(57)【要約】      （修正有）【課題】排ガス浄化設備から植物栽培施設へ供給される浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスの余剰熱を回収し、発電設備のランニングコストの低減を図る。【解決手段】燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスＧから熱回収して蒸気Ｓを発生させるボイラ５、ボイラで発生した排ガスＧを植物栽培施設へ流す排ガスダクト３１及び排ガスダクト３１内を流れる排ガスＧを浄化処理する排ガス浄化処理部３２を有する排ガス浄化設備３とを備えた複合プラントに、ボイラ用の水の少なくとも一部と排ガス浄化処理部３２で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱し、この加熱された水をボイラに戻す余剰熱回収装置４を設ける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラ、排ガスから更に熱回収する節炭器と、ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービン、蒸気タービンの駆動により発電する発電機、蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水にする復水器、復水器からの復水を脱気処理する脱気器を少なくとも含む発電設備と、発電設備で発生した排ガスを植物栽培施設へ流す排ガスダクト及び排ガスダクト内を流れる排ガスを浄化処理する排ガス浄化処理部を有する排ガス浄化設備と、を備えた複合プラントであって、前記発電設備と排ガス浄化設備の間に、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部と排ガス浄化処理部で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱し、この加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す余剰熱回収装置を設けたことを特徴とする複合プラント。
【請求項２】
前記余剰熱回収装置は、ボイラ用の水が流れる水供給ラインに分岐状に接続され、水供給ラインを流れるボイラ用の水の少なくとも一部を分岐する水分岐ラインと、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスが流れる排ガスダクトに介設され、水分岐ラインから供給されたボイラ用の水と浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスにより加熱すると共に排ガスをボイラ用の水により冷却するガス冷却装置と、ガス冷却装置で加熱されたボイラ用の水を水供給ラインと水分岐ラインの接続箇所よりも下流側の水供給ラインに戻す水リターンラインと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の複合プラント。
【請求項３】
前記余剰熱回収装置の水分岐ラインと水リターンラインとの間に、ガス冷却装置で加熱されて水リターンラインを流れるボイラ用の水の一部を水分岐ラインに戻す水循環ラインを設けたことを特徴とする請求項２に記載の複合プラント。
【請求項４】
前記余剰熱回収装置は、ガス冷却装置で加熱されて水循環ラインから水分岐ラインに戻るボイラ用の水の流量を制御する流量制御弁と、ガス冷却装置の下流側の排ガスダクト内を流れる浄化処理された排ガスの温度、又は、ガス冷却装置に流入するボイラ用の水の温度を検出して流量制御弁を制御する温度検出制御器と、を更に備え、前記流量制御弁は、ガス冷却装置が酸性ドレンによる腐食を引き起こさない温度になるように、前記温度検出制御器からの検出温度に基づいて制御されていることを特徴とする請求項３に記載の複合プラント。
【請求項５】
前記流量制御弁は、ボイラ用の水が流れる水リターンラインと水循環ラインとの接続箇所又は水循環ラインに設けられていることを特徴とする請求項４に記載の複合プラント。
【請求項６】
前記ボイラ用の水は、復水器から排出される復水、又は、脱気器に供給される補給水、若しくは、節炭器に供給されるボイラ給水としたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の複合プラント。
【請求項７】
前記水供給ラインは、復水器から排出された復水を脱気器に供給する復水供給ラインと、脱気器に補給水を供給する補給水供給ラインと、脱気器から節炭器にボイラ給水を供給するボイラ給水供給ラインとを含むことを特徴とする請求項２に記載の複合プラント。
【請求項８】
前記ガス冷却装置の下流側の排ガスダクトに、排ガスダクト内に大気中の空気を供給して浄化処理された排ガスの温度を所定の温度まで低下させるガス冷却通風機を接続したことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の複合プラント。
【請求項９】
前記排ガス浄化設備は、排ガス浄化処理部の下流側の排ガスダクトに介設され、発電設備で発生した排ガスを排ガスダクト内に誘引する排ガス供給通風機と、排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトと排ガス供給通風機の下流側の排ガスダクトとを接続し、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスを排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトに戻す排ガス循環ダクトと、排ガス循環ダクトと浄化処理された排ガスが流れる排ガスダクトとの接続部よりも下流側の排ガスダクトに介設され、植物栽培施設へ供給される排ガスの流量を制御する排ガス流量制御ダンパと、を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の複合プラント。
【請求項１０】
前記燃料をバイオマス燃料としたことを特徴とする請求項１に記載の複合プラント。
【請求項１１】
燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラ、排ガスから更に熱回収する節炭器と、ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービン、蒸気タービンの駆動により発電する発電機、蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水にする復水器、復水器からの復水を脱気処理する脱気器を少なくとも含む発電設備と、発電設備で発生した排ガスを植物栽培施設へ流す排ガスダクト及び排ガスダクト内を流れる排ガスを浄化処理する排ガス浄化処理部を有する排ガス浄化設備と、を備えた複合プラントの余剰熱回収方法であって、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部を引き抜く工程と、引き抜いたボイラ用の水と排ガス浄化処理部で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱する工程と、排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程と、を備えることを特徴とする複合プラントの余剰熱回収方法。
【請求項１２】
