(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼排ガスからの炭酸ガスを化学吸収処理により回収するに当たり、排ガスから回収した熱を供給することにより吸収設備の運転コストを低減する排煙処理方法と装置の提供。【解決手段】ボイラ１から排出される排ガスにより燃焼用空気を予熱してボイラ１に供給し、燃焼用空気の予熱で冷却された排ガスから熱媒により熱を熱回収器４で回収し、熱回収器４から排出される排ガス中の煤塵を集塵装置５で捕集し、集塵後の排ガスを湿式排煙脱硫装置７で処理、湿式排煙脱硫された排ガス中のＣＯ2をアミン吸収液により吸収分離するＣＯ2化学吸収設備９で吸収除去し、さらに熱回収器４とＣＯ2化学吸収設備９との間に設けた熱媒循環路１２で熱回収器４で回収した熱をＣＯ2化学吸収設備９でのアミン吸収液の熱源として用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、
該空気予熱器から排出される排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器と、
該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集する集塵装置と、該集塵装置から排出される排ガスを湿式処理する湿式排煙脱硫装置と、
該湿式排煙脱硫装置から排出される排ガスからアミン吸収液によりＣＯ2を吸収分離するＣＯ2化学吸収設備と、
前記熱回収器とＣＯ2化学吸収設備との間に熱媒循環路
を設けたことを特徴とする排煙処理装置。
【請求項２】
ＣＯ2化学吸収設備にはアミン吸収液を加熱するためのリボイラおよび劣化したアミン吸収液を再生するためのリクレイマーを設け、該リボイラおよびリクレイマーと前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、リボイラおよびリクレイマーに不足する熱量を補うために加熱スチーム導入路をリボイラおよびリクレイマーに接続したことを特徴とする請求項１記載の排煙処理装置。
【請求項３】
ＣＯ2化学吸収設備にはＣＯ2吸収に利用されたアミン吸収液を加熱してＣＯ2を分離して再生するアミン吸収液再生塔を設け、該アミン吸収液再生塔の外周は保温材で覆い、該保温材と前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、熱媒循環路を接続したことを特徴とする請求項１記載の排煙処理装置。
【請求項４】
（ａ）リボイラおよびリクレイマーと（ｂ）アミン吸収液再生塔の外周の保温材の両方と前記熱回収器との間にそれぞれ熱媒循環路を設け、該熱媒循環路には（ａ）リボイラおよびリクレイマーと（ｂ）アミン吸収液再生塔のいずれかに熱媒を供給切替できる切替弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の排煙処理装置。
【請求項５】
ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を予熱して燃焼装置に供給し、燃焼用空気の予熱で冷却された排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器を設け、該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集し、集塵後の排ガスを湿式による排煙脱硫処理を施し、さらに湿式排煙脱硫された排ガス中のＣＯ2をアミン吸収液により吸収分離するＣＯ2化学吸収設備を設け、前記熱回収器とＣＯ2化学吸収設備との間に熱媒循環路を設けて熱回収器で回収した熱をＣＯ2回収設備でのアミン吸収液の熱源として用いることを特徴とする排煙処理方法。
【請求項６】
熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーでのアミン吸収液の加熱用熱源として利用し、さらにアミン吸収液の加熱に不足する熱量をスチームで補うことを特徴とする請求項５記載の排煙処理方法。
【請求項７】
熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられる再生塔の保温の熱源として利用することを特徴とする請求項５記載の排煙処理方法。
【請求項８】
熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーの起動時の助熱として利用し、リボイラおよびリクレイマーの起動後は再生塔の保温の熱源として利用することを特徴とする請求項５記載の排煙処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガス（ＣＯ2）の化学吸収設備を備えた排ガス処理装置と方法に係り、特に排ガスのガス温度を低減する熱をＣＯ2化学吸収設備に利用する排ガス処理装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭焚きボイラ等から排出される排ガス中には窒素酸化物、硫黄酸化物および煤塵その他重金属などが含まれているため、前記石炭焚きボイラ等の下流側に排煙処理装置を設置し、排ガス中の前記有害物質を除去した後、クリーンなガスとして大気に放出している。図５は従来の排煙処理システムの一例を示す。ボイラ１から排出される燃焼排ガスは脱硝装置２で窒素酸化物を除去した後、空気予熱器３で熱交換され、例えば１２０〜１７０℃に冷却される。
【０００３】
該空気予熱器３を通過した排ガスは熱回収器４で熱媒により熱を奪われ、例えば７５℃〜１１０℃に冷却され、集塵装置５で排ガス中の煤塵を除去し、さらに誘引ファン６で昇圧した後、湿式排煙脱硫装置７で硫黄酸化物を除去する。前記湿式排煙脱硫装置７を通過した排ガスの温度は、通常４０〜６０℃程度まで低下し、水分飽和状態となっており、この排ガスをそのまま煙突１１から大気中へ放出すると白煙が発生するため、再加熱器１８で昇温され、脱硫ファン１０を介して煙突１１から排出される。熱回収器４と再加熱器１８の伝熱管は熱媒循環ライン１２によって連通され、熱媒循環ポンプ１３により熱回収器４と再加熱器１８との間に熱媒が循環されるようになっている。
【０００４】
図５に示す排煙処理システムは熱回収器４で排ガス温度を低減し、灰に三酸化硫黄（ＳＯ3）や重金属を吸着させて集塵装置５で灰と共にＳＯ3や重金属を除去することが可能なシステムであり、熱回収器４で回収された熱は煙突１１からの白煙防止のため湿式脱硫装置７の出口の水分飽和ガスの再熱に利用されている（特許文献１参照）。今後上記のような排煙処理システムにＣＯ2回収設備が設置されると予想される。
【０００５】
ＣＯ2回収設備の１つとしてアミン化合物の水溶液を吸収液としてＣＯ2を回収するＣＯ2化学吸収設備（例えば、特許文献２）が提案されている。図６にアミン吸収液による化学吸収設備の一例を示す。ブロワ８によって昇圧された排ガスは吸収塔２５に導入され、吸収塔２５内でノズル２５ｎから放出されるアミン吸収液と主に吸収用充填層２５ｂで接触しながら流下する間に排ガス中のＣＯ２がアミン吸収液に吸収除去される。また、吸収塔２５内の吸収用充填層２５ｂの上側には水洗用充填層２５ａがあり、該水洗用充填層２５ａ内で水洗された排ガスは、脱ＣＯ2ガス２７として吸収塔２５の頂部から排出される。水洗用充填層２５ａにはポンプ４０により洗浄水が循環供給され、また該循環中の水は排ガスに同伴されるアミン吸収液の飛散を極力防止するために熱交換器４１で冷却される。また、吸収塔２５の下部に貯まったＣＯ2を吸収したアミン吸収液はポンプ２８ａにより再生塔２６に供給される。再生塔２６に供給される前のアミン吸収液は熱交換器４３で熱交換して温められて、再生塔２６の下部充填層２６ｂの上方に供給され、再生塔２６の下部充填層２６ｂを流下して気液混合板２６ｃから自然流下してリボイラ３０に供給される。リボイラ３０では再生塔２６から自然流下した吸収液が加熱スチーム３２により間接加熱され、発生した蒸気が再生塔２６の底部液溜の上方に供給される。この蒸気により、再生塔２６の下部充填層２６ｂでＣＯ2を吸収したアミン吸収液が加熱され、キャリーガスとなる蒸気によりＣＯ2が脱気される。すなわち、再生塔２６でＣＯ2を脱気した後に自然流下してリボイラ３０に供給される吸収液を、リボイラ３０は間接加熱して発生する蒸気を再生塔２６に供給する機能を有する。
【０００６】
また、加熱スチーム３２はＳＯｘや酸素と反応して劣化した吸収液を再生させるために用いるリクレーマ３１に供給される。再生塔２６の底部に貯まったＣＯ2を脱気した吸収液は、熱交換器４３を経由してポンプ２８ｂにより吸収塔２５の下部充填層２５ｂの上方に供給され、下部充填層２５ｂで気液接触することにより排ガス中のＣＯ2が吸収される。
【０００７】
一方、再生塔２６において、アミン吸収液から放出されたＣＯ2は下部充填層２６ｂと上部充填層２６ａを経由して再生塔２６の頂部から外部に排出され、熱交換機４６で冷却水により冷却され、分離器４７で分離されたＣＯ2は、高純度のＣＯ2ガス２９として回収される。またＣＯ2を分離して蒸気に同伴されて飛散するアミン含有吸収液成分は上部充填層２６ａで捕集される。上部充填層２６ａでは、捕集された吸収液成分を洗浄するためガスを熱交換器４６に供給される冷却水により冷却して、蒸気を凝縮したドレン水を分離器４７で分離し、上部充填層２６ａにポンプ４９で供給する。
【０００８】
