(57)【要約】【課題】燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムを提供する。【解決手段】本発明による二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔３と、吸収塔３から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、吸収液から二酸化炭素ガスを放出させるとともに吸収液を再生する再生塔５と、再生塔５からの再生された吸収液を熱源として、吸収塔３からの二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器７とを備えている。また、吸収塔３と再生熱交換器７との間に、吸収塔３からの二酸化炭素を吸収した吸収液を再生熱交換器７に送り込むリッチ液ポンプ９が設けられている。さらに、再生熱交換器７と再生塔５との間に、再生熱交換器７内における吸収液の圧力を調整する圧力調整弁１１が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、
前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、当該再生塔から当該吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、当該吸収塔から当該再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、
前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、当該吸収塔からの二酸化炭素を吸収した吸収液を当該再生熱交換器に送り込むリッチ液ポンプと、
前記再生熱交換器と前記再生塔との間に設けられ、当該再生熱交換器内における吸収液の圧力を調整する圧力調整弁と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収システム。
【請求項２】
前記再生熱交換器は、直列に連結された複数の再生熱交換器分割部分を有し、
各再生熱交換器分割部分のうち、最も再生塔側寄りの再生熱交換器分割部分を回避して、二酸化炭素を吸収した吸収液の一部を前記圧力調整弁に供給するバイパスラインが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項３】
前記パイパスラインは、最も再生塔側寄りの前記再生熱交換器分割部分のみを回避するように設けられており、
この最も再生塔側寄りの前記再生熱交換器分割部分と、これに対して前記吸収塔側に隣接する再生熱交換器分割部分との間に、二酸化炭素を吸収した吸収液の気相比率を計測する気相比率計測器が設けられ、
前記バイパスラインに、当該バイパスラインを通流する二酸化炭素を吸収した吸収液の流量を調整するバイパス流量調整弁が設けられ、
前記気相比率計測器に、当該気相比率計測器により計測された気相比率信号に基づいて、前記バイパス流量調整弁を制御するバイパス流量制御手段が接続されていることを特徴とする請求項２に記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項４】
前記リッチ液ポンプからの二酸化炭素を吸収した吸収液の一部を前記吸収塔に供給自在な吸収液戻りラインが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項５】
前記圧力調整弁と前記再生塔との間に、当該圧力調整弁から当該再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する加熱器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項６】
前記再生塔は、再生された吸収液が貯留する再生塔タンクを有し、
前記再生塔タンクに、貯留した吸収液の液面レベルを計測する液面レベル計測器が設けられ、
前記再生塔と前記再生熱交換器との間に、当該再生塔から当該再生熱交換器に供給される再生された吸収液の流量を調整する液面レベル調整弁が設けられ、
前記液面レベル計測器に、当該液面レベル計測器により計測されたレベル信号に基づいて、前記液面レベル調整弁を制御する液面レベル制御手段が接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項７】
前記吸収塔は、二酸化炭素を吸収した吸収液が貯留する吸収塔タンクを有し、
前記吸収塔タンクに、貯留した吸収液の液面レベルを計測する液面レベル計測器が設けられ、
前記吸収塔と前記リッチ液ポンプとの間に、当該吸収塔から当該リッチ液ポンプに供給される二酸化炭素を吸収した吸収液の流量を調整する液面レベル調整弁が設けられ、
前記液面レベル計測器に、当該液面レベル計測器により計測されたレベル信号に基づいて、前記液面レベル調整弁を制御する液面レベル制御手段が接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項８】
前記再生塔は、放出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガスを排出し、
前記再生塔から排出された排出ガスを、冷却媒体を冷却源として冷却するガス冷却器と、
前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、当該再生熱交換器から当該吸収塔に供給される再生された吸収液を冷却する吸収液冷却器と、を更に備え、
前記吸収液冷却器は、前記ガス冷却器において用いられた冷却媒体を冷却源として再生された吸収液を冷却することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【請求項９】
前記再生塔は、放出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガスを排出し、
前記再生塔から排出された排出ガスを凝縮して生成された凝縮液を分離する凝縮器と、
前記凝縮器に連結され、当該凝縮器において凝縮された排出ガスを排出するガス排出ラインと、を更に備え、
前記ガス排出ラインに、前記凝縮器から排出される排出ガスの湿度を計測する湿度計測器が設けられ、
前記ガス排出ラインのうち前記湿度計測器の下流側または上流側に、前記凝縮器から排出される排出ガスの流量を計測するガス流量計測器が設けられ、
前記湿度計測器および前記ガス流量計測器に、当該湿度計測器により計測された湿度信号と、当該ガス流量計測器により計測された排出ガスの流量信号とに基づいて、前記凝縮器から排出される排出ガスに含まれる二酸化炭素の濃度を算出する濃度算出手段が接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の二酸化炭素回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を吸収可能な吸収液を用いて、化石燃料を燃焼させて生成された燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システムに係り、とりわけ、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因の一つとして、化石燃料を燃焼させる際に生成される燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素の温室効果が指摘されている。この問題に対処するために、気候変動に関する国際連合枠組条約の京都議定書に応じて、各国は、温室効果ガスの排出量の削減に取り組んでいる。
