(57)【要約】【課題】排ガスが流入する回収装置本体を劣化させることなく、二酸化炭素をドライアイスとして回収できる二酸化炭素回収装置を提供すること。【解決手段】二酸化炭素回収装置１０は、ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する。この二酸化炭素回収装置１０は、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、ガスが導入される回収装置本体１１と、回収装置本体１１の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管１４と、伝熱管１４の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段１７，１８と、回収装置本体１１の下方に配置され掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素が収容される収容部１９とを備える。【選択図】図１
2010208889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、
筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記ガスが導入される回収装置本体と、
前記回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、
前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、
前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素が収容される収容部と、を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記掻き落とし手段は、前記伝熱管の周面に近接して鉛直方向に移動可能な掻き落とし部材と、
前記掻き落とし部材を鉛直方向に駆動させる駆動手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形の板状部材により構成され、該板状部材には、前記伝熱管が挿通される伝熱管挿通穴及び前記回収装置本体の内部に導入されたガスが流通するガス流通穴が形成される請求項２に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンと、を備える請求項２又は３に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項５】
前記収容部は、複数の収容容器により構成され、
前記回収装置本体の底面側には、前記複数の収容容器のうちの所定の収容容器に固化された二酸化炭素を供給する切替手段が設けられる請求項１〜４のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項６】
前記複数の収容容器それぞれは、密閉性及び耐圧性を有する容器により構成される請求項５に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項７】
前記掻き落とし部材を前記回収装置本体における所定の待機位置と該待機位置よりも下側に位置する駆動位置との間で移動させるように前記駆動手段を制御する制御手段を更に備える請求項２〜４のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記掻き落とし部材を所定の時間間隔で移動させると共に、前記待機位置から前記駆動位置に前記掻き落とし部材を駆動させた後、直ちに前記掻き落とし部材を前記駆動位置から前記待機位置に復帰させるよう前記駆動手段を制御する請求項７記載の二酸化炭素回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含むガスから効率的に二酸化炭素を回収する二酸化酸素回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火力発電所や化学プラント等において、石炭、石油又はＬＮＧ等の化石燃料を燃焼させることで発生する排ガス中には、多量の二酸化炭素が含まれており、環境面を考慮すると排ガス中に含まれる二酸化炭素を効率的に回収する必要がある。
【０００３】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を回収する手法として、排ガス中の二酸化炭素をドライアイスとして固化させて分離する手法が知られている。例えば、特許文献１には、二酸化炭素回収容器の内部に排ガスを供給し、この二酸化炭素回収容器の内部を冷却することで、排ガス中に含まれる二酸化炭素を二酸化炭素回収容器の内面にドライアイスとして付着させる手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で対案された手法では、二酸化炭素回収容器の内面に付着したドライアイスを回収するために、二酸化炭素回収容器自体に振動を加えて、この振動により二酸化炭素回収容器に付着したドライアイスを分離させる必要があった。そのため、二酸化炭素回収容器に過度の力が恒常的に加えられることになり、二酸化炭素回収容器が疲労してしまう。そして、このような疲労によって二酸化炭素回収容器の気密性が損なわれて、この二酸化炭素回収容器から排ガスが漏洩するおそれがあった。
