(57)【要約】【課題】酸素燃焼装置からの排ガス中に含まれる不純物を簡単な装置により低コストで除去できるようにする。【解決手段】圧縮機不純物分離機構１００で加圧・冷却して不純物が除去された排ガス２を冷凍機式熱交換器９により更に冷却し、冷凍機式熱交換器９での冷却によって発生したドレンＤ４を取り出し、ドレンＤ４をアルカリ調整剤１０として、少なくとも最前段の不純物分離装置６ａのアフタークーラ５ａの上流側に供給する。【選択図】図１
2014213298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを二酸化炭素液化装置に供給する前に、二酸化炭素を液化のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを水と熱交換して冷却し冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにしたアフタークーラとを有する複数段の不純物分離装置を備えた圧縮機不純物分離機構により排ガス中の不純物を除去する圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置であって、
前記圧縮機不純物分離機構で加圧・冷却して不純物が除去された排ガスを更に冷却する冷凍機式熱交換器と、該冷凍機式熱交換器で冷却することにより発生したドレンを受けるドレン受と、該ドレン受のドレンをアルカリ調整剤として少なくとも最前段の不純物分離装置のアフタークーラの上流側に供給するアルカリ調整剤供給流路とを有することを特徴とする圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置。
【請求項２】
前記冷凍機式熱交換器の上流側に補助冷却器を有し、前記冷凍機式熱交換器からのドレンは冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路により補助冷却器に導いて排ガスを冷却し、前記補助冷却器からのドレンは前記補助冷却器の下流側で前記アルカリ調整剤供給流路のドレンに混合することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置。
【請求項３】
前記冷凍機式熱交換器の上流側に補助冷却器を有し、且つ、前記冷凍機式熱交換器の下流側に充填層式脱硝装置を有し、前記冷凍機式熱交換器のドレンは前記充填層式脱硝装置に供給し、該充填層式脱硝装置から取り出したドレンは冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路により補助冷却器に導いて排ガスを冷却し、前記補助冷却器からのドレンは前記補助冷却器の下流側で前記アルカリ調整剤供給流路のドレンに混合することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置。
【請求項４】
最前段の不純物分離装置におけるアフタークーラからのドレンを一定量貯留するドレンタンクと、該ドレンタンクのドレンの一部を前記アルカリ調整剤供給流路に供給するドレン供給流路と、前記アルカリ調整剤供給流路に設けた供給弁と、前記ドレン供給流路に設けた混合弁と、前記ドレンタンクのドレンのｐＨを計測するｐＨ検出器と、該ｐＨ検出器により検出したｐＨ検出値が予め設定した設定値に保持されるように前記供給弁及び混合弁を制御する制御器とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置。
【請求項５】
制御器は、後段の不純物分離装置におけるアフタークーラの下流側に備えた不純物検出器からの硫黄酸化物の不純物検出値を入力し、不純物検出器からの硫黄酸化物の不純物検出値が予め設定した設定値を超えたときには前記アルカリ調整剤供給流路によるアルカリ調整剤の供給を増加するように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の圧縮機不純物分離機構の腐食防止装置。
【請求項６】
酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを二酸化炭素液化装置に供給する前に、二酸化炭素を液化のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを水と熱交換して冷却し冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにしたアフタークーラとからなる複数段の不純物分離装置を有する圧縮機不純物分離機構を備えて排ガス中の不純物を除去する圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法であって、