【０００３】
このような状況の下、多量の化石燃料を使用する火力発電所等において、化石燃料を燃焼して生成された燃焼排ガスをアミン系吸収液と接触させ、燃焼排ガスから二酸化炭素を分離して回収し、この回収された二酸化炭素を大気中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。
【０００４】
具体的には、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素をアミン系吸収液に吸収させる吸収塔と、この吸収塔から供給された二酸化炭素を吸収した吸収液（リッチ液）を加熱し、このリッチ液から二酸化炭素ガスを放出させるとともにこのリッチ液を再生する再生塔とを備えた二酸化炭素回収システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシステムにおいては、再生塔において再生された吸収液（リーン液）は吸収塔に供給され、吸収液が循環するようになっている。また、再生塔には、熱源を供給するリボイラーが連結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２３３３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような二酸化炭素回収システムに必要なエネルギは、一般的に、発電設備による発電量の２０〜３０％を占めていると考えられている。このうち、再生塔においてリッチ液から二酸化炭素ガスを放出することを目的としてリッチ液を加熱するために多量のエネルギが使用されている。このことにより、二酸化炭素回収システムの運転コストを低減するためには、リッチ液を加熱するエネルギを低減させることが効果的である。
【０００７】
ここで、一般に、吸収塔と再生塔との間に、再生塔から吸収塔に供給されるリーン液を熱源として、吸収塔から再生塔に供給されるリッチ液を加熱する再生熱交換器が設けられている。このように再生熱交換器により吸収塔からのリッチ液が加熱されて再生塔に供給されるため、再生塔においてリッチ液を加熱するエネルギを低減させることが可能になっている。
【０００８】
しかしながら、再生熱交換器において加熱されたリッチ液の温度が高くなると、このリッチ液から二酸化炭素ガスが放出されるとともに水分が蒸発して蒸気が生成される。このことにより、このリッチ液に含まれる気相比率（ボイド率）が増加する。この場合、再生熱交換器において、リッチ液とリーン液との熱交換の効率が低下し、再生塔に供給されるリッチ液の温度を効率良く上昇させることが困難になる。
【０００９】
また、リッチ液のボイド率が増加した場合、リッチ液の液相分は少なくなる。このことにより、再生塔に供給されるリッチ液の液量が減少し、再生塔内においてリッチ液の流れが偏る。この場合、リッチ液と、リボイラーで加熱されて発生した蒸気との接触が不十分となり、熱交換の効率が低下する。
【００１０】
この結果、リッチ液から二酸化炭素ガスを放出させることを目的として、再生塔においてリッチ液を加熱するために多くのエネルギが必要になるという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減することができる二酸化炭素回収システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、前記吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、当該吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させるとともに当該吸収液を再生する再生塔と、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられ、当該再生塔から当該吸収塔に供給される再生された吸収液を熱源として、当該吸収塔から当該再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する再生熱交換器と、前記吸収塔と前記再生熱交換器との間に設けられ、当該吸収塔からの二酸化炭素を吸収した吸収液を当該再生熱交換器に送り込むリッチ液ポンプと、前記再生熱交換器と前記再生塔との間に設けられ、当該再生熱交換器内における吸収液の圧力を調整する圧力調整弁と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１３】
本発明は、前記再生熱交換器は、直列に連結された複数の再生熱交換器分割部分を有し、各再生熱交換器分割部分のうち、最も再生塔側寄りの再生熱交換器分割部分を回避して、二酸化炭素を吸収した吸収液の一部を前記圧力調整弁に供給するバイパスラインが設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１４】
本発明は、前記パイパスラインは、最も再生塔側寄りの前記再生熱交換器分割部分のみを回避するように設けられており、この最も再生塔側寄りの前記再生熱交換器分割部分と、これに対して前記吸収塔側に隣接する再生熱交換器分割部分との間に、二酸化炭素を吸収した吸収液の気相比率を計測する気相比率計測器が設けられ、前記バイパスラインに、当該バイパスラインを通流する二酸化炭素を吸収した吸収液の流量を調整するバイパス流量調整弁が設けられ、前記気相比率計測器に、当該気相比率計測器により計測された気相比率信号に基づいて、前記バイパス流量調整弁を制御するバイパス流量制御手段が接続されていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１５】
本発明は、前記リッチ液ポンプからの二酸化炭素を吸収した吸収液の一部を前記吸収塔に供給自在な吸収液戻りラインが設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１６】
本発明は、前記圧力調整弁と前記再生塔との間に、当該圧力調整弁から当該再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する加熱器が設けられていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１７】
本発明は、前記再生塔は、再生された吸収液が貯留する再生塔タンクを有し、前記再生塔タンクに、貯留した吸収液の液面レベルを計測する液面レベル計測器が設けられ、前記再生塔と前記再生熱交換器との間に、当該再生塔から当該再生熱交換器に供給される再生された吸収液の流量を調整する液面レベル調整弁が設けられ、前記液面レベル計測器に、当該液面レベル計測器により計測されたレベル信号に基づいて、前記液面レベル調整弁を制御する液面レベル制御手段が接続されていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１８】
本発明は、前記吸収塔は、二酸化炭素を吸収した吸収液が貯留する吸収塔タンクを有し、前記吸収塔タンクに、貯留した吸収液の液面レベルを計測する液面レベル計測器が設けられ、前記吸収塔と前記リッチ液ポンプとの間に、当該吸収塔から当該リッチ液ポンプに供給される二酸化炭素を吸収した吸収液の流量を調整する液面レベル調整弁が設けられ、前記液面レベル計測器に、当該液面レベル計測器により計測されたレベル信号に基づいて、前記液面レベル調整弁を制御する液面レベル制御手段が接続されていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００１９】
