(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場や製鉄所等の敷地内に点在する複数の熱源設備から熱を有したガスとして排出される排熱を熱源とし、これら複数の熱源側には熱利用設備側から各熱源に対して個別に熱媒体を送り出すと共に、各熱源での熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにし、各熱源と熱利用設備側との間で熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収する熱回収方法であって、
各熱源での排熱のガスの流量及び／又は排熱のガスの温度を計測して各熱源での排熱の熱量変化を検出し、各熱源での排熱の熱量変化に応じて熱媒体の過熱を防ぎつつ効率的熱回収のために、各熱源に流通させる熱媒体の流量を制御することを特徴とする熱回収方法。
【請求項２】
複数存在する熱源の温度を相対的に比較して、熱源の温度が高い高温熱源の熱量が増加したときに、熱源の温度が低い低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を高温熱源に振り分けるようにして、循環させる熱媒体の全体流量を一定にしながら、高温熱源の熱媒体の流量を増やすと共に、低温熱源の熱媒体の流量を減らす請求項１に記載の熱回収方法。
【請求項３】
熱源の温度が最も高い最高温熱源に対して、熱源の温度が最も低い最低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を振り分けるようにする請求項２に記載の熱回収方法。
【請求項４】
複数存在する熱源のなかで、熱量が増加した熱量増加熱源に着目したときに、残りの熱源のなかで、当該熱量増加熱源よりも熱源の温度が低い低温熱源からなる低温熱源グループから１以上の低温熱源を選択して、その低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加熱源に振り分けるようにして、循環させる熱媒体の全体流量を一定にしながら、熱量増加熱源の熱媒体の流量を増やすと共に、低温熱源の熱媒体の流量を減らす請求項１に記載の熱回収方法。
【請求項５】
前記低温熱源グループのなかで熱源の温度が最も低い最低温熱源を選択して、その低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加熱源に振り分ける請求項４に記載の熱回収方法。
【請求項６】
熱源が、製鉄所内で発生する燃焼排ガス、副生ガス、及び、高温物の冷却に使用した後の冷却ガスからなる群から選ばれた１種以上の排熱である請求項１〜５のいずれかに記載の熱回収方法。
【請求項７】
各熱源から熱を得た熱媒体について、少なくとも一部の熱媒体は他の熱媒体と混合せずに個別に熱利用設備側に戻すようにする請求項１〜６のいずれかに記載の熱回収方法。
【請求項８】
熱利用設備が、化学吸収法により二酸化炭素を分離・回収する際に用いられる再生塔である請求項１〜７のいずれかに記載の熱回収方法。
【請求項９】
工場や製鉄所等の敷地内に点在する複数の熱源設備から熱を有したガスとして排出される排熱を熱源とし、これら複数の熱源側には熱利用設備側から各熱源に対して個別に熱媒体を送り出すと共に、各熱源での熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにし、各熱源と熱利用設備側との間で熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収するのに用いられる熱回収装置であって、
熱媒体を熱利用設備側から各熱源に送り出す送り出し配管と、熱媒体を各熱源から熱利用設備側に戻す戻し配管とを備えると共に、各熱源に対して送り出し配管から熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、供給された熱媒体を各熱源に流通させて熱交換により熱を得る熱交換器と、各熱源での排熱のガスの流量及び／又は排熱のガスの温度を計測して各熱源における熱量変化を検出する熱量変化検出手段とを備え、かつ、熱量変化検出手段で検出された各熱源での熱量変化に応じて熱媒体の過熱を防ぎつつ効率的熱回収のために、それぞれの熱媒体供給手段を調整して各熱源に供給される熱媒体の流量を制御する流量コントローラとを備えることを特徴とする熱回収装置。
【請求項１０】