前記圧縮機不純物分離機構で加圧・冷却して不純物が除去された排ガスを冷凍機式熱交換器により更に冷却し、該冷凍機式熱交換器での冷却によって発生したドレンを取り出し、該ドレンをアルカリ調整剤として、少なくとも最前段の不純物分離装置のアフタークーラの上流側に供給することを特徴とする圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素燃焼装置からの二酸化炭素（ＣＯ2）主体の排ガス中に含まれる不純物を圧縮機を用いて除去する際に、排ガスにアルカリ剤を混合することにより不純物除去性能を高めるようにした圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因の一つと言われている二酸化炭素（ＣＯ2）の排出量を低減する技術の一つとして、酸素燃焼装置が検討されており、例えば微粉炭を酸素燃焼する石炭焚ボイラが注目されている。この石炭焚ボイラは、酸化剤として空気の代わりに酸素を使用することで、二酸化炭素（ＣＯ2）を主体とする排ガスが生成され、この高二酸化炭素濃度の排ガスを圧縮・冷却することにより液化二酸化炭素とし、この液化二酸化炭素を船、車両等の搬送手段により目的地まで搬送して地中に貯蔵すること、或いは、液化二酸化炭素の圧力を上げてパイプラインにより目的地まで搬送して地中に貯蔵することが検討されている。
【０００３】
このように石炭焚ボイラにより石炭を酸素燃焼した場合の排ガス中には、二酸化炭素（ＣＯ2）以外に、石炭原料由来の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）、水銀（Ｈｇ）、塩化水素（ＨＣｌ）、煤塵等の不純物が含まれる。
【０００４】
上記不純物のうち、硫黄酸化物（ＳＯｘ）は水と接触することにより水に溶解して硫酸（Ｈ２ＳＯ４）となり、塩化水素（ＨＣｌ）は水に溶解して塩酸となるものであり、このような水溶性を示す硫黄酸化物及び塩化水素、更には煤煙については水スプレー等により水と接触させることで分離できる。
【０００５】
一方、前記不純物である窒素酸化物（ＮＯｘ）のうち、二酸化窒素（ＮＯ2）は水と接触することにより水に溶解して硝酸（ＨＮＯ３）となることにより分離できる。しかし、石炭焚ボイラからの排ガス中には酸素（Ｏ2）が少ないために、窒素（Ｎ2）は殆どが一酸化窒素（ＮＯ）として存在しており、この一酸化窒素（ＮＯ）は水に不溶であるために水スプレー等を行っても除去することができない。
【０００６】
前記の硫酸、塩酸及び硝酸のうち、特に硫酸は排ガス処理装置の機器を腐食させることが知られており、又、前記微量金属である水銀は熱交換器の低温のアルミニウム部材を損傷させることが分かっている。従って、これらの不純物は早い段階において除去することが好ましい。又、前記不純物が排ガスに混入すると二酸化炭素の純度が低下するために、圧縮・冷却して液化することが大変になり液化のための装置機器が大型化するという問題がある。従って、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等のように、二酸化炭素主体の排ガスを生じさせてその二酸化炭素を処分するシステムにおいては、排ガス中の不純物を除去することが非常に重要となる。
【０００７】
このため、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等においては、特に腐食が問題となる硫黄酸化物について、従来の空気焚ボイラ等で用いられているスプレー塔方式或いは充填塔方式等からなる湿式と言われる脱硫装置を備えることで除去することが行われている。又、酸素燃焼を行う石炭焚ボイラ等からの排ガス中には石炭原料由来の窒素及び窒素酸化物が発生するため、前記脱硫装置の上流に、触媒方式等による脱硝装置を備えて窒素及び窒素酸化物を除去することが行われている。
【０００８】
上記湿式の脱硫装置を設置すると、硫黄酸化物及び塩化水素が除去されると共に、煤塵が除去され、更に、窒素酸化物も一部が除去されると共に、元々含有量が少ない水銀も僅かに除去されることが知られている。又、上記排ガス処理を行っても排ガス中の水銀の濃度が高い場合には、水銀除去塔を設置して水銀を吸着剤等により除去することが考えられている。
【０００９】
前記したように、酸素燃焼する石炭焚ボイラからの二酸化炭素（ＣＯ2）主体の排ガスは、通常、多段の圧縮機による圧縮と、各圧縮機の下流に備えるアフタークーラによる冷却とを備えて最終的に液化二酸化炭素とすることが行われるが、このとき、排ガスに含有される硫黄酸化物（ＳＯｘ）から生じる硫酸（Ｈ2ＳＯ４）によって前記圧縮機が硫酸腐食する問題がある。前記圧縮機は非常に高価な装置であるため、圧縮機を腐食から守ることは非常に重要な課題となっている。
【００１０】