本発明は、前記再生塔は、放出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガスを排出し、前記再生塔から排出された排出ガスを、冷却媒体を冷却源として冷却するガス冷却器と、前記再生熱交換器と前記吸収塔との間に設けられ、当該再生熱交換器から当該吸収塔に供給される再生された吸収液を冷却する吸収液冷却器と、を更に備え、前記吸収液冷却器は、前記ガス冷却器において用いられた冷却媒体を冷却源として再生された吸収液を冷却することを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【００２０】
本発明は、前記再生塔は、放出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガスを排出し、前記再生塔から排出された排出ガスを凝縮して生成された凝縮液を分離する凝縮器と、前記凝縮器に連結され、当該凝縮器において凝縮された排出ガスを排出するガス排出ラインと、を更に備え、前記ガス排出ラインに、前記凝縮器から排出される排出ガスの湿度を計測する湿度計測器が設けられ、前記ガス排出ラインのうち前記湿度計測器の下流側または上流側に、前記凝縮器から排出される排出ガスの流量を計測するガス流量計測器が設けられ、前記湿度計測器および前記ガス流量計測器に、当該湿度計測器により計測された湿度信号と、当該ガス流量計測器により計測された排出ガスの流量信号とに基づいて、前記凝縮器から排出される排出ガスに含まれる二酸化炭素の濃度を算出する濃度算出手段が接続されていることを特徴とする二酸化炭素回収システムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、吸収塔から再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液の圧力が、圧力調整弁により調整され、再生熱交換器内における二酸化炭素を吸収した吸収液の圧力を所望の圧力に維持することができる。このため、再生熱交換器内における二酸化炭素を吸収した吸収液に気泡が発生することを抑制することができる。この場合、再生熱交換器における熱交換の効率を向上させることができるとともに、再生塔内において二酸化炭素を吸収した吸収液を確実に加熱することができる。この結果、燃焼排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図６】図６は、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【図７】図７は、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収システムを示す図である。
【００２４】
まず、本発明による二酸化炭素回収システムについて、図１を用いて説明する。ここで二酸化炭素回収システムは、二酸化炭素を吸収可能な吸収液を用いて、化石燃料を燃焼させて生成された燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収するためのものである。
【００２５】
図１に示すように二酸化炭素回収システム１は、燃焼排ガス２に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔３と、吸収塔３から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、リッチ液４ａと記す）が供給され、このリッチ液４ａを加熱し、吸収液から蒸気を含む二酸化炭素ガスを放出させて、二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２５を排出するとともに吸収液を再生する再生塔５とを備えている。このうち吸収塔３は、その下部に、例えば火力発電所などの発電設備において生成された燃焼排ガス２が供給され、頂部から二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２が排出されるようになっている。
【００２６】
吸収塔３は、吸収液が二酸化炭素を吸収することにより生成されたリッチ液４ａを貯留する吸収塔タンク３ａを有している。同様に、再生塔５は、リッチ液４ａが二酸化炭素ガスを放出することにより再生された吸収液（以下、リーン液４ｂと記す）を貯留する再生塔タンク５ａを有している。
【００２７】
ここで、二酸化炭素を吸収可能な吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。本実施の形態においては、アミン化合物の種類に限定されることなく、種々のアミン化合物を用いることができる。
【００２８】
図１に示すように、再生塔５にはリボイラー６が設けられている。リボイラー６は、発電設備から供給されるプラント蒸気等を熱源として、再生塔タンク５ａに貯留されていたリーン液４ｂの一部を加熱してその温度を上昇させて蒸気を生成し、再生塔５に供給する。なお、リボイラー６においてリーン液４ｂを加熱する際、リーン液４ｂから微量の二酸化炭素ガスが放出され、蒸気とともに再生塔５に供給される。そして、この蒸気により、再生塔５においてリッチ液４ａが加熱されて二酸化炭素ガスが放出される。
【００２９】
吸収塔３と再生塔５との間に、再生塔５から吸収塔３に供給されるリーン液４ｂを熱源として、吸収塔３から再生塔５に供給されるリッチ液４ａを加熱する再生熱交換器７が設けられ、リーン液４ｂの熱を回収するように構成されている。ここで、上述したように、再生塔５においてリッチ液４ａから二酸化炭素ガスを放出させる際、リッチ液４ａはリボイラー６からの高温の蒸気を熱源として加熱される。このことにより、再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの温度は比較的高く、このリーン液４ｂが熱源として用いられている。
【００３０】
吸収塔３と再生熱交換器７との間に、吸収塔３の吸収塔タンク３ａの底部から再生熱交換器７にリッチ液４ａを供給する第１リッチ液ライン８が連結されている。この第１リッチ液ライン８に、吸収塔３からのリッチ液４ａを再生熱交換器７に送り込むリッチ液ポンプ９が設けられている。
【００３１】
再生熱交換器７と再生塔５との間に、再生熱交換器７から再生塔５の上部にリッチ液４ａを供給する第２リッチ液ライン１０が連結されている。この第２リッチ液ライン１０に、再生熱交換器７から再生塔５に供給されるリッチ液４ａの流量を調整可能であるとともに、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａの圧力を調整する圧力調整弁１１が設けられている。
【００３２】
第２リッチ液ライン１０のうち再生熱交換器７と圧力調整弁１１との間に、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａの圧力を計測する圧力計測器１２が設けられている。この圧力計測器１２に、圧力計測器１２により計測された圧力信号に基づいて、圧力調整弁１１の開度を制御する圧力制御手段１３が接続されている。すなわち、この圧力制御手段１３は、圧力計測器１２により計測されたリッチ液４ａの圧力が所定の値よりも低いと判断した場合、圧力調整弁１１の開度を小さくして、再生熱交換器７におけるリッチ液４ａの圧力を高くするようになっている。
【００３３】