熱量変化検出手段が、排熱のガスの温度を計測する排熱温度計測器及び／又は排熱のガスの流量を計測する排熱流量計測器である請求項９に記載の熱回収装置。
【請求項１１】
戻し配管が、熱源に対応させて２以上配設され、各熱源で熱を得た熱媒体の少なくとも一部は、他の熱媒体とは混合されずに個別に熱利用設備側に戻される請求項９又は１０に記載の熱回収装置。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれかに記載の熱回収方法を利用して、二酸化炭素を含有したＣＯ２含有ガスから二酸化炭素の分離回収を行う方法であって、
二酸化炭素の分離回収が、ＣＯ２含有ガスとリーン吸収液とを吸収塔に導入して接触させ、リーン吸収液にＣＯ２含有ガス中の二酸化炭素を吸収させてリッチ吸収液を得る工程と、前記吸収塔から排出されたリッチ吸収液を再生塔に導入して加熱し、リッチ吸収液から二酸化炭素を分離させてリーン吸収液を再生する工程とを有しており、
前記熱回収方法で熱媒体から回収された熱を再生塔におけるリッチ吸収液の加熱に利用すると共に、熱が回収された後の熱媒体を使って、吸収塔から排出されたリッチ吸収液の予熱を行うことを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱回収方法及びそれに用いる熱回収装置並びに二酸化炭素の分離回収方法に関し、詳しくは、熱源が複数存在する工場や製鉄所等において、これらの熱源から効率的かつ経済的に熱利用設備側で熱を回収することができる熱回収方法及びそれに用いる熱回収装置に関し、また、化学吸収法により二酸化炭素を分離回収する際に用いられる再生塔を熱利用設備として、上記熱回収方法で得られた熱を利用して二酸化炭素を分離回収する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球規模での二酸化炭素（CO2）削減が求められているなか、ＣＯ２の排出抑制や省エネ技術の開発といった抜本的な対策のほか、排出されたＣＯ２を分離・回収する技術が検討されている。
【０００３】
一般に、ＣＯ２を分離・回収する方法として、化学吸収法及び物理吸着法が知られている。このうち、化学吸収法では、アミン溶液等のアルカリ性吸収液を用いて排出されたガス中のＣＯ２を吸収して分離し、次いで、ＣＯ２を吸収した吸収液を加熱してＣＯ２を放出させ、ＣＯ２を回収する。ちなみに、ＣＯ２を放出した吸収液は再びＣＯ２を吸収可能な状態に戻る。このプロセスを再生と言い、吸収液を加熱してＣＯ２を回収すると共に、吸収液の再生を行う設備を再生塔と呼ぶ。また、吸収液とＣＯ２含有ガスとの接触は吸収塔で行われ、ＣＯ２が選択的に吸収液に吸収される。
【０００４】
ここで、アミン溶液等の吸収液からＣＯ２を回収する際に、化石燃料を用いて吸収液を加熱することは、ＣＯ２削減の観点から相応しくない。そのため、既存の熱を利用して、吸収液の加熱が可能になることが理想的である。特許文献１には、後述するような熱媒体の利用を含めた具体的な形態については説明されていないが、製鉄所設備を用いたＣＯ２の分離回収システムにおいて、焼結成品クーラーからの排熱や熱風炉排ガスといった排熱を熱輸送用のパイプラインで再生塔に輸送し、吸収液の加熱を行うことが記載されている。
【０００５】
また、熱の輸送に関する技術として、例えば、非特許文献１にあるように熱媒油を利用したり、特許文献２にあるように、大気圧よりも高い圧力に加圧した水（加圧水）を利用する方法がある。これらの熱媒油や加圧水といった熱媒体は流動性を持つことから、熱の配管輸送が容易になる。また、例えば、合成系熱媒油のような高級な熱媒油であれば、３００℃程度の温度域まで熱輸送が可能であり、一方、加圧水であれば、水であっても１００℃以上の熱を輸送することができることから、熱媒油よりも安価な熱媒体として利用できる。加えて、加圧水であれば、輸送先で減圧させることでフラッシュ蒸気を製造することも可能である。
【０００６】
ところが、熱媒体を使って熱輸送する場合には、熱媒体の過熱による危険な状態を避けなければならない。すなわち、設備の破損等を引き起こしたりすることがないように、熱媒体の温度が使用温度の上限を超えないように留意する必要がある。そのため、例えば、予備タンクを設けて熱媒体を余分に確保して対応できるようにしたり、加圧水の圧力をより高めて高温に対応できるように、設備をより強固にしたりポンプ動力を更に高めることも考えられるが、いずれも設備コストが上昇してしまう。特に、工場や製鉄所のように広い敷地内に熱源が複数点在する場合には、再生塔等のような熱を利用する熱利用設備までの輸送配管のトータル距離が長く、そもそも大量の熱媒体を必要とするため、予備タンクを設けるなどして対応することはコスト面での問題が極めて顕著になる。一方で、熱媒体の過熱を防ぐために、排熱の一部を回収せずにそのまま放出してしまうことも考えられるが、本来回収可能な熱を無駄に捨ててしまうことになる。