排ガスの処理システムの一例としては、富酸素ガスと循環排ガスとを混合した燃焼用ガスにより燃料を燃焼させるボイラからの排ガスを導くダクトに集塵器と湿式の脱硫装置を有し、集塵機の下流側の排ガスの一部をボイラに導く排ガス再循環ダクトと、脱硫装置の下流側の排ガスを圧縮して二酸化炭素を分離するＣＯ２分離手段とを備え、ＣＯ２分離手段の排ガスを圧縮する過程で分離された水分を、脱硫装置内で循環して使用される吸収液に供給するようにした排ガス処理システムがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１２−１４３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、特許文献１のような従来の排ガス処理システムにおいては、スプレー塔方式等の湿式の脱硫装置を備えて排ガス中の不純物、特に硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去しているために、不純物除去のための装置が非常に大型且つ複雑になり設備コストが増加するという問題を有していた。
【００１３】
このため、圧縮機に導かれる排ガス中の硫黄酸化物等の不純物を簡単な装置により低コストで除去できる技術の出現が望まれている。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなしたものであり、酸素燃焼装置からの排ガス中に含まれる不純物を簡単な装置により低コストで除去できるようにした圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを二酸化炭素液化装置に供給する前に、二酸化炭素を液化のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを水と熱交換して冷却し冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにしたアフタークーラとを有する複数段の不純物分離装置を備えた圧縮機不純物分離機構により排ガス中の不純物を除去する圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置であって、
前記圧縮機不純物分離機構で加圧・冷却して不純物が除去された排ガスを更に冷却する冷凍機式熱交換器と、該冷凍機式熱交換器で冷却することにより発生したドレンを受けるドレン受と、該ドレン受のドレンをアルカリ調整剤として少なくとも最前段の不純物分離装置のアフタークーラの上流側に供給するアルカリ調整剤供給流路とを有することを特徴とする圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置、に係るものである。
【００１６】
上記圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置において、前記冷凍機式熱交換器の上流側に補助冷却器を有し、前記冷凍機式熱交換器からのドレンは冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路により補助冷却器に導いて排ガスを冷却し、前記補助冷却器からのドレンは前記補助冷却器の下流側で前記アルカリ調整剤供給流路のドレンに混合することが好ましい。
【００１７】
又、上記圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置において、前記冷凍機式熱交換器の上流側に補助冷却器を有し、且つ、前記冷凍機式熱交換器の下流側に充填層式脱硝装置を有し、前記冷凍機式熱交換器のドレンは前記充填層式脱硝装置に供給し、該充填層式脱硝装置から取り出したドレンは冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路により補助冷却器に導いて排ガスを冷却し、前記補助冷却器からのドレンは前記補助冷却器の下流側で前記アルカリ調整剤供給流路のドレンに混合することが好ましい。
【００１８】
又、上記圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置において、最前段の不純物分離装置におけるアフタークーラからのドレンを一定量貯留するドレンタンクと、該ドレンタンクのドレンの一部を前記アルカリ調整剤供給流路に供給するドレン供給流路と、前記アルカリ調整剤供給流路に設けた供給弁と、前記ドレン供給流路に設けた混合弁と、前記ドレンタンクのドレンのｐＨを計測するｐＨ検出器と、該ｐＨ検出器により検出したｐＨ検出値が予め設定した設定値に保持されるように前記供給弁及び混合弁の開度を制御する制御器とを有することが好ましい。
【００１９】
又、上記圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給装置において、制御器は、後段の不純物分離装置におけるアフタークーラの下流側に備えた不純物検出器からの硫黄酸化物の不純物検出値を入力し、不純物検出器からの硫黄酸化物の不純物検出値が予め設定した設定値を超えたときには前記アルカリ調整剤供給流路によるアルカリ調整剤の供給を増加するように構成されていることが好ましい。
