JPH0810552A - 排ガスの除湿方法及び除湿装置 - Google Patents

排ガスの除湿方法及び除湿装置

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JPH0810552A
JPH0810552A JP6168967A JP16896794A JPH0810552A JP H0810552 A JPH0810552 A JP H0810552A JP 6168967 A JP6168967 A JP 6168967A JP 16896794 A JP16896794 A JP 16896794A JP H0810552 A JPH0810552 A JP H0810552A
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Masanori Oraku
Kenji Tokumasa
正則 大楽
賢治 徳政
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Chugoku Electric Power Co Inc:The
中国電力株式会社
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    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

(57)【要約】 【目的】系内排出(除湿)した循環水を燃焼器導入前の
LNG冷熱を利用して除湿用冷却媒体(氷)として固化
再生・循環使用して熱収支を向上する。 【構成】排ガスの除湿方法が、LNGを燃料とする燃焼
器からの排ガスを除湿用冷却媒体(氷)と直接接触させ
て排ガス中の水分を凝縮し循環水として系内排出し、こ
の排ガスを燃焼器導入前のLNG冷熱との間で間接熱交
換して炭酸ガス成分を固化分離・系外排出するととも
に、残余の低温排ガスを除湿用冷媒回路に導き循環水を
過冷却して氷結させ、除湿用冷却媒体(氷)として再生
し循環使用するものとされる。また、除湿装置が、排ガ
スの直接冷却手段(5)と、直接冷却後の排ガス中の炭
酸ガス分離手段(16)と、循環水の冷却固化手段(9,1
2)とを系統連絡して除湿用冷媒回路を含む処理系を構
成し、系内に燃焼器導入前のLNG冷熱による間接熱交
換処理機構を具備したものとされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液化天然ガス(以下、
LNGという。)の燃焼排ガスを除湿する方法及び装置
に係り、詳しくは、除湿用冷媒回路を含む処理系で燃焼
器導入前のLNG冷熱を利用して除湿用冷却媒体を固化
再生・循環するようにした排ガスの除湿方法及び除湿装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、排ガスからの炭酸ガス分離に関し
ては、化学吸収法、物理吸着法、膜分離法等が研究・提
案されてきたが、いずれも多大なエネルギー消費を必要
とするものであった。
【0003】近年、大気中の炭酸ガス量の増加と、温室
効果による大気温度の上昇との関係が問題視されてお
り、火力発電所からの燃焼排ガスが発生源のひとつとし
て指摘されている。
【0004】この対策として、排ガス中の一部の炭酸ガ
スを濃縮し、ガス状、液状又は固体状(ドライアイス
化)で分離・回収することが検討されているが、現状で
は殆ど処理されずに大気放出されている。
【0005】また、排ガス中の炭酸ガスを分離する過程
では冷却工程が含まれ、ここでは排ガス中の水分が凝結
してトラブルの原因となることがあった。これを解消す
るためには、露点を約-40 ℃以下にする必要があるが、
従来法では-10 ℃程度が限界であり、前処理として排ガ
スの除湿処理がおこなわれている。
【0006】ここで、排ガス中の水分は、一般に海水、
水道水又は工業用水等を冷却水として室温程度まで冷却
した後に、吸着材による吸着分離、冷凍機による冷却分
離、加圧分離等により除湿している。
【0007】一方、LNGを燃料として用いた発電所の
建設が推進されており、LNGは一般に-150〜-165℃の
低温で輸送され発電所に受入れられる。ここでは、この
LNGをガス燃料として使用する際に、必要な気化熱を
大気又は海水から得て、常温付近まで昇温している。し
たがって、LNGの保有する冷熱が環境に放出され、液
化エネルギーの損失となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来方法につ
