(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンと、
これらを駆動する蒸気を発生させるためのボイラと、
該ボイラから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液により吸収除去する二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生し、再生二酸化炭素吸収液とする二酸化炭素再生塔とからなる二酸化炭素回収装置と、
前記中圧タービンから低圧タービンへ低圧蒸気を送る第１の蒸気ラインと、
第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第２の蒸気ラインと、
第１の蒸気ラインに介装され、低圧蒸気の蒸気量の開度を１００％から０％まで調整する第１の調整弁と、
第２の蒸気ラインに介装され、第１の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第２の調整弁と、
第２の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第１の補助タービンと、
該第１の補助タービンから排出される排出蒸気を用いて、前記二酸化炭素再生塔において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生する際に用いるリボイラに加熱源として供給する第１の蒸気送給ラインと、
第１の補助タービンからの抽気された低圧蒸気を低圧タービンへ供給する抽気ラインと、
ボイラ及びタービンの運転負荷変動に対応して、前記リボイラに供給する前記排出蒸気の圧力をリボイラ最適圧力の０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａの許容値となるように維持し、第１の調整弁と第２の調整弁とを相互に連動しつつ、二酸化炭素の回収有無のモードにて、１００％から０％、０％から１００％の開度へと操作して、第１の補助タービンを駆動する制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素の回収システム。
【請求項２】
高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンと、
これらを駆動する蒸気を発生させるためのボイラと、
該ボイラから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液により吸収除去する二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生し、再生二酸化炭素吸収液とする二酸化炭素再生塔とからなる二酸化炭素回収装置と、
前記中圧タービンから低圧タービンへ低圧蒸気を送る第１の蒸気ラインと、
第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第２の蒸気ラインと、
第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第３の蒸気ラインと、
第１の蒸気ラインに介装され、低圧蒸気の蒸気量の開度を１００％から０％まで調整する第１の調整弁と、
第２の蒸気ラインに介装され、第１の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第２の調整弁と、
第３の蒸気ラインに介装され、第２の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第３の調整弁と、
第２の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第１の補助タービンと、
該第１の補助タービンから排出される排出蒸気を用いて、前記二酸化炭素再生塔において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生する際に用いるリボイラに加熱源として供給する第１の蒸気送給ラインと、
第３の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第２の補助タービンと、
第２の補助タービンから排出された低圧蒸気を低圧タービンへ供給する抽気ラインと、