図１に示すように、再生塔５と再生熱交換器７との間に、再生塔５の再生塔タンク５ａの底部から再生熱交換器７にリーン液４ｂを供給する第１リーン液ライン１４が連結されている。また、再生熱交換器７と吸収塔３との間に、再生熱交換器７から吸収塔３の上部にリーン液４ｂを供給する第２リーン液ライン１５が連結されている。この第２リーン液ライン１５に、冷却水（冷却媒体）を冷却源として、再生熱交換器７から吸収塔３に供給されるリーン液４ｂを冷却する吸収液冷却器１６が設けられている。
【００３４】
第２リーン液ライン１５のうち再生熱交換器７と吸収液冷却器１６との間に、再生熱交換器７からのリーン液４ｂを吸収塔３に送り込むリーン液ポンプ１７が設けられている。さらに、第２リーン液ライン１５のうち吸収液冷却器１６と吸収塔３との間に、吸収塔３に供給される燃焼排ガス２の流量に応じて、吸収塔３に供給されるリーン液４ｂの流量を調整するリーン液流量調整弁１８が設けられている。
【００３５】
また、再生塔５に、再生塔５から排出された二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２５を凝縮（冷却）して、二酸化炭素ガスと生成された凝縮液とを分離する凝縮器１９が連結されている。この凝縮器１９に、排出ガス２５を排出するガス排出ライン２０が連結され、このガス排出ライン２０は、排出ガス２５を貯蔵するための貯蔵設備（図示せず）に連結されている。
【００３６】
再生塔５と凝縮器１９との間に、再生塔５から排出された排出ガス２５を凝縮器１９に供給するガス冷却ライン２１が連結され、このガス冷却ライン２１に、冷却水（冷却媒体）を用いて再生塔５から排出された排出ガス２５を冷却するガス冷却器２２が設けられている。また、凝縮器１９と再生塔５との間に、凝縮器１９からの凝縮液を再生塔５の上部に供給する凝縮液ライン２３が連結され、この凝縮液ライン２３に、凝縮器１９からの凝縮液を再生塔５に送り込む凝縮液ポンプ２４が設けられている。
【００３７】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３８】
図１に示すように、例えば火力発電所などの発電設備から二酸化炭素を含有した燃焼排ガス２が吸収塔３の下部に供給される。吸収塔３に供給された燃焼排ガス２は、吸収塔３内において下部から頂部に向けて上昇する。一方、再生塔５において再生されたリーン液４ｂが吸収塔３の上部に供給され、このリーン液４ｂは吸収塔３内において上部から吸収塔タンク３ａに向けて下降する。このことにより、二酸化炭素を含む燃焼排ガス２とリーン液４ｂが向流接触（直接接触）し、燃焼排ガス２から二酸化炭素が取り除かれてリーン液４ｂに吸収され、リッチ液４ａが生成される。二酸化炭素が取り除かれた燃焼排ガス２は、吸収塔３の頂部から排出されるとともに、リッチ液４ａは吸収塔３の吸収塔タンク３ａに貯留される。
【００３９】
吸収塔タンク３ａに貯留されたリッチ液４ａは、第１リッチ液ライン８に送られ、リッチ液ポンプ９により再生熱交換器７に供給される。一方、再生熱交換器７に、再生塔５から第１リーン液ライン１４を介してリーン液４ｂが供給されている。
【００４０】
再生熱交換器７に供給されたリッチ液４ａは、再生塔５からのリーン液４ｂを熱源として加熱される。この加熱されたリッチ液４ａは、第２リッチ液ライン１０に送られ、圧力調整弁１１を通って再生塔５に供給される。ここで、二酸化炭素回収システム１が稼働している間、第２リッチ液ライン１０に設けられた圧力計測器１２により、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａの圧力が計測され、この圧力計測器１２からの圧力信号に基づいて、圧力制御手段１３により圧力調整弁１１の開度が制御されている。
【００４１】
すなわち、圧力制御手段１３は、圧力計測器１２により計測されたリッチ液４ａの圧力が所定の値よりも低いと判断した場合、圧力調整弁１１の開度を小さくする。このことにより、再生熱交換器７におけるリッチ液４ａの圧力を高くすることができる。
【００４２】
一方、圧力制御手段１３が、圧力計測器１２により計測されたリッチ液４ａの圧力が所定の値よりも高いと判断した場合、圧力調整弁１１の開度を大きくする。このことにより、再生熱交換器７におけるリッチ液４ａの圧力を低くすることができる。
【００４３】
再生塔５に供給されたリッチ液４ａは、再生塔５内において上部から再生塔タンク５ａに向けて下降する。一方、再生塔５の下部に、後述するように、リボイラー６で加熱され発生した高温の蒸気が供給され、この高温の蒸気が再生塔５内において下部から頂部に向けて上昇する。このことにより、リッチ液４ａと高温の蒸気とが向流接触（直接接触）し、リッチ液４ａから二酸化炭素ガスが放出するとともに、リッチ液４ａが再生されてリーン液４ｂが生成される。リッチ液４ａから放出された二酸化炭素ガスは、再生塔５の頂部から蒸気とともにガス冷却ライン２１に排出ガス２５として排出される。一方、リーン液４ｂは再生塔５の再生塔タンク５ａに貯留される。
【００４４】
再生塔タンク５ａに貯留されたリーン液４ｂは、その底部から順次、第１リーン液ライン１４を介して再生熱交換器７に供給され、上述したように、リッチ液４ａを加熱するための熱源として使用される。その後、このリーン液４ｂは、第２リーン液ライン１５に送られ、リーン液ポンプ１７により吸収液冷却器１６に供給される。この吸収液冷却器１６においてリーン液４ｂは冷却水を冷却源として冷却される。冷却されたリーン液４ｂは、リーン液流量調整弁１８を通って吸収塔３に供給される。ここで、二酸化炭素回収システム１が稼働している間、発電設備から供給される燃焼排ガス２の流量に応じて、リーン液流量調整弁１８により吸収塔３に供給されるリーン液４ｂの流量が調整されている。
【００４５】
ところで、再生塔タンク５ａに貯留されたリーン液４ｂの一部は、リボイラー６に供給されて加熱され、その温度が上昇するとともに高温の蒸気（微量の二酸化炭素ガスを含む）が生成される。そして、この高温の蒸気を含むリーン液４ｂは、再生塔５の下部に供給される。
【００４６】
また、再生塔５から排出された排出ガス２５はガス冷却ライン２１を通って、ガス冷却器２２に供給される。このガス冷却器２２において排出ガス２５は冷却水を冷却源として冷却され、凝縮器１９に供給される。この凝縮器１９において、排出ガス２５は凝縮（冷却）されて二酸化炭素ガスと生成された凝縮液とが分離される。凝縮液を分離した排出ガス２５は、凝縮器１９からガス排出ライン２０を介して貯蔵設備（図示せず）へ供給される。一方、凝縮器１９において分離された凝縮液は、凝縮液ライン２３に送られ、凝縮液ポンプ２４により再生塔５の上部に供給される。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、吸収塔３から再生塔５に供給されるリッチ液４ａの圧力が、圧力調整弁１１により調整され、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａの圧力を所望の圧力に維持することができる。すなわち、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａの圧力は、圧力計測器１２により計測され、この圧力計測器１２からの圧力信号に基づいて、圧力制御手段１３により圧力調整弁１１の開度が制御されて、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａを所望の圧力に高めて維持することができる。このため、再生熱交換器７内におけるリッチ液４ａから二酸化炭素ガスが放出されるとともに蒸気が生成されることによりリッチ液４ａに気泡が発生することを抑制することができる。この場合、再生熱交換器７における熱交換の効率を向上させることができるとともに、再生塔５に供給されるリッチ液４ａの液量を確保して再生塔５内においてリッチ液４ａが偏流することを防止し、リッチ液４ａを確実に加熱することができる。この結果、燃焼排ガス２から二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減させることができる。