【００２０】
本発明は、酸素燃焼装置からの二酸化炭素主体の排ガスを二酸化炭素液化装置に供給する前に、二酸化炭素を液化のための目的圧力まで段階的に圧縮する複数段の圧縮機と、各圧縮機で圧縮した排ガスを水と熱交換して冷却し冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにしたアフタークーラとからなる複数段の不純物分離装置を有する圧縮機不純物分離機構を備えて排ガス中の不純物を除去する圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法であって、
前記圧縮機不純物分離機構で加圧・冷却して不純物が除去された排ガスを冷凍機式熱交換器により更に冷却し、該冷凍機式熱交換器での冷却によって発生したドレンを取り出し、該ドレンをアルカリ調整剤として、少なくとも最前段の不純物分離装置のアフタークーラの上流側に供給することを特徴とする圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法、に係るものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法及び装置によれば、酸素燃焼装置からの排ガス中に含まれる不純物を簡単な装置により低コストで除去できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】酸素燃焼装置に備えた本発明の圧縮機不純物分離機構の一実施例を示す系統図である。
【図２】本発明における圧縮機不純物分離機構の他の実施例を示す系統図である。
【図３】圧縮機不純物分離機構から取り出されるドレンのｐＨを計測した試験の結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は酸素燃焼装置に備えた本発明の圧縮機不純物分離機構１００の一実施例を示す系統図であり、図１中１は、微粉炭を酸素燃焼する石炭焚ボイラ１ａ等からなる酸素燃焼装置であり、該酸素燃焼装置１からは二酸化炭素（ＣＯ２）を主体とする排ガス２が排出される。このような酸素燃焼装置１からの排ガス２を二酸化炭素液化装置３に供給して液化するために、二酸化炭素液化装置３の前段に、二酸化炭素液化装置３での液化に必要な圧力、或いはその圧力に近い所定の圧力である目的圧力まで排ガス２を圧縮して排ガス２中の不純物を除去する圧縮機不純物分離機構１００を設ける。
【００２５】
図１に示す圧縮機不純物分離機構１００は、前記酸素燃焼装置１からの排ガス２を段階的に目的圧力まで圧縮する複数段の圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃと、各圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃで圧縮した排ガス２を夫々の後段で冷却し、冷却によって凝縮した水分をドレンとして取り出すようにしたアフタークーラ５ａ，５ｂ，５ｃ（冷却器）とを有する複数段（図示例では３段）の不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを有している。一般に、多段の圧縮機間に備えられるクーラはインタークーラと称されるが、本発明では説明を簡略化するため全てのクーラをアフタークーラ５ａ，５ｂ，５ｃとして説明する。
【００２６】
二酸化炭素を液化するために前記不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを色々な温度・圧力条件で運転した場合について検討した結果、図１の実施例では二酸化炭素液化装置３に供給する前に、排ガス２を２．５ＭＰａまで昇圧することが好ましいことが得られたため、２．５ＭＰａを目的圧力とした。尚、目的圧力は任意に設定することができる。
【００２７】
１台の圧縮機４では排ガス２を目的圧力である２．５ＭＰａまで一気に昇圧することは効率的でないため、本実施例では、３台の圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃを設置して０．７５ＭＰａ、１．５ＭＰａ、２．５ＭＰａのように三段階に圧縮する不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃを構成している。尚、前記圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃの設置台数（不純物分離装置６ａ，６ｂ，６ｃの設置数）は４台以上でもよく任意の台数を設置することができる。
【００２８】
