JP5586358B2 - Carbon dioxide separation and recovery system and operation method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、二酸化炭素分離回収システム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a carbon dioxide separation and recovery system and an operation method thereof.
近年、大量の化石燃料を使用する火力発電所等を対象に、燃焼排ガスとアミン系吸収液を接触させ、燃焼排ガス中の二酸化炭素を分離回収する方法、及び回収された二酸化炭素を大気へ放出することなく貯蔵する方法が研究されている。 In recent years, for thermal power plants that use large amounts of fossil fuels, a method for separating and recovering carbon dioxide in combustion exhaust gas by bringing the combustion exhaust gas into contact with an amine-based absorbent and releasing the recovered carbon dioxide to the atmosphere Research has been done on how to store without doing.
具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素をアミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液(リッチ液)が吸収塔から供給され、リッチ液を加熱し、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させて吸収液を再生する再生塔とを備え、再生した吸収液(リーン液)を吸収塔に供給して再利用する二酸化炭素回収システムが知られている(例えば特許文献1参照)。 Specifically, an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas in an amine-based absorption liquid and an absorption liquid (rich liquid) that has absorbed carbon dioxide are supplied from the absorption tower, the rich liquid is heated, and the rich liquid A carbon dioxide recovery system is known that includes a regeneration tower that regenerates the absorbing liquid by releasing carbon dioxide gas from the atmosphere, and supplies the regenerated absorbing liquid (lean liquid) to the absorbing tower for reuse (for example, Patent Documents). 1).
上記のような二酸化炭素回収システムは、既設の発電設備等に付加して設置されるため、その運転コストを出来るだけ低減することが求められる。特に、再生塔における吸収液の再生工程は、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させるために多量の熱エネルギーが必要とされる。従って、二酸化炭素回収システムの運転コストを低減するためには、吸収液の再生工程で必要となる熱エネルギーを低減することが重要となる。 Since the carbon dioxide recovery system as described above is installed in addition to existing power generation facilities and the like, it is required to reduce its operating cost as much as possible. In particular, in the regeneration step of the absorbing liquid in the regeneration tower, a large amount of heat energy is required to release carbon dioxide gas from the rich liquid. Therefore, in order to reduce the operating cost of the carbon dioxide recovery system, it is important to reduce the thermal energy required in the absorption liquid regeneration process.
従来の二酸化炭素回収システムは、吸収塔と再生塔との間に、再生塔から吸収塔に供給されるリーン液を熱源として、吸収塔から再生塔に供給されるリッチ液を加熱する再生熱交換器を設け、リーン液の熱を回収するように構成されている。 The conventional carbon dioxide recovery system is a regenerative heat exchange system that heats the rich liquid supplied from the absorption tower to the regeneration tower between the absorption tower and the regeneration tower, using the lean liquid supplied from the regeneration tower to the absorption tower as a heat source. A vessel is provided to recover the heat of the lean liquid.
しかし、二酸化炭素回収システムを循環する吸収液の流量は一定ではなく、運転条件によって変動する。そのため、吸収液の流量が再生熱交換器の定格値より低くなると、再生熱交換器の熱交換性能が低下し、リッチ液の温度を十分上げることができず、吸収液の再生工程で必要となる熱エネルギーが増加するという課題があった。 However, the flow rate of the absorption liquid circulating in the carbon dioxide recovery system is not constant and varies depending on the operating conditions. Therefore, if the flow rate of the absorbing liquid is lower than the rated value of the regenerative heat exchanger, the heat exchanging performance of the regenerative heat exchanger is reduced, the temperature of the rich liquid cannot be raised sufficiently, and is necessary in the regenerating process of the absorbing liquid There has been a problem of increasing thermal energy.
本発明は、吸収液の流量の変動に対し、吸収液の再生工程で必要となる熱エネルギーの増加を抑制する二酸化炭素分離回収システム及びその運転方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide separation and recovery system that suppresses an increase in thermal energy required in the regeneration process of the absorbing liquid and a method for operating the same, in response to fluctuations in the flow rate of the absorbing liquid.