ボイラ及びタービンの運転負荷変動に対応して、前記リボイラに供給する前記排出蒸気の圧力をリボイラ最適圧力の０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａの許容値となるように維持し、第１の調整弁と第２の調整弁と第３の調整弁とを相互に連動しつつ操作して、第１の補助タービン及び第２の補助タービンを駆動する制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素の回収システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の補助タービンにより、二酸化炭素の回収システムで使用するポンプ、ブロア及びコンプレッサ用のいずれかの動力を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収システム。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の補助タービン又は前記第２の補助タービンにより、二酸化炭素の回収システムで使用するポンプ、ブロア及びコンプレッサ用のいずれかの動力を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つの二酸化炭素の回収システムを用いて前記二酸化炭素吸収液中に吸収された二酸化炭素を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムのボイラやスチームタービンの運転負荷変動があった場合においても、二酸化炭素吸収液の再生を確実に行うことができる二酸化炭素の回収システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球の温暖化現象の原因の一つとして、ＣＯ2による温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務となってきた。ＣＯ2の発生源としては化石燃料を燃焼させるあらゆる人間の活動分野に及び、その排出抑制への要求が一層強まる傾向にある。これに伴い大量の化石燃料を使用する火力発電所などの動力発生設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスをアミン系ＣＯ2吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ2を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気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。また、前記のようなＣＯ2吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ2を除去・回収する工程としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させる工程、ＣＯ2を吸収した吸収液を再生塔において加熱し、ＣＯ2を遊離させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用する二酸化炭素の回収システムが採用されている。
【０００３】
この二酸化炭素の回収システムにおいては、吸収塔においてガス中に存在する二酸化炭素を吸収液に吸収させ、その後再生塔で加熱することで吸収液から二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素は別途回収すると共に、再生された吸収液は再度吸収塔で循環利用するものである。
【０００４】
ここで、前記再生塔にて二酸化炭素を分離・回収するためには、リボイラにて吸収液を加熱する必要があり、加熱用の所定圧力の蒸気を供給する必要がある。
従来においては、この蒸気を発電所における蒸気の一部を利用して、再生することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１９３１１６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「エネルギーと地球環境」  http://www.rist.or.jp/atomica/data/dat_detail.php?Title_No=01-04-01-02
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、化学プラントに併設する二酸化炭素回収設備の場合においては、常に所定の蒸気を取り出すことができるものの、発電所に二酸化炭素回収設備を設置して蒸気を取出す場合には、電力需要に応じて運転負荷が変化するが、このときタービン蒸気の圧力も変動するため、二酸化炭素回収設備のリボイラに安定した圧力条件で蒸気を供給できなくなる、という問題がある。
【０００８】
一方、二酸化炭素回収設備向けに用いる蒸気として、蒸気タービンの系統から抜き出すような場合、蒸気の圧力が低下し、例えば中圧タービン最終段の負荷が増大し、強度的問題を生じたり、ボイラ給水ポンプ駆動タービンの出力が不足する等の問題を生ずる。
【０００９】
