas as a greenhouse gas taken from the introduction port is caused to collide with a collision member of the bubble generation pipe to generate a large amount of bubbles. And by making the bubbles fine by the compression action of the Roots pump, and discharging the water containing the fined carbon dioxide gas bubbles from the discharge pipe into the water, the carbon dioxide gas is dissolved in the water. A carbon dioxide gas recovery device.
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