本発明の一態様による二酸化炭素分離回収システムは燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生し、放出された二酸化炭素ガス及び蒸気を含む排出ガスを排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する複数の再生熱交換器と、を備え、前記複数の再生熱交換器は、並列に接続され、それぞれ容量が異なり、供給される吸収液の流量がそれぞれ調整できるものである。 A carbon dioxide separation and recovery system according to an aspect of the present invention is provided with an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas into an absorption liquid, an absorption liquid that absorbs carbon dioxide from the absorption tower, and vapor from the absorption liquid. A regeneration tower for releasing the carbon dioxide gas containing the carbon dioxide gas and regenerating the absorption liquid, and discharging the exhaust gas containing the released carbon dioxide gas and steam; and the regeneration tower is provided between the absorption tower and the regeneration tower. A plurality of regenerative heat exchangers for heating the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide supplied from the absorption tower to the regeneration tower, using the regenerated absorption liquid supplied from the tower to the absorption tower as a heat source, wherein the plurality of regenerative heat exchangers are connected in parallel, Ri each capacity Do different, the flow rate of the absorption solution supplied is intended to be adjusted respectively.
本発明の一態様による二酸化炭素分離回収システムの運転方法は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生し、放出された二酸化炭素ガス及び蒸気を含む排出ガスを排出する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱し、互いに異なる容量を有する複数の再生熱交換器と、を備え、前記複数の再生熱交換器が並列に接続された二酸化炭素分離回収システムの運転方法であって、前記複数の再生熱交換器への吸収液流量を、前記容量の75%以上100%以下又は0%となるように調整するものである。 An operation method of a carbon dioxide separation and recovery system according to an aspect of the present invention includes an absorption tower that absorbs carbon dioxide contained in combustion exhaust gas in an absorption liquid, and an absorption liquid that absorbs carbon dioxide from the absorption tower. A regeneration tower for releasing carbon dioxide gas containing steam from the liquid and regenerating the absorbing liquid and discharging exhaust gas containing the released carbon dioxide gas and steam, and provided between the absorption tower and the regeneration tower A plurality of refrigerating absorption liquids supplied from the regeneration tower to the absorption tower are used as heat sources to heat the absorption liquid that has absorbed carbon dioxide supplied from the absorption tower to the regeneration tower, and have different capacities. of the regenerative heat exchanger, wherein the plurality of method of operating a regenerative heat exchanger connected to the carbon dioxide separation and recovery system in parallel, the absorption liquid to the plurality of regenerative heat exchanger Amounts, and adjusts so that less than 100% or 0% over 75% of the capacity.
本発明によれば、吸収液の流量の変動に対し、吸収液の再生工程で必要となる熱エネルギーの増加を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the increase in the heat energy required by the reproduction | regeneration process of an absorption liquid can be suppressed with respect to the fluctuation | variation of the flow volume of an absorption liquid.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に本発明の実施形態に係る二酸化炭素分離回収システムの概略構成を示す。ここで二酸化炭素分離回収システムは、二酸化炭素を吸収可能な吸収液を用いて、化石燃料の燃焼により生成された燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するものである。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a carbon dioxide separation and recovery system according to an embodiment of the present invention. Here, the carbon dioxide separation and recovery system recovers carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas generated by the combustion of fossil fuel using an absorbing solution capable of absorbing carbon dioxide.