すなわち、電源を供給力の面からみると、一般に大別して、（１）常にほぼ一定の出力で運転を行うベース供給力、（２）電力需要の変動に対応して稼働し、主としてピーク時に必要な供給を行うピーク供給力、（３）両者の中間の役割をもつミドル供給力の三つのタイプに分類されており、ベース供給力は利用率が高くなるので、長期的な経済性及び燃料調達の安定性の両面において優れた電源を、ピーク供給力は年間の利用率が低く負荷追従性が要求されるため、資本費が安く、負荷追従性に優れた電源を、ミドル供給力は両者の中間的な特性を有する電源をそれぞれ充て効率的運用が行われている（非特許文献１参照）。
【００１０】
このため、ピーク供給力又はミドル供給力用の発電所においては、ボイラの運転負荷変動があった場合においても、負荷変動を加味して二酸化炭素吸収液の再生を確実に行うことができる二酸化炭素の回収システムの提案が切望されている。また、発電所設置の二酸化炭素回収装置を稼働させる運転モードと、稼働させない運転モードいずれにも対応できるシステムの構築が切望されている。
【００１１】
本発明は、前記問題に鑑み、二酸化炭素回収の有無においても、ボイラ及びスチームタービンの運転負荷変動があった場合においても、二酸化炭素吸収液の再生と発電システムに支障を与えず、且つ発電出力の低下を極力おさえての運用を行うことができる二酸化炭素の回収システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンと、これらを駆動する蒸気を発生させるためのボイラと、該ボイラから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液により吸収除去する二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生し、再生二酸化炭素吸収液とする二酸化炭素再生塔とからなる二酸化炭素回収装置と、前記中圧タービンから低圧タービンへ低圧蒸気を送る第１の蒸気ラインと、第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第２の蒸気ラインと、第１の蒸気ラインに介装され、低圧蒸気の蒸気量の開度を１００％から０％まで調整する第１の調整弁と、第２の蒸気ラインに介装され、第１の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第２の調整弁と、第２の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第１の補助タービンと、該第１の補助タービンから排出される排出蒸気を用いて、前記二酸化炭素再生塔において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生する際に用いるリボイラに加熱源として供給する第１の蒸気送給ラインと、第１の補助タービンからの抽気された低圧蒸気を低圧タービンへ供給する抽気ラインと、ボイラ及びタービンの運転負荷変動に対応して、前記リボイラに供給する前記排出蒸気の圧力をリボイラ最適圧力の０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａの許容値となるように維持し、第１の調整弁と第２の調整弁とを相互に連動しつつ、二酸化炭素の回収有無のモードにて、１００％から０％、０％から１００％の開度へと操作して、第１の補助タービンを駆動する制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素の回収システムにある。
【００１３】
第２の発明は、高圧タービン、中圧タービン及び低圧タービンと、これらを駆動する蒸気を発生させるためのボイラと、該ボイラから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液により吸収除去する二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生し、再生二酸化炭素吸収液とする二酸化炭素再生塔とからなる二酸化炭素回収装置と、前記中圧タービンから低圧タービンへ低圧蒸気を送る第１の蒸気ラインと、第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第２の蒸気ラインと、第１の蒸気ラインから低圧蒸気を分岐する第３の蒸気ラインと、第１の蒸気ラインに介装され、低圧蒸気の蒸気量の開度を１００％から０％まで調整する第１の調整弁と、第２の蒸気ラインに介装され、第１の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第２の調整弁と、第３の蒸気ラインに介装され、第２の調整弁の調整に応じて、低圧蒸気の蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第３の調整弁と、第２の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第１の補助タービンと、