排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程において、加熱されたボイラ用の水の一部を排ガスの余剰熱により加熱する前のボイラ用の水に戻す工程を更に含むことを特徴とする請求項１１に記載の複合プラントの余剰熱回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスや化石燃料、廃棄物等の燃料を燃焼させて発電する発電設備と、発電設備で発生する排ガスを浄化処理した二酸化炭素を含む排ガスを植物栽培施設へ供給する排ガス浄化設備とを備えた複合プラント及び複合プラントの余剰熱回収方法に係り、特に、燃料に木質系バイオマスや植物系バイオマス、家畜系バイオマス等のバイオマスを燃料として使用する発電設備と、発電設備で発生する排ガスの少なくとも一部を浄化処理して排ガスから植物の生育に障害を及ぼす物質（例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物、一酸化炭素、エチレン等）を除去し、二酸化炭素を含む排ガスを植物栽培施設へ供給する排ガス浄化設備とを備えた複合プラント及び複合プラントの余剰熱回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、農作物や園芸植物等の植物を栽培する温室や植物工場等の植物栽培施設においては、冬季や夜間のように外気温が低い場合には、温度管理のためにバイオマスや重油、灯油等の燃料を燃焼させて得た温水や温風を植物栽培施設へ供給し、植物栽培施設内の温度を所定の温度に保つようにしている。
【０００３】
また、植物栽培施設においては、農作物や園芸植物等の植物の生育促進、収率及び品質の向上を図るため、バイオマスや重油、灯油等の燃料の燃焼により発生した二酸化炭素を含む排ガスを植物栽培施設内へ供給し、植物の光合成を促進するようにしている。
【０００４】
ところで、植物栽培施設においては、バイオマスや重油、灯油等の燃料の燃焼により発生した排ガス中に、植物の生育に障害を及ぼす物質、例えば、硫黄酸化物や窒素酸化物、一酸化炭素、エチレン等が含まれているため、例えば、特許文献１〜５に示すように、排ガス中から植物の生育に障害を及ぼす物質を除去し、二酸化炭素を含む排ガスを植物栽培施設に供給することが行われている。
【０００５】
前記特許文献１には、バイオマスを燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉から排出された排ガスとの熱交換により熱を得て作物生産用施設に熱を供給する熱交換器と、排ガス中に含まれる硫黄酸化物を除去する硫黄酸化物除去装置と、排ガス中に含まれる煤塵を捕集する集塵装置と、燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する窒素酸化物除去装置と、燃焼排ガス中に含まれる一酸化炭素とエチレンを除去する一酸化炭素及びエチレン除去装置と、浄化処理された排ガスを作物生産用施設に供給する浄化ガス供給装置等を備えた二酸化炭素含有ガスと熱の供給装置及び供給方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、灯油燃焼式加温機から排出される排ガス中の窒素酸化物や硫黄酸化物を植物の成長に影響を及ぼさない濃度以下にする手段と、排ガス中に含有される二酸化炭素を回収・濃縮する手段と、濃縮した二酸化炭素を貯留する手段と、貯留された二酸化炭素を園芸用施設内に供給する手段等を備えた園芸用施設への二酸化炭素供給装置が記載されている。
【０００７】
更に、特許文献３には、木質系バイオマスを炭化ガス化処理して炭化物と分解ガスを生成する炭化炉と、炭化炉からの分解ガスを燃焼させる廃熱ボイラと、廃熱ボイラで生成した蒸気を利用して発電する蒸気タービン及び発電機と、廃熱ボイラから排出された排ガスを処理する集塵機等の排ガス処理設備と、排ガス処理設備で処理された排ガスが導入される施設園芸用設備等を備えたバイオマス利活用システムが記載されている。
【０００８】
更に、特許文献４には、バイオマスを燃焼させる高温燃焼ガス発生装置と、高温燃焼ガス発生装置から排出された排ガスにより蒸気又は温水を発生するボイラと、ボイラから排出された排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物等を低減又は除去する燃焼ガス処理装置と、燃焼ガス処理装置で処理された二酸化炭素を含む排ガスが導入されるグリーンハウス等を備えた燃焼ガスの利用システムが記載されている。
【０００９】
更に、特許文献５には、燃料を燃焼させる燃焼炉と、燃焼炉の燃焼熱を利用して蒸気を生成するボイラと、ボイラで生成した蒸気を利用して発電する蒸気タービン及び発電機と、植物育成設備に供給される二酸化炭素を含む排ガス中に含まれる植物に有害な成分を除去する排ガス高精度精製設備等を備えた排ガス供給システム及び排ガス供給方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１６−０３６３３４号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１６３２２号公報
【特許文献３】特開２００６−１９１８７６号公報
【特許文献４】国際公開第２００９／０３８１０３号
【特許文献５】特開２０１７−０９３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の二酸化炭素含有ガスと熱の供給装置及び供給方法、特許文献２に記載の園芸用施設への二酸化炭素供給装置、特許文献４に記載の燃焼ガスの利用システムは、何れも発電装置を備えていないため、植物栽培施設内で使用する電気は電力会社からの電力により賄わなければならず、ランニングコストが高くなると言う問題がある。
【００１２】
一方、特許文献３に記載のバイオマス利活用システムと特許文献５に記載の排ガス供給システム及び排ガス供給方法は、何れも発電装置を備えているため、発電装置で発電した電気をシステム内のファンや照明等の機器の電力源として利用することができ、施設園芸用設備内や植物育成設備内でのランニングコストを低減させることができる。
【００１３】
しかし、特許文献３に記載のバイオマス利活用システムと特許文献５に記載の排ガス供給システム及び排ガス供給方法は、排ガスの持っている余剰熱を有効に回収せずに前記排ガスを施設園芸用設備や植物育成設備に供給しているため、エネルギー効率が悪いと言う問題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、排ガス浄化設備から植物栽培施設に供給される浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスの持っている余剰熱を回収し、この熱を発電設備で利用してエネルギー効率を高めると共に、発電設備のランニングコストの低減を図れるようにした複合プラント及び複合プラントの余剰熱回収方法を提供することをその主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る複合プラントは、燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラ、排ガスから更に熱回収する節炭器と、ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービン、蒸気タービンの駆動により発電する発電機、蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水にする復水器、復水器からの復水を脱気処理する脱気器を少なくとも含む発電設備と、発電設備で発生した排ガスを植物栽培施設へ流す排ガスダクト及び排ガスダクト内を流れる排ガスを浄化処理する排ガス浄化処理部を有する排ガス浄化設備と、を備えた複合プラントであって、前記発電設備と排ガス浄化設備の間に、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部と排ガス浄化処理部で浄化処理されて復水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱し、この加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す余剰熱回収装置を設けたことに特徴がある。
【００１６】