図1に示すように二酸化炭素分離回収システム1は、燃焼排ガス2aに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔3と、吸収塔3から二酸化炭素を吸収した吸収液(以下、リッチ液4aと記す)が供給され、このリッチ液4aを加熱し、吸収液から水蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと水蒸気とを含む排出ガス2dを排出し、吸収液を再生する再生塔5とを備える。
As shown in FIG. 1, the carbon dioxide separation and
例えば、火力発電所などの発電設備において生成された燃焼排ガス2aが、排ガス導入ライン8を介して吸収塔3の下部に供給され、吸収塔3の頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス2bが排出されるようになっている。
For example,
吸収塔3は、吸収液が二酸化炭素を吸収することにより生成されたリッチ液4aを貯留する吸収塔スチル(タンク)3aを有する。同様に、再生塔5は、リッチ液4aが二酸化炭素ガスを放出することにより再生された吸収液(以下、リーン液4bと記す)を貯留する再生塔スチル(タンク)5aを有する。
The
ここで、二酸化炭素を吸収可能な吸収液には、例えばアミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液が使用される。 Here, as the absorbing solution capable of absorbing carbon dioxide, for example, an amine compound aqueous solution in which an amine compound is dissolved in water is used.
図1に示すように、再生塔5にはリボイラー6が設けられている。リボイラー6は、発電設備から供給されるプラント蒸気等を熱源として、再生塔スチル5aに貯留されていたリーン液4bの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、再生塔5に供給する。なお、リボイラー6においてリーン液4bを加熱する際、リーン液4bから二酸化炭素ガスが放出され、吸収液蒸気とともに再生塔5に供給される。この吸収液蒸気は、充填層5bを介して再生塔5内を上昇し、リッチ液4aを加熱する。これによりリッチ液4aから二酸化炭素ガスが放出される。充填層5bは、例えば、多孔構造、ハニカム構造等を有するもので構成され、充填層5bを通過する吸収液を撹乱する作用を有するものであればよい。
As shown in FIG. 1, a
再生塔5から排出された二酸化炭素ガスと吸収液蒸気とを含む排出ガス2dは、ガスライン35を通り、ガス冷却器31によって水分凝縮した後、気液分離器32によって二酸化炭素ガスと吸収液成分を含む還流水とに気液分離される。気液分離器32からの二酸化炭素ガス2eは回収二酸化炭素導出ライン33を介して排出され、貯蔵設備(図示せず)で貯蔵される。また、気液分離器32からの還流水は還流ライン34を介して再生塔5に戻される。
The
吸収塔3と再生塔5との間に、再生塔5から吸収塔3に供給されるリーン液4bを熱源として、吸収塔3から再生塔5に供給されるリッチ液4aを加熱する3台の再生熱交換器41、51、61が設けられ、リーン液4bの熱を回収するように構成されている。ここで、上述したように、再生塔5においてリッチ液4aから二酸化炭素ガスを放出させる際、リッチ液4aはリボイラー6からの高温の蒸気を熱源として加熱される。従って、再生熱交換器41、51、61に供給されるリーン液4bの温度は比較的高く、このリーン液4bが熱源として用いられている。
Between the
3台の再生熱交換器41、51、61は、それぞれ吸収液の流量の定格値(容量)が異なる。それぞれの定格値については後述する。
The three
吸収塔3と再生熱交換器41、51、61との間に、吸収塔タンク3aの底部から再生熱交換器41、51、61にリッチ液4aを供給するリッチ液ライン11が連結されている。このリッチ液ライン11に、吸収塔3からのリッチ液4aを再生熱交換器41、51、61に送り込むリッチ液ポンプ12が設けられている。リッチ液ライン11は、3本のリッチ液ライン11a、11b、11cに分岐して、再生熱交換器41、51、61に連結される。
A rich
リッチ液ライン11aには、リッチ液4aの流量を計測する流量計42と、再生熱交換器41に供給されるリッチ液4aの流量を調整する調整弁43が設けられている。同様に、リッチ液ライン11bには、リッチ液4aの流量を計測する流量計52と、再生熱交換器51に供給されるリッチ液4aの流量を調整する調整弁53が設けられている。同様に、リッチ液ライン11cには、リッチ液4aの流量を計測する流量計62と、再生熱交換器61に供給されるリッチ液4aの流量を調整する調整弁63が設けられている。
The rich