【００４８】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００４９】
図２に示す第２の実施の形態における二酸化炭素回収システムにおいて、再生熱交換器は、直列に連結された３つの再生熱交換器分割部分を有し、このうち最も再生塔側寄りの再生熱交換器分割部分を回避して二酸化炭素を吸収した吸収液の一部を圧力調整弁に供給するバイパスラインが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図２に示すように、再生熱交換器７は、直列に連結された３つの再生熱交換器分割部分を有している。すなわち、各再生熱交換器分割部分は、吸収塔３側に配置された第１再生熱交換器分割部分３１と、この第１再生熱交換器分割部分３１に対して再生塔５側に隣接して配置された第２再生熱交換器分割部分３２と、この第２再生熱交換器分割部分３２に対して再生塔５側に隣接して配置された第３再生熱交換器分割部分３３とからなっている。第１再生熱交換器分割部分３１と第２再生熱交換器分割部分３２との間に、吸収塔３からのリッチ液４ａが通流する第１連結ライン３４が連結され、第２再生熱交換器分割部分３２と第３再生熱交換器分割部分３３との間に、リッチ液４ａが通流する第２連結ライン３５が連結されている。このようにして、吸収塔３から供給されるリッチ液４ａは、第１再生熱交換器分割部分３１、第２再生熱交換器分割部分３２、および第３再生熱交換器分割部分３３に順次供給されるようになっている。
【００５１】
また、第３再生熱交換器分割部分３３と第２再生熱交換器分割部分３２との間に、再生塔５からのリーン液４ｂが通流する第３連結ライン３６が連結され、第２再生熱交換器分割部分３２と第１再生熱交換器分割部分３１との間に、リーン液４ｂが通流する第４連結ライン３７が連結されている。このようにして、再生塔５から供給されるリーン液４ｂは、第３再生熱交換器分割部分３３、第２再生熱交換器分割部分３２、および第１再生熱交換器分割部分３１に順次供給されるようになっている。
【００５２】
各再生熱交換器分割部分のうち、最も再生塔５側寄りの第３再生熱交換器分割部分３３を回避して、リッチ液４ａの一部を圧力調整弁１１に供給するバイパスライン３８が設けられている。すなわち、本実施の形態においては、このバイパスライン３８の一端は、第２連結ライン３５に連結され、他端は、第２リッチ液ライン１０のうち第３再生熱交換器分割部分３３と圧力調整弁１１との間に連結され、第３再生熱交換器分割部分３３のみを回避して、リッチ液４ａの一部を圧力調整弁１１に供給するようになっている。
【００５３】
バイパスライン３８に、このバイパスライン３８を通流するリッチ液４ａの流量を調整するバイパス流量調整弁３９が設けられている。
【００５４】
また、図２に示すように、バイパスライン３８により回避される最も再生塔５側寄りの第３再生熱交換器分割部分３３と、これに対して吸収塔３側に隣接する第２再生熱交換器分割部分３２との間に、リッチ液４ａの気相比率（ボイド率）を計測する気相比率計測器４０が設けられている。すなわち、この気相比率計測器４０は、第２連結ライン３５に設けられ、第２連結ライン３５を通流するリッチ液４ａのボイド率を計測するようになっている。なお、図２においては、気相比率計測器４０は、第２連結ライン３５とバイパスライン３８との分岐点と、第３再生熱交換器分割部分３３との間に設けられているが、このことに限られることはなく、第１連結ライン３４または第２連結ライン３５のうちいずれかの箇所に設けてあればよい。また、気相比率計測器４０の計測原理としては、電極を設けて計測する方法、Ｘ線により計測する方法、カメラ等で撮影した画像から検出する方法、あるいは光電検出法等が挙げられるが、このうち電極を設けて計測する方法を用いることが簡易的で好ましい。この方法は、リッチ液４ａのボイド率が変化すると、電気抵抗または誘電率が変わることを利用して流路断面における平均ボイド率を非定常で計測するようになっている。
【００５５】
この気相比率計測器４０に、気相比率計測器４０により計測された気相比率信号に基づいて、バイパスライン３８に設けられたバイパス流量調整弁３９を制御するバイパス流量制御手段４１が接続されている。すなわち、このバイパス流量制御手段４１は、気相比率計測器４０により計測されたリッチ液４ａのボイド率が所定の値よりも高いと判断した場合、バイパス流量調整弁３９の開度を大きくして、リッチ液４ａの一部を第３再生熱交換器分割部分３３に供給することなく、圧力調整弁１１に供給するようになっている。
【００５６】
また、図２に示すように、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａの一部を吸収塔３に供給自在な吸収液戻りライン４２が設けられている。すなわち、吸収液戻りライン４２の一端は、第１リッチ液ライン８のうちリッチ液ポンプ９と再生熱交換器７との間に連結され、他端は、吸収塔３の下部に連結されている。
【００５７】
この吸収液戻りライン４２に、吸収液戻りライン４２を通流するリッチ液４ａの流量を調整する戻り流量調整弁４３が設けられている。また、第１リッチ液ライン８と吸収液戻りライン４２の分岐点と、第１再生熱交換器分割部分３１との間に、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａの流量を計測するリッチ液流量計測器４４が設けられている。このリッチ液流量計測器４４に、リッチ液流量計測器４４からの流量信号に基づいて、戻り流量調整弁４３を制御する戻り流量制御手段４５が接続されている。すなわち、この戻り流量制御手段４５は、リッチ液流量計測器４４により計測されたリッチ液４ａの流量がリッチ液ポンプ９の運転に必要な流量よりも少ないと判断した場合、戻り流量調整弁４３の開度を大きくして、リッチ液４ａの一部を吸収塔３に戻すようになっており、再生熱交換器分割部分３１に供給されるリッチ液４ａの流量が少ない場合でもリッチ液４ａの圧力を保持可能に構成されている。
【００５８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図２に示すように、吸収塔３からのリッチ液４ａはリッチ液ポンプ９を介して第１再生熱交換器分割部分３１に向けて送られる。
【００５９】
二酸化炭素回収システム１が稼働している間、第１リッチ液ライン８に設けられたリッチ液流量計測器４４により、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａの流量が計測され、このリッチ液流量計測器４４からの流量信号に基づいて、戻り流量制御手段４５により戻り流量調整弁４３の開度が制御されている。
【００６０】
すなわち、戻り流量制御手段４５は、リッチ液４ａの流量が所定量よりも少ないと判断した場合、戻り流量調整弁４３の開度を大きくする。この場合、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａの一部は、吸収液戻りライン４２を介して吸収塔３の吸収塔タンク３ａに戻され、残部は、第１再生熱交換器分割部分３１に供給される。
【００６１】