【０００７】
一方で、化学吸収法によるＣＯ２の分離回収プロセスとして、一般的には、ＣＯ２をほぼ含まないアミン溶液等の吸収液（リーン吸収液）が吸収塔の上部から噴霧されて、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ吸収液）が吸収塔の底部から排出される。このリッチ吸収液は、再生塔に送られてその塔頂から噴霧され、再生塔の塔下部に設置されたリボイラー内において蒸気等により加熱されて、ＣＯ２が放出される。この放出されたＣＯ２は回収され、また、ＣＯ２の吸収量が減ったリーン吸収液は再生塔の底部から排出されて、再びＣＯ２の吸収に利用される。このような化学吸収法は、低温ではＣＯ２の吸収量が多く、高温では少ないといった吸収液の特徴を利用するものであって、吸収塔から排出されたリッチ吸収液は低温であり、再生塔から排出されたリーン吸収液は高温であることから、通常、リッチ吸収液は、再生塔に入る前にリーン吸収液との熱交換により予熱され、吸収液の再生のための加熱に必要な蒸気量を削減するようにしている。
【０００８】
その上で、例えば、ヒートポンプを利用して、吸収塔において吸収液がＣＯ２を吸収した際に発生する熱を回収したり（特許文献３参照）、再生塔で放出されたＣＯ２を冷却して付随する蒸気成分を凝縮分離する際に使用する熱を回収して（特許文献４参照）、それぞれ吸収液の再生のための加熱に利用する技術が検討されている。また、吸収液再生のための再生部を第１と第２とに分けて、第１再生部は外部加熱手段により加熱し、第２再生部は、第１再生部から放出されるガスの熱によって加熱されるようにして、再生に要する熱エネルギーを削減する方法や（特許文献５参照）、ＣＯ２の分離回収の対象となる排ガスの顕熱を使って、吸収液を加熱するための蒸気を製造したり、再生塔に供給されるリッチ吸収液を予熱する（特許文献６参照）ことなども知られている。
【０００９】
これらの方法によれば、外部から供給する必要がある熱量を削減することができるが、上記特許文献３や４では、大きなヒートポンプの設置やその運転に伴うランニングコスト等の上昇を招いてしまう。また、上記特許文献５や６の方法では、吸収液の再生等に必要な熱量を十分に賄うことができないおそれがある。なお、ＣＯ２の分離回収プロセスにおいて、再生塔のリボイラーで加熱に使用された後の飽和水の熱や、再生塔から排気されたＣＯ２の熱などを用いて、例えば地域暖房に使用する温水を得る方法が知られているが（特許文献７参照）、ＣＯ２の分離回収プロセスそのものが必要とする熱量を削減するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２３７１６７号公報
【特許文献２】特開平１−２３４７２３号公報
【特許文献３】ＷＯ２０１１／１２２５２５号パンフレット
【特許文献４】ＷＯ２０１２／１６９６３４号パンフレット
【特許文献５】特開２０１３−２２６４７６号公報
【特許文献６】特開２００９−２４７９３２号公報
【特許文献７】特開２００３−２２５５３７号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】吉田 邦夫，吉田 英生，熱交換器ハンドブック，初版，省エネルギーセンター，東京，2005，pp. 309-318．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、鉄鋼業界においては、「革新的製鉄プロセス技術開発（COURSE50）」として、ＣＯ２排出の抑制とＣＯ２の分離・回収により、ＣＯ２排出量を約３０％削減する目標が掲げられている（http://www.jisf.or.jp/course50/index.html）。このような取り組みは、他の製造業においても同様に進められ、関連する技術開発はより一層重要になる。なかでも、ＣＯ２を分離・回収するうえで、アミン溶液等のアルカリ性の吸収液の加熱のために外部からエネルギーを調達すると新たにＣＯ２が発生してしまうことから、工場や製鉄所等で分散して放出されている排熱を集めて輸送し、再生塔側で熱が回収できて排熱を有効活用できれば、ＣＯ２の分離・回収が更に促進すると考えられる。