再生熱交換器41、51、61と再生塔5との間に、再生熱交換器41、51、61から再生塔5の上部にリッチ液4aを供給するリッチ液ライン13が連結されている。リッチ液ライン13は3本のリッチ液ライン13a、13b、13cに分岐して、再生熱交換器41、51、61に連結される。
Between the
リッチ液ライン13aには、再生熱交換器41にリッチ液4aを流さない場合に再生熱交換器41を閉切るための閉切り弁44が設けられている。同様に、リッチ液ライン13bには、再生熱交換器51にリッチ液4aを流さない場合に再生熱交換器51を閉切るための閉切り弁54が設けられている。同様に、リッチ液ライン13cには、再生熱交換器61にリッチ液4aを流さない場合に再生熱交換器61を閉切るための閉切り弁64が設けられている。
The rich
再生塔5と再生熱交換器41、51、61との間に、再生塔タンク5aの底部から再生熱交換器41、51、61にリーン液4bを供給するリーン液ライン14が連結されている。このリーン液ライン14に、再生塔5からのリーン液4bを再生熱交換器41、51、61に送り込むリーン液ポンプ15が設けられている。リーン液ポンプ15は、再生塔タンク5aの底部から引き抜くリーン液4bの流量を調節できる。リーン液ライン14は、3本のリーン液ライン14a、14b、14cに分岐して、再生熱交換器41、51、61に連結される。
Between the
リーン液ライン14aには、リーン液4bの流量を計測する流量計45と、再生熱交換器41に供給されるリーン液4bの流量を調整する調整弁46が設けられている。同様に、リーン液ライン14bには、リーン液4bの流量を計測する流量計55と、再生熱交換器51に供給されるリーン液4bの流量を調整する調整弁56が設けられている。同様に、リーン液ライン14cには、リーン液4bの流量を計測する流量計65と、再生熱交換器61に供給されるリーン液4bの流量を調整する調整弁66が設けられている。
The lean
再生熱交換器41、51、61からのリーン液4bは、緩衝タンク10に貯留される。再生熱交換器41、51、61と緩衝タンク10との間には、再生熱交換器41、51、61にリーン液4bを流さない場合に再生熱交換器41、51、61を閉切るための閉切り弁47、57、67が設けられている。
The
ポンプ16は緩衝タンク10に貯留されているリーン液4bを吸収塔3の上部へ送り込む。ポンプ16と吸収塔3との間には吸収液冷却器17が設けられている。吸収液冷却器17は、冷却水(冷却媒体)を冷却源として、吸収塔3に供給される吸収液を冷却する。
The
吸収塔3の上部に供給された吸収液は、吸収塔3内において上部から吸収塔タンク3aに向けて下降する。一方、吸収塔3に供給された燃焼排ガス2aは、吸収塔3内において下部から頂部に向けて上昇する。そのため、二酸化炭素を含む燃焼排ガス2aと吸収液とが充填層3bにおいて向流接触(直接接触)し、吸収液が燃焼排ガス2a中の二酸化炭素を吸収し、リッチ液4aが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス2bは、吸収塔3の頂部から排出され、リッチ液4aは吸収塔3の吸収塔タンク3aに貯留される。充填層3bは、例えば、多孔構造、ハニカム構造等を有するもので構成され、充填層3bを通過する吸収液を撹乱する作用を有するものであればよい。
The absorption liquid supplied to the upper part of the
吸収塔3頂部から排出された燃焼排ガス2bは、ガス冷却器21によって冷却されて水分凝縮した後、気液分離器22によって排ガスと吸収液成分を含む還流水とに気液分離される。気液分離器22からの排ガス2cは排ガス導出ライン23を介して系外に排出され、還流水は還流ライン24を介して吸収塔3に戻される。
The
さらに、二酸化炭素分離回収システムには制御部70が設けられている。制御部70は、流量計42、52、62から計測結果を受け取り、調整弁43、53、63の開度を制御し、再生熱交換器41、51、61へのリッチ液4a供給量を調整することができる。また、制御部70は、流量計45、55、65から計測結果を受け取り、調整弁46、56、66の開度を制御し、再生熱交換器41、51、61へのリーン液4b供給量を調整することができる。制御部70は、排ガス導入ライン8を介して吸収塔3に供給される排ガス2aの流量や、排ガス2a中の二酸化炭素濃度についての情報を取得し、これらの情報に基づいて、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量を求め、再生熱交換器41、51、61へのリッチ液4a供給量、リーン液4b供給量を算出できる。
Furthermore, a
次に、再生熱交換器における吸収液流量と熱交換性能との関係について説明する。 Next, the relationship between the absorption liquid flow rate and the heat exchange performance in the regenerative heat exchanger will be described.
