JP5737844B2 - Ｃｏ２回収装置の熱回収設備および熱回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＯ_２回収装置から排出される熱を有効利用するＣＯ_２回収装置の熱回収設備および熱回収方法に関する。

地球の温暖化の原因として、ＣＯ_２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。ＣＯ_２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及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い、大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスとアミン化合物水溶液などのアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ_２を除去し回収する方法が精力的に研究されている。

吸収液を用いて燃焼排ガスからＣＯ_２を回収するＣＯ_２回収装置としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ_２吸収液とを接触させることで燃焼排ガスからＣＯ_２を除去し、次に、再生塔においてＣＯ_２を吸収した吸収液を加熱することでＣＯ_２を放出させて吸収液を再生し、この吸収液を吸収塔に戻して再利用するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２４５３３９号公報

上述したＣＯ_２回収装置では、７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱ガスが多量に排出されている。しかし、通常、この排熱ガスの熱は、低温であるために冷却水で冷却されて捨てられている。

本発明は上述した課題を解決するものであり、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱を有効利用することのできるＣＯ_２回収装置の熱回収設備および熱回収方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収設備では、ボイラから排出される燃焼排ガス中のＣＯ_２を吸収液に吸収させて除去する吸収塔、およびＣＯ_２を吸収した前記吸収液からＣＯ_２を放出させ当該吸収液を前記吸収塔で再利用する再生塔を有するＣＯ_２回収装置の熱回収設備であって、前記ボイラから排出されて前記ＣＯ_２回収装置に至る以前の燃焼排ガスと前記ボイラに供給される未燃焼空気との相互間の熱交換を行うユングストローム式熱交換器と、前記ＣＯ_２回収装置からの排熱により前記ユングストローム式熱交換器に至る以前の前記未燃焼空気を予熱する空気予熱器と、を備えたことを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱でユングストローム式熱交換器に至る以前の未燃焼空気を予熱することで、ＣＯ_２回収装置で消費する低圧蒸気の流量を低減できる。

しかも、ユングストローム式熱交換器は、硫黄分を含む燃焼排ガスと未燃焼空気との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがあるが、このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、ユングストローム式熱交換器の入口側での未燃焼空気のガス温度を上昇させ、かつユングストローム式熱交換器の出口側での燃焼排ガスのガス温度を上昇させる。この結果、ユングストローム式熱交換器の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が上昇するので、ユングストローム式熱交換器の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制できる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収設備では、前記ユングストローム式熱交換器を経て前記ＣＯ_２回収装置に至る以前の前記燃焼排ガスの熱を回収し、前記ＣＯ_２回収装置に供給する熱回収器をさらに備えたことを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱でユングストローム式熱交換器に至る以前の未燃焼空気を予熱しつつ、ユングストローム式熱交換器を経た後の燃焼排ガスの熱を回収することで、ＣＯ_２回収装置で消費する低圧蒸気の流量をさらに低減できる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収設備では、前記ボイラからの過熱蒸気で蒸気タービンを駆動させて発電を行う発電プラントに適用されることを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、ボイラに供給される未燃焼空気のガス温度が上昇するため、ボイラから蒸気タービンに供給する過熱蒸気の流量が増加するので、発電プラントの発電効率を向上できる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収設備では、前記空気予熱器は、前記ＣＯ_２回収装置からの排熱を伝熱させた熱媒体を循環させて前記未燃焼空気を間接的に加熱することを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、ＣＯ_２回収装置の排熱流体を用いて直接的に未燃焼空気を加熱する場合に対し、排熱流体が流出するおそれを防ぐことができる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収設備では、前記空気予熱器は、前記ＣＯ_２回収装置からの排熱流体を循環させて前記未燃焼空気を直接的に加熱することを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収設備によれば、熱媒体を介して間接的に未燃焼空気を加熱する場合に対し、伝熱効率を向上できる。

上述の目的を達成するために、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収方法では、ボイラから排出される燃焼排ガス中のＣＯ_２を吸収液に吸収させて除去すると共に、ＣＯ_２を吸収した前記吸収液からＣＯ_２を放出させ当該吸収液をＣＯ_２の吸収に再利用するＣＯ_２回収工程を含むＣＯ_２回収装置の熱回収方法であって、前記ボイラから排出されて前記ＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガスと前記ボイラに供給される未燃焼空気との相互間の熱交換を行う熱交換工程と、前記ＣＯ_２回収工程からの排熱により前記熱交換工程に至る以前の前記未燃焼空気を予熱する空気予熱工程と、を含む。

このＣＯ_２回収装置の熱回収方法によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱で熱交換工程に至る以前の未燃焼空気を予熱することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気の流量を低減できる。

しかも、熱交換工程では、硫黄分を含む燃焼排ガスと未燃焼空気との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがあるが、このＣＯ_２回収装置の熱回収方法によれば、熱交換工程の入口側での未燃焼空気のガス温度を上昇させ、かつ熱交換工程の出口側での燃焼排ガスのガス温度を上昇させる。この結果、熱交換工程の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が上昇するので、熱交換工程の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制できる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収方法では、前記熱交換工程を経て前記ＣＯ_２回収工程に至る以前の前記燃焼排ガスの熱を回収し、前記ＣＯ_２回収工程に供給する熱回収工程をさらに含むことを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収方法によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱でユングストローム式熱交換器に至る以前の未燃焼空気を予熱しつつ、熱交換工程を経た後の燃焼排ガスの熱を回収することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気の流量をさらに低減できる。

また、本発明のＣＯ_２回収装置の熱回収方法では、前記ボイラからの過熱蒸気で蒸気タービンを駆動させて発電を行う発電工程をさらに含むことを特徴とする。

このＣＯ_２回収装置の熱回収方法によれば、ボイラに供給される未燃焼空気のガス温度が上昇するため、ボイラから蒸気タービンに供給する過熱蒸気の流量が増加するので、発電工程での発電効率を向上できる。

本発明によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱を有効利用できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備が適用される発電プラントの概略図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表である。 図４は、本発明の実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表である。 図７は、本発明の実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備が適用される発電プラントの概略図である。 図９は、本発明の実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図である。 図１０は、本発明の実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表である。 図１１は、本発明の実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図である。 図１３は、本発明の実施の形態４に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施の形態１］
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備が適用される発電プラントの概略図であり、図２は、実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図であり、図３は、実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表であり、図４は、実施の形態１に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。