【０００６】
つまり、従来の手法においては、経年的に二酸化炭素回収容器に振動が加えられる結果、二酸化炭素回収容器が劣化して破損する場合があり、効率的に二酸化炭素の回収を行えなくなってしまうことがある。
【０００７】
従って、本発明は、排ガスが流入する容器を劣化させることなく、効率的に二酸化炭素を回収できる二酸化炭素回収装置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】
【０００８】
（１）本発明は、ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する二酸化炭素回収装置であって、筒状に構成されると共に高さ方向が鉛直方向に沿うように配置され、前記ガスが導入される回収装置本体と、前記回収装置本体の内部に略鉛直方向に延びて配置され、内部を冷媒が流通する伝熱管と、前記伝熱管の周面に付着した固化された二酸化炭素を掻き落とす掻き落とし手段と、前記回収装置本体の下方に配置され前記掻き落とし手段により掻き落とされた固化された二酸化炭素が収容される収容部とを備える二酸化炭素回収装置に関する。
【０００９】
（１）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を掻き落として収容部に回収するようにしたので、回収装置本体に振動を加える必要がない。よって、疲労等によって回収装置本体の気密性が損なわれることがなく、効率的に二酸化炭素の回収を行える。
【００１０】
（２）本発明は、（１）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記掻き落とし手段は、前記伝熱管の周面に近接して鉛直方向に移動可能な掻き落とし部材と、前記掻き落とし部材を鉛直方向に駆動させる駆動手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
（２）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、掻き落とし部材を、伝熱管の周面に近接して鉛直方向に移動可能に配置し、この掻き落とし部材を鉛直方向に駆動させた。よって、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を容易にしかも効率的に掻き落とすことができる。
【００１２】
（３）本発明は、（２）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記掻き落とし部材は、前記回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形の板状部材により構成され、該板状部材には、前記伝熱管が挿通される伝熱管挿通穴及び前記回収装置本体の内部に導入されたガスが流通するガス流通穴が形成されるものである。
【００１３】
（３）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、掻き落とし部材を、回収装置本体における水平方向の断面形状と略同形の板状部材によって構成し、板状部材に伝熱管が挿通される伝熱管挿通穴及び回収装置本体の内部に導入されたガスが流通するガス流通穴を形成した。これにより、掻き落とし部材を、伝熱管をガイドとしつつ、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を良好に掻き落とすことができる。また、ガス流通穴を通ってガスが流通するから、ガスによって掻き落とし部材の移動が損なわれることがない。
【００１４】
（４）本発明は、（２）又は（３）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記駆動手段は、前記回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、該シリンダに摺動可能に収容され先端側が前記掻き落とし部材に連結されるピストンとを備えるものである。
【００１５】
（４）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、駆動手段を、回収装置本体の上面を貫通して配置されるシリンダと、このシリンダに摺動可能に収容され先端側が掻き落とし部材に連結されるピストンとにより構成した。よって、簡単な機構で掻き落とし部材を鉛直方向に駆動させられる。
【００１６】
（５）本発明は、（１）〜（４）のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置において、前記収容部は、複数の収容容器により構成され、前記回収装置本体の底面側には、前記複数の収容容器のうちの所定の収容容器に固化された二酸化炭素を供給する切替手段が設けられるものである。
【００１７】
（５）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、収容部を、複数の収容容器で構成し、回収装置本体の底面側に、複数の収容容器のうちの所定の収容容器に固化された二酸化炭素を供給する切替手段を設けた。よって、必要に応じて収容容器を選択することができ、二酸化炭素の回収中においても、使用していない収容容器のメンテナンスを行える。