前記圧縮機不純物分離機構１００によれば、排ガス２中の不純物を効果的に除去することができるが、圧縮機不純物分離機構１００を経た二酸化炭素中における水銀（Ｈｇ）の濃度が、設定した目標値よりも高い場合には、圧縮機不純物分離機構１００の下流に水銀除去塔７を設置して吸着剤等により水銀を除去することができる（図１では水銀除去塔７を破線で示している）。
【００２９】
又、前記二酸化炭素液化装置３の上流側（水銀除去塔７の下流側）には、二酸化炭素液化装置３に供給する二酸化炭素に含まれる水分を除去するための乾燥機８を設けている。
【００３０】
前記圧縮機不純物分離機構１００の最前段の不純物分離装置６ａにおいては、排ガス２中の殆どの水分がドレンＤ１として取り出されるようになり、中段の不純物分離装置６ｂにおいてはドレンＤ１に比較して少量のドレンＤ２が取り出され、最後段の不純物分離装置６ｃではドレンＤ２に比較して更に少量のドレンＤ３が取り出される。尚、前記各アフタークーラ５ａ，５ｂ，５ｃで分離される不純物を含むドレンＤ１，Ｄ２，Ｄ３は通常、排水処理装置に供給されて処理される。
【００３１】
前記アフタークーラ５ａ，５ｂ，５ｃは、一般に海水を用いて排ガス２の冷却を行っており、これにより、図１の実施例における最後段のアフタークーラ５ｃから取り出される排ガス２の温度は、通常３５℃前後となっている。
【００３２】
一方、本発明者は、前記圧縮機不純物分離機構１００の下流に設けられる乾燥機８による排ガスの乾燥を効率的に行うためには、乾燥機８に導く排ガスの温度を７℃前後まで冷却することが好ましいという知見を得た。乾燥機８に導く排ガスの温度を低下すると、乾燥機８での水の飽和温度が下がることにより乾燥機８による除湿効果が高まり、よって、乾燥機８を小型化できる。
【００３３】
このため、図１の実施例では、前記圧縮機不純物分離機構１００の下流側に、該圧縮機不純物分離機構１００で加圧・冷却した排ガス２を更に７℃前後に冷却するための冷凍機式熱交換器９を設けている。
【００３４】
この冷凍機式熱交換器９では、前記圧縮機不純物分離機構１００からの温度３２℃の排ガスを７℃まで冷却するため、冷凍機式熱交換器９からはドレンＤ４が取り出される。
【００３５】
ここで、本発明者は、前記冷凍機式熱交換器９から取り出されるドレンＤ４のｐＨを測定する試験を実施し、その結果を図３に示した。図３に示すように、ドレンＤ４のｐＨは継続して１１以上を保持しておりｐＨが１１から下がることはなく、常に高いｐＨを示すことが判明した。これは、前記圧縮機不純物分離機構１００での２．５ＭＰａという高圧によって、ドレンＤ４中に含まれるナトリウム、カルシウムと排ガス中の二酸化炭素（ＣＯ2）が反応して重炭酸ナトリウム（ＣＨＮａＯ３）及び重炭酸カルシウム（Ｃａ（ＨＣＯ３）２）等の生成が促進されることによって、ｐＨ１１以上が保持されたものと考えられる。
【００３６】
従って、図１の実施例では、冷凍機式熱交換器９から取り出されるｐＨ１１以上のドレンＤ４は、アルカリ調整剤１０として、前記圧縮機不純物分離機構１００におけるアフタークーラ５ａの上流側に供給することで、前記圧縮機不純物分離機構１００による不純物除去性能を大幅に高められるという知見を得て、次のように構成した。
【００３７】
前記冷凍機式熱交換器９で発生したドレンＤ４を受けるドレン受１１を設け、該ドレン受１１のドレンＤ４（アルカリ調整剤１０）を、ポンプ１２を介し最前段の不純物分離装置６ａにおけるアフタークーラ５ａの上流側に供給するようにしたアルカリ調整剤供給流路１３を設ける。アルカリ調整剤供給流路１３によって供給されるアルカリ調整剤１０は、最前段の不純物分離装置６ａにおけるアフタークーラ５ａの上流側に設けたノズル１４に供給され、該ノズル１４により排ガス２に混合される。ノズル１４の設置位置は、圧縮機４ａとアフタークーラ５ａの間の任意の位置とすることができる。
【００３８】
更に、前記冷凍機式熱交換器９の上流側には前記排ガス２を冷却する補助冷却器１５を設けている。前記補助冷却器１５で排ガス２を冷却することにより、前記補助冷却器１５ではｐＨ１１以上のドレンＤ５が発生するので、このドレンＤ５はドレン受１１'で受け、ポンプ３５により前記補助冷却器１５の下流側で前記アルカリ調整剤１０に合流している。前記前記冷凍機式熱交換器９からのドレンＤ４は７℃の低い温度を有しているため、ドレンＤ４は冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路１３により前記補助冷却器１５に導かれて排ガス２を冷却する。前記補助冷却器１５ではドレンＤ４の冷熱によって、３５℃前後の排ガス２が例えば１２℃前後に効果的に冷却される。従って、前記補助冷却器１５を設置することにより、冷凍機式熱交換器９の負荷を低減する或いは冷凍機式熱交換器９を小型化することができる。
【００３９】