一般に、再生熱交換器の熱交換性能を示す総括伝熱係数K[W/m2・K]は、液流量の0.8乗程度に比例する。図2に、再生熱交換器の吸収液流量Lと、再生塔に供給する吸収液と再生塔運転温度との差ΔT[K]との関係の一例を示す。再生熱交換器の吸収液流量Lが定格値の100%でΔT=10[K]となっている。すなわち、再生熱交換器の流量が定格値であった場合、再生熱交換器から再生塔へ供給される吸収液の温度は、再生塔運転温度より10[K]低いということを示す。 In general, the overall heat transfer coefficient K [W / m 2 · K] indicating the heat exchange performance of the regenerative heat exchanger is proportional to about 0.8 power of the liquid flow rate. FIG. 2 shows an example of the relationship between the absorption liquid flow rate L of the regeneration heat exchanger and the difference ΔT [K] between the absorption liquid supplied to the regeneration tower and the regeneration tower operating temperature. The absorption liquid flow rate L of the regenerative heat exchanger is ΔT = 10 [K] at 100% of the rated value. That is, when the flow rate of the regenerative heat exchanger is the rated value, it indicates that the temperature of the absorption liquid supplied from the regenerative heat exchanger to the regeneration tower is 10 [K] lower than the regeneration tower operating temperature.
図2から分かるように、再生熱交換器の吸収液流量Lが減少すると、ΔTが上昇する。すなわち、再生熱交換器は、流量Lの減少に伴い、熱交換性能が低下する。 As can be seen from FIG. 2, when the absorption liquid flow rate L of the regenerative heat exchanger decreases, ΔT increases. That is, the heat exchange performance of the regenerative heat exchanger decreases as the flow rate L decreases.
図3は、再生塔に供給する吸収液と再生塔運転温度との差ΔT[K]と、リボイラーでの投入エネルギーとの関係の一例を示す。ここで投入エネルギーは、ΔT=10[K]の場合を基準(100%)としている。図3から、ΔTの上昇に伴い、投入エネルギーが増大することが分かる。これは、吸収液の温度を再生塔運転温度まで上げるのに必要なエネルギーが増大するためである。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the difference ΔT [K] between the absorption liquid supplied to the regeneration tower and the regeneration tower operating temperature and the input energy in the reboiler. Here, the input energy is based on the case of ΔT = 10 [K] (100%). FIG. 3 shows that the input energy increases as ΔT increases. This is because the energy required to raise the temperature of the absorbent to the regeneration tower operating temperature increases.
一般に、二酸化炭素分離回収システムでは、運転中における、リボイラーの投入エネルギーの増加を5%以下に抑えることが求められる。従って、図3から、ΔTを12.3[K]以下にする必要があることがわかる。また、図2から、ΔTを12.3[K]以下にするためには、再生熱交換器の流量Lを定格値の75%以上にする必要があることが分かる。 In general, a carbon dioxide separation and recovery system is required to suppress an increase in reboiler input energy during operation to 5% or less. Therefore, FIG. 3 shows that ΔT needs to be 12.3 [K] or less. Further, FIG. 2 shows that the flow rate L of the regenerative heat exchanger needs to be 75% or more of the rated value in order to set ΔT to 12.3 [K] or less.