該第１の補助タービンから排出される排出蒸気を用いて、前記二酸化炭素再生塔において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液を再生する際に用いるリボイラに加熱源として供給する第１の蒸気送給ラインと、第３の蒸気ラインと連結し、供給される低圧蒸気を用いて動力を回収する第２の補助タービンと、第２の補助タービンから排出された低圧蒸気を低圧タービンへ供給する抽気ラインと、ボイラ及びタービンの運転負荷変動に対応して、前記リボイラに供給する前記排出蒸気の圧力をリボイラ最適圧力の０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａの許容値となるように維持し、第１の調整弁と第２の調整弁と第３の調整弁とを相互に連動しつつ操作して、第１の補助タービン及び第２の補助タービンを駆動する制御を行う制御装置とを備えたことを特徴とする二酸化炭素の回収システムにある。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、前記第１の補助タービンにより、二酸化炭素の回収システムで使用するポンプ、ブロア及びコンプレッサ用のいずれかの動力を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収システムにある。
【００１５】
第４の発明は、第２の発明において、前記第１の補助タービン又は前記第２の補助タービンにより、二酸化炭素の回収システムで使用するポンプ、ブロア及びコンプレッサ用のいずれかの動力を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収システムにある。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの二酸化炭素の回収システムを用いて前記二酸化炭素吸収液中に吸収された二酸化炭素を回収することを特徴とする二酸化炭素の回収方法にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電システムのボイラやスチームタービンの運転負荷変動があった場合においても、負荷変動を加味して二酸化炭素吸収液の再生のためのリボイラ用の蒸気を安定して供給することができ、吸収液の再生を確実に行うことができ、この結果、安定した二酸化炭素の回収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、二酸化炭素の回収システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例における蒸気配管システムの概念図である。
【図３】図３は、実施例における他の蒸気配管システムの概念図である。
【図４】図４は、実施例における他の蒸気配管システムの概念図である。
【図５】図５は、参考例における蒸気配管システムの概念図である。
【図６】図６は、二酸化炭素の回収と低圧蒸気の蒸気圧力との関係を示す図である。
【図７】図７は、発電プラントのシステム負荷に応じて、低圧タービンのヘッダ圧力の圧力曲線、入口圧力の圧力曲線、リボイラ入口圧力の圧力曲線の各々の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２０】
本発明による実施例に係る二酸化炭素の回収システムについて、図面を参照して説明する。図１は、二酸化炭素の回収システムの概略図である。図２は、本実施例における蒸気配管システムの概念図であり、タービンは同軸で同一発電機を駆動するものである。なお、タービンは多軸で異なる発電機を駆動してもよい。
図１及び図２に示すように、本実施例に係る二酸化炭素の回収システムは、高圧タービン１１、中圧タービン１２及び低圧タービン１３と、これらを駆動する蒸気１４を発生させるためのボイラ１５と、該ボイラ１５から排出される燃焼排ガス１６中の二酸化炭素を二酸化炭素吸収液１７により吸収除去する二酸化炭素吸収塔（吸収塔）１８と、二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液１７Ａから二酸化炭素を放出して再生し、再生二酸化炭素吸収液１７Ｂとする二酸化炭素再生塔（再生塔）１９とからなる二酸化炭素回収装置２０と、前記中圧タービン１２から低圧タービン１３へ低圧蒸気１４Ｌを送る第１の蒸気ライン２１ａと、第１の蒸気ライン２１ａから低圧蒸気１４Ｌを分岐する第２の蒸気ライン２１ｂと、第１の蒸気ライン２１ａに介装され、低圧蒸気１４Ｌの蒸気量の開度を１００％から０％まで調整する第１の調整弁Ｖ1と、第２の蒸気ライン２１ｂに介装され、第１の調整弁Ｖ1の調整に応じて、低圧蒸気１４Ｌの蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第２の調整弁Ｖ2と、第２の蒸気ライン２