【００１３】
このような状況のもと、本発明の目的は、工場や製鉄所等の敷地内に点在する熱源から効率的かつ経済的に熱を回収することができるようにした熱回収方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、これらの熱源設備から効率的かつ経済的に熱を回収することができる熱回収装置を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、上記の熱回収方法を利用して、ＣＯ２の分離・回収を効率的に行うことができるようにしたＣＯ２の分離回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、点在する熱源側に熱媒体を送り出し、熱源との熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにして、熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収する上で、各熱源での熱量の変化に応じて、それぞれの熱源に流通させる熱媒体の流量を制御することで、熱媒体の過熱を防いで、効率的かつ経済的に熱を回収することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１５】
加えて、本発明者らは、上記の熱回収において、化学吸収法により二酸化炭素を分離回収する際に用いられる再生塔を熱利用設備とした場合に、再生塔で熱が回収された熱媒体を使って吸収塔から排出された吸収液を予熱することで、吸収液の再生に必要な熱エネルギーの削減が可能になることを見出し、本発明を完成させた。
【００１６】
すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。
(1)  工場や製鉄所等の敷地内に点在する複数の熱源設備から熱を有したガスとして排出される排熱を熱源とし、これら複数の熱源側には熱利用設備側から各熱源に対して個別に熱媒体を送り出すと共に、各熱源での熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにし、各熱源と熱利用設備側との間で熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収する熱回収方法であって、
各熱源での排熱のガスの流量及び／又は排熱のガスの温度を計測して各熱源での排熱の熱量変化を検出し、各熱源での排熱の熱量変化に応じて熱媒体の過熱を防ぎつつ効率的熱回収のために、各熱源に流通させる熱媒体の流量を制御することを特徴とする熱回収方法。
(2)  複数存在する熱源の温度を相対的に比較して、熱源の温度が高い高温熱源の熱量が増加したときに、熱源の温度が低い低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を高温熱源に振り分けるようにして、循環させる熱媒体の全体流量を一定にしながら、高温熱源の熱媒体の流量を増やすと共に、低温熱源の熱媒体の流量を減らす前記(1)に記載の熱回収方法。
(3)  熱源の温度が最も高い最高温熱源に対して、熱源の温度が最も低い最低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を振り分けるようにする前記(2)に記載の熱回収方法。
(4)  複数存在する熱源のなかで、熱量が増加した熱量増加熱源に着目したときに、残りの熱源のなかで、当該熱量増加熱源よりも熱源の温度が低い低温熱源からなる低温熱源グループから１以上の低温熱源を選択して、その低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加熱源に振り分けるようにして、循環させる熱媒体の全体流量を一定にしながら、熱量増加熱源の熱媒体の流量を増やすと共に、低温熱源の熱媒体の流量を減らす前記(1)に記載の熱回収方法。
(5)  前記低温熱源グループのなかで熱源の温度が最も低い最低温熱源を選択して、その低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加熱源に振り分ける前記(4)に記載の熱回収方法。
(6)  熱源が、製鉄所内で発生する燃焼排ガス、副生ガス、及び、高温物の冷却に使用した後の冷却ガスからなる群から選ばれた１種以上の排熱である前記(1)〜(5)のいずれかに記載の熱回収方法。