又、最前段の不純物分離装置６ａにおけるアフタークーラ５ａには、該アフタークーラ５ａから取り出されるドレンＤ１を一定量貯留するようにしたドレンタンク１６を設けている。前記ドレンタンク１６にはレベル調節計１７が設けてあり、該レベル調節計１７は、検出レベルが常に一定値を保持するようにドレンタンク１６のドレン出口（下流側）に設けた取出弁１８の開度を調節する。
【００４０】
前記ドレンタンク１６には、該ドレンタンク１６のドレンＤ１の一部をポンプ１９により取り出して前記アルカリ調整剤供給流路１３に供給するようにしたドレン供給流路２０を設けている。
【００４１】
前記アルカリ調整剤供給流路１３には供給弁２１が設けてあり、又、前記ドレン供給流路２０には混合弁２２が設けてあり、更に、前記ドレンタンク１６にはドレンＤ１のｐＨを計測するｐＨ検出器２３が設けてある。前記ｐＨ検出器２３により検出したｐＨ検出値２４は制御器２５に入力されており、制御器２５は、前記ｐＨ検出値２４が予め設定された設定値、例えばｐＨ５に保持されるように、前記供給弁２１及び混合弁２２を調節してノズル１４に供給されるアルカリ調整剤１０のｐＨ濃度を制御するようにしている。
【００４２】
又、最後段の不純物分離装置６ｃにおけるアフタークーラ５ｃから排ガス２が導出される出口（下流側）には、排ガス２中の不純物（例えば、硫黄酸化物）を検出する不純物検出器２６が設置してあり、該不純物検出器２６による硫黄酸化物の不純物検出値２７が前記制御器２５に入力されている。そして、制御器２５は、前記不純物検出器２６の硫黄酸化物による不純物検出値２７が予め設定した設定値を超えたときは緊急時として、アルカリ調整剤１０の供給量を増加するように前記供給弁２１及び混合弁２２を調節する制御を行うようになっている。ここで不純物検出器２６の設置場所は、排ガス中の不純物を速やかに検出し得るアフタークーラ５ｃの出口が好ましいが、アフタークーラ５ｃの下流側であればアフタークーラ５ｃと乾燥機８（又は水銀除去塔７）の間の任意の位置に設置することができる。又、前記水銀除去塔７にはバイパスダクト４３が設けてあり、前記制御器２５からの指令により、切替弁４４，４５を介して前記水銀除去塔７に排ガス２を通す流れと通さない流れとに切り替えるようにしている。
【００４３】
又、図１の実施例では、前記アルカリ調整剤供給流路１３には分岐流路２８が設けてあり、該分岐流路２８には、調整弁２９、フィルタ３０及び噴霧ノズル３１が設けてあり、該噴霧ノズル３１を介して、最前段の圧縮機４ａの上流側にアルカリ調整剤１０を供給できるように構成している。前記アルカリ調整剤１０は、少なくとも最前段のアフタークーラ５ａの上流側に供給するようにし、このとき、前記アルカリ調整剤１０の一部を最前段の圧縮機４ａの上流側に供給するようにしてもよい。前記最前段の圧縮機４ａの上流側にアルカリ調整剤１０を供給する場合には、前記圧縮機不純物分離機構１００の容量に余裕を持たせた設計を行う。
【００４４】
次に上記実施例の作動を説明する。
【００４５】
酸素燃焼装置１で酸素燃焼した二酸化炭素主体の排ガス２は、例えば０．１ＭＰａ（１気圧）の圧力で圧縮機不純物分離機構１００の最前段の不純物分離装置６ａにおける圧縮機４ａに導かれ、該圧縮機４ａによって０．７ＭＰａに加圧される。圧縮機４ａで０．７ＭＰａに加圧された排ガス２は、隣接するアフタークーラ５ａに供給されて冷却され、この冷却により、アフタークーラ５ａからは多量のドレンＤ１が取り出される。このとき、最前段のアフタークーラ５ａからは、排ガス２中の水溶性の不純物である硫黄酸化物、塩化水素及び煤塵の殆どが効果的に除去される。即ち、水溶性の不純物である硫黄酸化物及び塩化水素は、最前段のアフタークーラ５ａから大量に取り出されるドレンＤ１と共に高い除去率で除去される。
【００４６】
前記アフタークーラ５ａで冷却された排ガス２は、後段（次段）の不純物分離装置６ｂにおける圧縮機４ｂに導かれて１．５ＭＰａに加圧され、１．５ＭＰａに加圧された排ガス２は隣接するアフタークーラ５ｂにより冷却され、アフタークーラ５ｂからは前記アフタークーラ５ａに比して少ない量のドレンＤ２が取り出される。そして、圧縮機４ｂで圧力が高められたことにより、次段のアフタークーラ５ｂからも少量のドレンＤ２と共に硫黄酸化物及び塩化水素の一部が除去される。
【００４７】
前記アフタークーラ５ｂで冷却された排ガス２は、最後段の不純物分離装置６ｃにおける圧縮機４ｃに導かれて２．５ＭＰａに加圧され、圧縮機４ｃで２．５ＭＰａに加圧された排ガス２は隣接するアフタークーラ５ｃにより冷却され、アフタークーラ５ｃからは前記アフタークーラ５ｂと比較して更に少ない量のドレンＤ３が取り出される。
【００４８】