ある実施形態において、前記余剰熱回収装置は、ボイラ用の水が流れる水供給ラインに分岐状に接続され、水供給ラインを流れるボイラ用の水の少なくとも一部を分岐する水分岐ラインと、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスが流れる排ガスダクトに介設され、水分岐ラインから供給されたボイラ用の水と浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスにより加熱すると共に排ガスをボイラ用の水により冷却するガス冷却装置と、ガス冷却装置で加熱されたボイラ用の水を水供給ラインと水分岐ラインの接続箇所よりも下流側の水供給ラインに戻す水リターンラインと、を備えることが好ましい。
【００１７】
ある実施形態において、前記余剰熱回収装置の水分岐ラインと水リターンラインとの間に、ガス冷却装置で加熱されて水リターンラインを流れるボイラ用の水の一部を水分岐ラインに戻す水循環ラインを設けることが好ましい。
【００１８】
ある実施形態において、前記余剰熱回収装置は、ガス冷却装置で加熱されて水循環ラインから水分岐ラインに戻るボイラ用の水の流量を制御する流量制御弁と、ガス冷却装置の下流側の排ガスダクト内を流れる浄化処理された排ガスの温度、又は、ガス冷却装置に流入するボイラ用の水の温度を検出して流量制御弁を制御する温度検出制御器と、を更に備え、前記流量制御弁は、ガス冷却装置が酸性ドレンによる腐食を引き起こさない温度になるように、前記温度検出制御器からの検出温度に基づいて制御されていることが好ましい。
【００１９】
ある実施形態において、前記流量制御弁は、ボイラ用の水が流れる水リターンラインと水循環ラインとの接続箇所又は水循環ラインに設けられていることが好ましい。
【００２０】
ある実施形態において、前記ボイラ用の水は、復水器から排出される復水、又は、脱気器に供給される補給水、若しくは、節炭器に供給されるボイラ給水とすることが好ましい。
【００２１】
ある実施形態において、前記水供給ラインは、復水器から排出された復水を脱気器に供給する復水供給ラインと、脱気器に補給水を供給する補給水供給ラインと、脱気器から節炭器にボイラ給水を供給するボイラ給水供給ラインとを含むことが好ましい。
【００２２】
ある実施形態において、前記ガス冷却装置の下流側の排ガスダクトに、排ガスダクト内に大気中の空気を供給して浄化処理された排ガスの温度を所定の温度まで低下させるガス冷却通風機を接続することが好ましい。
【００２３】
ある実施形態において、前記排ガス浄化設備は、排ガス浄化処理部の下流側の排ガスダクトに介設され、発電設備で発生した排ガスを排ガスダクト内に誘引する排ガス供給通風機と、排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトと排ガス供給通風機の下流側の排ガスダクトとを接続し、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスを排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトに戻す排ガス循環ダクトと、排ガス循環ダクトと浄化処理された排ガスが流れる排ガスダクトとの接続部よりも下流側の排ガスダクトに介設され、植物栽培施設へ供給される排ガスの流量を制御する排ガス流量制御ダンパと、を更に備えることが好ましい。
【００２４】
ある実施形態において、前記燃料をバイオマス燃料とすることが好ましい。
【００２５】
本発明の一態様に係る複合プラントの余剰熱回収方法は、燃料を燃焼させて発生した二酸化炭素を含む排ガスから熱回収して蒸気を発生させるボイラ、排ガスから更に熱回収する節炭器と、ボイラの蒸気により駆動される蒸気タービン、蒸気タービンの駆動により発電する発電機、蒸気タービンから排出された排気蒸気を復水にする復水器、復水器からの復水を脱気処理する脱気器を少なくとも含む発電設備と、発電設備で発生した排ガスを植物栽培施設へ流す排ガスダクト及び排ガスダクト内を流れる排ガスを浄化処理する排ガス浄化処理部を有する排ガス浄化設備と、を備えた複合プラントの余剰熱回収方法であって、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部を引き抜く工程と、引き抜いたボイラ用の水と排ガス浄化処理部で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱する工程と、排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程と、を備えることに特徴がある。
【００２６】
ある実施形態において、排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程において、加熱されたボイラ用の水の一部を排ガスの余剰熱により加熱する前のボイラ用の水に戻す工程を更に含むことに特徴がある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の複合プラントによれば、燃料を燃焼させて発電する発電設備と、発電設備で発生した排ガスを浄化処理する排ガス浄化設備とを備え、発電設備と排ガス浄化設備との間に、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部と排ガス浄化設備の排ガス浄化処理部で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱し、この加熱されたボイラ用の水を発電装置に戻す余剰熱回収装置を設けているため、排ガス浄化設備から植物栽培施設へ供給される排ガスの持っている余剰熱を発電設備側へ回収することができ、エネルギー効率を高めることができると共に、発電設備の燃料を削減できてランニングコストの低減を図ることができる。
【００２８】
また、本発明の複合プラントによれば、余剰熱回収装置が、発電設備内で使用されるボイラ用の水の一部を引き抜く水分岐ラインと、水分岐ラインから供給されたボイラ用の水と排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスとを熱交換させるガス冷却装置と、ガス冷却装置で排ガスにより加熱されたボイラ用の水を発電装置の脱気器側へ戻す水リターンラインと、ガス冷却装置で加熱されて水リターンラインを流れるボイラ用の水の一部を水分岐ラインに戻す水循環ラインと、を備えているため、ガス冷却装置に流入するボイラ用の水の温度を、ガス冷却装置内に酸性ドレンが発生しない温度まで高めることができ、ガス冷却装置の酸性ドレンによる腐食を防止することができる。
【００２９】
更に、本発明の複合プラントによれば、余剰熱回収装置が、水循環ラインから水分岐ラインに戻る復水の流量を制御する流量制御弁と、ガス冷却装置の下流側の排ガスダクトを流れる排ガスの温度、又は、ガス冷却装置に流入するボイラ用の水の温度を検出して流量制御弁を制御する温度検出制御器とを更に備え、ガス冷却装置が酸性ドレンによる腐食を引き起こさない温度になるように、温度検出制御器により流量制御弁を制御しているため、ガス冷却装置の酸性ドレンによる腐食をより確実に防止することができる。
【００３０】
更に、本発明の複合プラントによれば、ガス冷却装置の下流側の排ガスダクトに、排ガスダクト内に大気中の空気を供給して浄化処理された排ガスの温度を所定の温度まで低下させるガス冷却通風機を接続しているため、植物栽培施設内の植物の生育に適した温度の排ガスを植物栽培施設に供給することができる。
【００３１】
更に、本発明の複合プラントによれば、発電設備で発生した排ガスを植物栽培施設に流す排ガスダクトと、排ガスダクトを流れる排ガスを浄化処理する排ガス浄化処理部と、排ガス浄化処理部の下流側の排ガスダクトに介設した排ガス供給通風機と、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスを排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトに戻す排ガス循環ダクトと、排ガス供給通風機及び排ガス循環ダクトよりも下流側の排ガスダクトに介設した排ガス流量制御ダンパとを備えているため、植物栽培施設へ二酸化炭素を含む排ガスを必要量だけ供給することができると共に、余分な排ガスを排ガス循環ダクトにより循環させて排ガス浄化処理部の上流側の排ガスダクトに戻すことができる。