上述のことから、本実施形態では、再生熱交換器41、51、61の各々の流量を定格値の100%〜75%となるように流量を調整する。
From the above, in this embodiment, the flow rate of each of the
続いて、再生熱交換器41、51、61の吸収液の流量の定格値について説明するにあたり、まず、流量定格値(容量)が同じ再生熱交換器が2台設けられている場合について説明する。二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量を100、2台の再生熱交換器の流量定格値をそれぞれ50とする。再生熱交換器の流量は定格値の100%〜75%の範囲とするため、1台の再生熱交換器の流量範囲は50〜37.5となる。
Subsequently, in describing the rated value of the flow rate of the absorbing liquid in the
従って、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量が100〜75の範囲であれば、2台の再生熱交換器の流量を定格値の100%〜75%にして対応することができる。また、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量が50〜37.5の範囲であれば、2台の再生熱交換器のうち一方を閉切り、他方の流量を定格値の100%〜75%にして対応することができる。しかし、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量が75〜50の範囲や、37.5未満である場合、このような2台の再生熱交換器の流量を定格値の100%〜75%にすることでは対応できない。 Therefore, if the flow rate of the absorbent circulating through the carbon dioxide separation and recovery system is in the range of 100 to 75, the flow rate of the two regenerative heat exchangers can be set to 100% to 75% of the rated value. Moreover, if the flow rate of the absorption liquid circulating through the carbon dioxide separation and recovery system is in the range of 50 to 37.5, one of the two regenerative heat exchangers is closed and the other flow rate is set to 100% to the rated value. 75% can be handled. However, when the flow rate of the absorption liquid circulating through the carbon dioxide separation and recovery system is in the range of 75 to 50 or less than 37.5, the flow rates of these two regenerative heat exchangers are set to 100% to 75% of the rated value. % Can not cope.
2台の再生熱交換器のうち、一方の流量の定格値を、他方の流量の定格値の75%とすることで、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量の対応可能な範囲が広がる。一方の再生熱交換器の流量定格値をa、他方を0.75×aとした場合、a+0.75×a=100の関係が成り立つ。従って、再生熱交換器の一方の流量定格値は57.1、他方は42.9となる。実用上の概ねの比率としては、57:43である。 Of the two regenerative heat exchangers, by setting the rated value of one flow rate to 75% of the rated value of the other flow rate, the range in which the flow rate of the absorbent that circulates in the carbon dioxide separation and recovery system can be accommodated. spread. When the flow rate rating value of one regenerative heat exchanger is a and the other is 0.75 × a, the relationship of a + 0.75 × a = 100 is established. Therefore, one flow rate rating value of the regenerative heat exchanger is 57.1, and the other is 42.9. A practical ratio is 57:43.
しかし、このような2台の再生熱交換器を用いても、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量が32.2未満である場合は、2台の再生熱交換器の流量を定格値の100%〜75%にすることでは対応できない。 However, even if these two regenerative heat exchangers are used, if the flow rate of the absorption liquid circulating through the carbon dioxide separation and recovery system is less than 32.2, the flow rates of the two regenerative heat exchangers are rated. It cannot respond by making it 100%-75% of a value.
通常のプラントでは、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量変動範囲は、100から、1/4負荷の25までであることが多い。従って、再生熱交換器には、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量100〜25まで連続的に対応できることが望まれる。 In a normal plant, the flow rate fluctuation range of the absorption liquid circulating in the carbon dioxide separation and recovery system is often from 100 to 25 with a ¼ load. Therefore, it is desired that the regenerative heat exchanger can continuously cope with the flow rate of the absorbing liquid circulating through the carbon dioxide separation and recovery system from 100 to 25.