一方、最後段の不純物分離装置６ｃにおける前記最後段のアフタークーラ５ｃに導入される排ガス２は、前記圧縮機４ａ，４ｂ，４ｃにより順次昇圧されて２．５ＭＰａまで加圧されているため、排ガス２中に存在する一酸化窒素（ＮＯ）は加圧による酸化が促進されて水溶性の二酸化窒素（ＮＯ2）に変わる。従って、二酸化窒素（ＮＯ2）は水に溶解して硝酸（ＨＮＯ３）となることによりドレンＤ３と共に取り出される。よって、排ガス中の窒素酸化物は高い除去率で除去される。更に、同一の圧力の排ガス２の温度が低下すると、ドレンに対するガスの吸収が高まるため、前記ドレンＤ３に比して、前記補助冷却器１５によるドレンＤ５及び前記冷凍機式熱交換器９によるドレンＤ４は更に多くの窒素酸化物を除去するようになる。
【００４９】
上記において、前記冷凍機式熱交換器９で発生したドレンＤ４はドレン受１１に供給され、ドレン受１１のドレンＤ４は、アルカリ調整剤１０としてポンプ１２によりアルカリ調整剤供給流路１３を介し前記補助冷却器１５に供給されて排ガス２の冷却を行った後、最前段の不純物分離装置６ａにおけるアフタークーラ５ａの上流側のノズル１４により排ガス２に供給される。更には、ノズル３１により、圧縮機４ａの上流側で排ガス２に供給される。前記冷凍機式熱交換器９の前段に設けた補助冷却器１５で発生したドレンＤ５は、ポンプ３５により補助冷却器１５の下流側で前記アルカリ調整剤１０と混合される。
【００５０】
一方、最前段のアフタークーラ５ａから取り出されるドレンＤ１を貯留するドレンタンク１６のドレンＤ１は、ドレン供給流路２０により前記アルカリ調整剤供給流路１３に供給されて混合される。前記アルカリ調整剤供給流路１３のｐＨ以上のアルカリ調整剤１０に、ドレン供給流路２０により下記に述べるようにｐＨ５に調整されたドレンＤ１が供給されることにより、所定のｐＨに希釈されたアルカリ調整剤１０がノズル１４に、或いは更にはノズル３１に供給される。
【００５１】
前記排ガス中の大量の硫黄酸化物がドレンＤ１に溶け込むと、ドレンＤ１のｐＨは著しく低下することになり（例えばｐＨが１となる）、ドレンＤ１が飽和状態となることによってドレンＤ１に対する硫黄酸化物の溶け込みが著しく低下する。しかし、制御器２５は、最前段のアフタークーラ５ａから取り出されるドレンＤ１のｐＨ検出値２４が、設定値である例えばｐＨ５に保持されるように、前記アルカリ調整剤供給流路１３に設けた供給弁２１及び前記ドレン供給流路２０に設けた混合弁２２を調節するので、アフタークーラ５ａからは不純物を高い除去率で除去したドレンＤ１が取り出される。
【００５２】
前記冷凍機式熱交換器９と補助冷却器１５から取り出され、アルカリ調整剤１０としてアフタークーラ５ａの上流側に供給されるｐＨ１１以上のドレンＤ４，Ｄ５は、ドレンＤ１のｐＨを設定値のｐＨ５に保持するのに十分な量を確保することができ、余剰のドレンＤ４，Ｄ５は、前記ドレン受１１，１１'から排出して排水処理装置に供給されて処理される。
【００５３】
前記アルカリ調整剤１０の供給により、アフタークーラ５ａに導かれる排ガス２のｐＨは高い還元雰囲気に保持されるようになるため、排ガス中の水溶性の不純物である特に硫黄酸化物及び塩化水素はドレンＤ１への溶け込み性が高められ、不純物は効果的に除去される。
【００５４】
又、最後段の不純物分離装置６ｃにおけるアフタークーラ５ｃの下流側に備えた不純物検出器２６からの硫黄酸化物の不純物検出値２７が制御器２５に入力されており、該制御器２５は、硫黄酸化物の不純物検出値２７が予め設定した設定値を超えたときにアルカリ調整剤供給流路１３によるアルカリ調整剤１０の供給を増加するようにしているので、圧縮機不純物分離機構１００による不純物の除去効果が大幅に低下するような問題の発生を防止することができる。
【００５５】
図２は、本発明における圧縮機不純物分離機構１００の他の実施例を示す系統図であり、図２の実施例では、前記冷凍機式熱交換器９の上流側には補助冷却器１５を配置し、且つ、前記冷凍機式熱交換器９の下流側には、前記排ガス２をバイパスダクト３６を介して導入する充填層式脱硝装置３２を配置している。
【００５６】
前記充填層式脱硝装置３２は、排ガス中の窒素酸化物を除去するための充填層３３が備えてあり、更に、前記充填層式脱硝装置３２には、前記冷凍機式熱交換器９から取り出したドレンＤ４をポンプ３４により供給している。
【００５７】
そして、前記充填層式脱硝装置３２内のドレンＤ４は、ポンプ３５によりアルカリ調整剤１０として取り出し、該アルカリ調整剤１０は、前記アルカリ調整剤供給流路１３により冷媒として前記補助冷却器１５に導いて熱交換した後、前記最前段のアフタークーラ５ａの上流側に供給している。又、前記補助冷却器１５ではｐＨ１１以上のドレンＤ５が発生するので、このドレンＤ５はドレン受１１'で受け、ポンプ３５により前記補助冷却器１５の下流側で前記アルカリ調整剤１０に合流している。前記充填層式脱硝装置３２の充填層３３には、前記充填層式脱硝装置３２の下部から取り出したドレンＤ４の一部が、循環ポンプ３７、冷凍機式熱交換器３８及びノズル３９を介して散布される。このように、２．５ＭＰａの高い圧力に保持されて高いｐＨ濃度（ｐＨが１１以上）が保持され、且つ７℃という低温に保持されたドレンＤ４が充填層３３に散布されることにより、充填層３３による窒素酸化物除去の性能が大幅に高められる。図中、４０，４１，４２はバイパスダクト３６を介して充填層式脱硝装置３２に排ガス２を通す流れと通さない流れとに切り替えるための切替弁である。