(7)  各熱源から熱を得た熱媒体について、少なくとも一部の熱媒体は他の熱媒体と混合せずに個別に熱利用設備側に戻すようにする前記(1)〜(6)のいずれかに記載の熱回収方法。
(8)  熱利用設備が、化学吸収法により二酸化炭素を分離・回収する際に用いられる再生塔である前記(1)〜(7)のいずれかに記載の熱回収方法。
【００１７】
(9) 工場や製鉄所等の敷地内に点在する複数の熱源設備から熱を有したガスとして排出される排熱を熱源とし、これら複数の熱源側には熱利用設備側から各熱源に対して個別に熱媒体を送り出すと共に、各熱源での熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにし、各熱源と熱利用設備側との間で熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収するのに用いられる熱回収装置であって、
熱媒体を熱利用設備側から各熱源に送り出す送り出し配管と、熱媒体を各熱源から熱利用設備側に戻す戻し配管とを備えると共に、各熱源に対して送り出し配管から熱媒体を供給する熱媒体供給手段と、供給された熱媒体を各熱源に流通させて熱交換により熱を得る熱交換器と、各熱源での排熱のガスの流量及び／又は排熱のガスの温度を計測して各熱源における熱量変化を検出する熱量変化検出手段とを備え、かつ、熱量変化検出手段で検出された各熱源での熱量変化に応じて熱媒体の過熱を防ぎつつ効率的熱回収のために、それぞれの熱媒体供給手段を調整して各熱源に供給される熱媒体の流量を制御する流量コントローラとを備えることを特徴とする熱回収装置。
(10)  熱量変化検出手段が、排熱のガスの温度を計測する排熱温度計測器及び／又は排熱のガスの流量を計測する排熱流量計測器である前記(9)に記載の熱回収装置。
(11)  戻し配管が、熱源に対応させて２以上配設され、各熱源で熱を得た熱媒体の少なくとも一部は、他の熱媒体とは混合されずに個別に熱利用設備側に戻される前記(9)又は(10)に記載の熱回収装置。
【００１８】
(12) 前記(1)〜(8)のいずれかに記載の熱回収方法を利用して、二酸化炭素を含有したＣＯ２含有ガスから二酸化炭素の分離回収を行う方法であって、
二酸化炭素の分離回収が、ＣＯ２含有ガスとリーン吸収液とを吸収塔に導入して接触させ、リーン吸収液にＣＯ２含有ガス中の二酸化炭素を吸収させてリッチ吸収液を得る工程と、前記吸収塔から排出されたリッチ吸収液を再生塔に導入して加熱し、リッチ吸収液から二酸化炭素を分離させてリーン吸収液を再生する工程とを有しており、
前記熱回収方法で熱媒体から回収された熱を再生塔におけるリッチ吸収液の加熱に利用すると共に、熱が回収された後の熱媒体を使って、吸収塔から排出されたリッチ吸収液の予熱を行うことを特徴とする二酸化炭素の分離回収方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱回収方法によれば、工場や製鉄所等の敷地内に点在する熱源の熱を効率的かつ経済的に熱利用設備側で回収することができる。
【００２０】
また、本発明における二酸化炭素（CO2）の分離回収方法によれば、吸収液の再生に必要な熱エネルギーの削減が可能となり、ＣＯ２の分離・回収を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、モデル製鉄所における熱源の分布の様子を示した模式説明図である。
【図２】図２は、製鉄所内で発生する排熱の流量変動の様子を示した模式説明図である。
【図３】図３は、製鉄所内で発生する排熱の温度変動の様子を示した模式説明図である。
【図４】図４は、モデル製鉄所で発生する排熱の温度（排ガス温度）と排熱の流量（排ガス流量）との関係を示すものである。
【図５】図５は、熱回収の様子を模式的に示した説明図である。
【図６】図６は、熱回収の様子を模式的に示した別の説明図である。
【図７】図７は、熱回収の様子を模式的に示した更に別の説明図である。
【図８】図８は、実施例１における熱媒油による排熱からの熱回収の様子を模式的に示した説明図である。
【図９】図９は、実施例２における加圧水による排熱からの熱回収の様子を模式的に示した説明図である。
【図１０】図１０は、化学吸収法で用いる吸収液のＣＯ２吸収量の温度依存性を模式的に示したグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３に係るＣＯ２の分離回収プロセスを模式的に示した説明図である。
【図１２】図１２は、実施例４に係るＣＯ２の分離回収プロセスを模式的に示した説明図である。