その結果、本発明の複合プラントによれば、発電設備で発生する有害成分の濃度が高い排ガスであっても、排ガス浄化処理部に流入する前に浄化処理されて循環された排ガスにより希釈され、これにより有害成分の濃度が低くなり、排ガス浄化処理部で排ガスを浄化し易くなると共に、排ガス浄化性能が向上することになる。しかも、排ガス浄化処理部で浄化処理された排ガスの全てを排ガス循環ダクトにより排ガス浄化処理部の上流側へ戻すようにした場合には、排ガスが排ガス浄化処理部により繰り返し浄化処理されることになり、排ガス中の有害成分の濃度を基準値以下にまで確実に低減させることができる。
【００３２】
更に、本発明の複合プラントによれば、燃料にバイオマス燃料を使用しているため、二酸化炭素の排出量を削減することができる。
【００３３】
本発明の複合プラントの余剰熱回収方法によれば、発電設備内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部を引き抜く工程と、引き抜いたボイラ用の水と排ガス浄化処理部で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスの余剰熱により加熱する工程と、排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程と、を備えているため、排ガス浄化設備から植物栽培施設へ供給される排ガスの持っている余剰熱を発電設備側へ回収することができ、エネルギー効率を高めることができると共に、発電設備の燃料を削減できてランニングコストの低減を図ることができる。
【００３４】
また、本発明の複合プラントの余剰熱回収方法によれば、排ガスの余剰熱により加熱されたボイラ用の水を発電設備に戻す工程において、加熱されたボイラ用の水の一部を排ガスの余剰熱により加熱する前のボイラ用の水に戻す工程を更に含んでいるため、ボイラ用の水と排ガスとの熱交換時におけるボイラ用の水の温度を、酸性ドレンが発生しない温度まで高めることができ、酸性ドレンによる機器の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る複合プラントの一例を示し、複合プラントの発電設備の構成を示す概略系統図である。
【図２】同じく複合プラントの一例を示し、複合プラントの排ガス浄化設備の構成を示す概略系統図である。
【図３】排ガス浄化設備で浄化処理された排ガスの余剰熱を発電装置の蒸気タービンの復水を利用して発電設備側へ回収する余剰熱回収装置の概略説明図である。
【図４】排ガス浄化設備で浄化処理された排ガスの余剰熱を脱気器への補給水を利用して発電設備側へ回収する余剰熱回収装置の他の例を示す概略説明図である。
【図５】排ガス浄化設備で浄化処理された排ガスの余剰熱を節炭器へのボイラ給水を利用して発電設備側へ回収する余剰熱回収装置の更に他の例を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図１〜図３は本発明の実施形態に係る複合プラントの一例を示し、当該複合プラントは、燃料を燃焼させて発生した排ガスＧから熱回収して蒸気Ｓを発生させ、この蒸気Ｓを利用して発電を行うようにした発電設備１と、発電設備１で発生した排ガスＧの一部（又は全て）を浄化処理し、浄化処理した二酸化炭素を含む排ガスＧを植物栽培施設２（農作物や園芸植物等の植物を栽培する温室や植物工場等）へ供給する排ガス浄化設備３とを備えており、発電設備１と排ガス浄化設備３との間に、排ガス浄化設備３で浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスＧの余剰熱の少なくとも一部を発電設備１側へ回収する余剰熱回収装置４を設けたものである。
【００３８】
尚、ここで余剰熱とは、排ガス浄化設備３で浄化処理された排ガスＧの熱量から植物栽培施設２で利用する熱量を差し引いて余った熱量である。
【００３９】
前記複合プラントの発電設備１は、図１に示す如く、燃料の燃焼により得られる高温の排ガスＧから熱回収して蒸気Ｓを発生させるボイラ５と、ボイラ５から排出された排ガスＧによりボイラ給水Ｗ″を加熱する節炭器６（エコノマイザ）と、ボイラ５に供給する二次燃焼空気を排ガスＧにより予熱する空気予熱器７と、排ガスＧ中の煤塵を捕集する集塵機８（例えば、バグフィルタ）とボイラ５内の排ガスＧを誘引する誘引通風機９と、誘引通風機９を通過した排ガスＧを大気中へ放出する煙突等の排気筒１０と、ボイラ５からの蒸気Ｓにより駆動される蒸気タービン１１と、蒸気タービン１１の駆動により電力を発生させる発電機１２と、蒸気タービン１１から排出された排気蒸気Ｓ′を復水Ｗにする復水器１３と、復水器１３からの復水Ｗを蒸気タービン１１からの抽気蒸気Ｓ″により加熱及び脱気処理する脱気器１４と、復水器１３からの復水Ｗを脱気器１４に供給する復水ポンプ１５と、脱気器１４からの復水Ｗを節炭器６に供給するボイラ給水ポンプ１６等を備えている。
【００４０】
また、発電設備１のボイラ５は、バイオマスや化石燃料、廃棄物等の燃料の燃焼により得られる高温の排ガスＧから熱を回収して蒸気Ｓを発生させるものである。
【００４１】
本実施形態においては、ボイラ５には、木質系バイオマスや植物系バイオマス、家畜系バイオマス等のバイオマスを燃料として使用するトラベリングストーカボイラが使用されている。
【００４２】
前記トラベリングストーカボイラは、図１に示す如く、トラベリングストーカ１７、燃焼室１８、蒸気ドラム１９、水ドラム２０、水管群２１、一次過熱器２２及び二次過熱器２３等を備えており、燃料をトラベリングストーカ１７や燃焼室１８で燃焼させ、発生した高温の排ガスＧにより蒸気Ｓを発生させ、発生した蒸気Ｓを一次過熱器２２及び二次過熱器２３で更に過熱するものである。
【００４３】
尚、図１〜図３において、２４は蒸気タービン１１に蒸気Ｓを供給する蒸気供給ライン、２５は蒸気タービン１１と復水器１３を接続する排気蒸気ライン、２６は復水器１３と脱気器１４を接続する復水供給ライン、２７は復水供給ライン２６に介設されたエジェクタコンデンサ又はグランドコンデンサ、２８は脱気器１４と節炭器６及び節炭器６とボイラ５をそれぞれ接続するボイラ給水供給ライン、２９は蒸気タービン１１と脱気器１４を接続する抽気蒸気供給ライン、３０は脱気器１４へ補給水Ｗ′を供給する補給水供給ラインである。
【００４４】
また、復水器１３から排出された復水Ｗを脱気器１４に供給する復水供給ライン２６と、脱気器１４に補給水Ｗ′を供給する補給水供給ライン３０と、脱気器１４から節炭器６にボイラ給水Ｗ″を供給するボイラ給水供給ライン２８のことを、水供給ラインと呼ぶ。
【００４５】
而して、前記発電設備１によれば、ボイラ５で発生した蒸気Ｓは、ボイラ５の一次過熱器２２及び二次過熱器２３により過熱された後、蒸気タービン１１へ供給されて蒸気タービン１１を駆動し、発電機１２により電力を発生させる。
【００４６】
蒸気タービン１１から排出された排気蒸気Ｓ′は、復水器１３で復水Ｗにされた後、復水ポンプ１５によりエジェクタコンデンサ２７又はグランドコンデンサ２８を経て脱気器１４に供給される。また、脱気器１４には、不純物が除去された補給水Ｗ′が適宜に供給されている。
【００４７】
脱気器１４に供給された復水Ｗは、ここで蒸気タービン１１からの抽気蒸気Ｓ″（又は蒸気タービン１１に供給される蒸気Ｓの一部を引き抜いた蒸気Ｓ）により加熱及び脱気処理されてからボイラ給水ポンプ１６により節炭器６へ送られ、ここで排ガスＧにより加熱されてからボイラ５へ供給されるようになっている。
【００４８】