再生塔２６には、リボイラ３０でアミン吸収液を加熱スチーム３２で間接加熱することにより発生する蒸気が供給される。また排ガス中の硫黄酸化物が吸収塔２５でアミン吸収液に吸収されるとアミンと化合物（アミン−ＳＯｘ塩）を形成するため、リクレイマー３１で炭酸ナトリウムなどのアルカリ塩を添加し、加熱スチーム３２で間接加熱することによりアミンを再生している。アミン吸収液によるＣＯ2化学吸収法では加熱スチームなどの莫大な熱を必要とし、現状運転コストが非常に大きくなることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】再公表特許  ＷＯ２００４／０２３０４０公報
【特許文献２】特開２００２−１２６４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献２等に開示されているアミン吸収液によるＣＯ2化学吸収設備においては、アミン吸収液の再生に莫大な熱エネルギーが必要であり、運転コストが著しく大きくなる課題がある。  
本発明の課題は、燃焼排ガスからの炭酸ガス（ＣＯ2）を化学吸収処理により回収するに当たり、膨大な熱エネルギーが必要なＣＯ2化学吸収設備へ排ガスから回収した熱を供給することにより、ＣＯ2化学吸収設備の運転コストを低減する排煙処理方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記課題は、ボイラから排出される排ガスから熱媒を循環させた熱回収器により熱を回収し、回収した熱をアミン吸収液によるＣＯ2化学吸収設備の熱源として利用することで達成される。
【００１２】
請求項１記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を加熱する空気予熱器と、該空気予熱器から排出される排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器と、該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集する集塵装置と、該集塵装置から排出される排ガスを湿式処理する湿式排煙脱硫装置と、該湿式排煙脱硫装置から排出される排ガスからアミン吸収液によりＣＯ2を吸収分離するＣＯ2化学吸収設備と、前記熱回収器とＣＯ2化学吸収設備との間に熱媒循環路を設けた排煙処理装置である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、ＣＯ2化学吸収設備にはアミン吸収液を加熱するためのリボイラおよび劣化したアミン吸収液を再生するためのリクレイマーを設け、該リボイラおよびリクレイマーと前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、リボイラおよびリクレイマーに不足する熱量を補うために加熱スチーム導入路をリボイラおよびリクレイマーに接続した請求項１に記載の排煙処理装置である。
【００１４】
請求項３記載の発明は、ＣＯ2化学吸収設備にはＣＯ2吸収に利用されたアミン吸収液を加熱してＣＯ2を分離して再生するアミン吸収液再生塔を設け、該アミン吸収液再生塔の外周は保温材で覆い、該保温材と前記熱回収器との間に熱媒循環路を設け、熱媒循環路を接続した請求項１記載の排煙処理装置である。
【００１５】
請求項４記載の発明は、（ａ）リボイラおよびリクレイマーと（ｂ）アミン吸収液再生塔の外周の保温材の両方と前記熱回収器との間にそれぞれ熱媒循環路を設け、該熱媒循環路には（ａ）リボイラおよびリクレイマーと（ｂ）アミン吸収液再生塔のいずれかに熱媒を供給切替できる切替弁を設けた請求項１記載の排煙処理装置である。
【００１６】
請求項５記載の発明は、ボイラを含む燃焼装置から排出される排ガスにより燃焼用空気を予熱して燃焼装置に供給し、燃焼用空気の予熱で冷却された排ガスから熱媒により熱を回収する熱回収器を設け、該熱回収器から排出される排ガス中の煤塵を捕集し、集塵後の排ガスを湿式による排煙脱硫処理を施し、さらに湿式排煙脱硫された排ガス中のＣＯ2をアミン吸収液により吸収分離するＣＯ2化学吸収設備を設け、前記熱回収器とＣＯ2化学吸収設備との間に熱媒循環路を設けて熱回収器で回収した熱をＣＯ2回収設備でのアミン吸収液の熱源として用いる排煙処理方法である。
【００１７】
請求項６記載の発明は、熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーでのアミン吸収液の加熱用熱源として利用し、さらにアミン吸収液の加熱に不足する熱量をスチームで補う請求項５記載の排煙処理方法である。
【００１８】
請求項７記載の発明は、熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられる再生塔の保温の熱源として利用する請求項５記載の排煙処理方法である。
【００１９】
請求項８記載の発明は、熱回収器から回収された熱をＣＯ2化学吸収設備に設けられるリボイラおよびリクレイマーの起動時の助熱として利用し、リボイラおよびリクレイマーの起動後は再生塔の保温の熱源として利用する請求項５記載の排煙処理方法である。