図１に示すように、発電プラント５０は、主に、燃料を燃焼させた熱エネルギーにより水を密閉器内で加熱して高温・高圧の過熱蒸気１００を得るボイラ５１と、ボイラ５１からの過熱蒸気１００により回転動力を得る蒸気タービン５２と、蒸気タービン５２の回転動力により発電する発電機５３とを備えている。また、発電プラント５０には、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１に含まれる硫黄分（硫黄化合物を含む）を除去する排煙脱硫装置５４と、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１に含まれるＣＯ_２（二酸化炭素）を除去するＣＯ_２回収装置５５とを備えている。すなわち、発電プラント５０は、ボイラ５１からの過熱蒸気１００により発電すると共に、ボイラ５１から排出される硫黄分およびＣＯ_２を除去した脱炭酸排ガス１０１ａを煙突５６から排出する。

このような発電プラント５０において、ボイラ５１には、ユングストローム式熱交換器５７が付設されている。ユングストローム式熱交換器５７は、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１と、ボイラ５１に供給される未燃焼空気１０２との相互間の熱交換を行う。このユングストローム式熱交換器５７によれば、ボイラ５１への未燃焼空気１０２を予熱してボイラ５１の熱効率を向上する。

そして、本実施の形態のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱によりユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する空気予熱器５８を備えている。

具体的に、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱について説明する。図２に示すように、ＣＯ_２回収装置５５は、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１を、冷却水１０３により冷却する冷却塔１と、燃焼排ガス１０１に、ＣＯ_２を吸収するアミン化合物の水溶液である吸収液１０４のリーン液１０４ａを向流接触させて燃焼排ガス１０１中のＣＯ_２を吸収液１０４に吸収させ、ＣＯ_２を除去した脱炭酸排ガス１０１ａを排出する吸収塔２と、ＣＯ_２を吸収した吸収液１０４のリッチ液１０４ｂからＣＯ_２を放出してリーン液１０４ａに再生する再生塔３とを備える。

冷却塔１は、ＣＯ_２を含有する燃焼排ガス１０１が、排ガス送風機（図示せず）により昇圧されて内部に送られ、ここで冷却水１０３と向流接触させて燃焼排ガス１０１を冷却する。

冷却水１０３は、冷却塔１内の下部に溜まっており、加湿冷却水循環ポンプ１ａにより冷却塔１の外部の冷却水管１ｂを経て冷却塔１内の上部に供給される。そして、冷却水１０３は、冷却塔１内の上部に設けられたノズル１ｃから流下されつつ、冷却塔１内の下部に至る過程に設けられた充填層１ｄの位置で、上昇する燃焼排ガス１０１と向流接触する。また、冷却水管１ｂには、冷却水１０３を冷却することで凝縮させて凝縮水とする冷却器１ｅが設けられている。この冷却塔１にて冷却された燃焼排ガス１０１は、排ガス管１ｆを経て冷却塔１の頂部から排出され吸収塔２に供給される。

吸収塔２は、その下半部にＣＯ_２吸収部２１、上半部に水洗部２２を有している。ＣＯ_２吸収部２１は、冷却塔１から供給された燃焼排ガス１０１と、吸収液１０４のリーン液１０４ａとを向流接触させ、燃焼排ガス１０１中のＣＯ_２を吸収液１０４に吸収させる。

吸収液１０４のリーン液１０４ａは、再生塔３から供給され、ノズル２１ａから流下されつつ、吸収塔２の下部に至る過程に設けられた充填層２１ｂの位置で、上昇する燃焼排ガス１０１と向流接触した後、ＣＯ_２を吸収したリッチ液１０４ｂとなり吸収塔２の底部に貯留される。そして、吸収塔２の底部に貯留された吸収液１０４のリッチ液１０４ｂは、吸収塔２の外部のリッチ液管２１ｃに介装されたリッチ液排出ポンプ２１ｄにより圧送されて再生塔３に供給される。また、吸収液１０４のリッチ液１０４ｂは、リッチ液管２１ｃを経て再生塔３に供給される過程で、後述のリーン液管３３ｄを経て吸収塔２に供給される過程の吸収液１０４のリーン液１０４ａとリッチ・リーン熱交換器４により熱交換される。

水洗部２２は、ＣＯ_２吸収部２１にてＣＯ_２を除去された脱炭酸排ガス１０１ａと、洗浄水１０５とを向流接触させ、脱炭酸排ガス１０１ａに同伴されたアミン化合物を洗浄水１０５で除去し、アミン化合物が除去された脱炭酸排ガス１０１ａを吸収塔２外に排出するようにしている。

洗浄水１０５は、ノズル２２ａから流下されつつ、下方に至る過程に設けられた充填層２２ｂの位置で、上昇する脱炭酸排ガス１０１ａと向流接触した後、水受２２ｃに貯留される。そして、水受２２ｃに貯留された洗浄水１０５は、吸収塔２の外部の洗浄水管２２ｄに介装された洗浄水排出ポンプ２２ｅにより圧送循環されつつ冷却器２２ｆで冷却されてノズル２２ａから再び流下される。

再生塔３は、吸収液１０４のリッチ液１０４ｂからＣＯ_２を除去したリーン液１０４ａとして再生して底部に貯留し、ＣＯ_２を吸収した吸収液１０４からＣＯ_２を放出させる。この再生塔３は、上部再生部３１、中部再生部３２、下部再生部３３に上中下で三分割されている。

上部再生部３１では、吸収液１０４が、吸収塔２におけるＣＯ_２吸収部２１のリッチ液管２１ｃから供給されてノズル３１ａから流下され、下方に至る過程に設けられた充填層３１ｂを通過しつつ、チムニートレイ３１ｃに貯留される。チムニートレイ３１ｃに貯留された吸収液１０４は、セミリーン液抜出管３１ｄに介装されたセミリーン液排出ポンプ３１ｅにより再生塔３の外部に圧送されつつ中部再生部３２に供給される。

中部再生部３２では、吸収液１０４が、上部再生部３１のセミリーン液抜出管３１ｄから供給されてノズル３２ａから流下され、下方に至る過程に設けられた充填層３２ｂを通過しつつ、チムニートレイ３２ｃに貯留される。チムニートレイ３２ｃに貯留された吸収液１０４は、セミリーン液抜出管３２ｄに介装されたセミリーン液排出ポンプ３２ｅにより再生塔３の外部に圧送されつつ下部再生部３３に供給される。

下部再生部３３では、吸収液１０４が、中部再生部３２のセミリーン液抜出管３２ｄから供給されてノズル３３ａから流下され、下方に至る過程に設けられた充填層３３ｂを通過しつつ、再生塔３の底部３３ｃに貯留される。再生塔３の底部３３ｃに貯留された吸収液１０４は、リーン液管３３ｄに介装されたリーン液排出ポンプ３３ｅにより再生塔３の外部に圧送され、リッチ液管２１ｃを経て再生塔３に供給される過程の吸収液１０４のリッチ液１０４ｂとリッチ・リーン熱交換器４により熱交換された後、冷却器３３ｆにより冷却されつつ吸収塔２に供給される。

