JPH0596131A - 燃焼排ガス中のco2 の除去方法 - Google Patents

燃焼排ガス中のco2 の除去方法

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JPH0596131A
JPH0596131A JP3262298A JP26229891A JPH0596131A JP H0596131 A JPH0596131 A JP H0596131A JP 3262298 A JP3262298 A JP 3262298A JP 26229891 A JP26229891 A JP 26229891A JP H0596131 A JPH0596131 A JP H0596131A
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Masumi Fujii
眞澄 藤井
Taiichirou Suda
泰一朗 須田
Zenji Hotta
善次 堀田
Kenji Kobayashi
賢治 小林
Kunihiko Yoshida
邦彦 吉田
Shigeru Shimojo
繁 下條
Mutsunori Karasaki
睦範 唐崎
Masaki Iijima
正樹 飯島
Toru Seto
徹 瀬戸
Shigeaki Mitsuoka
薫明 光岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 火力発電において、ボイラの燃焼ガス中に含
まれるCO2 を効率よく除去し、回収する方法に関す
る。 【構成】 蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボ
イラの排ガス中のCO2 をCO2 吸収液で吸収除去し、
除去されたCO2 を圧縮・冷却により液化して貯蔵する
と共に、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、CO2
の圧縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気タービン
の排出蒸気又は該蒸気タービンから抽気した蒸気をCO
2 吸収液再生のためにリボイラに加熱源として供給する
ようにした燃焼排ガス中のCO2 の除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は火力発電において、ボイ
ラの燃焼排ガス中に含まれるCO2 (炭酸ガス)を効率
よく除去し、回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球の温暖化現象の原因の一つと
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
活動分野に及び、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 の回収方法および回収されたCO2
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。
【0003】ところで消費エネルギを少なくして、燃焼
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3に例示するものを提案した
(特願平1−332854号)。
【0004】図3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排ガス送風機14により
昇圧された後、排ガス冷却器15に送られ、冷却水16
により冷却されてCO2 吸収塔18に送られ、冷却排水
17は系外に放出される。
【0005】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
収液19と交流接触し、燃焼排ガス中のCO2 は化学反
応によりCO2 吸収液19に吸収される。CO2 を除去
された排ガス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、CO2 吸収液再生塔
24に供給される。
【0006】CO2 吸収液再生塔24下部のCO2 吸収
液はリボイラ30にて低圧タービン7より抽気された低
圧蒸気(3kg/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。
【0007】CO2 吸収液再生塔24の塔頂部より放出
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26によ
り冷され、分離器27で水を分離され、CO2 はライン
28を経て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。
【0008】再生されたCO2 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39にてさらに冷却さ
れてCO2 吸収塔18に供給される。
【0009】一方ボイラ1により発生し、加熱された高
圧、高温蒸気2は高圧蒸気タービン3を駆動した後、高
圧蒸気タービン排気4としてボイラ1中の再加熱器5に
より加熱され、再加熱された中圧蒸気6として低圧ター
ビン7に送られる。
【0010】低圧タービン7の低圧部より低圧タービン
抽気13が行なわれ、リボイラ30に供給され、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。
【0011】なお、CO2 を吸収するアルカノールアミ
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等
の水溶液あるいはこれらの混合水溶液を挙げることがで
きるが、モノエタノールアミン水溶液が好んで用いられ
る。
【0012】上記方法の採用により、CO2 を除去しな
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排ガス中のCO2
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、低圧蒸気タービン7よ
り3kg/cm2 絶対圧の蒸気を抽気して、この蒸気により
リボイラ30を加熱し、この蒸気の凝縮水により、ボイ
ラ給水を加熱でき、さらに、オーバーヘッドコンデンサ
にてCO2 吸収液再生塔よりの水蒸気を伴ったCO2
ボイラ給水との熱交換を行なうことにより、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、低圧蒸
気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。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。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上記提案の方法を採用
することにより、CO2 除去・回収を伴う発電効率の低
下を最小限度に抑えることができるが、既設の火力発電
プラントに適用しようとする場合、タービンから蒸気を
抽気するため、タービンの改造が必要になり、工事も大
がかりになるという問題がある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らはボイラから