そこで、再生熱交換器を1台追加し、本実施形態のように3台の再生熱交換器を設けることで、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量の対応可能な範囲がさらに広がる。例えば、上述の2台の再生熱交換器の流量定格値57.1と42.9のうち、42.9を2つに分割する。上述の2台の場合の対応可能な流量の最小値である32.2に2台目の再生熱交換器の流量定格値を設定し、3台目の再生熱交換器の流量定格値はその残りの10.7(=42.9−32.2)とする。 Therefore, by adding one regenerative heat exchanger and providing three regenerative heat exchangers as in the present embodiment, the range in which the flow rate of the absorption liquid circulating in the carbon dioxide separation and recovery system can be further expanded. . For example, 42.9 of the flow rate rating values 57.1 and 42.9 of the two regenerative heat exchangers described above are divided into two. The flow rate rating value of the second regenerative heat exchanger is set to 32.2 which is the minimum value of the flow rate that can be handled in the case of the above two units, and the flow rate rating value of the third regenerative heat exchanger is The remaining 10.7 (= 42.9-32.2).
3台の再生熱交換器をこのような容量比率にすることで、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量変動範囲100から24.2まで連続的に対応することができる。
By setting the three regenerative heat exchangers to such a capacity ratio, it is possible to continuously cope with the flow
従って、再生熱交換器41、51、61の容量比率を、57.1:32.2:10.7とすることが好ましく、実用上の概ねの比率として、(56〜57):(32〜33):(10〜11)程度とすることが好適である。
Therefore, the capacity ratio of the
また、3台の再生熱交換器のうち、最大容量をb、2番目に大きい容量を0.75×b、最小容量を0.752×bとし、b+0.75×b+0.752×b=100の関係が成り立つようにすることで、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量の対応可能な範囲がさらに広がる。このとき、3台の再生熱交換器の容量は、43.2、32.4、24.3となる。このような比率にすることで、流量変動範囲100から18.2まで連続的に対応することができる。 Of the three regenerative heat exchangers, the maximum capacity is b, the second largest capacity is 0.75 × b, the minimum capacity is 0.75 2 × b, and b + 0.75 × b + 0.75 2 × b By satisfying the relationship = 100, the range in which the flow rate of the absorption liquid circulating in the carbon dioxide separation and recovery system can be handled is further expanded. At this time, the capacity of the three regenerative heat exchangers is 43.2, 32.4, and 24.3. By setting such a ratio, it is possible to continuously cope with the flow rate fluctuation range from 100 to 18.2.
従って、再生熱交換器41、51、61の容量比率を、43.2:32.4:24.3とすることがさらに好ましく、実用上の概ねの比率としては、(43〜44):(32〜33):(23〜25)程度である。
Therefore, it is more preferable that the capacity ratio of the
上述のよう容量比率の再生熱交換器41、51、61を設け、制御部70が、各再生熱交換器の流量が定格値の100%〜75%、又は0%(閉切り)となるように、調整弁43、53、63、45、55、65を制御する。このことにより、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量が変動しても、リボイラー6の投入エネルギーの増加を5%未満に抑えることができる。
As described above, the
このように、本実施形態によれば、容量の異なる3台の再生熱交換器を設けることで、吸収液の流量の変動に対し、吸収液の再生工程で必要となる熱エネルギーの増加を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, by providing three regenerative heat exchangers having different capacities, an increase in heat energy required in the regenerating step of the absorbing liquid is suppressed with respect to fluctuations in the flow rate of the absorbing liquid. can do.
上記実施形態では、3台の再生熱交換器を設ける例について説明したが、4台以上設けてもよい。 In the above embodiment, an example in which three regenerative heat exchangers are provided has been described, but four or more may be provided.