再生塔３の外部には、蒸気タービン５２からの低圧蒸気１０６を加熱源とする再生加熱部３４が設けられている。そして、再生塔３の底部３３ｃに貯留された吸収液１０４の一部は、加熱管３４ａを介して再生塔３の外部に抜き出されつつ再生加熱部３４を経て加熱されることでリーン液１０４ａとなり再生塔３の底部３３ｃに戻され貯留される。また、再生加熱部３４に供給された低圧蒸気１０６は、加熱管３４ａを経る過程の吸収液１０４を加熱した後、蒸気ドレン１０６ａとなり、ドレン管３４ｂを介して排出される。

また、上部再生部３１のセミリーン液抜出管３１ｄには、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５が設けられている。リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５は、セミリーン液抜出管３１ｄを経て中部再生部３２に供給される過程の吸収液１０４と、リーン液管３３ｄを経て吸収塔２に供給される過程の吸収液１０４のリーン液１０４ａ、およびドレン管３４ｂを経て排出される過程の蒸気ドレン１０６ａとを熱交換する。

また、中部再生部３２のセミリーン液抜出管３２ｄには、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３６が設けられている。リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３６は、セミリーン液抜出管３２ｄを経て下部再生部３３に供給される過程の吸収液１０４と、リーン液管３３ｄを経て吸収塔２に供給される過程の吸収液１０４のリーン液１０４ａ、およびドレン管３４ｂを経て排出される過程の蒸気ドレン１０６ａとを熱交換する。

すなわち、再生塔３では、上部再生部３１に供給される吸収液１０４のリッチ液１０４ｂは、リッチ液管２１ｃを経て再生塔３に供給される過程で、吸収塔２に供給される過程の吸収液１０４のリーン液１０４ａとリッチ・リーン熱交換器４により熱交換されて加熱されつつノズル３１ａから下流される。この吸収液１０４のリッチ液１０４ｂは、下方に至る過程で充填層３１ｂを通過しつつ、吸熱反応により、大部分のＣＯ_２を放出したセミリーン液１０４ｃとされ、チムニートレイ３１ｃに貯留される。

また、上部再生部３１からセミリーン液抜出管３１ｄを経て中部再生部３２に供給される吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃは、セミリーン液抜出管３１ｄを経て中部再生部３２に供給される過程で、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５により熱交換されて加熱されつつノズル３２ａから下流される。この吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃは、下方に至る過程で充填層３２ｂを通過しつつ、吸熱反応により、さらにＣＯ_２を放出したセミリーン液１０４ｃとされ、チムニートレイ３２ｃに貯留される。

また、中部再生部３２からセミリーン液抜出管３２ｄを経て下部再生部３３に供給される吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃは、セミリーン液抜出管３２ｄを経て下部再生部３３に供給される過程で、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３６により熱交換されて加熱されつつノズル３３ａから下流される。この吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃは、下方に至る過程で充填層３３ｂを通過しつつ、吸熱反応により、ほぼ全てのＣＯ_２が除去されたリーン液１０４ａとされ、再生塔３の底部３３ｃに貯留される。そして、再生塔３の底部３３ｃに貯留されたリーン液１０４ａは、再生加熱部３４にて低圧蒸気１０６により加熱される。

また、各再生部３１，３２，３３において吸収液１０４から除去されたＣＯ_２ガス１０７は、ＣＯ_２回収部３７により回収される。ＣＯ_２回収部３７では、吸収液１０４から除去されたＣＯ_２ガス１０７は、再生塔３内を上昇して再生塔３の頂部から凝縮水管３７ａを経て再生塔３の外部に排出される。そして、ＣＯ_２ガス１０７は、凝縮水管３７ａを通る過程で、再生塔環流冷却器３７ｂにより冷却された後、ＣＯ_２分離器３７ｃにより水蒸気が凝縮されて凝縮水１０８と分離され、回収ＣＯ_２排出管３７ｄよりＣＯ_２処理工程（図示せず）へ導かれる。ＣＯ_２分離器３７ｃにてＣＯ_２から分離された凝縮水１０８は、凝縮水管３７ａに介装された凝縮水ポンプ３７ｅにより圧送されて再生塔３へ供給され、再生塔３内の頂部に設けられたノズル３７ｆから流下される。

なお、上述した構成では、再生塔３が上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段で構成されているが、再生塔３は、上部再生部３１と下部再生部３３との上下２段で構成されていてもよい。また、上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段に限らず、３段以上の複数であってもよい。

このようなＣＯ_２回収装置５５において、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱を有効利用する熱回収設備について図２を参照して説明する。再生塔３から吸収塔２に吸収液１０４のリーン液１０４ａを供給するリーン液管３３ｄには、リッチ・リーン熱交換器４と冷却器３３ｆとの間に第一熱交換器ｅｘ１が設けられている。この第一熱交換器ｅｘ１は、リーン液管３３ｄを経て冷却器３３ｆで冷却される前の吸収液１０４のリーン液１０４ａと熱交換して、当該リーン液１０４ａの排熱が伝熱された熱媒体（例えば、水）１０９を循環させる。

また、吸収塔２の水洗部２２における洗浄水管２２ｄには、洗浄水排出ポンプ２２ｅと冷却器２２ｆとの間に第二熱交換器ｅｘ２が設けられている。この第二熱交換器ｅｘ２は、洗浄水管２２ｄを経て冷却器２２ｆで冷却される前の洗浄水１０５と熱交換して、当該洗浄水１０５の排熱が伝熱された熱媒体（例えば、水）１０９を循環させる。

さらに、再生塔３のＣＯ_２回収部３７における凝縮水管３７ａには、再生塔３と再生塔環流冷却器３７ｂとの間に第三熱交換器ｅｘ３が設けられている。この第三熱交換器ｅｘ３は、凝縮水管３７ａを経て再生塔環流冷却器３７ｂで冷却される前のＣＯ_２ガス１０７と、上述した第一熱交換器ｅｘ１および／または第二熱交換器ｅｘ２の熱媒体１０９とを熱交換して、ＣＯ_２ガス１０７の排熱を熱媒体１０９に伝熱させつつ循環させる。

そして、これら各熱交換器ｅｘ１，ｅｘ２，ｅｘ３で熱交換された全て、または少なくとも一つの熱媒体１０９は、図１に示す発電プラント５０の空気予熱器５８を経由するようにＣＯ_２回収装置５５の［ａ］から［ｂ］に至り循環することで、ユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２の予熱に用いられる。