１ｂと連結し、供給される低圧蒸気１４Ｌを用いて動力を回収する第１の補助タービン２２Ａと、該第１の補助タービン２２Ａから排出される排出蒸気２３を用いて、前記二酸化炭素再生塔１９において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液１７Ａを再生する際に用いるリボイラ２４に加熱源として供給する第１の蒸気送給ライン２５Ｌと、第１の補助タービン２２Ａからの抽気された低圧蒸気１４Ｌを低圧タービン１３へ供給する抽気ライン２６Ｌと、ボイラ１５やタービン（高圧タービン１１、中圧タービン１２、低圧タービン１３）の運転負荷変動に対応して、前記リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力をリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持し、第１の調整弁Ｖ1と第２の調整弁Ｖ2とを相互に連動しつつ二酸化炭素の回収有無のモードにて、１００％から０％、０％から１００％の開度へと操作して、第１の補助タービン２２Ａを駆動する制御を行う制御装置とを備えている。
【００２１】
ここで、前記二酸化炭素吸収液１７は、吸収塔１８で二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液（リッチ溶液）１７Ａと、再生塔１９において二酸化炭素を放出して再生された再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）１７Ｂとから構成されており、吸収塔１８と再生塔１９とを循環再利用するようにしている。
【００２２】
図１において、ボイラ１５よりの二酸化炭素（ＣＯ2）を含んだ燃焼排ガス１６はボイラ燃焼排ガス送風機３１により昇圧された後、燃焼排ガス冷却器３２に送られ、冷却水３３ａにより冷却され、吸収塔１８に送られ、冷却排水３３ｂは系外に放出される。吸収塔１８において、燃焼排ガス１６は例えばアルカノールアミンをベースとする再生された吸収液１７と交流接触し、燃焼排ガス１６中のＣＯ2は化学反応により吸収液に吸収される。ＣＯ2を除去された燃焼排ガス３４は系外へ放出される。
一方、ＣＯ2を吸収した吸収液（リッチ溶液）１７Ａはリッチソルベントポンプ３５ａにより昇圧され、リッチ／リーンソルベント熱交換器３６にて再生された吸収液（リーン溶液）１７Ｂにて加熱され、再生塔１９に供給される。
【００２３】
再生塔１９の下部において、吸収液はリボイラ２４にて供給された排出蒸気（０．３３ＭＰａ）２３Ｌにて加熱される。水蒸気を伴ったＣＯ2は再生塔１９の塔頂部よりオーバーヘッドコンデンサ３８へと導かれる。
リボイラ２４にて凝縮された低圧蒸気の凝縮水２４ａはリボイラ復水ポンプ４５にて昇圧され、予熱されたボイラ給水４３と混合され、ボイラ給水４３を昇温する。そして、昇温されたボイラ給水４３はボイラ１５へ供給される。
再生塔１９より放出された水蒸気を伴ったＣＯ2は、低圧給水ポンプ４４により昇圧された低圧給水４３をオーバーヘッドコンデンサ３８により予熱した後、オーバーヘッドクーラ３９により冷され、分離器４０で水を分離され、ＣＯ2は別工程へ導かれて、図示しないコンプレッサにより圧縮され、脱水されパイプライン（図示せず）で送出される。
分離器４０により分離された水は凝縮水循環ポンプ４１により再生塔１９に供給される。吸収液（リーン溶液）１７Ｂはリーンソルベントポンプ３５ｂにて昇圧され、リッチ／リーンソルベント熱交換器３６にてＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１７Ａにて冷却され、リーンソルベントクーラ３７にてさらに冷却されて吸収塔１８に供給される。
【００２４】
一方、ボイラ１５により発生し、加熱された高圧、高温の蒸気１４は高圧タービン１１を駆動した後、高圧タービン排気としてボイラ１５中の再加熱器１５ａにより再加熱され、再加熱された中圧蒸気１４Ｍとして中圧タービン１２、続いて低圧蒸気１４Ｌとして低圧タービン１３に送られる。
そして、発電プラントにおいて、二酸化炭素回収を行わない場合には、第１の調整弁Ｖ1の開度を１００％とし、第２の調整弁Ｖ2の開度を０％として、第１の蒸気ライン２１ａに低圧蒸気１４Ｌを供給し、全量の低圧蒸気１４Ｌを低圧タービン１３側に供給するようにしている。
【００２５】
次に、発電プラントにおいて、二酸化炭素回収を行う場合には、第１の調整弁Ｖ1の開度を１００％から０％に調節すると共に、第２の調整弁Ｖ2の開度を０％から１００％に調節して、第２の蒸気ライン２１ｂに低圧蒸気１４Ｌを切り替える操作を、図示しない制御装置により行い、低圧蒸気１４Ｌの全量を第１の補助タービン２２Ａ側に供給するようにしている。
【００２６】