一方、戻り流量制御手段４５が、リッチ液流量計測器４４により計測されたリッチ液４ａの流量が所定量よりも多いと判断した場合、戻り流量調整弁４３を全閉にする。この場合、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａは、全て、第１再生熱交換器分割部分３１に供給される。
【００６２】
第１再生熱交換器分割部分３１に供給されたリッチ液４ａは、第２再生熱交換器分割部分３２から第４連結ライン３７を介して供給されたリーン液４ｂを熱源として加熱される。なお、第１再生熱交換器分割部分３１において熱源として用いられたリーン液４ｂは、第２リーン液ライン１５に供給される。
【００６３】
第１再生熱交換器分割部分３１において加熱されたリッチ液４ａは、第１連結ライン３４を介して第２再生熱交換器分割部分３２に供給され、第３再生熱交換器分割部分３３から第３連結ライン３６を介して供給されたリーン液４ｂを熱源として加熱される。第２再生熱交換器分割部分３２において加熱されたリッチ液４ａは第２連結ライン３５を介して第３再生熱交換器分割部分３３に送られる。
【００６４】
二酸化炭素回収システム１が稼働している間、第２連結ライン３５に設けられた気相比率計測器４０により、第２連結ライン３５を通流するリッチ液４ａのボイド率が計測され、この気相比率計測器４０からの気相比率信号に基づいて、バイパス流量制御手段４１によりバイパス流量調整弁３９の開度が制御されている。
【００６５】
すなわち、バイパス流量制御手段４１は、気相比率計測器４０により計測されたリッチ液４ａのボイド率が所定の値よりも高いと判断した場合、バイパス流量調整弁３９の開度を大きくする。この場合、リッチ液４ａの一部は、バイパスライン３８を通って圧力調整弁１１に供給される。リッチ液４ａの残部は、第２連結ライン３５を通って第３再生熱交換器分割部分３３に供給され、再生塔５から第１リーン液ライン１４を介して供給されたリーン液４ｂを熱源として更に加熱される。第３再生熱交換器分割部分３３において加熱されたリッチ液４ａは圧力調整弁１１に供給される。
【００６６】
一方、バイパス流量制御手段４１は、気相比率計測器４０により計測されたリッチ液４ａのボイド率が所定の値よりも低いと判断した場合、バイパス流量調整弁３９を全閉にする。この場合、リッチ液４ａは、第２連結ライン３５を通って第３再生熱交換器分割部分３３に供給され、再生塔５から第１リーン液ライン１４を介して供給されたリーン液４ｂを熱源として更に加熱される。第３再生熱交換器分割部分３３において加熱されたリッチ液４ａは圧力調整弁１１に供給される。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、バイパス流量制御手段４１は、気相比率計測器４０により計測された第２連結ラインを通流するリッチ液４ａのボイド率が所定の値よりも高いと判断した場合、このリッチ液４ａの一部は、第３再生熱交換器分割部分３３に供給されることなく、バイパスライン３８を通って圧力調整弁１１に供給される。このことにより、ボイド率が更に高くなることを抑制することができる。このため、再生塔５において、リッチ液４ａが偏流することを抑制し、リッチ液４ａを確実に加熱することができる。この結果、燃焼排ガス２から二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを低減させることができる。
【００６８】
また、本実施の形態によれば、第１リッチ液ライン８からのリッチ液４ａの一部を吸収塔３に供給可能な吸収液戻りライン４２が設けられ、この吸収液戻りライン４２に戻り流量調整弁４３が設けられ、この戻り流量調整弁４３は、第１リッチ液ライン８に設けられたリッチ液流量計測器４４によって計測されたリッチ液４ａの流量信号に基づいて、戻り流量制御手段４５により制御されている。このことにより、戻り流量制御手段４５は、リッチ液ポンプ９から第１再生熱交換器分割部分３１に供給されるリッチ液４ａの流量がリッチ液ポンプ９の運転に必要な流量よりも少ないと判断した場合、戻り流量調整弁４３の開度を大きくする。このことにより、リッチ液ポンプ９からのリッチ液４ａの一部を吸収液戻りライン４２を介して吸収塔３の吸収塔タンク３ａに戻すことができる。このため、吸収塔タンク３ａにリッチ液４ａが補充され、リッチ液ポンプ９に供給されるリッチ液４ａの流量を確保し、リッチ液ポンプ９の運転条件を満足させることができる。このことにより、変動運転において、吸収塔３に供給される燃焼排ガス２の流量が減少して、リーン液流量調整弁１８によって吸収塔３に供給されるリーン液４ｂの流量が減った場合においてもリッチ液ポンプ９は定格運転が可能となり、第１再生熱交換器分割部分３１、第２再生熱交換器分割部分３２、および第３再生熱交換器分割部分３３内のリッチ液４ａの圧力を高めることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態においては、再生熱交換器７が、３つの再生熱交換器分割部分からなる例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、再生熱交換器７は、２つまたは４つ以上の再生熱交換器分割部分から構成されるようにしても良い。
【００７０】
また、本実施の形態においては、バイパスライン３８は、第３再生熱交換器分割部分３３のみを回避するように構成されている例について述べたが、このことに限られることはなく、第２再生熱交換器分割部分３２および第３再生熱交換器分割部分３３を回避するように構成しても良い。この場合、気相比率計測器４０は、第１連結ライン３４に設ければ良い。
【００７１】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００７２】
図３に示す第３の実施の形態における二酸化炭素回収システムにおいて、圧力調整弁と再生塔との間に、圧力調整弁から再生塔に供給される二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱する加熱器が設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７３】
図３に示すように、圧力調整弁１１と再生塔５との間に、圧力調整弁１１から再生塔５に供給されるリッチ液４ａを加熱する加熱器５１が設けられている。この加熱器５１は、第２リッチ液ライン１０の一部の外周を覆い、内部に発電設備から供給されるプラント蒸気が通流するケース（図示せず）を有し、このプラント蒸気を熱源としてリッチ液４ａを加熱するように構成することが好ましい。しかしながらこのことに限られることはなく、例えば、第２リッチ液ライン１０の外周にヒーターを設けて、電気加熱方式でリッチ液４ａを加熱するように構成しても良い。
【００７４】
この加熱器５１と再生塔５との間に、加熱器５１から再生塔５に供給されるリッチ液４ａの温度を計測する温度計測器５２が設けられている。この温度計測器５２に、温度計測器５２からの温度信号に基づいて加熱器５１に供給されるプラント蒸気の流量を制御する蒸気流量制御手段５３が接続されている。すなわち、この蒸気流量制御手段５３は、温度計測器５２により計測されたリッチ液４ａの温度が所定の値よりも低いと判断した場合、プラント蒸気を加熱器５１に供給するようになっている。
【００７５】
図３に示す本実施の形態において、二酸化炭素回収システム１が稼働している間、加熱器５１と再生塔５との間に設けられた温度計測器５２により、加熱器５１から再生塔５に供給されるリッチ液４ａの温度が計測され、この温度計測器５２からの温度信号に基づいて、蒸気流量制御手段５３により加熱器５１に供給されるプラント蒸気の流量が制御されている。