【００２０】
（作用）
本発明では、集塵装置の上流に熱回収器を設けることにより排ガスの熱を回収し、その熱をアミン吸収液によるＣＯ2化学吸収設備へ運び、リボイラおよびリクレイマーの熱源や再生塔の保温熱源などをアミン吸収液再生に必要な熱源として利用することにより、ＣＯ2回収設備に必要な加熱スチーム量を低減することが可能となり、熱効率の高いシステムとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１、５記載の発明によれば、排ガスからの回収熱をＣＯ2回収設備に利用することが可能となるため、ＣＯ2回収に必要な莫大な熱エネルギーを削減することができ、高効的に運用コストを削減することが可能である。
【００２２】
請求項２、６記載の発明によれば、請求項１、５記載の発明の効果に加えて、熱回収器で排ガスから回収した熱はＣＯ2化学吸収設備のリボイラおよびリクレイマーの熱源として利用可能となり、リボイラとリクレイマーで必要な加熱スチームの量を低減することができる。
【００２３】
請求項３、７記載の発明によれば、請求項１、５記載の発明の効果に加えて、熱回収器で排ガスから回収した熱はＣＯ2化学吸収設備の再生塔の保温材の熱源として利用されることが可能であるため、再生塔からの放熱を低減し、熱効率の高いＣＯ2回収システムを実現することが可能となる。
【００２４】
請求項４、８記載の発明によれば、請求項１、５記載の発明の効果に加えて、熱媒の循環路に切り替えることで熱回収器で排ガスから回収した熱はリボイラおよびリクレイマーの起動時の助熱に利用され、リボイラおよびリクレイマーの起動後は、回収熱を再生塔の保温材の熱源として利用することができ、リボイラおよびリクレイマーの起動時の加熱スチームの供給による負荷を低減し、さらに再生塔からの放熱を低減することが可能であるため、熱効率が高く且つ安定した運転が可能なＣＯ2回収システムを実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例の排煙処理システムの構成図である。
【図２】図１の排煙処理システムにおけるＣＯ2回収設備の構成図である。
【図３】図１の排煙処理システムにおけるＣＯ2回収設備の他の実施例の構成図である。
【図４】図１の排煙処理システムにおけるＣＯ2回収設備の他の実施例の構成図である。
【図５】従来の排ガス処理システムの構成図である。
【図６】従来のアミン吸収液によるＣＯ2回収設備（化学吸収設備）の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の排煙処理システムの実施例について以下に説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明の排煙処理システムの一実施例を図１に示す。ボイラ１からの排ガスは脱硝装置２に導入され、窒素酸化物を除去した後、空気予熱器３においてボイラ１で使用される燃焼用空気が排ガスにより加熱される。該空気予熱器３から排出された排ガスは熱回収器４に導入され、熱回収器４内を循環している熱媒により熱を回収されて冷却される。該熱回収器４から排出された排ガス中の煤塵は集塵装置５で捕集され、該集塵装置５から排出された排ガスは誘引ファン６で昇圧され、湿式脱硫装置７に導入される。該湿式脱硫装置７で排ガスは、噴霧される炭酸カルシウム含有スラリと接触することにより排ガス中の硫黄酸化物が排ガスから除去され、その後、排ガスはブロワ８で昇圧されて図２に示すＣＯ2化学吸収設備９に送られた後、アミン吸収液により排ガス中のＣＯ2が吸収除去され、ＣＯ2が除去された排ガスは脱硫ファン１０により煙突１１を経由して大気中に排出される。
【００２８】
上記排煙処理システムにおいて、前記熱回収器４はＣＯ2化学吸収設備９との間に熱媒を循環させる熱媒循環配管１２を備えており、熱媒は熱媒循環ポンプ１３で循環される構成となっており、熱回収器４で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン１２を通り、ＣＯ2化学吸収設備９へ送られ、ＣＯ2化学吸収設備９全般の熱源として利用することにより、ＣＯ2化学吸収設備９で必要な加熱スチーム量を削減することが可能となり、運転コストを低減することが可能となる。また、ＣＯ2化学吸収設備９で熱を放出した熱媒は再び熱回収器４に戻される。
【００２９】
図１に示す排煙処理システムにおけるＣＯ2化学吸収設備９を図２に示す。図２に示すＣＯ2化学吸収設備９は、図６に示すＣＯ2化学吸収設備９に図１に示す熱回収器４から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管１２を設けた構成である。  