【００１８】
（６）本発明は、（５）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記複数の収容容器それぞれは、密閉性及び耐圧性を有する容器により構成されるものである。
【００１９】
（６）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、収容容器の各々が密閉性及び耐圧性を有しているので、固化した二酸化炭素を加圧することなく大気圧で放置すれば、自然に温度が上昇し、固化した二酸化炭素は液体となって、液体二酸化炭素として貯蔵できる。
【００２０】
（７）本発明は、（２）〜（４）のいずれかに記載の二酸化炭素回収装置において、前記掻き落とし部材を前記回収装置本体における所定の待機位置と該待機位置よりも下側に位置する駆動位置との間で移動させるように前記駆動手段を制御する制御手段を更に備えるものである。
【００２１】
（７）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、掻き落とし部材を所定の待機位置と駆動位置との間で移動させるようにした。よって、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を簡単に掻き落とすことができる。
【００２２】
（８）本発明は、（７）に記載の二酸化炭素回収装置において、前記制御手段は、前記掻き落とし部材を所定の時間間隔で移動させると共に、前記待機位置から前記駆動位置に前記掻き落とし部材を駆動させた後、直ちに前記掻き落とし部材を前記駆動位置から前記待機位置に復帰させるよう前記駆動手段を制御するものである。
【００２３】
（８）に記載の二酸化炭素回収装置によれば、掻き落とし部材を所定の時間間隔で移動させ、待機位置から駆動位置に掻き落とし部材を駆動させた後、直ちに掻き落とし部材を駆動位置から待機位置に復帰させるように駆動手段を制御した。よって、掻き落とし部材が復帰する際には、伝熱管に二酸化炭素が付着していることがほとんどないから、二酸化炭素の回収に支障を来たすおそれがない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、伝熱管に付着し固化した二酸化炭素を掻き落として収容部に回収するようにしたので、回収装置本体に振動を加える必要がない。よって、疲労等によって回収装置本体の気密性が損なわれることがなく、効率的に二酸化炭素の回収を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の二酸化炭素回収装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す二酸化炭素回収装置において、掻き落とし部材が待機位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図３】図１に示す二酸化炭素回収装置において、掻き落とし部材が待機位置と駆動位置との間に位置する状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図４】図１に示す二酸化炭素回収装置において、掻き落とし部材が駆動位置にある状態を一部破断して概略的に示す図である。
【図５】本二酸化炭素回収装置で用いられる掻き落とし部材の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の二酸化炭素回収装置の好ましい一実施形態について図面を参照ながら説明する。
【００２７】
図１は本発明の二酸化炭素回収装置１０の一実施形態を示す斜視図である。
二酸化炭素回収装置１０は、例えば、石炭、石油又はＬＮＧ等を燃料として用いる火力発電所で用いられ、当該火力発電所からの排ガス中に含まれる二酸化炭素を固化させて回収する。
【００２８】
二酸化炭素回収装置１０は、回収装置本体１１と、この回収装置本体１１の内部に配置される伝熱管１４と、掻き落とし手段を構成する掻き落とし部材１７及びこの掻き落とし部材１７を駆動させる駆動手段としての駆動装置１８と、この駆動装置１８を制御する制御手段としての制御装置３０と、回収装置本体１１の底面側に設けられる切替手段としての切替装置２６と、回収装置本体１１の下方に配置される収容部１９と、を備える。
【００２９】
回収装置本体１１は、鉛直方向に沿って延びる円筒形状を有している（つまり、回収装置本体１１は、その高さが鉛直方向に沿うように配置されている）。
回収装置本体１１の上端近傍における側面には、排ガス導入管１２が連結され、回収装置本体１１の下端近傍における側面には排ガス導出管１３が連結されている。排ガス導入管１２から回収装置本体１１の内部に導入された排ガスは、二酸化炭素が取り除かれた二酸化炭素除去排ガス（以下、単に除去排ガスと呼ぶ）として排ガス導出管１３から導出される。
【００３０】
伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部に複数本配置されている。これら複数本の伝熱管１４は、回収装置本体１１の内部においては、略鉛直方向に延びている。伝熱管１４の内部には、液体窒素等の冷媒が流通する。なお、これら伝熱管１４は、回収装置本体１１の中心軸を中心として、等角度間隔で配列することが好ましい。