【００５８】
上記したように、圧縮機不純物分離機構１００で加圧・冷却して不純物が除去された排ガス２を冷凍機式熱交換器９により更に冷却し、該冷凍機式熱交換器９による冷却によって発生したドレンＤ４を取り出し、該ドレンＤ４がｐＨ１１以上を有することから、アルカリ調整剤１０として、少なくとも最前段の不純物分離装置６ａのアフタークーラ５ａの上流側に供給したので、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の高価なアルカリ調整剤を用いる必要がなく、排ガス中の不純物を簡単な装置により低コストで効果的に除去することができる。
【００５９】
又、前記冷凍機式熱交換器９の上流側に補助冷却器１５を有し、該補助冷却器１５において発生したドレンＤ５を前記補助冷却器１５の下流側で前記アルカリ調整剤１０に合流しているので、ドレンＤ４，Ｄ５からなるアルカリ調整剤の取出量を増加することができ、更に、低温のドレンＤ４を冷媒として前記アルカリ調整剤供給流路１３により補助冷却器１５に導いて排ガス２を冷却しているので、ドレンＤ４の冷熱を補助冷却器１５での排ガス２の冷却に有効に利用できる。
【００６０】
又、前記冷凍機式熱交換器９の上流側には補助冷却器１５を有し、且つ、前記冷凍機式熱交換器９の下流側には充填層式脱硝装置３２を有している。そして、前記冷凍機式熱交換器９からの２．５ＭＰａの高い圧力に保持されて高いｐＨ濃度（ｐＨが１１以上）が保持され、且つ７℃という低温に保持されたドレンＤ４が、充填層式脱硝装置３２の充填層３３に散布されるので、低温が保持されることで充填層３３による窒素酸化物の除去性能が大幅に高められる。更に、前記充填層式脱硝装置３２から取り出したドレンＤ４は前記アルカリ調整剤供給流路１３により前記補助冷却器１５に導いて排ガス２を冷却するようにしたので、ドレンＤ４の冷熱を補助冷却器１５での排ガス２の冷却に有効に利用できる。更に、補助冷却器１５において発生したドレンＤ５を前記補助冷却器１５の下流側で前記アルカリ調整剤１０に合流しているので、ドレンＤ４，Ｄ５からなるアルカリ調整剤の取出量を増加することができる。
【００６１】
又、最前段の不純物分離装置６ａにおけるアフタークーラ５ａからのドレンＤ１を一定量貯留するドレンタンク１６と、該ドレンタンク１６のドレンＤ１の一部を前記アルカリ調整剤供給流路１３に供給するドレン供給流路２０と、前記アルカリ調整剤供給流路１３に設けた供給弁２１と、前記ドレン供給流路２０に設けた混合弁２２と、前記ドレンタンク１６のドレンＤ１のｐＨを計測するｐＨ検出器２３と、該ｐＨ検出器２３により検出したｐＨ検出値２４が予め設定した設定値に保持されるように前記供給弁２１及び混合弁２２を制御する制御器２５を備えたので、ドレンＤ１のｐＨが例えば５に保持されることにより、アフタークーラ５ａは不純物を安定した高い除去率で除去するようになる。
【００６２】
又、制御器２５は、最後段の不純物分離装置６ｃにおけるアフタークーラ５ｃの下流側に備えた不純物検出器２６からの硫黄酸化物の不純物検出値２７を入力し、不純物検出器２６からの硫黄酸化物の不純物検出値２７が予め設定した設定値を超えたときには前記アルカリ調整剤供給流路１３によるアルカリ調整剤１０の供給を増加するように構成したので、圧縮機不純物分離機構１００による不純物の除去効果が大幅に低下するような問題の発生を防止できる。
【００６３】
尚、本発明の圧縮機不純物分離機構のアルカリ調整剤供給方法及び装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００６４】
１  酸素燃焼装置
１ａ  石炭焚ボイラ（酸素燃焼装置）
２  排ガス
３  二酸化炭素液化装置
４  圧縮機
４ａ，４ｂ，４ｃ    圧縮機
５ａ  アフタークーラ
５ａ，５ｂ，５ｃ  アフタークーラ
６ａ，６ｂ，６ｃ  不純物分離装置
９  冷凍機式熱交換器
１０  アルカリ調整剤
１１  ドレン受
１３  アルカリ調整剤供給流路
１５  補助冷却器
１６  ドレンタンク
１７  レベル調節計
２０  ドレン供給流路
２１  供給弁
２２  混合弁
２３  ｐＨ検出器
２４  ｐＨ検出値
２５  制御器
２６  不純物検出器
２７  不純物検出値
３２  充填層式脱硝装置
１００  圧縮機不純物分離機構
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５  ドレン
【図１】
2014213298.tif 000003
【図２】
2014213298.tif 000004
【図３】
2014213298.tif 000005