また、二酸化炭素分離回収システムを循環する吸収液の流量の変動範囲100〜32.2に対応することで良い場合は、上述したように、容量を57.1、42.9とした2台の再生熱交換器を設ければよい。再生熱交換器の数を減らすことができるため、コストを削減できる。
In addition, when it is sufficient to correspond to the
上記実施形態では、再生熱交換器への吸収液供給量を容量(定格値)の100%〜75%とする例について説明したが、この範囲は、リボイラー6の投入エネルギーの許容増加範囲によって変わり、それに応じて、複数の再生熱交換器の好適な容量比率も変化する。
In the above-described embodiment, an example in which the amount of absorbent supplied to the regenerative heat exchanger is 100% to 75% of the capacity (rated value) has been described, but this range varies depending on the allowable increase range of the input energy of the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1 二酸化炭素分離回収システム
3 吸収塔
5 再生塔
6 リボイラー
41、51、61 再生熱交換
1 Carbon dioxide separation and
Claims (6)
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生し、放出された二酸化炭素ガス及び蒸気を含む排出ガスを排出する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する複数の再生熱交換器と、
を備え、
前記複数の再生熱交換器は、並列に接続され、それぞれ容量が異なり、供給される吸収液の流量がそれぞれ調整できることを特徴とする二酸化炭素分離回収システム。 An absorption tower for absorbing carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas into the absorption liquid;
An absorption liquid that absorbs carbon dioxide is supplied from the absorption tower, and carbon dioxide gas containing vapor is released from the absorption liquid and the absorption liquid is regenerated, and the discharged carbon dioxide gas and exhaust gas containing vapor are discharged. A regenerating tower,
The carbon dioxide supplied from the absorption tower to the regeneration tower is absorbed by the regenerated absorption liquid provided between the absorption tower and the regeneration tower and supplied from the regeneration tower to the absorption tower as a heat source. A plurality of regenerative heat exchangers for heating the absorbent,
With
Wherein the plurality of regenerative heat exchangers are connected in parallel, Ri each capacity Do different, the carbon dioxide separation and recovery system, wherein the flow rate of the absorption liquid can be adjusted respectively supplied.
前記複数の再生熱交換器の各々に供給される吸収液の流量を調整する調整弁と、
前記流量計の計測結果を用いて各再生熱交換器への吸収液供給量を算出し、算出結果に基づいて前記調整弁の開度を制御する制御部と、
をさらに備える請求項1乃至4のいずれかに記載の二酸化炭素分離回収システム。 A flow meter for measuring the flow rate of the absorbent supplied to each of the plurality of regenerative heat exchangers;
A regulating valve that regulates the flow rate of the absorbent supplied to each of the plurality of regenerative heat exchangers;
A controller that calculates the amount of absorbent supplied to each regenerative heat exchanger using the measurement result of the flow meter, and controls the opening of the regulating valve based on the calculation result;
The carbon dioxide separation and recovery system according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生し、放出された二酸化炭素ガス及び蒸気を含む排出ガスを排出する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、前記再生塔から前記吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、前記吸収塔から前記再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱し、互いに異なる容量を有する複数の再生熱交換器と、
を備え、前記複数の再生熱交換器が並列に接続された二酸化炭素分離回収システムの運転方法であって、
前記複数の再生熱交換器への吸収液流量を、前記容量の75%以上100%以下又は0%となるように調整することを特徴とする二酸化炭素分離回収システムの運転方法。 An absorption tower for absorbing carbon dioxide contained in the combustion exhaust gas into the absorption liquid;
An absorption liquid that absorbs carbon dioxide is supplied from the absorption tower, and carbon dioxide gas containing vapor is released from the absorption liquid and the absorption liquid is regenerated, and the discharged carbon dioxide gas and exhaust gas containing vapor are discharged. A regenerating tower,
The carbon dioxide supplied from the absorption tower to the regeneration tower is absorbed by the regenerated absorption liquid provided between the absorption tower and the regeneration tower and supplied from the regeneration tower to the absorption tower as a heat source. A plurality of regenerative heat exchangers that heat the absorbent and have different capacities,
A method of operating a carbon dioxide separation and recovery system in which the plurality of regenerative heat exchangers are connected in parallel ,
A method for operating a carbon dioxide separation and recovery system, wherein the flow rate of absorbing liquid to the plurality of regenerative heat exchangers is adjusted to 75% to 100% or 0% of the capacity.
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