そして、発電プラントが１００％負荷から８０％、７５％、５０％の負荷に変動した際においても、前記リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力は、常にリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持されており、第１の補助タービン２２Ａからの抽気される低圧蒸気１４Ｌの圧力の変動が生じるだけとなる。
よって、発電システムから二酸化炭素を回収する際に、リボイラ２４において必要とする多量の低圧蒸気１４Ｌをスムーズにかつエネルギーロスを少なくして、正常に適用できることとなる。
【００２７】
図６は、二酸化炭素の回収と低圧蒸気の蒸気圧力との関係を示す図である。図６に示すように、二酸化炭素の回収が全くない場合には、蒸気圧力１．０ＭＰａの低圧蒸気１４Ｌとして、その全量を第１の蒸気ライン２１ａにおいて低圧タービン１３に供給される。
また、二酸化炭素の回収を行う場合には、常にリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持され、その回収率に応じて、抽気ライン２６Ｌからの抽気された低圧蒸気１４Ｌが低圧タービン１３に供給される。  
【００２８】
図７は、発電プラントのシステム負荷（１００％、７５％、５０％）に応じて、低圧タービンのヘッダ圧力の圧力曲線（Ｉ）、入口圧力の圧力曲線(II)、リボイラ入口圧力の圧力曲線(III)の各々の変化を示す図である。
図７に示すように、リボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持されているので、リボイラ入口圧力曲線（III）においては、変化はない。
これに対し、システム負荷が大きくなるにつれて、低圧タービンヘッダ圧力の圧力曲線（Ｉ）は、低下する。
このように、低圧タービン１３の入口圧力が低下することは、すなわち、中圧タービン１２の背圧が低下する。
【００２９】
図５は、参考例における蒸気配管システムの概念図である。
図５に示すように、既存の発電プラント設備において、二酸化炭素を回収する際に、二酸化炭素回収設備を設けて、そのリボイラ２４用の蒸気を発電プラントから得るような場合には、例えば中圧タービン１２から低圧タービン１３へ供給される低圧蒸気１４Ｌの一部を抽気することが提案されるが、１００％負荷の場合には、十分な蒸気圧力を得ることができるものの、５０％負荷の場合には、圧力変動が大きくなり、例えば図５に示すように、第１の蒸気ライン２１ａに、減圧弁Ｖ5を設置して、その圧力変動に対応することも提案できるが、この場合には、減圧弁Ｖ5による圧力損失によって、約５％の発電ロスが発生することとなる。なお、符号２１ｄは、圧力が低下した場合に第１の補助タービン２２Ａを迂回するバイパスラインである。
【００３０】
図４は、実施例における他の蒸気配管システムの概念図である。図４に示すように、この圧力変動を解消するためには、中圧タービン１２の容量を多くして、その圧力変動を許容すると共に強度が大きなものを用いる必要がある。よって、容量が大きい（断面積が１．０／０．６倍）中圧タービン１２を設けることで、５０％負荷の場合の圧力変動に対応することができる。
断面積を変更するのは、図７に示すように、低圧タービンヘッダ圧力（＝中圧タービン背圧）が１００％負荷の場合には、１．０ＭＰａであったものが、５０％負荷の場合には、０．６ＭＰａとなるので、背圧の低下に伴う負荷の増大に対応できるように、（１００％の際の背圧／５０％の際の背圧）の割合を係数としている。
なお、このような中圧タービン１２の仕様を変更するのは、既存設備では対応できないものの、新規プラントの場合には対応が可能となる。
【００３１】
このように、５０％負荷の場合には、低圧タービンヘッダ圧力が激減するので、本発明においては、そのような圧力変動を解消するので、図４に示すような中圧タービン１２の容量を大きなものに変更する対策を講じる必要がない、しかも中圧タービン１２の容量を既存のまま変更することなく、第１の調整弁Ｖ1と第２の調整弁Ｖ2との切り替えにより、第１の補助タービン２２Ａに全量低圧蒸気１４Ｌを供給すると共に、リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力をリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持し、その余剰の蒸気のみを低圧タービン１３に抽気蒸気として供給することで、常に適正な運転が可能となる。
【００３２】
このように低圧蒸気１４Ｌの全量を用いて第１の補助タービン２２Ａで動力を回収する。その後該第１の補助タービン２２Ａから排出される排出蒸気２３を用いて、前記二酸化炭素再生塔１９において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液１７Ａを再生する際に用いるリボイラ２４に加熱源として第１の蒸気送給ライン２５Ｌを介して供給する。