【００７６】
すなわち、蒸気流量制御手段５３は、温度計測器５２により計測されたリッチ液４ａの温度が所定の値よりも低いと判断した場合、発電設備からの高温のプラント蒸気を加熱器５１に供給する。このことにより、リッチ液４ａは、加熱器５１において加熱されて、再生塔５に供給される。
【００７７】
一方、蒸気流量制御手段５３が、温度計測器５２により計測されたリッチ液４ａの温度が所定の値よりも高いと判断した場合、プラント蒸気の通流を遮断する。この場合、リッチ液４ａは、加熱器５１において加熱されることなく、再生塔５に供給される。
【００７８】
このように本実施の形態によれば、蒸気流量制御手段５３が、加熱器５１から再生塔５に供給されるリッチ液４ａの温度が所定の値よりも低いと判断した場合、発電設備からの高温のプラント蒸気を加熱器５１に供給する。このことにより、リッチ液４ａを加熱して再生塔５に供給することができる。このため、再生塔５に供給されるリッチ液４ａの温度を予め高めておくことができ、再生塔５内においてリッチ液４ａを加熱するために必要なエネルギを低減させることができる。このことは、特に、発電設備の起動時において、再生塔５から再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの温度が低く、再生熱交換器７によりリッチ液４ａを十分に加熱することが困難な場合に効果的である。
【００７９】
第４の実施の形態
次に、図４および図５により、本発明の第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００８０】
図４および図５に示す第４の実施の形態における二酸化炭素回収システムにおいて、吸収塔タンクに、貯留した吸収液の液面レベルを計測する液面レベル計測器が設けられ、吸収塔からリッチ液ポンプに供給される二酸化炭素を吸収した吸収液の流量を調整する液面レベル調整弁が設けられ、液面レベル計測器に、計測されたレベル信号に基づいて液面レベル調整弁を制御する液面レベル制御手段が接続されている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４および図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８１】
図４に示すように、再生塔５と再生熱交換器７との間の第１リーン液ライン１４に、通流するリーン液４ｂの流量を調整する液面レベル調整弁５４が設けられている。また、再生塔タンク５ａの外部に、貯留したリーン液４ｂの液面レベルを計測する液面レベル計測器５５が設けられている。この液面レベル計測器５５に、液面レベル計測器５５からのレベル信号に基づいて、液面レベル調整弁５４を制御する液面レベル制御手段５６が接続されている。すなわち、この液面レベル制御手段５６は、液面レベル計測器５５により計測された再生塔タンク５ａのリーン液４ｂの液面レベルが所定の上限位置よりも高いと判断した場合、液面レベル調整弁５４の開度を大きくして、再生塔５から再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの流量を増やす。一方、リーン液４ｂの液面レベルが所定の下限位置よりも低いと判断した場合、液面レベル調整弁５４の開度を小さくして、再生塔５から再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの流量を減らす。このようにして、リーン液４ｂの液面レベルが上限位置と下限位置との間に収まるようになっている。
【００８２】
図４に示す本実施の形態において、二酸化炭素回収システム１が稼働している間、再生塔５の再生塔タンク５ａの外部に設けられた液面レベル計測器５５により、再生塔タンク５ａに貯留されているリーン液４ｂの液面レベルが計測され、この液面レベル計測器５５からのレベル信号に基づいて、液面レベル制御手段５６により液面レベル調整弁５４が制御されている。
【００８３】
すなわち、液面レベル制御手段５６は、液面レベル計測器５５により計測されたリーン液４ｂの液面レベルが所定の上限位置よりも高いと判断した場合、液面レベル調整弁５４の開度を大きくする。このことにより、再生塔５から再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの流量が増大し、再生塔タンク５ａのリーン液４ｂの液面レベルを下げることができる。
【００８４】
一方、液面レベル制御手段５６は、液面レベル計測器５５により計測されたリーン液４ｂの液面レベルが所定の下限位置よりも低いと判断した場合、液面レベル調整弁５４の開度を小さくする。このことにより、再生塔５から再生熱交換器７に供給されるリーン液４ｂの流量を減少させることができる。この間、再生塔５に供給されたリッチ液４ａがリーン液４ｂとなって再生塔タンク５ａに貯留される。このため、リーン液４ｂの液面レベルを上げることができる。
【００８５】
このように本実施の形態によれば、液面レベル制御手段５６が、再生塔タンク５ａに貯留されたリーン液４ｂの液面レベルが所定の上限位置よりも高いと判断した場合または所定の下限位置よりも低いと判断した場合、液面レベル調整弁５４の開度が調整される。このことにより、リーン液４ｂの液面を上限位置と下限位置との間に調整することができる。この場合、再生塔タンク５ａの液面レベルが適切に保たれていることから、吸収塔３と再生塔５との間を吸収液が定常的に安定して流動していると判断することができる。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、再生塔タンク５ａに液面レベル計測器５５が設けられ、第１リーン液ライン１４に液面レベル調整弁５４が設けられている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、図５に示すように、吸収塔タンク３ａにリッチ液４ａの液面レベルを計測する液面レベル計測器５５が設けられ、第１リッチ液ライン８のうち吸収塔３とリッチ液ポンプ９との間にリッチ液４ａの液面レベルを調整する液面レベル調整弁５４を設けても良い。このとき、再生塔タンク５ａのリッチ液４ａの液面を所定の上限位置と下限位置との間に調整させることができる。さらに、再生塔タンク５ａおよび吸収塔タンク３ａに液面レベル計測器５５をそれぞれ設け、再生塔５と再生熱交換器７との間および吸収塔３とリッチ液ポンプ９との間に液面レベル調整弁５４をそれぞれ設けて、液面レベル制御手段５６により各液面レベル調整弁５４の開度を調整するようにしても良い。
【００８７】
第５の実施の形態
次に、図６により、本発明の第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００８８】
図６に示す第５の実施の形態における二酸化炭素回収システムは、吸収液冷却器が、ガス冷却器において用いられた冷却媒体を冷却源としてリーン液を冷却する点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８９】
図６に示すように、ガス冷却器２２と吸収液冷却器１６との間に、ガス冷却器２２において用いられた冷却水（冷却媒体）を吸収液冷却器１６に供給する冷却媒体供給ライン５７が連結され、吸収液冷却器１６は、ガス冷却器２２において用いられた冷却水を冷却源として再生された吸収液を冷却するようになっている。
【００９０】