【図１３】図１３は、従来のＣＯ２分離回収プロセスを模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明では、工場や製鉄所等の敷地内に複数存在する熱源側に熱媒体を送り出し、熱源との熱交換により熱を得た熱媒体を熱利用設備側に戻すようにして、熱源と熱利用設備との間で熱媒体を循環させながら、熱利用設備側で熱媒体の熱を回収する際に、各熱源での熱量の変化に応じて、それぞれの熱源に流通させる熱媒体の流量を制御するようにする。具体的には、各熱源において熱量変化を検出し、熱量が増加した熱源に対して、他の熱源に流通させている熱媒体の一部を振り分ける。
【００２３】
ここで、図１に示したように、例えば製鉄所では、２ｋｍ×３．５ｋｍの広大な敷地内にスラグ顕熱、水砕スラグ処理後の温水、煙突から排出される排ガス顕熱、副生ガス顕熱など、熱源の発生元である熱源設備等が点在しており、仮にこの敷地内のほぼ中央にＣＯ２の分離・回収で用いる再生塔等の熱利用設備を配設したとしても、各熱源からの熱輸送距離はそれぞれ１ｋｍ程度を必要とすることが分かる。また、他の製造業の工場においても、一例として、化学工業における熱分解炉や蒸留塔といった設備や、アルミニウムや銅といった金属の精錬および圧延を行うプロセス等の熱源のほか、ガラス工業における溶解炉やフロートバス、セメント工業の焼成工程におけるプレヒーター、キルン、クーラー等、各種の熱源は工場の敷地内に点在する。なお、この図１は、先述のＣＯＵＲＳＥ５０におけるモデル製鉄所（国内一貫製鉄所の実態調査によって算定された粗鋼生産量800万ton/年の一貫製鉄所）をベースにしたレイアウト図である。また、図中では設備名や工程名を一部略称で示しており、〇を付したものが熱源の箇所である。ここで、○の色が濃いものほど熱源の温度が高いことを意味し、○の大きさが大きいものほど熱源（排熱）の流量が多いことを意味する。
【００２４】
また、図２には、製鉄所内で発生する排熱の流量が、ガス種によっては、操業状態に応じて最大で±５０％を超える範囲で変動する様子が模式的に示されている。更に、図３には、同じく、製鉄所内で発生する排熱の温度が、ガス種によっては、操業状態に応じて最大で±２０％を超える範囲で変動する様子が示されている。これらの模式図に示したように、製鉄所で発生する各種の排熱や、化学工業における熱分解炉で発生する排熱等は、少なくとも流量や温度が変動して、その熱量は常時変化する。
【００２５】
一般に、工場や製鉄所等で発生する排熱の熱量は、「熱量＝温度×流量×比熱容量×密度」で表すことができる。このうち、例えば、製鉄所内で発生する燃焼排ガスや副生ガス等の場合、比熱容量はガス組成に影響を受け、密度はその圧力や組成、温度に影響を受ける。但し、変動量の大きな順で並べれば「流量＞温度＞＞密度〜比熱容量」であり、排熱の熱量は大まかには「熱量∝温度×流量」として考えることができる。
【００２６】
一方で、熱の利用価値の観点では、温度が高い熱源の方が、温度の低い熱源に比べて価値は高いと言える。そのため、温度の高い熱源を優先して熱を回収するのが望ましい。図４には、ＣＯＵＲＳＥ５０のモデル製鉄所で排出される排熱の温度（排ガス温度）と排熱の流量（排ガス流量）との関係が示されている。これによれば、低温側は１００℃程度から高温側は７００℃程度まで広い範囲で分布しており、また、温度が低い排熱は量が多く、反対に温度が高い排熱は量が少ない傾向にあることが分かる。より詳しくは、製鉄所で発生する排熱の代表例を表１に示している。ここで、排熱の分類は、製鉄所内で発生する排熱の温度をそれぞれ相対的に比較したときのものである。また、排熱の種類のうち、燃焼排ガスとは、例えばスラブ加熱炉の加熱用バーナーで使用された後の排ガスのように燃焼に伴って発生するものであり、副生ガスとは、例えばＣＯＧ（コークス炉ガス）のように、カロリーを有して、発生後に製鉄所内で積極的に再利用されるガスであり、冷却ガスとは、例えば焼結クーラーにおける焼結鉱といった高温物を空気や窒素で冷却した際に発生するものである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