【００３１】
伝熱管１４の下端側は、図１に示すように、放射状に径方向外側に延び、回収装置本体１１の側面を貫通して、環状の連結管１５に接続されている。そして、連結管１５を介して伝熱管１４に、前述の冷媒が導入される。一方、伝熱管１４の上端側は、回収装置本体１１の上面を貫通して、環状の連結管１６に接続されている。そして、伝熱管１４の内部を流通する冷媒は、連結管１６を介して導出される。つまり、冷媒は連結管１５、伝熱管１４、及び連結管１６を通って流れ、冷却装置（図示せず）で再度所定の温度（例えば、−１１０℃〜−１２０℃：この温度は二酸化炭素が固化されてドライアイスとなる温度である）に冷却され、再び連結管１５から伝熱管１４に導入される。
【００３２】
掻き落とし部材１７は、回収装置本体１１の水平方向断面形状と略同形の円形板状部材である。この掻き落とし部材１７には、複数本の伝熱管１４が挿通される複数の伝熱管挿通穴２０と、回収装置本体１１の内部に導入された排ガスが流通する複数のガス流通穴２１とが形成されている。複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間には、適度なクリアランス（例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ）が形成されている。すなわち、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面は、伝熱管１４の外周面に近接して配置されている。複数のガス流通穴２１は、掻き落とし部材１７の中心から略同心円上に、略等間隔で設けられている。
【００３３】
駆動装置１８は、掻き落とし部材１７を鉛直方向に沿って駆動させる。この駆動装置１８は、シリンダ２２と、このシリンダ２２に摺動可能に収容されるピストン２３と、を備える。シリンダ２２は、回収装置本体１１の上面を貫通して配置されている。ピストン２３の先端側は、掻き落とし部材１７に連結されている。この駆動装置１８によれば、シリンダ２２内に流体が供給されると、ピストン２３は鉛直方向下方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向下方に移動する。また、シリンダ２２内から流体が排出されると、ピストン２３は鉛直方向上方に移動する。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動する。
【００３４】
収容部１９は、複数の収容容器２４，２５を備えて構成される。これら収容容器２４，２５は、掻き落とし部材１７により掻き落とされた固化された二酸化炭素を収容する。収容容器２４，２５のそれぞれは、密閉性及び耐圧性を有している。収容容器２４，２５には、それぞれ開閉弁２７，２８が設けられている。これら開閉弁２７，２８の開閉操作により収容容器２４，２５の内部に収容された二酸化炭素は、配管を通って導出される。
【００３５】
切替装置２６は、掻き落とし部材１７により掻き落とされた固化された二酸化炭素を、複数の収容容器２４，２５のうちの所定の収容容器に選択的に供給する。
【００３６】
制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を回収装置本体１１における上方側の待機位置Ａ（図２参照）と、この待機位置Ａよりも下側に位置する駆動位置Ｂ（図４参照）との間で移動させる（図２参照）。
また、制御装置３０は、駆動装置１８を制御して、掻き落とし部材１７を所定の時間間隔で移動させると共に、待機位置から駆動位置に前記掻き落とし部材１７を駆動させた後、直ちに掻き落とし部材１７を駆動位置から待機位置に復帰させる。
【００３７】
次に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１０の動作について、図２〜図４を参照しながら（なお、図２〜図４においては、制御装置３０等は省略されている）説明する。
先ず、駆動装置１８を駆動させて、掻き落とし部材１７を、排ガス導入管１２の取り付け位置よりも僅かに下側の所定の位置である待機位置Ａに位置させる。
この状態で、回収装置本体１１の内部には、排ガス導入管１２を介して二酸化炭素を含む排ガスが供給される。回収装置本体１１の内部に導入された排ガス中に含まれる二酸化炭素は、伝熱管１４の内部を流通する冷媒によって冷却され、伝熱管１４の表面で固化しドライアイスとなって付着する（図２参照）。二酸化炭素が除去された除去排ガスは、排ガス導出管１３を介して外部に排出される。
【００３８】
制御装置３０は、予め設定された時間間隔で駆動装置１８を駆動制御する。すなわち、制御装置３０は、シリンダ２２内に流体を供給して、ピストン２３を鉛直方向下方に移動させる。これにより、掻き落とし部材１７は、駆動位置Ｂまで鉛直方向下方に移動する（図３及び図４参照）。ここで、伝熱管１４の表面側には、適度なクリアランスをあけて伝熱管挿通穴２０の内周面が位置しているから、伝熱管１４の表面に付着したドライアイスは、掻き落とし部材１７の下向きへの移動によって、伝熱管１４の表面から掻き落とされて、下方に落下する。