いては以下に示すような問題点がある。 (1)LNGの気化熱が海水等との間で熱交換されて大
気放出されているので熱エネルギーを無駄にしている。
【0009】(2)LNG焚コンバインドサイクル排ガ
スの系統処理に従来の除湿方法を適用するのは不経済で
ある。
【0010】こうしたなかで、本発明者らは、電気事業
(者)の立場からLNGを燃料とする発電所で従来未利
用であった冷熱エネルギーを分離エネルギーに用い、炭
酸ガスをドライアイスとして分離回収するシステムを研
究してきた。そして、LNG焚コンバインドサイクル排
ガスの系統処理に関し、エネルギー的に有利な除湿方法
を開発するに到った。
【0011】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであって、上記課題を解消し、LNG燃焼排ガスの除
湿用冷媒回路を含む処理系で燃焼器導入前のLNG冷熱
を利用して除湿用冷却媒体を固化再生・循環するように
した排ガスの除湿方法及び除湿装置を提供することを目
的とするものである。なお、この除湿方法及び除湿装置
は、LNG冷熱を利用した排ガス中の炭酸ガス分離・回
収のための系統処理の部分処理として組み込むことがで
きる。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、LNGの燃焼排ガスの除湿方法であって、
液化天然ガスを燃料とする燃焼器からの排ガスを除湿用
冷却媒体と直接接触させて排ガス中の水分を凝縮し循環
水として系内排出し、この排ガスを燃焼器導入前のLN
G冷熱との間で間接熱交換して炭酸ガス成分を固化分離
・系外排出するとともに、残余の低温化した排ガスを除
湿用冷媒回路に導き前記系内排出した循環水を過冷却し
て氷結させ、前記除湿用冷却媒体として再生し循環使用
することを特徴とするものである。
【0013】ここで、上記除湿用冷却媒体は過冷却した
氷である。この除湿用冷却媒体としては、砂等の無機質
粒子や金属粒子、ドライアイス等が挙げられるが、排ガ
ス中の物質の有効利用、循環動力、再生、プロセス上の
熱効率を考慮するとき、凝縮循環水を冷却固化した氷を
使用することが最適であるといえる。
【0014】一方、LNGの燃焼排ガスの除湿装置であ
って、排ガスの直接冷却手段と、直接冷却後の排ガス中
の炭酸ガス分離手段と、循環水の冷却固化手段とを系統
連絡して除湿用冷媒回路を含む処理系を構成し、系内に
燃焼器導入前のLNG冷熱による間接熱交換処理機構を
具備したものである。
【0015】ここで、直接冷却手段がアイス除湿装置で
あり、冷却固化手段がアイスクリスタライザーと固液分
離器であり、炭酸ガス分離手段がLNG冷熱の伝熱管路
を有するドライアイスサブリメータとされる場合があ
る。
【0016】
【作用】排ガス中の水分は、排ガスを約-100℃に過冷却
された冷却媒体(氷)と直接接触させることにより、約
-40 ℃以下の露点まで冷却されて凝縮水となり、その結
果、排ガスは除湿される。
【0017】除湿後の排ガスは炭酸ガス分離工程に系統
連絡し、冷却されて炭酸ガスが固体又は液体として分離
するが、このとき水分凝固によるトラブルは発生しな
い。
【0018】一般に、純炭酸ガスは、-78.5 ℃( 大気圧
760mmHg ) で固化してドライアイスとなるが、排ガス中
には窒素、酸素、水分等炭酸ガス以外のガス成分が含ま
れているので炭酸ガスの分圧が低く、-78.5 ℃以下に冷
却しないと排ガス中の炭酸ガスは固化しない。
【0019】一方、炭酸ガスを加圧すると -60℃以上で
も液化する。例えば、圧力を40kg/cm2にすると約 -55〜
10℃の範囲で液体となる。
【0020】そこで本発明に関し、LNGは-150〜-160
℃の低温状態にあり、これを気化するときに発生する潜
熱を有効利用(LNG冷熱利用)することにより、炭酸
ガスが固化又は液化する温度以下に冷却可能であり、系
内で炭酸ガスを分離した残余の排ガスを低温化し、これ
を除湿処理における冷却媒体の固化再生に熱利用するこ
とができる。
【0021】なお、排ガスとLNGの気化ガスを直接混
合する場合には、LNGのガス組成が変化して低発熱量
ガスになるため、排ガスの冷却は、LNGと排ガスを熱
交換器を介した間接熱交換処理されるものである。
【0022】
【実施例】本発明の一実施例を添付図面を参照して以下
説明する。図1に本発明方法及び装置を説明するフロー
シートを示す。
【0023】ここで、1が燃焼器、3が熱交換器、5が
アイス除湿装置、7がポンプ、9がアイスクリスタライ