一方、ボイラ５から排出された排ガスＧは、節炭器６及び空気予熱器７に順次導かれ、節炭器６でボイラ給水Ｗ″を加熱すると共に、空気予熱器７で二次燃焼空気を予熱した後、集塵機８に流入してここで排ガスＧ中の煤塵が除去され、誘引通風機９を経て煙突等の排気筒１０から大気中へ放出されている。このとき、排ガスＧの一部は、煙突等の排気筒１０から引き抜かれて後述する排ガス浄化設備３に供給される。
【００４９】
本実施形態では、排ガス浄化設備３には、誘引通風機９を経た排ガスＧの約二割が供給されている。
【００５０】
前記複合プラントの排ガス浄化設備３は、発電設備１で発生する排ガスＧの一部（排ガスＧの約二割）を引き抜き、排ガスＧから植物の生育に障害を及ぼす物質（例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物、一酸化炭素、エチレン等）を除去した後、浄化処理した二酸化炭素を含む排ガスＧを植物栽培施設２へ供給するものである。
【００５１】
即ち、前記排ガス浄化設備３は、図２に示す如く、発電設備１で発生する排ガスＧの一部を植物栽培施設２に流す排ガスダクト３１と、排ガスダクト３１に介設された排ガス浄化処理部３２と、排ガス浄化処理部３２の下流側の排ガスダクト３１に介設された排ガス供給通風機３３と、排ガス浄化処理部３２の上流側の排ガスダクト３１と排ガス供給通風機３３の下流側の排ガスダクト３１とを接続する排ガス循環ダクト３４と、排ガス循環ダクト３４に介設された排ガス循環ダンパ３５と、排ガス循環ダクト３４と浄化処理された排ガスＧが流れる排ガスダクト３１との接続部よりも下流側の排ガスダクト３１に介設された排ガス流量制御ダンパ３６と、排ガス流量制御ダンパ３６の下流側の排ガスダクト３１に介設された排ガス遮断ダンパ３７と、排ガス浄化処理部３２と排ガス供給通風機３３との間の排ガスダクト３１に設けた排ガス分析計３８と、各ダンパ３５，３６を制御する制御部３９等を備えている。
【００５２】
尚、ここで上流側とは、排ガスＧの流れ方向についての上流であり、下流側とは、排ガスＧの流れ方向についての下流側である。
【００５３】
前記排ガスダクト３１は、その上流側端部が発電設備１の煙突等の排気筒１０の途中に分岐状に接続され、また、その下流側端部が植物栽培施設２に接続されており、発電設備１から排出される排ガスＧの一部を植物栽培施設２に流すためのものである。
【００５４】
本実施形態においては、煙突等の排気筒１０から排出される排ガスＧの約二割を植物栽培施設２に流すようにしている。また、排ガスダクト３１の上流側端部には、煙突等の排気筒１０からの排ガスＧを排ガスダクト３１側へ供給する排ガス供給ダンパ４０が介設されている。
【００５５】
前記排ガス浄化処理部３２は、排ガスＧから植物の生育に障害を及ぼす物質（例えば、硫黄酸化物、窒素酸化物、一酸化炭素、エチレン等）を除去して浄化処理するものであり、集塵機４１と、中和剤投入部４２と、活性炭投入部４３と、ガス再加熱器４４と、一酸化炭素・エチレン除去装置４５と、窒素酸化物除去装置４６と、を備えている。
【００５６】
前記集塵機４１は、排ガスＧ中に含まれている煤塵や酸性ガス、ダイオキシン類を除去するものであり、この集塵機４１には、バグフィルタが使用されている。前記バグフィルタは、排ガスＧの温度が２００℃以下の場合には、四フッ化エチレン樹脂やガラス繊維等で形成されたろ布が使用され、排ガスＧの温度が前記温度よりも高い場合には、セラミックフィルタが使用されている。
【００５７】
前記中和剤投入部４２は、集塵機４１の上流側の排ガスダクト３１にＨＣｌ等の酸性ガスを含んでいる排ガスＧを中和処理するための中和剤を吹き込むためのものであり、図示していないが、薬剤貯留タンクと、薬剤定量供給装置と、輸送ブロワ等を備えている。この中和剤投入部４２は、排ガスＧの温度が２００℃以下の場合には、消石灰等の安価な中和剤を使用し、排ガスＧの温度が高い場合（３００℃位の場合）には、重曹等の高価な中和剤を使用する。
【００５８】
本実施形態においては、中和剤投入部４２は、排ガスダクト３１の上流側では排ガスＧの温度が約１６０℃となっているため、排ガスダクト３１内に消石灰を吹き込むようにしている。
【００５９】
前記活性炭投入部４３は、集塵機４１の上流側の排ガスダクト３１に活性炭を吹き込み、活性炭にダイオキシン類や重金属類を吸着させ、集塵機４１（バグフィルタ）におけるダイオキシン類等の除去処理を促進させるものであり、図示していないが、活性炭貯留タンクと、活性炭定量供給装置と、輸送ブロワ等を備えている。
【００６０】
前記ガス再加熱器４４は、集塵機４１から排出された排ガスＧを一酸化炭素・エチレン除去装置４５や窒素酸化物除去装置４６での浄化処理に適した温度にまで加熱するものであり、加熱源には、ボイラ５の蒸気ドラム１９からの蒸気Ｓが使用されている。
【００６１】
前記一酸化炭素・エチレン除去装置４５は、装置内の酸化触媒を用いて一酸化炭素の酸化を行うことにより排ガスＧ中に含まれている一酸化炭素の除去やエチレンの除去を行うものである。尚、酸化触媒の替わりに排ガスＧに含まれる一酸化炭素やエチレンを除去する吸着剤を使用しても良い。
【００６２】
前記窒素酸化物除去装置４６は、排ガスＧ中にアンモニア注入器４７からアンモニアを吹き込み、装置内の脱硝触媒表面上において排ガスＧ中の窒素酸化物をアンモニアの存在下で窒素ガスに分解するものである。尚、アンモニアの吹き込み量は、窒素酸化物除去装置４６の下流側の窒素酸化物の濃度を検出し、窒素酸化物の濃度が所定の濃度以下になるように設定されている。
【００６３】
前記排ガス供給通風機３３は、窒素酸化物除去装置４６の下流側の排ガスダクト３１に介設されており、煙突等の排気筒１０から排ガスＧの一部を誘引し、排ガスダクト３１に排ガスＧを流すためのものである。この排ガス供給通風機３３は、可変速制御機構を有するモータを備えており、第１の流量指示調節計４９により可変速制御されている。
【００６４】
第１の流量指示調節計４９は、集塵機４１の下流側の排ガスダクト３１に設けた第１の流量センサ４９ａから排ガスダクト３１内の排ガスＧ流量の測定値を受信し、この値を所定の値に維持する信号（又はこの値を所望の範囲内に維持する信号）を排ガス供給通風機３３に送るものである。
【００６５】
前記排ガス循環ダクト３４は、集塵機４１の上流側の排ガスダクト３１と排ガス供給通風機３３の下流側の排ガスダクト３１とを接続し、排ガス浄化処理部３２で浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスＧを排ガス浄化処理部３２の上流側（集塵機４１の上流側）の排ガスダクト３１に戻すものである。
【００６６】
前記排ガス循環ダンパ３５は、その開度を調整して排ガス循環ダクト３４の開口面積を調整することにより排ガス浄化処理部３２の上流側に戻す浄化処理された排ガスＧの流量を制御するものである。この排ガス循環ダンパ３５は、第２の流量指示調節計５０により制御されている。
【００６７】
第２の流量指示調節計５０は、排ガス遮断ダンパ３７の下流側の排ガスダクト３１に設けた第２の流量センサ５０ａから排ガスダクト３１内の排ガスＧ流量の測定値を受信し、この値を所定の値に維持する信号（又はこの値を所望の範囲内に維持する信号）を排ガス循環ダンパ３５や排ガス流量制御ダンパ３６に送るものである。
【００６８】
前記排ガス流量制御ダンパ３６は、その開度を調整して排ガスダクト３１の開口面積を調整することにより排ガスダクト３１から植物栽培施設２へ供給される二酸化炭素を含む排ガスＧの流量を制御するものである。この排ガス流量制御ダンパ３６は、第２の流量指示調節計５０により排ガスダクト３１から植物栽培施設２へ供給される排ガスＧの流量が所定の流量になるように制御されている。
【００６９】
前記排ガス遮断ダンパ３７は、排ガスダクト３１から植物栽培施設２へ供給される浄化処理された排ガスＧの流れを遮断するものである。
【００７０】
前記排ガス分析計３８は、排ガス浄化処理部３２により浄化処理された排ガスＧ中の各成分（一酸化炭素、二酸化炭素、酸素、硫黄酸化物、窒素酸化物、塩化水素等）の濃度を測定するものである。
【００７１】