また、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに、シリンダ２２内から流体を排出させてピストン２３を鉛直方向上方に移動させる。これにより、掻き落とし部材１７は、鉛直方向上方に移動して待機位置Ａに復帰する。ここで、制御装置３０は、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂに到達すると、直ちに掻き落とし部材１７を待機位置Ａまで復帰させるので、掻き落とし部材１７が駆動位置Ｂから待機位置Ａに復帰するときには、伝熱管１４の表面にはドライアイスは付着しない。
【００３９】
制御装置３０は、タイマー（図示せず）を内蔵しており、所定の時間間隔で駆動装置１８に上述の処理を実行させる。
【００４０】
回収装置本体１１の底面側に落下したドライアイスは、切替装置２６に達し、ここで収容容器２４又は２５に振り分けられる。例えば、収容容器２４及び２５に貯蔵されたドライアイスの量に応じて、切替装置２６は、ドライアイスを収容容器２４又は２５に供給し、収容容器２４及び２５に貯蔵されるドライアイスの量が不均一とならないようにする。
【００４１】
収容容器２４，２５は、密閉性及び耐圧性を有する容器により構成されている。これにより、収容容器２４，２５内に収容されたドライアイスは、収容容器２４，２５内部の温度上昇により、液体二酸化炭素となった状態で保管される。
【００４２】
以上の二酸化炭素回収装置１０によれば、以下のような効果を奏する。
【００４３】
排ガス中に含まれる二酸化炭素を、伝熱管１４の表面にドライアイスとして付着させ、掻き落とし部材を伝熱管１４に沿って移動させて、伝熱管１４の表面に付着したドライアイスを掻き落として収容容器２４，２５に回収させた。これにより、回収装置本体１１に振動が加えることなく、二酸化炭素を回収できるので、回収装置本体１１が疲労しない。つまり、疲労によって回収装置本体１１の気密性が損なわれて、回収装置本体１１から排ガスが漏洩することはない。その結果、常に効率的に二酸化炭素の回収を行うことができる。
【００４４】
また、掻き落とし部材１７には、ガス流通穴２１を形成した。これにより、掻き落とし部材１７が伝熱管１４をガイドとして鉛直方向に移動する際に、回収装置本体１１に導入された排ガスは、ガス流通穴２１を通って流通する。よって、回収装置本体１１に導入された排ガスによって掻き落とし部材１７の移動が損なわれることはがない。
【００４５】
また、収容容器２４，２５を密閉性及び耐圧性を有する容器により構成した。これにより、収容容器２４，２５内に収容されたドライアイスは、収容容器２４，２５内部の温度上昇により、液体二酸化炭素となった状態で保管される。よって、回収した二酸化炭素を配管により容易に移送できるので、当該液体二酸化炭素を別に冷媒として使用することもできる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【００４７】
例えば、本実施形態では、掻き落とし部材１７として円板形状のものを用いたが、掻き落とし部材１７はこれに限られることなく、伝熱管１４の表面に付着したドライアイスを効果的に掻き落とすことのできるものであれば、他の形状でもよい。
【００４８】
すなわち、図５に示すように、掻き落とし部材１７が複数のパイプ体１７ａを有し、伝熱管１４のそれぞれをパイプ体１７ａに一対一で挿通する。掻き落とし部材１７は、例えば、回収装置本体１１の中心軸上に位置する連結体（小円板状）１７ｂを備え、この連結体１７ｂにパイプ体１７ａがそれぞれリンク部材１７ｃによって連結される。そして、ピストン２３の先端が連結体１７ｂに連結されて、駆動装置１８によって、連結体１７ｂ、つまり、パイプ体１７ａを鉛直方向に移動し、伝熱管１４の表面に付着したドライアイスを掻き落とす。
【００４９】
また、本実施形態では、駆動装置１８をシリンダ２２及びピストンにより構成したが、これに限らない。すなわち、駆動装置１８を、回収装置本体１１の外周面に配置した磁石により構成してもよい。この場合には、掻き落とし部材を磁性部材により構成し、外周面に配置した磁石を上下方向に移動させることで掻き落とし部材を移動させられる。
【００５０】
また、本実施形態では、複数の伝熱管挿通穴２０の内周面と伝熱管１４の外周面との間に、適度なクリアランスを形成したが、これに限らない。すなわち、複数の伝熱管挿通穴の内周面と伝熱管の外周面とを接触させてもよい。この場合、伝熱管挿通穴の内周面をゴム等の弾性部材により構成することで、伝熱管と伝熱管挿通穴とが接触することによる伝熱管又は掻き落とし部材の破損を防止できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０  二酸化炭素回収装置
１１  回収装置本体
１２  排ガス導入管
１３  排ガス導出管
１４  伝熱管
１５，１６  連結管
１７  掻き落とし部材
１８  駆動装置
１９  収容部
２０  伝熱管挿通穴
２１  ガス流通穴
２２  シリンダ
２３  ピストン
２４，２５  収容容器
２６  切替装置
２７，２８  開閉弁
【図１】
2010208889.tif 000003
【図２】
2010208889.tif 000004
【図３】
2010208889.tif 000005
【図４】
2010208889.tif 000006
【図５】
2010208889.tif 000007