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なう際の上記の事情に鑑み、
鋭意検討した結果、回収したCO2 を液化するための圧
縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気タービンの排
気又は蒸気タービンから抽気した蒸気をリボイラに加熱
源として供給することにより、上記課題を解決できるこ
とを見出だし、本発明を完成するに至った。
【0015】すなわち、本発明は (1)蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させるボイラ
の排ガス中のCO2をCO2 吸収液で吸収除去し、除去
されたCO2 を圧縮・冷却により液化して貯蔵すると共
に、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、CO2 の圧
縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気タービンの排
出蒸気又は該蒸気タービンから抽気した蒸気をCO2
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。
【0016】(2)蒸気タービンから抽気した蒸気をC
2 の圧縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気ター
ビンの駆動に用いることを特徴とする上記1に記載の燃
焼排ガス中のCO2 の除去方法。である。以下、本発明
を図によって詳細に説明する。
【0017】
【作用】図1および図2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、図2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。な
お、図3と同符号の装置類は同じものを指す。
【0018】図1において、ボイラで再加熱された低圧
蒸気タービン用蒸気ライン6に枝出しライン40を設
け、この蒸気を用いて図2の蒸気タービン41および4
3を駆動する。なお、ライン40は高圧タービン3から
ボイラ1へ戻るライン4に枝出しして設けてもよいし、
中圧タービンが設けられている場合はその排出蒸気のラ
インを枝出ししてもよい。
【0019】図1の分離器27で分離されたCO2 はラ
イン28により図2のコンプレッサ42により圧縮さ
れ、冷却器46により冷却され、続いて脱水工程47に
て脱水される。脱水されたCO2 は冷却器48でさらに
冷却され液化CO2 タンク52に貯蔵される。図2の蒸
気タービン43は冷媒を圧縮するためのコンプレッサ4
4を駆動するために設けられ、圧縮冷媒は熱交換器49
で冷却されてドラム50に受け入れられ、フラッシュパ
ルプ51によりフラッシュ冷却されて冷却器48に供給
される。
【0020】このように図1の工程で吸収・除去された
CO2 を液体状態で回収し貯蔵するために図2に例示す
るようにCO2 の圧縮、冷却用のコンプレッサ42、4
4が必要である。これらの駆動動力源としては電力を使
用し、モータによることも考えられるが、同じプラント
内に設置されているタービン3や7等で使用される蒸気
をラインの枝出しをするだけで使用することができるの
で、本発明のように蒸気タービンを用いることにより、
大きな効果がある。なお、本発明においては蒸気タービ
ン41、43の駆動蒸気としては必ずしもボイラ1を源
とするタービン3、7等から枝出しされた蒸気に限られ
ないが、図のようにこれらの蒸気を用いることが好まし
い。
【0021】本発明においては、これらのコンプレッサ
を駆動する蒸気タービン41、43から排出された蒸気
あるいは抽気された蒸気を、前記リボイラ30の加熱源
として用いることに特徴がある。蒸気タービン41、4
3は炭酸ガスの回収用として既存の発電設備に追加して
新たに設置される場合が多いと考えられ、従って本発明
方法の採用に伴う工事も、既設のタービン7などから抽
気用に工事しなければならない先の提案方法の場合に比
べ比較的容易に行なうことができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、発電効率の低下を最小限に抑えながら、しかも、
既存の設備に大幅な手直し工事をすることなく炭酸ガス
吸収装置を稼働させて炭酸ガスを吸収・除去し、回収し
ながら発電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCO2 除去方法を例示した一部のプロ
セス図
【図2】本発明のCO2 除去方法を例示した一部のプロ
セス図
【図3】従来のCO2 除去方法を例示したプロセス図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀田 善次 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 小林 賢治 大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電 力株式会社内 (72)発明者 吉田 邦彦 尼崎市若王寺3丁目11番20号 関西電力株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 下條 繁 尼崎市若王寺3丁目11番20号 関西電力株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 唐崎 睦範 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社本社内 (72)発明者 飯島 正樹 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 三 菱重工業株式会社本社内 (72)発明者 瀬戸 徹 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 光岡 薫明 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱 重工業株式会社広島研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気タービンを駆動する蒸気を発生させ
    るボイラの排ガス中のCO2 をCO2 吸収液で吸収除去
    し、除去されたCO2を圧縮・冷却により液化して貯蔵
    すると共に、CO2 を吸収したCO2 吸収液をリボイラ
    を有するCO 2 吸収液再生塔で再生する系において、C
    2 の圧縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気ター
    ビンの排出蒸気又は該蒸気タービンから抽気した蒸気を
    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。
  2. 【請求項2】 蒸気タービンから抽気した蒸気をCO2
    の圧縮又は冷却用コンプレッサを駆動する蒸気タービン
    の駆動に用いることを特徴とする請求項1に記載の燃焼
    排ガス中のCO2 の除去方法。
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