このように本実施の形態によれば、ガス冷却器２２において冷却源として用いられた冷却水が、冷却媒体供給ライン５７を介して吸収液冷却器１６に供給され、吸収液冷却器１６は、この冷却水を冷却源として、再生熱交換器７から吸収塔３に供給されるリーン液４ｂを冷却することができる。この場合においても、吸収塔３に供給されるリーン液４ｂを、所望の温度まで冷却することができる。このため、二酸化炭素回収システム１において使用される冷却水の全体量を減らすことができ、システムの運転コストを低減させることができる。
【００９１】
第６の実施の形態
次に、図７により、本発明の第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムについて説明する。
【００９２】
図７に示す第６の実施の形態における二酸化炭素回収システムは、ガス排出ラインに、排出ガスの湿度を計測する湿度計測器と、排出ガスの流量を計測するガス流量計測器とが設けられ、湿度計測器により計測された湿度信号と、ガス流量計測器により計測された排出ガスの流量信号とに基づいて、排出ガスに含まれる二酸化炭素の濃度を算出する濃度算出手段が接続されている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９３】
図７に示すように、ガス排出ライン２０に、凝縮器１９から排出される二酸化炭素ガスと蒸気とを含む排出ガス２５の湿度を計測する湿度計測器５８が設けられている。この湿度計測器５８としては、後述するように、排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の１％未満の濃度変化を検出するため、精度の良い計測器を用いることが好ましい。また、ガス排出ライン２０のうち湿度計測器５８の下流側に、凝縮器１９から排出される排出ガス２５の流量を計測するガス流量計測器５９が設けられている。なお、このことに限られることはなく、ガス排出ライン２０のうち湿度計測器５８の上流側に、ガス流量計測器５９が設けられるように構成してもよい。
【００９４】
湿度計測器５８およびガス流量計測器５９に、湿度計測器５８により計測された湿度信号と、ガス流量計測器５９により計測された排出ガス２５の流量信号とに基づいて、凝縮器１９から排出される排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の濃度を算出する濃度算出手段６０が接続されている。
【００９５】
この濃度算出手段６０は、排出ガス２５の湿度と流量とを用いて、以下のようにして二酸化炭素の濃度を算出する。すなわち、排出ガス２５の湿度が、ガス１ｍ３中に含まれる蒸気の重量としてＡｇ／ｍ３で表される場合、水の分子量を１８、１モルあたりの容積を２２．４Ｌとすると、蒸気Ａｇ／ｍ３の標準状態における容積Ｖ１は、
Ｖ１＝２２．４×Ａ／１８
として表される。排出ガス２５の温度がＢ℃である場合、容積Ｖ１を温度補正して得られる容積Ｖ２は、
Ｖ２＝Ｖ１×（２７３＋Ｂ）／２７３
となる。これにより、排出ガス２５中の１ｍ３あたりの二酸化炭素の容積Ｖ３は、
Ｖ３＝１０００−Ｖ２
となる。したがって、排出ガス２５中に含まれる二酸化炭素の濃度（容積比）は、
Ｖ３／１０００×１００％
として求められる。
【００９６】
例えば、蒸気が５ｇ／ｍ３である場合、容積Ｖ１は、
Ｖ１＝２２．４×５／１８＝６．２２Ｌ
となる。そして排出ガス２５の温度が２５℃である場合、容積Ｖ１を温度補正して得られる容積Ｖ２は、
Ｖ２＝６．２２×（２７３＋２５）／２７３＝６．７９Ｌ
となる。これにより、排出ガス２５中の１ｍ３あたりの二酸化炭素の容積Ｖ３は、
Ｖ３＝１０００−６．７９＝９９３．２１Ｌ
となる。したがって、排出ガス２５中に含まれる二酸化炭素の濃度は、９９．３％（容積比）と求められる。
【００９７】
図７に示す本実施の形態において、凝縮器１９において凝縮液を分離した排出ガス２５は、凝縮器１９からガス排出ライン２０を介して貯蔵設備（図示せず）へ供給される。この間、ガス排出ライン２０を通流する排出ガス２５は、湿度計測器５８により排出ガス２５の湿度が計測されるとともに、ガス流量計測器５９によりこの排出ガス２５の流量が計測される。そして濃度算出手段６０により、湿度計測器５８により計測された湿度信号と、ガス流量計測器５９により計測された排出ガス２５の流量信号とに基づいて、上述のようにして排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の濃度が算出される。
【００９８】
このように本実施の形態によれば、濃度算出手段６０により、湿度計測器５８により計測された排出ガス２５の湿度信号と、ガス流量計測器５９により計測された排出ガス２５の流量信号とに基づいて、排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の濃度が算出される。このことにより、排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の濃度を常時求めることができる。
【００９９】
なお、排出ガス２５に含まれる二酸化炭素の濃度は、一般に９９％を超える。このように高濃度の二酸化炭素の濃度を計測する場合、通常ガスクロマトグラフィを用いるが、この場合、計測に多くの時間が必要となる。このため、タイムリーに二酸化炭素の濃度を計測することが困難である。これに対して本発明によれば、濃度算出手段６０により二酸化炭素の濃度を常時求めることができる。このため、タイムリーに二酸化炭素の濃度を計測することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１      二酸化炭素回収システム
２      燃焼排ガス
３      吸収塔
３ａ    吸収塔タンク
４ａ    リッチ液
４ｂ    リーン液
５      再生塔
５ａ    再生塔タンク
６      リボイラー
７      再生熱交換器
８      第１リッチ液ライン
９      リッチ液ポンプ
１０    第２リッチ液ライン
１１    圧力調整弁
１２    圧力計測器
１３    圧力制御手段
１４    第１リーン液ライン
１５    第２リーン液ライン
１６    吸収液冷却器
１７    リーン液ポンプ
１８    リーン液流量調整弁
１９    凝縮器
２０    ガス排出ライン
２１    ガス冷却ライン
２２    ガス冷却器
２３    凝縮液ライン
２４    凝縮液ポンプ
２５    排出ガス
３１    第１再生熱交換器分割部分
３２    第２再生熱交換器分割部分
３３    第３再生熱交換器分割部分
３４    第１連結ライン
３５    第２連結ライン
３６    第３連結ライン
３７    第４連結ライン
３８    バイパスライン
３９    バイパス流量調整弁
４０    気相比率計測器
４１    バイパス流量制御手段
４２    吸収液戻りライン
４３    戻り流量調整弁
４４    リッチ液流量計測器
４５    戻り流量制御手段
５１    加熱器
５２    温度計測器
５３    蒸気流量制御手段
５４    液面レベル調整弁
５５    液面レベル計測器
５６    液面レベル制御手段
５７    冷却媒体供給ライン
５８    湿度計測器
５９    ガス流量計測器
６０    濃度算出手段
【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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【図７】
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