ザー、12が固液分離器、16が炭酸ガス分離手段、21が煙
突及びXが排ガスの除湿装置である。なお、図中では各
ラインにも符号を付しているが符号の説明は省略した。
【0024】燃焼器(1)の燃焼排ガスは、ライン
(2)を経て熱交換器(3)で約5℃まで冷却された
後、ライン(4)を経てアイス除湿装置(5)に導かれ
る。
【0025】アイス除湿装置(5)内には、約-100℃に
過冷却された冷却媒体としての氷が入っている。前記ラ
イン(4)から導入された排ガスは、氷に接触して-40
℃程度の露点まで冷却される。冷却されて凝縮した水分
(凝縮水)は、循環水供給ライン(6)に排出され、ポ
ンプ(7)で加圧された後、大半はライン(8)を経て
循環水としてアイスクリスタライザー(9)に導かれ
る。凝縮水(以下、循環水という。)の一部は、ライン
(10)から系外に排出される。
【0026】アイスクリスタライザー(9)に導入され
た循環水は、約-140℃の低温ガスにより冷却されて氷
(アイス)となる。氷と凝固しなかった水の混合スラリ
ーは、ライン(11)から固液分離器(12)に導かれ、水
はライン(14)を経て循環水供給ライン(6)に接続さ
れる。
【0027】アイス除湿装置(5)で除湿された排ガス
は、ライン(15)を経て炭酸ガス分離手段(16)に導か
れ、-150〜-160℃の低温のLNGが流通するライン(1
7) と接触して熱交換され、排ガスは約-140℃以下に冷
却され、炭酸ガスは固体(ドライアイス)又は液体とし
てライン(18)に排出(系統連絡)される。
【0028】炭酸ガスを分離した後の残余の排ガスは、
ライン(19)を経て、前述のアイスクリスタライザー
(9)に導かれ、循環水を冷却した後、ライン(20)に
排出され、さらに熱交換器(3)を経て煙突(21)から
大気放出される。
【0029】一方、炭酸ガス分離手段(16)で熱交換後
のLNGは、ライン(17)の延長上を熱交換器(3)に
導かれ、昇温された後、燃焼器(1)に燃料供給され
る。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上の構成よりなるものであ
り、これによれば排ガス中の水分を系内排出(除湿処
理)して循環水とし、これをLNG冷熱を用いて冷却媒
体(氷)として固化再生し循環使用するようにしている
ので省エネルギーである。そして、排ガス中の炭酸ガス
を固化・分離する系統処理工程に組み込むことにより、
除湿工程以降の処理工程で水分の凝結によるトラブルを
回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法及び装置の一実施例を説明するフロ
ーシートである。
【符号の説明】
1 燃焼器 3 熱交換器 5 アイス除湿装置(直接冷却手段) 7 ポンプ 9 アイスクリスタライザー(冷却固化手段) 12 固液分離器(冷却固化手段) 16 炭酸ガス分離手段 21 煙突 X 排ガスの除湿装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液化天然ガスの燃焼排ガスを除湿用冷却
    媒体と直接接触させて排ガス中の水分を凝縮し、循環水
    として系内排出し、この排ガスを燃焼器導入前の液化天
    然ガス冷熱との間で間接熱交換して炭酸ガス成分を固化
    分離・系外排出するとともに、残余の低温化した排ガス
    を除湿用冷媒回路に導き前記循環水を過冷却して氷結さ
    せ、前記除湿用冷却媒体として再生し循環使用すること
    を特徴とする排ガスの除湿方法。
  2. 【請求項2】 上記除湿用冷却媒体が過冷却した氷であ
    る請求項1記載の排ガス中の炭酸ガス分離方法。
  3. 【請求項3】 液化天然ガスの燃焼排ガスの除湿装置で
    あって、排ガスの直接冷却手段と、直接冷却後の排ガス
    中の炭酸ガス分離手段と、循環水の冷却固化手段とを系
    統連絡して除湿用冷媒回路を含む処理系を構成し、系内
    に燃焼器導入前の液化天然ガス冷熱による間接熱交換処
    理機構を具備したことを特徴とする炭酸ガスの系統処理
    装置。
  4. 【請求項4】 直接冷却手段がアイス除湿装置であり、
    冷却固化手段がアイスクリスタライザーと固液分離器で
    あり、炭酸ガス分離手段が液化天然ガス冷熱の伝熱管路
    を有するドライアイスサブリメータである請求項3記載
    の排ガスの除湿装置。
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