具体的に、各熱交換器ｅｘ１，ｅｘ２，ｅｘ３で熱交換された全て、または、少なくとも一つの熱媒体１０９を未燃焼空気１０２の予熱に用いる各パターンを図１〜図３を参照して説明する。

図３に示すパターン１は、第一熱交換器ｅｘ１のみに循環する熱媒体１０９を用いたもので、第一熱交換器ｅｘ１で伝熱した温度４４．３℃の熱媒体１０９を[ａ−１]（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３．１℃の熱媒体１０９を［ｂ−１］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第一熱交換器ｅｘ１で伝熱する。

図３に示すパターン２は、第二熱交換器ｅｘ２のみに循環する熱媒体１０９を用いたもので、第二熱交換器ｅｘ２で伝熱した温度４７℃の熱媒体１０９を［ａ−２］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３．１℃の熱媒体１０９を［ｂ−２］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第二熱交換器ｅｘ２で伝熱する。

図３に示すパターン３は、第一熱交換器ｅｘ１および第二熱交換器ｅｘ２に循環する熱媒体１０９を用いたもので、第一熱交換器ｅｘ１で伝熱した温度４４．３℃の熱媒体１０９を［ａ−１］から［ｂ−２］に供給し、さらに第二熱交換器ｅｘ２で伝熱した温度４７℃の熱媒体１０９を［ａ−２］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３．１℃の熱媒体１０９を［ｂ−１］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第一熱交換器ｅｘ１および第二熱交換器ｅｘ２で伝熱する。

図３に示すパターン４は、第一熱交換器ｅｘ１および第三熱交換器ｅｘ３に循環する熱媒体１０９を用いたもので、第一熱交換器ｅｘ１で伝熱した温度４４．３℃の熱媒体１０９を［ａ−１］から［ｘ］（図１に示す［ａ］に相当）に供給し、さらに第三熱交換器ｅｘ３で伝熱した温度７８．６℃の熱媒体１０９を［ａ−３］から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３．４℃の熱媒体１０９を［ｂ−１］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第一熱交換器ｅｘ１および第三熱交換器ｅｘ３で伝熱する。

図３に示すパターン５は、第二熱交換器ｅｘ２および第三熱交換器ｅｘ３に循環する熱媒体１０９を用いたもので、第二熱交換器ｅｘ２で伝熱した温度４７℃の熱媒体１０９を［ａ−２］から［ｘ］に供給し、さらに第三熱交換器ｅｘ３で伝熱した温度７９．２℃の熱媒体１０９を［ａ−３］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３．４℃の熱媒体１０９を［ｂ−２］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第二熱交換器ｅｘ２および第三熱交換器ｅｘ３で伝熱する。

図３に示すパターン６は、第一熱交換器ｅｘ１、第二熱交換器ｅｘ２および第三熱交換器ｅｘ３に循環する熱媒体１０９を用いたもので、第一熱交換器ｅｘ１で伝熱した温度４４．３℃の熱媒体１０９を［ａ−１］から［ｂ−２］に供給し、さらに第二熱交換器ｅｘ２で伝熱した温度４７℃の熱媒体１０９を［ａ−２］から［ｘ］に供給し、さらに第三熱交換器ｅｘ３で伝熱した温度７９．３℃の熱媒体１０９を［ａ−３］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度３３℃の熱媒体１０９を［ｂ−１］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻して再び第一熱交換器ｅｘ１、第二熱交換器ｅｘ２および第三熱交換器ｅｘ３で伝熱する。

上述した本実施の形態のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備において、ユングストローム式熱交換器５７の温度効率を９０％として空気予熱器５８を設け、図３に示すパターン６を適用した作用を、図４を用いて説明する。図４に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図１において空気予熱器５８の上流のＡ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８を経ることでユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の予熱された未燃焼空気１０２のガス温度は７２℃になった。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は３２２℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１４１℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

これに対し、空気予熱器５８を設けず、ユングストローム式熱交換器５７の温度効率を８２．６％とした従来相当での作用は、図４に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図１において、Ａ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８がないことからユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃になる。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は２９４℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

このように、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱によりユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する空気予熱器５８を備えている。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２２℃として２８℃上昇させる。この２８℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量が５６ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この５６ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の６％に相当する。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱でユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱することで、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することと同等の効果となる。

しかも、ユングストローム式熱交換器５７は、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でユングストローム式熱交換器５７の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を７２℃に上昇させ、かつユングストローム式熱交換器５７の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１４１℃に上昇させる。この結果、ユングストローム式熱交換器５７の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１０６．５℃になり２６．５℃上昇するので、ユングストローム式熱交換器５７の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電プラント５０に適用される。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２２℃として２８℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電プラント５０の発電効率を向上することが可能になる。

また、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、空気予熱器５８は、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱を伝熱させた熱媒体１０９を循環させて未燃焼空気１０２を間接的に加熱する。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、吸収液１０４や洗浄水１０５やＣＯ_２ガス１０７などの排熱流体を用いて直接的に未燃焼空気１０２を加熱する場合に対し、排熱流体が流出するおそれを防ぐことが可能になる。

上述した実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１中のＣＯ_２を吸収液１０４に吸収させて除去すると共に、ＣＯ_２を吸収した吸収液１０４からＣＯ_２を放出させ当該吸収液１０４をＣＯ_２の吸収に再利用する工程（ＣＯ_２回収工程）を含むＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法であって、ボイラ５１から排出されてＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガス１０１とボイラ５１に供給される未燃焼空気１０２との相互間の熱交換を行う工程（熱交換工程）と、ＣＯ_２回収工程からの排熱により熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する工程（空気予熱工程）とを含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２２℃として２８℃上昇させる。この２８℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量が５６ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この５６ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の６％に相当する。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱で熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することと同等の効果となる。

しかも、熱交換工程では、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当で熱交換工程の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を７２℃に上昇させ、かつ熱交換工程の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１４１℃に上昇させる。この結果、熱交換工程の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１０６．５℃になり２６．５℃上昇するので、熱交換工程の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態１のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電工程をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２２℃として２８℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電工程での発電効率を向上することが可能になる。

［実施の形態２］
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図５は、実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図であり、図６は、実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表であり、図７は、実施の形態２に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。

実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備は、上述した実施の形態１の熱回収設備と同様に、発電プラント５０にて、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱によりユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する空気予熱器５８を備えたもので、ＣＯ_２回収装置５５における排熱の形態が異なる。従って、実施の形態２では、ＣＯ_２回収装置５５の排熱について説明し、上述した実施の形態１と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