そこで、本発明において、熱を有したガスとして排出される排熱を熱源としたときに、好ましくは、排熱の流量、温度、密度、又は比熱容量のいずれか１以上を計測しながら、より好ましくは、排熱の流量又は温度のいずれか一方又は両方を計測しながら、排熱の熱量変化を検出して、熱量が増加した排熱に対して、他の排熱に流通させている熱媒体の一部を振り分けるようにするのがよい。なかでも、利用価値の高い排熱を優先的に回収する観点から、好適には、複数存在する排熱の温度を相対的に比較して、排熱の温度が高い高温排熱の熱量が増加したときに、排熱の温度が低い低温排熱に流通している熱媒体の少なくとも一部を高温排熱に振り分けるようにして、循環させる熱媒体の全体流量を一定にしながら、高温排熱の熱媒体の流量を増やすと共に、低温排熱の熱媒体の流量を減らすようにするのがよい。最も好適には、排熱の温度が最も高い最高温排熱に対して、排熱の温度が最も低い最低温排熱に流通している熱媒体の少なくとも一部を振り分けるようにするのがよい。なお、熱源設備等の稼働状況によっては、例えば、低温排熱の流量がゼロのようなときには、その熱媒体の一部ではなく全部が高温排熱側に割り振られることもあり得る。
【００２９】
ここで、高温排熱（高温熱源）と低温排熱（低温熱源）は、熱回収を行うシステム内に存在する排熱（熱源）の温度を相対的に比較して決められるものである。その決定にあたっては、例えば、熱回収の対象となる排熱の温度を平均して、平均値より高い温度のものを高温排熱とし、平均値より低い温度のものを低温排熱としたり、排熱温度の最高値と排熱温度の最低値との中間値を基準にして、高温排熱と低温排熱を決めるようにしてもよい。ちなみに、表１に示した排熱の高温ガス（高温排熱）と低温ガス（低温排熱）の分類は、中間値を基準にしたものである（中間値付近の排熱は中温ガスとしている）。勿論、例えば、低温ガスに分類される排熱だけで熱回収システムを構成した場合には、上記の考え方に基づき、そのシステム内に存在する排熱の温度を相対的に比較して高温排熱と低温排熱を決めればよい。
【００３０】
また、上記のように排熱温度の平均値や中間値を用いて排熱の温度を相対的に比較するかわりに、或いはこれと併用して、熱量が増加した排熱に着目して、この熱量増加排熱よりも排熱温度が低い低温排熱から熱媒体の少なくとも一部を振り分けるようにしてもよい。すなわち、循環させる熱媒体の全体流量は一定としながら、複数存在する排熱のなかで、熱量が増加した排熱に着目したときに、残りの排熱のなかで、着目した熱量増加排熱よりも排熱温度が低い低温排熱からなる低温排熱グループから少なくとも１つの低温排熱を選択して、その低温排熱に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加排熱に振り分けるようにする。このとき、熱量が増加した排熱が２以上存在すれば、それぞれに対する低温排熱グループのなかから少なくとも１つの低温排熱を選択して、熱量増加排熱に対して各々熱媒体を振り分けるようにすればよい。その際、好適には、低温排熱グループのなかで排熱温度が最も低い最低温排熱を選択するのがよい。
【００３１】
図５は、便宜的に４つの熱源（1a，1a’：高温排熱、1b：中温排熱、1c：低温排熱）から熱を回収する様子を模式的に示したものであり、高温排熱1a，1a’のいずれかの熱量が増加したときに、低温排熱1cに流通させている熱媒体の少なくとも一部を熱量が増加した高温排熱に振り分けるようにすればよい。高温排熱1a，1a’の両方の熱量が増加したときには、それぞれに対して低温排熱1cの熱媒体を振り分けるようにしてもよく、排熱の温度がより高い高温排熱1a（排熱温度：1a＞1a’）に優先して熱媒体を振り分けるようにしてもよい。言い換えれば、例えば、高温排熱1a’の熱量が増加したときに、この熱量増加排熱1a’よりも排熱温度が低い中温排熱1b及び低温排熱1cからなる低温排熱グループから少なくとも１つの低温排熱を選択して、その低温排熱に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加排熱1a’に振り分けるようにすればよい。このとき、好ましくは、低温排熱グループのなかで排熱温度が最も低い低温排熱1cを選択して、その熱媒体を熱量増加排熱1a’に振り分けるのがよい。
【００３２】
また、本発明で用いる熱媒体については特に制限はなく、熱媒油や加圧水のほか、水蒸気や空気のようなガスなど、公知のものを使用することができる。各熱源で熱交換により熱を得た熱媒体については、図５に示したように、それらをひとつの戻し配管３でまとめて熱利用設備２側に戻すようにしてもよく、或いは、図６に示したように（この例では熱源が３つ）、熱源ごとであったり、図７に示したように（この例では熱源が６つ）、熱源の温度や流量に対応させるなどして、戻し配管（4a，4b，4c）を複数設け、各熱源で熱を得た熱媒体の少なくとも一部を他の熱媒体と混合せずに個別に熱利用設備２側に戻すようにしてもよい。特に、図６や図７に示したような例は、利用価値の高い高温の熱源で熱交換した熱媒体から高温の熱をそのまま回収するような場合に適している。