【００３３】
よって、第１の補助タービン２２Ａでは、発電システムのボイラ１５やスチームタービン（高圧タービン１１、中圧タービン１２、低圧タービン１３）の運転負荷変動に対応して、前記リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力をリボイラ最適許容値（例えば０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持しつつ、発電機５１を備えた第１の補助タービン２２Ａの駆動制御を図示しない制御装置により行うようにしている。なお、前記リボイラ最適許容値は一例であり、吸収液組成や再生塔設備等の諸条件により適宜変動する。
【００３４】
低圧タービン１３からの排気は復水器４２にて凝縮され、凝縮水はボイラ給水４３としてボイラ給水ポンプ４４によりオーバーヘッドコンデンサ３８に送られる。
【００３５】
なお、ＣＯ2を吸収する二酸化炭素吸収液１７としては、例えばアミン系吸収液を例示することができ、具体的にはアルカノールアミンとしてはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジグリコールアミンなど、更にはヒンダードアミン類が例示され、これらの各単独水溶液、あるいはこれらの二以上の混合水溶液をあげることができるが、通常モノエタノールアミン水溶液が好んで用いられる。
【００３６】
本実施例に係る二酸化炭素の回収システムについて、図１及び図２の二酸化炭素の回収システムを用いて、実際の負荷に対応して制御する一例の工程について、説明する。
１）  先ず、図示しない制御装置に、現在の発電設備において、二酸化炭素を回収するか否かの情報が入力される。
２）  二酸化炭素を回収しない運転モードの場合には、第１の調整弁Ｖ1の開度を１００％とし、第２の調整弁Ｖ2の開度を０％として、第１の蒸気ライン２１ａに低圧蒸気１４Ｌを供給して、全量を低圧タービン１３に供給するようにしている。
３）  その後、発電を継続し、二酸化炭素を回収する運転モードの場合には、制御装置から、第１の調整弁Ｖ1の開度を１００％から０％に調整する指令と共に、第２の調整弁Ｖ2の開度を０％から１００％に調整する指令が送られ、第２の蒸気ライン２１ｂに低圧蒸気１４Ｌを供給して、全量を第１の補助タービン２２Ａに供給し、常にリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持する運転を行い、再生塔１９での吸収液の再生を確実としている。
４）  次に、発電プラントが１００％負荷から８０％、７５％、５０％の負荷に変動する情報が入力された場合には、運転負荷情報が入力される。
５）  次に、この負荷情報に基づき、図示しない制御装置により第１の補助タービン２２Ａに供給される低圧タービン１３の入口に供給される蒸気１４Ｌの圧力情報が入力されリボイラ２４に供給する排出蒸気２３Ｌの圧力をリボイラ最適圧力の許容値（例えば０．３３ＭＰａ程度）となるように維持しつつ第１の補助タービン２２Ａを駆動する制御を制御装置により行い、安定した吸収液の再生が可能となる。
【００３７】
このように、本実施例によれば、発電プラントが１００％負荷から８０％、７５％、５０％の負荷に変動した際においても、前記リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力は、常にリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持されており、第１の補助タービン２２Ａからの抽気される低圧蒸気１４の圧力の変動が生じるだけとなり、発電システムからＣＯ2を回収する際に、中圧タービン１２を既存の容量のものを用いることができるとともに、リボイラ２４において必要とする多量の低圧蒸気１４Ｌをスムーズにかつエネルギーロスを少なくして、正常に適用できることとなる。
【００３８】
このように、本発明によれば、発電システムの蒸気システム構成を変更することなく、二酸化炭素回収設備を組み込むことができると共に、低圧タービン入口蒸気を第１の補助タービン２２Ａにて動力回収することで、発電システムの出力を低減できる。
また、ボイラ１５及びスチームタービン（高圧タービン１１、中圧タービン１２、低圧タービン１３）の負荷変動（１００％〜５０％）があった場合においても、第１の補助タービン２２Ａからの排出蒸気２３の出口圧力を一定に保つように制御することで、プラントの全負荷帯において、二酸化炭素回収設備のリボイラ２４に対する最適圧力の許容値（例えば０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）とすることで、常に安定した吸収液の再生が可能となる。
【００３９】
図３は、実施例における他の蒸気配管システムの概念図である。図３においては、補助タービンを２台（２２Ａ、２２Ｂ）設けるようにしている。