ＣＯ_２回収装置５５において、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱を有効利用する熱回収設備について図５を参照して説明する。再生塔３から吸収塔２に吸収液１０４のリーン液１０４ａを供給するリーン液管３３ｄは、リッチ・リーン熱交換器４と冷却器３３ｆとの間にて、空気予熱器５８を経由して設けられている。

また、吸収塔２の水洗部２２における洗浄水管２２ｄは、洗浄水排出ポンプ２２ｅと冷却器２２ｆとの間にて、空気予熱器５８を経由して設けられている。

さらに、再生塔３のＣＯ_２回収部３７における凝縮水管３７ａは、再生塔３と再生塔環流冷却器３７ｂとの間にて、空気予熱器５８を経由して設けられている。

そして、リーン液管３３ｄを通る吸収液１０４のリーン液１０４ａ、洗浄水管２２ｄを通る洗浄水１０５、凝縮水管３７ａを通るＣＯ_２ガス１０７の全て、または、少なくとも一つの排熱流体は、図１に示す発電プラント５０の空気予熱器５８を経てＣＯ_２回収装置５５の［ａ］から［ｂ］に至り循環することで、ユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２の予熱に用いられる。

具体的に、各排熱流体（吸収液１０４のリーン液１０４ａ、洗浄水１０５、ＣＯ_２ガス１０７）の全て、または、少なくとも一つを未燃焼空気１０２の予熱に用いる各パターンを図１、図５および図６を参照して説明する。

図６に示すパターン１は、リッチ・リーン熱交換器４で熱交換された温度４７．３℃の吸収液１０４のリーン液１０４ａを［ａ−１’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４４．９℃のリーン液１０４ａを［ｂ−１’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻し、冷却器３３ｆで冷却してＣＯ_２の吸収に用いる。

図６に示すパターン２は、脱炭酸排ガス１０１ａと熱交換された温度５０℃の洗浄水１０５を［ａ−２’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４８．５℃の洗浄水１０５を［ｂ−２’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻し、冷却器２２ｆで冷却して脱炭酸排ガス１０１ａの洗浄に用いる。

図６に示すパターン３は、吸収液１０４のリッチ液１０４ｂから吸熱反応により除去された温度８５．９℃のＣＯ_２ガス１０７を［ａ−３’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度７５．５℃のＣＯ_２ガス１０７を［ｂ−３’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻し、再生塔環流冷却器３７ｂで冷却して回収する。

図６に示すパターン４は、パターン１およびパターン２を並行して用いたもので、温度７４．３℃の吸収液１０４のリーン液１０４ａを［ａ−１’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給すると共に、温度５０℃の洗浄水１０５を［ａ−２’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４４．９℃のリーン液１０４ａを［ｂ−１’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻すと共に、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４９．６℃の洗浄水１０５を［ｂ−２’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻す。

図６に示すパターン５は、パターン１およびパターン３を並行して用いたもので、温度４７．３℃の吸収液１０４のリーン液１０４ａを［ａ−１’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給すると共に、温度８５．９℃のＣＯ_２ガス１０７を［ａ−３’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４４．９℃のリーン液１０４ａを［ｂ−１’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻すと共に、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度７８．９℃のＣＯ_２ガス１０７を［ｂ−３’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻す。

図６に示すパターン６は、パターン２およびパターン３を並行して用いたものであり、温度５０℃の洗浄水１０５を［ａ−２’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給すると共に、温度８５．９℃のＣＯ_２ガス１０７を［ａ−３’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４８．５℃の洗浄水１０５を［ｂ−２’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻すと共に、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度７９．６℃のＣＯ_２ガス１０７を［ｂ−３’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻す。

図６に示すパターン７は、パターン１、パターン２およびパターン３を並行して用いたものであり、温度４７．３℃の吸収液１０４のリーン液１０４ａを［ａ−１’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給し、温度５０℃の洗浄水１０５を［ａ−２’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給すると共に、温度８５．９℃のＣＯ_２ガス１０７を［ａ−３’］（図１に示す［ａ］に相当）から空気予熱器５８に供給する。そして、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４４．９℃のリーン液１０４ａを［ｂ−１’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻し、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度４９．６℃の洗浄水１０５を［ｂ−２’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻すと共に、空気予熱器５８を経由して熱交換された温度７９．８℃のＣＯ_２ガス１０７を［ｂ−３’］（図１に示す［ｂ］に相当）に戻す。

上述した本実施の形態のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備において、ユングストローム式熱交換器５７の温度効率を９０％として空気予熱器５８を設け、図６に示すパターン７を適用した作用を、図７を参照して説明する。図７に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図１において空気予熱器５８の上流のＡ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８を経ることでユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の予熱された未燃焼空気１０２のガス温度は８２℃になった。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は３２３℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１４８℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

これに対し、空気予熱器５８を設けず、ユングストローム式熱交換器５７の温度効率を８２．６％とした従来相当での作用は、図７に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図１において、Ａ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８がないことからユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃になる。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は２９４℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

このように、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ＣＯ_２回収装置５５からの排熱によりユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する空気予熱器５８を備えている。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２３℃として２９℃上昇させる。この２９℃の上昇により、ボイラ５１の入熱が増加し、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量が５８ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この５８ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の７％に相当する。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱でユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱することで、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することと同等の効果となる。

しかも、ユングストローム式熱交換器５７は、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でユングストローム式熱交換器５７の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を８２℃に上昇させ、かつユングストローム式熱交換器５７の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１４８℃に上昇させる。この結果、ユングストローム式熱交換器５７の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１１５℃になり３５℃上昇するので、ユングストローム式熱交換器５７の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電プラント５０に適用される。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２３℃として２９℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電プラント５０の発電効率を向上することが可能になる。

また、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、空気予熱器５８は、ＣＯ_２回収装置５５からの各排熱流体（吸収液１０４のリーン液１０４ａ、洗浄水１０５、ＣＯ_２ガス１０７）の全て、または、少なくとも一つを循環させて未燃焼空気１０２を直接的に加熱する。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、熱媒体を介して間接的に未燃焼空気１０２を加熱する場合に対し、伝熱効率を向上することが可能になる。

上述した実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１から排出される燃焼排ガス１０１中のＣＯ_２を吸収液１０４に吸収させて除去すると共に、ＣＯ_２を吸収した吸収液１０４からＣＯ_２を放出させ当該吸収液１０４をＣＯ_２の吸収に再利用する工程（ＣＯ_２回収工程）を含むＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法であって、ボイラ５１から排出されてＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガス１０１とボイラ５１に供給される未燃焼空気１０２との相互間の熱交換を行う工程（熱交換工程）と、ＣＯ_２回収工程からの排熱により熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱する工程（空気予熱工程）とを含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、空気予熱工程にて３２３℃として２９℃上昇させる。この２９℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量が５８ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この５８ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の７％に相当する。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱で熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することと同等の効果とになる。