すなわち、熱媒循環配管１２は、ＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１に熱回収器４からの熱媒を供給し、再び熱回収器４へ熱媒を循環させる構成となっている。
【００３０】
熱回収器４とＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１との間に熱媒循環ライン１２を設けているため、熱回収器４で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン１２を通りＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１の熱源として利用可能となり、リボイラ３０およびリクレイマー３１で必要な熱量の一部を排ガスの回収熱で補うことができるため、リボイラ３０とリクレイマー３１で必要な加熱スチーム３２の量を低減することができ、ＣＯ2化学吸収設備９の運転コストを削減することが可能となる。
【実施例２】
【００３１】
図３は図２に示す排煙処理システムにおけるＣＯ2化学吸収設備９の構成を変形した実施例を示す。本実施例のＣＯ2化学吸収設備９では、熱回収器４から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管１２をＣＯ2化学吸収設備９の再生塔２６の外側を覆う保温材３３に通し、再び熱回収器４へ熱媒を循環させる構成となっている。
【００３２】
熱回収器４とＣＯ2化学吸収設備９の再生塔２６の保温材３３との間に熱媒循環ライン１２が備えられていることより、熱回収器４で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン１２を通り、ＣＯ2化学吸収設備９の再生塔２６の保温材３３の熱源として利用されることが可能であるため、再生塔２６からの放熱を低減し、熱効率の高いＣＯ2回収システムを実現することが可能となる。
【実施例３】
【００３３】
図４は図２に示す排煙処理システムにおけるＣＯ2化学吸収設備９の構成を変形した実施例を示す。図１に示す熱回収器４から熱を回収した熱媒を循環させる熱媒循環配管１２をＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１、さらに再生塔２６の保温材３３に通し、再び熱回収器４へ熱媒を循環させる。熱媒循環配管１２には切替バルブ３４が設置され、リボイラ３０およびリクレイマー３１への供給または再生塔２６の外側を覆う保温材３３への供給に切り替えられる構成となっている。
【００３４】
熱回収器４とＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１、さらに再生塔２６の保温材３３との間に熱媒循環ライン１２が備えられており、熱媒循環配管１２には切替バルブ３４が設置されていることにより、熱回収器４で排ガスから回収した熱は熱媒循環ライン１２を通り、ＣＯ2化学吸収設備９のリボイラ３０およびリクレイマー３１の起動時の助熱に利用され、リボイラ３０およびリクレイマー３１起動後は、切替バルブ３４の操作により回収熱を再生塔２６の保温材３３の熱源として利用することにより、リボイラ３０およびリクレイマー３１の起動時の加熱スチーム３２の供給による負荷を低減し、さらに再生塔２６からの放熱を低減することが可能であるため、熱効率が高く且つ安定した運転が可能なＣＯ2回収システムを実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ボイラ              ２  脱硝装置
３  空気予熱器          ４  熱回収器
５  集塵装置            ６  誘引ファン
７  湿式脱硫装置        ８  ブロワ
９  ＣＯ2化学吸収設備    １０  脱硫ファン
１１  煙突              １２  熱媒循環配管
１３  熱媒循環ポンプ    １８  再加熱器
２５  吸収塔            ２５ｎ  ノズル
２５ｂ  吸収用充填層    ２５ａ  水洗用充填層
２６  再生塔            ２６ａ  上部充填層
２６ｂ  下部充填層      ２６ｃ  気液分散板
２７  脱ＣＯ2ガス        ２８、４０  ポンプ
２９  ＣＯ2ガス          ３０  リボイラ
３１  リクレイマー      ３２  蒸気
３３  保温材            ３４  切替バルブ
４０  ポンプ            ４１  熱交換器
４３  熱交換器          ４４  ポンプ
４６  熱交換機          ４７  分離器
４９  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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