図３の二酸化炭素の回収システムは、図１に示す二酸化炭素の回収システムにおいて、さらに、第１の蒸気ライン２１ａから低圧蒸気１４Ｌを分岐する第３の蒸気ライン２１ｃと、第３の蒸気ライン２１ｃに介装され、第２の調整弁Ｖ2の調整に応じて、低圧蒸気１４Ｌの蒸気量の開度を０％から１００％まで調整する第３の調整弁Ｖ3と、第２の蒸気ライン２１ｂと連結し、供給される低圧蒸気１４Ｌを用いて動力を回収する第１の補助タービン２２Ａと、該第１の補助タービン２２Ａから排出される排出蒸気２３を用いて、前記二酸化炭素再生塔１９において二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液１７Ａを再生する際に用いるリボイラ２４に加熱源として供給する第１の蒸気送給ライン２５Ｌと、第３の蒸気ライン２１ｃと連結し、供給される低圧蒸気１４Ｌを用いて動力を回収する第２の補助タービン２２Ｂと、第２の補助タービン２２Ｂから排出された低圧蒸気１４Ｌを低圧タービン１３へ供給する抽気ライン２６Ｌとを備え、ボイラ１５やタービン（高圧タービン１１、中圧タービン１２、低圧タービン１３）の運転負荷変動に対応して、前記リボイラ２４に供給する前記排出蒸気２３の圧力をリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持し、第１の調整弁Ｖ1と第２の調整弁Ｖ2と第３の調整弁Ｖ3とを相互に連動しつつ操作して、第１の補助タービン２２Ａ及び第２の補助タービン２２Ｂを駆動する制御を行う制御装置とを備えたものである。
【００４０】
第１の補助タービン２２Ａでは、リボイラ２４に供給する最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように維持し、その余剰の低圧蒸気１４Ｌを第２の補助タービン２２Ｂを用いて、エネルギー回収するようにしている。
【００４１】
［試験例］
以下、本発明の効果を示す試験例について、説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
発電能力９００ＭＷの石炭焚き火力発電設備に、図１のプロセスを適用した本発明の方法を適用したプロセスの送電量低減率を「表１」に示す。
なお、二酸化炭素を回収しない場合の主機タービン発電出力を基準とした。
基準例１は、１００％負荷の場合であり、主機タービン発電出力は９１２ＭＷである。
また、基準例２は、負荷変動があった（５０％負荷）の場合であり、主機タービン発電出力は約半分の４５４ＭＷである。
比較として、第１の蒸気ライン２１ａに低圧蒸気１４Ｌを供給し、抜出した低圧蒸気１４Ｌを用いて第１の補助タービン２２Ａにより動力を回収し、該第１の補助タービン２２Ａから排出される排出蒸気２３をリボイラ最適圧力の許容値（０．３３ＭＰａ±０．０５ＭＰａ程度）となるように第１の補助タービン２２Ａの運転を制御している。この際、発電システム負荷１００％及び５０％について、送電出力の減少を確認した。この結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１（１００％負荷）に示すように、試験例１の場合には、送電出力の減少が比較例１の２１．１％に較べて低く、１９．０％の減少であった。
表１（５０％負荷）に示すように、試験例２の場合には、送電出力の減少が比較例２の２５．７％に較べて低く、２０．８％の減少であった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明に係る二酸化炭素の回収システム及び方法によれば、ボイラ及びスチームタービンの運転負荷変動があった場合においても、負荷変動を加味して二酸化炭素吸収液の再生のためのリボイラ用の蒸気を安定して供給することができ、発電設備における燃焼排ガス中の二酸化炭素の処理をおこなった吸収液の再生を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１１  高圧タービン
１２  中圧タービン
１３  低圧タービン
１４  蒸気
１４Ｌ  低圧蒸気
１４Ｍ  中圧蒸気
１５  ボイラ
１６  燃焼排ガス
１７  二酸化炭素吸収液
１７Ａ  二酸化炭素を吸収した二酸化炭素吸収液（リッチ溶液）
１７Ｂ  再生二酸化炭素吸収液（リーン溶液）
１８  二酸化炭素吸収塔（吸収塔）
１９  二酸化炭素再生塔（再生塔）
２０  二酸化炭素回収装置
２１ａ  第１の蒸気ライン
２１ｂ  第２の蒸気ライン
２２Ａ  第１の補助タービン
２２Ｂ  第２の補助タービン
２３  排出蒸気
２４  リボイラ
【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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