しかも、熱交換工程では、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当で熱交換工程の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を８２℃に上昇させ、かつ熱交換工程の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１４８℃に上昇させる。この結果、熱交換工程の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１１５℃になり３５℃上昇するので、熱交換工程の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態２のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う工程（発電工程）をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３２３℃として２９℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電工程での発電効率を向上することが可能になる。

［実施の形態３］
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図８は、実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備が適用される発電プラントの概略図であり、図９は、実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図であり、図１０は、実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備のパターンを示す図表であり、図１１は、本発明の実施の形態３に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。

実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備は、図８に示すように、上述した実施の形態１の熱回収設備に加え、ユングストローム式熱交換器５７を経てＣＯ_２回収装置５５に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収装置５５に供給する熱回収器５９をさらに備えている。従って、実施の形態３では、熱回収器５９からＣＯ_２回収装置５５への熱回収について説明し、上述した実施の形態１と同等部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

ＣＯ_２回収装置５５への回収熱の供給について図９を参照して説明する。図９に示すように、吸収塔２から再生塔３に吸収液１０４のリッチ液１０４ｂを供給するリッチ液管２１ｃは、リッチ・リーン熱交換器４と、再生塔３のノズル３１ａとの間にて、熱回収器５９を経由して設けられている。

また、再生塔３におけるセミリーン液抜出管３１ｄは、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５とノズル３２ａとの間にて、熱回収器５９を経由して設けられている。

また、再生塔３におけるセミリーン液抜出管３２ｄは、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３６とノズル３３ａとの間にて、熱回収器５９を経由して設けられている。

そして、リッチ液管２１ｃを通る吸収液１０４のリッチ液１０４ｂ、セミリーン液抜出管３１ｄを通るセミリーン液１０４ｃ、セミリーン液抜出管３２ｄを通るセミリーン液１０４ｃの全て、または、少なくとも一つの排熱流体は、図８に示す発電プラント５０の熱回収器５９を経てＣＯ_２回収装置５５の［ｃ］から［ｄ］に至り循環することで、ユングストローム式熱交換器５７を経てＣＯ_２回収装置５５に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱の回収に用いられる。

具体的に、各排熱流体（吸収液１０４のリッチ液１０４ｂ，セミリーン液１０４ｃ、洗浄水１０５、ＣＯ_２ガス１０７）の全て、または、少なくとも一つを燃焼排ガス１０１の熱の回収に用いる各パターンを図８〜図１０を参照して説明する。

図１０に示すパターン１は、リッチ・リーン熱交換器４で熱交換された温度９１．２℃の吸収液１０４のリッチ液１０４ｂを［ｃ−１］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１００．８℃のリッチ液１０４ｂを［ｄ−１］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻し、ノズル３１ａから再生塔３内に流下させ、吸熱反応させる。

図１０に示すパターン２は、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５で熱回収された温度１０５．０℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−２］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１１２．４℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−２］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻し、ノズル３２ａから再生塔３内に流下させ、吸熱反応させる。

図１０に示すパターン３は、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３６で熱回収された温度１１７．６℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−３］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１２３．２℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−３］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻し、ノズル３３ａから再生塔３内に流下させ、吸熱反応させる。

図１０に示すパターン４は、パターン１およびパターン２を並行して用いたもので、温度９１．２℃の吸収液１０４のリッチ液１０４ｂを［ｃ−１］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給すると共に、温度１０５．０℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−２］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度９４．１℃のリッチ液１０４ｂを［ｄ−１］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻すと共に、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１１２．４℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−２］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻す。

図１０に示すパターン５は、パターン１およびパターン３を並行して用いたもので、温度９１．２℃の吸収液１０４のリッチ液１０４ｂを［ｃ−１］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給すると共に、温度１１７．６℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−３］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度９５．６℃のリッチ液１０４ｂを［ｄ−１］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻すと共に、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１２３．２℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−３］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻す。

図１０に示すパターン６は、パターン２およびパターン３を並行して用いたものであり、温度１０５．０℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−２］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給すると共に、温度１１７．６℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−３］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１０７．４℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−２］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻すと共に、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１２３．２℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−３］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻す。

図１０に示すパターン７は、パターン１、パターン２およびパターン３を並行して用いたものであり、温度９１．２℃の吸収液１０４のリッチ液１０４ｂを［ｃ−１］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給し、温度１０５．０℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−２］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給すると共に、温度１１７．６℃の吸収液１０４のセミリーン液１０４ｃを［ｃ−３］（図８に示す［ｃ］に相当）から熱回収器５９に供給する。そして、熱回収器５９を経由して熱回収した温度９３．４℃のリッチ液１０４ｂを［ｄ−１］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻し、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１０７．４℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−２］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻すと共に、熱回収器５９を経由して熱回収した温度１２３．２℃のセミリーン液１０４ｃを［ｄ−３］（図８に示す［ｄ］に相当）に戻す。

上述した本実施の形態のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備において、空気予熱器５８および熱回収器５９を設け、図１０に示すパターン７を適用した作用を、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図８において空気予熱器５８の上流のＡ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８を経ることでユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の予熱された未燃焼空気１０２のガス温度は７２℃になった。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は３０２℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。また、ユングストローム式熱交換器５７を経て熱回収器５９の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１５８℃になった。さらに、熱回収器５９を経て排煙脱硫装置５４の上流のＦ位置の熱回収された燃焼排ガス１０１のガス温度は１０４℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８００ｔ／ｈｒであった。

これに対し、空気予熱器５８および熱回収器５９を設けない従来相当での作用は、図１１に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図８において、Ａ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８がないことからユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃になる。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は２９４℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃になった。また、熱回収器５９を設けていないので、Ｆ位置相当での燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃である。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

このように、実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、実施の形態１の熱回収設備に対し、ユングストローム式熱交換器５７を経てＣＯ_２回収装置５５に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収装置５５に供給する熱回収器５９をさらに備えた。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用しつつ、回収熱を有効利用することが可能になる。具体的には、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０２℃として８℃上昇させる。この８℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量が１５ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この１５ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の１．７％に相当する。さらに、従来相当でＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量８７０ｔ／ｈｒを、８００ｔ／ｈｒとして７０ｔ／ｈｒ減少させる。この７０ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の８％に相当する。すなわち、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を、合計９．７％相当減少させたことになる。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱でユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱しつつ、ユングストローム式熱交換器５７を経た後の燃焼排ガス１０１の熱を回収することで、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することが可能になる。