前記制御部３９は、植物栽培施設２内の二酸化炭素濃度が一定になるように二酸化炭素を含む排ガスＧの流量を制御するものであり、植物栽培施設２内の二酸化炭素の濃度や二酸化炭素の必要量の信号を受け取り、排ガス流量制御ダンパ３６の開度を調整して二酸化炭素を含む排ガスＧの流量を制御するものである。また、制御部３９は、排ガス分析計３８からの排ガスＧ中の各成分濃度についての検出信号を受け取り、排ガス循環ダンパ３５及び排ガス流量制御ダンパ３６をそれぞれ制御する。
【００７２】
而して、前記排ガス浄化設備３によれば、排ガスダクト３１、排ガス流量制御ダンパ３６、排ガス遮断ダンパ３７をそれぞれ開放すると共に、排ガス供給通風機３３を駆動することによって、発電設備１の煙突等の排気筒１０から排出される排ガスＧの一部を排ガスダクト３１側に引き抜き、この引き抜いた排ガスＧを排ガスダクト３１に介設した排ガス浄化処理部３２で浄化処理してから植物栽培施設２へ供給することができる。
【００７３】
即ち、煙突等の排気筒１０から排ガスダクト３１内に引き抜かれた排ガスＧは、排ガスダクト３１内を集塵機４１側へ流れて行き、集塵機４１の上流側において排ガスＧ中に中和剤投入部４２から消石灰等の中和剤が、また、活性炭投入部４３から活性炭がそれぞれ吹き込まれる。このとき、排ガスＧの温度は、約１６０℃となっている。
【００７４】
中和剤及び活性炭が吹き込まれた排ガスＧは、集塵機４１に流入し、ここで排ガスＧ中の煤塵、中和剤と酸性ガスとの反応性生物、活性炭に吸着されたダイオキシン類が除去される。
【００７５】
集塵機４１で煤塵、酸性ガス、ダイオキシン類が除去された排ガスＧは、ガス再加熱器４４に流入し、ここで一酸化炭素・エチレン除去装置４５や窒素酸化物除去装置４６での浄化処理に適した温度にまで加熱される。このとき、排ガスＧは、ガス再加熱器４４により約２００℃まで加熱される。
【００７６】
ガス再加熱器４４で加熱された排ガスＧは、一酸化炭素・エチレン除去装置４５及び窒素酸化物除去装置４６に順次流入し、一酸化炭素・エチレン除去装置４５内で酸化触媒により排ガスＧ中の一酸化炭素及びエチレンが除去され、また、窒素酸化物除去装置４６内で脱硝触媒表面上において排ガスＧ中の窒素酸化物をアンモニアの存在下で窒素ガスに分解することにより排ガスＧ中の窒素酸化物が除去される。尚、一酸化炭素・エチレン除去装置４５及び窒素酸化物除去装置４６を通過した排ガスＧの温度は、約１９０℃となっている。
【００７７】
このようにして、排ガス浄化処理部３２で浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスＧは、排ガス供給通風機３３により植物栽培施設２へ供給される。また、排ガス供給通風機３３を出た排ガスＧは、その性状に応じて一部の排ガスＧ又は全ての排ガスＧが排ガス循環ダクト３４により排ガス浄化処理部３２の上流側の排ガスダクト３１に戻される。
【００７８】
前記排ガス浄化設備３は、排ガス流量制御ダンパ３６を排ガス浄化処理部３２の下流側に設けているため、排ガス流量制御ダンパ３６により植物栽培施設２へ供給される排ガスＧの供給量を大幅に変動させた場合であっても、排ガス浄化処理部３２の集塵機４１、一酸化炭素・エチレン除去装置４５、窒素酸化物除去装置４６の内部で排ガスＧの偏流が生じ難くなり、排ガス浄化処理部３２の排ガス浄化性能が安定して発揮される。
【００７９】
また、排ガス浄化設備３は、排ガス浄化処理部３２で浄化処理された排ガスＧを排ガス浄化処理部３２の上流側の排ガスダクト３１内に戻す排ガス循環ダクト３４を備えているため、植物栽培施設２に必要な二酸化炭素の供給量に応じた量の排ガスＧを排ガス流量制御ダンパ３６により植物栽培施設２へ供給することができる一方で、残りの浄化処理された排ガスＧ（余剰の排ガスＧ）を排ガス循環ダクト３４に流して排ガス浄化処理部３２の上流側の排ガスダクト３１に戻すことができる。
【００８０】
その結果、排ガス浄化処理部３２の上流側の排ガスＧ中の有害な各成分の濃度は、発電設備１から排出される排ガスＧ中の有害な各成分の濃度と比較して低くなり、排ガス浄化処理部３２で排ガスＧを浄化処理し易くなる。また、発電設備１から排出される排ガスＧ中の任意の成分の濃度が高くなった場合でも、排ガス循環ダクト３４により循環される浄化処理された排ガスＧにより希釈されるため、排ガスＧ中の任意の成分の濃度が低下し、排ガス浄化処理部３２での排ガスＧを浄化処理し易くなる。
【００８１】
更に、排ガス浄化設備３は、排ガス循環ダクト３４を排ガス流量制御ダンパ３６の上流側の排ガスダクト３１に接続しているため、排ガス流量制御ダンパ３６の開度にかかわらず、排ガス循環ダクト３４内に常時排ガスＧを流すことができ、排ガスダクト３１内において排ガスＧ中の水分の凝縮が起こり難くなり、排ガスＧ中の水分の凝縮による排ガスダクト３１内の腐食を防止することができる。
【００８２】
更に、排ガス浄化設備３は、排ガス浄化処理部３２による排ガスＧの浄化処理後に排ガスＧ中の有害な各成分のうち、少なくとも一つの成分の濃度が所定の基準値を超えた場合に、排ガス流量制御ダンパ３６又はガス遮断ダンパ３７若しくは両方のダンパ３６，３７を閉じて植物栽培施設２への排ガスＧの供給を停止し、排ガスＧの全てを排ガス循環ダクト３４により排ガス浄化処理部３２内で循環させる。そうすれば、排ガスＧは、排ガス浄化処理部３２により繰り返し浄化処理され、排ガスＧ中の有害な各成分の濃度が基準値以下になるまで浄化処理される。排ガスＧ中の有害な各成分が所定の基準値以下になった時点で植物栽培施設２への排ガスＧの供給を再開させることにより速やかに植物栽培施設２に二酸化炭素を含む排ガスＧを供給することができる。
【００８３】
更に、排ガス浄化設備３は、夜間等のように植物栽培施設２への排ガスＧの供給を所定時間以上停止しているときに、ガス遮断ダンパ３７又は排ガス流量制御ダンパ３６若しくは両方のダンパ３６，３７を閉じると共に、排ガス供給通風機３３を駆動して排ガス浄化処理部３２で浄化処理された排ガスＧを排ガス循環ダクト３４内に流して排ガス浄化処理部３２内で循環させ、更に排ガス再加熱器４４により排ガスＧを加熱することで、排ガスダクト３１内や排ガス循環ダクト３４内において排ガスＧ中の水分の凝縮が起こり難くなり、排ガスＧ中の水分の凝縮による排ガスダクト３１内や排ガス循環ダクト３４内の腐食を防止することができる。しかも、植物栽培施設２への排ガスＧの供給を所定時間以上停止した後でも、前記各ダンパ３６，３７を開放すれば、短時間で植物栽培施設２へ二酸化炭素を含む排ガスＧを供給することができる。
【００８４】
そして、前記複合プラントの発電設備１と排ガス浄化設備３の間には、発電設備１内で使用されるボイラ用の水の少なくとも一部と排ガス浄化設備３で浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスＧの余剰熱により加熱し、この加熱されたボイラ用の水を発電設備１に供給する余剰熱回収装置４が設けられている。
【００８５】
尚、発電設備１内で使用されるボイラ用の水とは、復水器１３から排出される復水Ｗ、又、脱気器１４に供給される補給水Ｗ′、若しくは、節炭器６に供給されるボイラ給水Ｗ″のことを言う。
【００８６】
前記余剰熱回収装置４は、図３に示す如く、ボイラ用の水が流れる水供給ラインに分岐状に接続され、水供給ラインを流れるボイラ用の水の少なくとも一部を分岐する水分岐ライン５１と、排ガス浄化処理部３２で浄化処理された排ガスＧが流れる排ガスダクトに介設され、水分岐ライン５１から供給されたボイラ用の水と浄化処理されてボイラ用の水よりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させてボイラ用の水を排ガスＧにより加熱すると共に排ガスＧをボイラ用の水により冷却するガス冷却装置５２と、水分岐ライン５１に介設されたガス冷却装置給水ポンプ５３と、ガス冷却装置５２で加熱されたボイラ用の水を水供給ラインと水分岐ライン５１の接続箇所よりも下流側の水供給ラインに戻す水リターンライン５４と、水リターンライン５４を流れるボイラ用の水の一部を水分岐ライン５１に戻す水循環ライン５５と、水循環ライン５５から水分岐ライン５１に戻るボイラ用の水の流量を制御する流量制御弁５６と、流量制御弁５６を制御する第１の温度検出制御器５７と、を備えている。