しかも、ユングストローム式熱交換器５７は、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でユングストローム式熱交換器５７の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を７２℃に上昇させ、かつユングストローム式熱交換器５７の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１５８℃に上昇させる。この結果、ユングストローム式熱交換器５７の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１１５℃になり３５℃上昇するので、ユングストローム式熱交換器５７の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電プラント５０に適用される。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０２℃として８℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電プラント５０の発電効率を向上することが可能になる。

上述した実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、実施の形態１の熱回収方法に対し、熱交換工程を経てＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収工程に供給する工程（熱回収工程）をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０２℃として８℃上昇させる。この８℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量が１５ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この１５ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の１．７％に相当する。さらに、従来相当でＣＯ_２回収工程に供給される低圧蒸気１０６の流量８７０ｔ／ｈｒを、８００ｔ／ｈｒとして７０ｔ／ｈｒ減少させる。この７０ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の８％に相当する。すなわち、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を、合計９．７％相当減少させたことになる。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱で熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱しつつ、熱交換工程を経た後の燃焼排ガス１０１の熱を回収することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することが可能になる。

しかも、熱交換工程では、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当で熱交換工程の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を７２℃に上昇させ、かつ熱交換工程の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１５８℃に上昇させる。この結果、熱交換工程の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１１５℃になり３５℃上昇するので、熱交換工程の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態３のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電工程をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０２℃として８℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電工程での発電効率を向上することが可能になる。

なお、上述した構成では、再生塔３が上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段で構成されているが、再生塔３は、上部再生部３１と下部再生部３３との上下２段で構成されていてもよい。この場合、再生塔３におけるセミリーン液抜出管３１ｄは、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５とノズル３２ａとの間にて、熱回収器５９を経由して設けられ、図１０に示すパターン２、およびパターン２を含むパターンが削除されることになる。また、上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段に限らず、３段以上の複数であってもよい。この場合、増えた段の分のパターン、および当該パターンを含むパターンが増すことになる。

［実施の形態４］
本実施の形態について、図面を参照して説明する。図１２は、実施の形態４に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の概略図であり、図１３は、実施の形態４に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備の作用を示す概略図である。

実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備は、図８および図１２に示すように、上述した実施の形態２の熱回収設備に加え、ユングストローム式熱交換器５７を経てＣＯ_２回収装置５５に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収装置５５に供給する熱回収器５９をさらに備えている。また、熱回収器５９からＣＯ_２回収装置５５への熱回収については、上述した実施の形態３と同様である。従って、実施の形態４では、上述した実施の形態２および実施の形態３の説明によりその説明を省略する。

本実施の形態のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備において、空気予熱器５８および熱回収器５９を設け、図１０に示すパターン７を適用した作用を、図１３を参照して説明する。図１３に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図８において空気予熱器５８の上流のＡ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８を経ることでユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の予熱された未燃焼空気１０２のガス温度は８２℃になった。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は３０３℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。また、ユングストローム式熱交換器５７を経て熱回収器５９の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１６５℃になった。さらに、熱回収器５９を経て排煙脱硫装置５４の上流のＦ位置の熱回収された燃焼排ガス１０１のガス温度は１０４℃になった。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、７９１ｔ／ｈｒであった。

これに対し、空気予熱器５８および熱回収器５９を設けない従来相当での作用は、図１３に示すように、未燃焼空気１０２のガス温度が外気相当の３０℃の場合、図８において、Ａ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃であり、空気予熱器５８がないことからユングストローム式熱交換器５７の上流のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度は３０℃になる。そして、ユングストローム式熱交換器５７を経てボイラ５１の上流のＣ位置の熱交換された未燃焼空気１０２のガス温度は２９４℃になった。また、ボイラ５１を経てユングストローム式熱交換器５７の上流のＤ位置の燃焼排ガス１０１のガス温度は３５０℃になった。さらに、ユングストローム式熱交換器５７を経て排煙脱硫装置５４の上流のＥ位置の熱交換された燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃になった。また、熱回収器５９を設けていないので、Ｆ位置相当での燃焼排ガス１０１のガス温度は１３０℃である。このとき、ＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量Ｇは、８７０ｔ／ｈｒであった。

このように、実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、実施の形態２の熱回収設備に対し、ユングストローム式熱交換器５７を経てＣＯ_２回収装置５５に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収装置５５に供給する熱回収器５９をさらに備えた。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用しつつ、回収熱を有効利用することが可能になる。具体的には、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０３℃として９℃上昇させる。この９℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量が１７ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この１７ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の２％に相当する。さらに、従来相当でＣＯ_２回収装置５５の再生加熱部３４に供給される低圧蒸気１０６の流量８７０ｔ／ｈｒを、７９１ｔ／ｈｒとして７９ｔ／ｈｒ減少させる。この７９ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量の９．１％に相当する。すなわち、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を、合計１１．１％相当減少させたことになる。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱でユングストローム式熱交換器５７に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱しつつ、ユングストローム式熱交換器５７を経た後の燃焼排ガス１０１の熱を回収することで、ＣＯ_２回収装置５５で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することが可能になる。

しかも、ユングストローム式熱交換器５７は、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でユングストローム式熱交換器５７の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を８２℃に上昇させ、かつユングストローム式熱交換器５７の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１６５℃に上昇させる。この結果、ユングストローム式熱交換器５７の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１２３．５℃になり４３．５℃上昇するので、ユングストローム式熱交換器５７の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電プラント５０に適用される。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収設備によれば、上述したように、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０３℃として９℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電プラント５０の発電効率を向上することが可能になる。

上述した実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、実施の形態１の熱回収方法に対し、熱交換工程を経てＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガス１０１の熱を回収し、ＣＯ_２回収工程に供給する工程（熱回収工程）をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱を有効利用することが可能になる。具体的には、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０３℃として９℃上昇させる。この９℃の上昇により、ボイラ５１への入熱が増加し、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量が１７ｔ／ｈｒ減少されるのと同等の効果となる。この１７ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の２％に相当する。さらに、従来相当でＣＯ_２回収工程に供給される低圧蒸気１０６の流量８７０ｔ／ｈｒを、７９１ｔ／ｈｒとして７９ｔ／ｈｒ減少させる。この７９ｔ／ｈｒの流量は、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量の９．１％に相当する。すなわち、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を、合計１１．１％相当減少させたことになる。この結果、ＣＯ_２を回収する際に排出される７０℃〜８０℃の温度レベル以下の低温の排熱で熱交換工程に至る以前の未燃焼空気１０２を予熱しつつ、熱交換工程を経た後の燃焼排ガス１０１の熱を回収することで、ＣＯ_２回収工程で消費する低圧蒸気１０６の流量を低減することが可能になる。

しかも、熱交換工程では、硫黄分を含む燃焼排ガス１０１と未燃焼空気１０２との熱交換を行うことから、蓄熱体の伝熱面に発生する結露により、当該蓄熱体が硫酸腐食するおそれがある。この点、実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当で熱交換工程の入口側のＢ位置の未燃焼空気１０２のガス温度３０℃を８２℃に上昇させ、かつ熱交換工程の出口側のＥ位置での燃焼排ガス１０１のガス温度１３０℃を１６５℃に上昇させる。この結果、熱交換工程の平均コールドエンド温度（（燃焼排ガス出口側ガス温度＋未燃焼空気入口側ガス温度）／２）が、８０℃から１２３．５℃になり４３．５℃上昇するので、熱交換工程の蓄熱体の伝熱面の結露を防ぎ、蓄熱体の硫酸腐食を抑制することが可能になる。

また、実施の形態４のＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法では、ボイラ５１からの過熱蒸気１００で蒸気タービン５２を駆動させて発電機５３により発電を行う発電工程をさらに含む。

このＣＯ_２回収装置５５の熱回収方法によれば、従来相当でボイラ５１に供給されるＣ位置での未燃焼空気１０２のガス温度２９４℃を、３０３℃として９℃上昇させる。このため、ボイラ５１から蒸気タービン５２に供給する過熱蒸気１００の流量が増加するので、発電工程での発電効率を向上することが可能になる。

なお、上述した構成では、再生塔３が上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段で構成されているが、再生塔３は、上部再生部３１と下部再生部３３との上下２段で構成されていてもよい。この場合、再生塔３におけるセミリーン液抜出管３１ｄは、リーン液・蒸気ドレン熱回収装置３５とノズル３２ａとの間にて、熱回収器５９を経由して設けられ、図１０に示すパターン２、およびパターン２を含むパターンが削除されることになる。また、上部再生部３１と中部再生部３２と下部再生部３３との上中下３段に限らず、３段以上の複数であってもよい。この場合、増えた段の分のパターン、および当該パターンを含むパターンが増すことになる。

以上のように、本発明に係るＣＯ_２回収装置の熱回収設備および熱回収方法は、ＣＯ_２を回収する際に排出される低温の排熱を有効利用することに適している。

１ 冷却塔
２ 吸収塔
３ 再生塔
４ リッチ・リーン熱交換器
５０ 発電プラント
５１ ボイラ
５２ 蒸気タービン
５３ 発電機
５４ 排煙脱硫装置
５５ ＣＯ_２回収装置
５６ 煙突
５７ ユングストローム式熱交換器
５８ 空気予熱器
５９ 熱回収器
１００ 過熱蒸気
１０１ 燃焼排ガス
１０１ａ 脱炭酸排ガス
１０２ 未燃焼空気
１０３ 冷却水
１０４ 吸収液
１０４ａ リーン液
１０４ｂ リッチ液
１０４ｃ セミリーン液
１０５ 洗浄水
１０６ 低圧蒸気
１０６ａ 蒸気ドレン
１０７ ＣＯ_２ガス
１０８ 凝縮水
１０９ 熱媒体

Claims (10)

1. ボイラから排出される燃焼排ガス中のＣＯ_２を吸収液に吸収させて除去する吸収塔、およびＣＯ_２を吸収した前記吸収液からＣＯ_２を放出させ当該吸収液を前記吸収塔で再利用する再生塔を有するＣＯ_２回収装置の熱回収設備であって、
   前記ボイラから排出されて前記ＣＯ_２回収装置に至る以前の燃焼排ガスと前記ボイラに供給される未燃焼空気との相互間の熱交換を行うユングストローム式熱交換器と、
   前記ＣＯ_２回収装置からの排熱により前記ユングストローム式熱交換器に至る以前の前記未燃焼空気を予熱する空気予熱器と、
   を備えたことを特徴とするＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
2. 前記ユングストローム式熱交換器を経て前記ＣＯ_２回収装置に至る以前の前記燃焼排ガスの熱を回収し、前記ＣＯ_２回収装置に供給する熱回収器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
3. 前記ボイラからの過熱蒸気で蒸気タービンを駆動させて発電を行う発電プラントに適用されることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
4. 前記空気予熱器は、前記ＣＯ_２回収装置からの排熱を伝熱させた熱媒体を循環させて前記未燃焼空気を間接的に加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
5. 前記空気予熱器は、前記ＣＯ_２回収装置からの排熱流体を循環させて前記未燃焼空気を直接的に加熱することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
6. 前記排熱は、前記吸収塔を循環する洗浄水、前記吸収塔と前記再生塔とを循環する前記吸収液、および前記再生塔の頂部から排出されるＣＯ_２ガス、の少なくとも一つから得ることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のＣＯ_２回収装置の熱回収設備。
7. ボイラから排出される燃焼排ガス中のＣＯ_２を吸収液に吸収させて除去すると共に、ＣＯ_２を吸収した前記吸収液からＣＯ_２を放出させ当該吸収液をＣＯ_２の吸収に再利用するＣＯ_２回収工程を含むＣＯ_２回収装置の熱回収方法であって、
   前記ボイラから排出されて前記ＣＯ_２回収工程に至る以前の燃焼排ガスと前記ボイラに供給される未燃焼空気との相互間の熱交換をユングストローム式熱交換器を用いて行う熱交換工程と、
   前記ＣＯ_２回収工程からの排熱により前記熱交換工程に至る以前の前記未燃焼空気を予熱する空気予熱工程と、
   を含むことを特徴とするＣＯ_２回収装置の熱回収方法。
8. 前記熱交換工程を経て前記ＣＯ_２回収工程に至る以前の前記燃焼排ガスの熱を回収し、前記ＣＯ_２回収工程に供給する熱回収工程をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のＣＯ_２回収装置の熱回収方法。
9. 前記ボイラからの過熱蒸気で蒸気タービンを駆動させて発電を行う発電工程をさらに含むことを特徴とする請求項７または８に記載のＣＯ_２回収装置の熱回収方法。
10. 前記排熱は、ＣＯ_２回収工程において、前記燃焼排ガス中のＣＯ_２が除去された脱炭酸排ガスに同伴される化合物を除去するために循環される洗浄水、前記燃焼排ガス中のＣＯ_２を吸収しつつＣＯ_２を放出されるように循環する前記吸収液、および前記吸収液から放出されるＣＯ_２ガス、の少なくとも一つから得ることを特徴とする請求項７〜９の何れか一つに記載のＣＯ_２回収装置の熱回収方法。

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