【００８７】
尚、本実施形態においては、ボイラ用の水には、復水器１３から排出される復水Ｗが使用されている。
また、本実施形態においては、水供給ラインは、復水器１３から排出された復水Ｗを脱気器１４に供給する復水供給ライン２６となっている。
【００８８】
具体的には、前記水分岐ライン５１は、一端部が復水器１３から排出された復水Ｗを脱気器１４に供給する復水供給ライン２６に分岐状に接続され、また、他端部がガス冷却装置５２に接続されており、復水供給ライン２６を流れる復水Ｗの少なくとも一部をガス冷却装置５２側へ分岐するものである。この水分岐ライン５１は、金属製の配管により形成されている。
【００８９】
前記ガス冷却装置５２は、排ガス浄化設備３の排ガス浄化処理部３２で浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスＧが流れる排ガスダクト３１に介設されており、復水分岐ライン５１から供給された復水Ｗと排ガス浄化処理部３２で浄化処理されて復水Ｗよりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させて復水Ｗを排ガスＧの余剰熱により加熱するものである。この排ガス冷却装置５２は、ガス遮断ダンパ３７よりも下流側の排ガスダクト３１に介設されたケーシング５２ａと、ケーシング５２ａ内に配設された伝熱管５２ｂとを備えており、伝熱管５２ｂの上流側端部に水分岐ライン５１が接続され、また、伝熱管５２ｂの下流側端部に水リターンライン５４が接続されている。
【００９０】
前記ガス冷却装置給水ポンプ５３は、水分岐ライン５１に介設されており、復水供給ライン２６を流れる復水Ｗの少なくとも一部を水分岐ライン５１に導いてガス冷却装置５２に供給するものである。
【００９１】
前記水リターンライン５４は、一端部がガス冷却装置５２の伝熱管５２ｂの下流側端部に接続され、また、他端部が復水供給ライン２６と水分岐ライン５１の接続箇所よりも下流側の復水供給ライン２６に接続されており、ガス冷却装置５２での熱交換により加熱された復水Ｗを復水供給ライン２６と水分岐ライン５１の接続箇所よりも下流側の復水供給ライン２６に戻すものである。この水リターンライン５４は、金属製の配管により形成されている。
【００９２】
前記水循環ライン５５は、水分岐ライン５１と水リターンライン５４との間に設けられており、ガス冷却装置５２を通過して水リターンライン５４を流れる加熱された復水Ｗの一部を水分岐ライン５１に戻すものである。この水循環ライン５５は、金属製の配管により形成されており、一端部がガス冷却装置給水ポンプ５３の上流側の水分岐ライン５１に接続され、また、他端部が水リターンライン５４に介設した流量制御弁５６に接続されている。
【００９３】
前記流量制御弁５６は、水リターンライン５４と水循環ライン５５との接続箇所に設けられており、水循環ライン５５から水分岐ライン５１に戻る加熱された復水Ｗの流量を制御するものである。この流量制御弁５６には、流量制御を行える三方弁が使用されている。
【００９４】
前記第１の温度検出制御器５７は、ガス冷却装置５２の下流側の排ガスＧの温度を第１の温度センサ５７ａにより検出し、第１の温度センサ５７ａからの検出信号に基づいて流量制御弁５６に制御信号を発信して流量制御弁５６を制御するものであり、復水分岐ライン５１からガス冷却装置５２に流入する復水Ｗの温度が、ガス冷却装置５２が酸性ドレンによる腐食を引き起こさない温度になるように、流量制御弁５６を制御している。
【００９５】
そして、前記排ガス浄化設備３においては、ガス冷却装置５２の下流側の排ガスダクト３１に、排ガスダクト３１内に大気中の空気を供給して浄化処理された二酸化炭素を含む排ガスＧの温度を植物栽培施設２の植物の生育に適した所定の温度まで低下させるガス冷却通風機５８が接続されている。
【００９６】
前記ガス冷却通風機５８は、可変速制御機構を有するモータを備えており、第２の温度指示調節計５９により可変速制御されている。
【００９７】
前記第２の温度指示調節計５９は、ガス冷却通風機５８が接続された箇所よりも下流側の排ガスダクト３１に設けた第２の温度センサ５９ａから排ガスダクト３１内の排ガスＧ温度の測定値を受信し、この値を所定の値に維持する信号（又はこの値を所望の範囲内に維持する信号）をガス冷却通風機５８に送るものである。
【００９８】
而して、前記余剰熱回収装置４によれば、ガス冷却装置給水ポンプ５３を駆動することによって、排ガス浄化設備３で浄化処理された排ガスＧを発電設備１の復水器１３からの復水Ｗで冷却し、排ガスＧの持っている余剰熱を発電設備１側へ回収することができる。
【００９９】
即ち、復水器１３から排出されて復水供給ライン２６を流れる復水Ｗの一部は、ガス冷却装置給水ポンプ５３の駆動により復水供給ライン２６から引き抜かれて水分岐ライン５１に流れる。
【０１００】
本実施形態においては、復水器１３から排出される復水Ｗの量は、１時間当り約３６．５ｔｏｎとなっている。また、復水供給ライン２６からの復水Ｗの取り出し量は、１時間当り約１２．７ｔｏｎとなっている。更に、復水供給ライン２６から水分岐ライン５１に流れる復水Ｗの温度は、約５４℃となっている。
【０１０１】
水分岐ライン５１に流れた復水Ｗは、ガス冷却装置給水ポンプ５３を通ってガス冷却装置５２の伝熱管５２ｂに流入する。このとき、ガス冷却装置５２の伝熱管５２ｂに流入する復水Ｗの温度が低すぎると、ガス冷却装置５２内で酸性ドレンが発生してガス冷却装置５２の伝熱管５２ｂやケーシング５２ａを腐食させることがある。そこで、復水Ｗがガス冷却装置５２に流入する前に水循環ライン５５からガス冷却装置５２で加熱された復水Ｗの一部を水分岐ライン５１に戻し、水分岐ライン５１を流れる復水Ｗの温度を高め、ガス冷却装置５２に酸性ドレンが発生しないようにする。
【０１０２】
本実施形態においては、水循環ライン５５から約９０℃の復水Ｗを水分岐ライン５１に戻し、水分岐ライン５１を流れる復水Ｗの温度をガス冷却装置５２の入口側で約８０℃となるように調整している。
【０１０３】
約８０℃の温度に上げた復水Ｗは、水分岐ライン５１からガス冷却装置５２の伝熱管５２ｂ内に流入し、伝熱管５２ｂを通過する間にガス冷却装置５２のケーシング５２ａ内を流れる浄化処理された排ガスＧと熱交換して排ガスＧから熱を回収して加熱される。
【０１０４】
本実施形態においては、ガス冷却装置５２を出た復水Ｗは、ガス冷却装置５２を通過する約１９０℃の排ガスＧにより加熱され、約９０℃の復水Ｗとなる。また、ガス冷却装置５２を通過する浄化処理された排ガスＧの流量は、約１４，０００ｍ３Ｎ／ｈとなっている。
【０１０５】
ガス冷却装置５２で約９０℃に加熱された復水Ｗは、水リターンライン５４に流れ、流量制御弁５６を通って水リターンライン５４から復水供給ライン２６に供給され、復水供給ライン２６を流れる復水Ｗに混合されて復水Ｗの温度を上げる。また、水リターンライン５４を流れる復水Ｗの一部は、流量制御弁５６から水循環ライン５５に流れ、水循環ライン５５から水分岐ライン５１を流れる復水Ｗに混合されて復水Ｗの温度を上げる。このとき、流量制御弁５６は、ガス冷却装置５２の出口側の排ガスＧの温度を温度検出制御器５７の温度センサ５７ａにより検出し、この温度がガス冷却装置５２の酸性ドレンによる腐食を起こさない温度になるように、温度検出制御器５７からの制御信号により制御されており、ガス冷却装置５２により約９０℃に加熱された復水Ｗが水循環ライン５５を介して水分岐ライン５１へ戻るようにしている。
【０１０６】
水リターンライン５４から復水供給ライン２６に供給された加熱された復水Ｗは、復水供給ライン２６を流れる復水Ｗに混合されて復水Ｗの温度を上げた後、脱気器１４に供給される。
【０１０７】
本実施形態においては、復水供給ライン２６を流れる約５４℃の復水Ｗは、水リターンライン５４から供給される約９０℃の復水Ｗと混合されて約６７℃の復水Ｗとなって脱気器１４へ供給される。
【０１０８】
このように、上述した複合プラントは、発電設備１と当該発電設備１で発生する排ガスＧを浄化処理する排ガス浄化設備３とを備え、発電設備１と排ガス浄化設備３の間に、発電設備１の復水器１３から排出された復水Ｗの少なくとも一部と排ガス浄化設備３で浄化処理されて復水Ｗよりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させて復水Ｗを排ガスＧの余剰熱により加熱し、加熱された復水Ｗを脱気器１４に供給する余剰熱回収装置４を設けているため、排ガス浄化設備３から植物栽培施設２に供給される排ガスＧの持っている余剰熱を発電設備１側へ回収することができ、エネルギー効率を高めることができると共に、発電設備１の燃料を削減できてランニングコストの低減を図ることができる。
【０１０９】
図４は余剰熱回収装置４の他の例を示し、当該余剰熱回収装置４は、発電設備１と排ガス浄化設備３の間に設けられており、脱気器１４に供給される補給水Ｗ′の少なくとも一部と排ガス浄化設備３で浄化処理されて前記補給水Ｗ′よりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させて補給水Ｗ′を排ガスＧの余剰熱により加熱し、加熱された補給水Ｗ′を脱気器１４に供給するようにしたものである。
【０１１０】
即ち、図４に示す余剰熱回収装置４は、水分岐ライン５１と、ガス冷却装置５２と、ガス冷却装置給水ポンプ５３と、水リターンライン５４と、水循環ライン５５と、流量制御弁５６と、第１の温度検出制御器５７とを備えており、水分岐ライン５１の上流側端部を補給水供給ライン３０に連通状に接続すると共に水リターンライン５４の下流側端部を水分岐ライン５１と補給水供給ライン３０の接続箇所よりも下流側の補給水供給ライン３０に連通状に接続したものである。
【０１１１】
図４に示す余剰熱回収装置４は、水分岐ライン５１の上流側端部の接続箇所と水リターンライン５４の下流側端部の接続箇所を変えたこと以外は、図３に示す余剰熱回収装置４と同様構造に構成されており、図３に示す余剰熱回収装置４と同じ部位・部材には、同一の参照番号を付している。
【０１１２】
図４に示す余剰熱回収装置４を備えた複合プラントも、排ガス浄化設備３から植物栽培施設２に供給される排ガスＧの持っている余剰熱を発電設備１側へ回収することができ、エネルギー効率を高めることができると共に、発電設備１の燃料を削減できてランニングコストの低減を図ることができる。
【０１１３】
図５は余剰熱回収装置４の更に他の例を示し、当該余剰熱回収装置４は、発電設備１と排ガス浄化設備３の間に設けられており、節炭器６に供給されるボイラ給水Ｗ″の少なくとも一部と排ガス浄化設備３で浄化処理されて前記ボイラ給水Ｗ″よりも温度が高い排ガスＧとを熱交換させてボイラ給水Ｗ″を排ガスＧの余剰熱により加熱し、加熱されたボイラ給水Ｗ″を節炭器６に供給するようにしたものである。
【０１１４】
即ち、図５に示す余剰熱回収装置４は、水分岐ライン５１と、ガス冷却装置５２と、ガス冷却装置給水ポンプ５３と、水リターンライン５４と、水循環ライン５５と、流量制御弁５６と、第１の温度検出制御器５７とを備えており、水分岐ライン５１の上流側端部をボイラ給水供給ライン２８に連通状に接続すると共に水リターンライン５４の下流側端部を水分岐ライン５１とボイラ給水供給ライン２８の接続箇所よりも下流側のボイラ給水供給ライン２８に連通状に接続したものである。
【０１１５】
図５に示す余剰熱回収装置４は、水分岐ライン５１の上流側端部の接続箇所と水リターンライン５４の下流側端部の接続箇所を変えたこと以外は、図３に示す余剰熱回収装置４と同様構造に構成されており、図３に示す余剰熱回収装置４と同じ部位・部材には、同一の参照番号を付している。
【０１１６】
図５に示す余剰熱回収装置４を備えた複合プラントも、排ガス浄化設備３から植物栽培施設２に供給される排ガスＧの持っている余剰熱を発電設備１側へ回収することができ、エネルギー効率を高めることができると共に、発電設備１の燃料を削減できてランニングコストの低減を図ることができる。
【０１１７】
尚、上記の実施形態においては、発電設備１は、ボイラ５、節炭器６、空気予熱器７、集塵機４１、誘引通風機９、排気筒１０、蒸気タービン１１、発電機１２、復水器１３、脱気器１４、復水ポンプ１５、ボイラ給水ポンプ１６等を備えているが、発電設備１の構成は、上記の実施形態に係るものに限定されるものではなく、少なくとも燃料を燃焼させる燃焼機器、ボイラ５、蒸気タービン１１、発電機１２、復水器１３、脱気器１４を備えておれば、如何なる構成であっても良い。
【０１１８】
また、上記の実施形態においては、ボイラ５にバイオマスを燃料として使用するトラベリングストーカボイラを使用したが、他の実施形態においては、ボイラ５に他の形式の階段式ストーカボイラ、流動床ボイラ、循環流動層ボイラ、発熱ボイラ等を使用しても良い。但し、廃熱ボイラを使用する場合には、燃料を燃焼させる燃焼炉等の燃焼装置を発電設備１に組み込む。
【０１１９】
更に、上記の実施形態においては、燃料にバイオマスを使用するようにしたが、他の実施形態においては、石油や石炭、天然ガス等の化石燃料、或いは、都市ごみ等の廃棄物を燃料として使用するようにしても良い。
【０１２０】
更に、上記の実施形態においては、排ガス浄化設備３の排ガス浄化処理部３２は、集塵機４１、中和剤投入部４２、活性炭投入部４３、ガス再加熱器４４、一酸化炭素・エチレン除去装置４５、窒素酸化物除去装置４６を備えているが、排ガス浄化処理部３２の構成は、上記の実施形態に係るもので限定されるものではなく、排ガスＧから植物の生育に障害を及ぼす物質を除去して浄化処理することができれば、如何なる構成のものであっても良い。
【０１２１】
更に、上記の実施形態においては、複合プラントは、発電設備１と排ガス浄化設備３とを別々に設置し、発電設備１から排出される排ガスＧの一部を引き抜き、この引き抜いた排ガスＧを排ガス浄化設備３で浄化処理して植物栽培施設２へ供給するようにしたが、発電設備１から排出される排ガスＧの全てを浄化処理して植物栽培施設２へ供給する場合には、発電設備１の排ガス排出経路に排ガス浄化設備３を組み込むようにしても良い。
【０１２２】
更に、上記の実施形態においては、余剰熱回収装置４は、流量制御弁５６を復水リターンライン５４と復水循環ライン５５との接続箇所に設けたが、他の実施形態においては、流量制御弁５６を復水循環ラインに介設しても良い。
【０１２３】
更に、上記の実施形態においては、ガス冷却装置５２の下流側の排ガスＧの温度を第１の温度検出制御器５７の第１の温度センサ５７ａにより検出し、第１の温度センサ５７ａからの検出信号に基づいて流量制御弁５６を制御するようにしたが、他の実施形態においては、図示していないが、ガス冷却装置５２に流入するボイラ用の水（復水Ｗ、補給水Ｗ′又はボイラ給水Ｗ″）の温度を第１の温度検出制御器５７の第１の温度センサ５７ａにより検出し、この温度がガス冷却装置５２の酸性ドレンによる腐食を起こさない温度になるように、温度検出制御器５７からの制御信号により流量制御弁５６を制御するようにしても良い。
【符号の説明】
【０１２４】
１は発電設備
２は植物栽培施設
３は排ガス浄化設備
４は余剰熱回収装置
５はボイラ
１１は蒸気タービン
１２は発電機
１３は復水器
１４は脱気器
３１は排ガスダクト
３２は排ガス浄化処理部
３３は排ガス供給通風機
３４は排ガス循環ダクト
３５は排ガス循環ダンパ
３６は排ガス流量制御ダンパ
５１は水分岐ライン
５２はガス冷却装置
５４は水リターンライン
５５は水循環ライン
５６は流量制御弁
５７は第１の温度検出制御器
５８はガス冷却通風機
Ｇは排ガス
Ｓは蒸気
Ｓ′は排気蒸気
Ｗは復水
Ｗ′は補給水
Ｗ″はボイラ給水
【図１】
2020165551.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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