【００３３】
本発明によって回収された熱は、熱利用設備の種類やその形態等に応じて適宜の処理を経て利用することができる。例えば、化学吸収法によりＣＯ２を分離・回収するのに用いられる再生塔の場合には、ボイラーやフラッシュタンク等を用いて蒸気を製造して、吸収液の加熱に利用される。その際、使用する蒸気としては、加熱効率等の面から乾き飽和蒸気が望ましい。また、排熱を利用した発電の場合には、低沸点媒体を蒸発させ、タービンを回すことで発電に利用される。そして、熱利用設備側で熱を回収した熱媒体は、再び熱源側に送られて熱回収に使用する。なお、熱媒体が加圧水であって、フラッシュタンクでその一部が蒸気に変換されて加熱に利用された場合、使用後の蒸気は戻り水となって再び熱媒体として使うことができる。
【００３４】
また、本発明における熱回収方法を利用するにあたっては、例えば上述の図５〜７に示したような熱回収装置を使用することができる。すなわち、本発明の熱回収装置は、熱媒体を熱利用設備２側から熱源１側に送り出す送り出し配管３と、熱媒体を熱源１側から熱利用設備２側に戻す戻し配管４とを備えており、各熱源１に対しては、それぞれポンプや流量調整バルブ等の熱媒体供給手段５によって熱媒体を供給する。供給された熱媒体は、各熱源に流通させて熱交換器６により熱を得て、戻し配管４を通じて熱利用設備２側に戻される。また、各熱源１には、熱源１の熱量変化を検出するための熱量変化検出手段７が備えられており、更には、これらの熱量変化検出手段７で検出された各熱源での熱量変化に応じて、それぞれの熱媒体供給手段５を調整し、各熱源１に供給される熱媒体の流量を制御するための流量コントローラ８が備えられている。
【００３５】
ここで、熱量変化検出手段７について、熱源が排熱の場合には、具体的には、排熱の流量を計測する排熱流量計測器や排熱の温度を計測する排熱温度計測器のほか、排熱の密度を計測するために圧力計測器、温度計測器、組成計測器等の計測結果から密度を演算する演算器や、排熱の比熱容量を計測するために温度計測器、組成計測器等の計測結果から比熱容量を演算する演算器等を例示することができる。なかでも好ましくは、熱量変化検出手段７として、排熱温度計測器又は排熱流量計測器のいずれか一方或いは両方を備えるのがよい。そして、熱量変化検出手段７で検出された熱量変化に関するデータは、流量コントローラ８に集約され、熱源ごとに必要な熱媒体の流量を算出する。このとき、例えば、高温熱源の熱量が増加して熱媒体の不足が予測されるようであれば、上述したように、熱量が増加した熱源に対して他の熱源に流通させている熱媒体の一部が振り分けられるように、流量コントローラ８から各熱源１における熱媒体供給手段５に指示が出されて、熱媒体の流量が制御される。或いは、熱量変化検出手段７が熱量の増加した熱量増加熱源を検出したときに、残りの熱源のなかで、当該熱量増加熱源よりも熱源温度が低い低温熱源からなる低温熱源グループから少なくとも１つの低温熱源を選択して、その低温熱源に流通している熱媒体の少なくとも一部を熱量増加熱源に振り分けられるように、流量コントローラ８から指示が出される。
【００３６】
そして、本発明における熱回収装置は、図６や図７に示されるように、熱源に対応させて、複数の戻し配管（4a，4b，4c）を配設して、各熱源で熱を得た熱媒体の少なくとも一部は他の熱媒体と混合されずに個別に熱利用設備２側に輸送できるようにしてもよい。更には、回収した熱の利用形態に応じて、例えば、熱利用設備２は、蒸気を製造するためのボイラーやフラッシュタンク等の装置を備えるようにしてもよい。
【００３７】
また、本発明の熱回収方法を利用して、二酸化炭素（CO2）を含有したＣＯ２含有ガスからＣＯ２の分離回収を行うにあたっては、次のような方法を採用することができる。すなわち、ＣＯ２の分離回収が、ＣＯ２含有ガス中のＣＯ２を吸収液に吸収させてリッチ吸収液とし、該リッチ吸収液を加熱してＣＯ２を分離させてリーン吸収液とする化学吸収法によるものであって、ｉ）ＣＯ２含有ガスとリーン吸収液とを吸収塔に導入して接触させ、リーン吸収液にＣＯ２含有ガス中の二酸化炭素を吸収させてリッチ吸収液を得る工程と、ii）前記吸収塔から排出されたリッチ吸収液を再生塔に導入して加熱し、リッチ吸収液から二酸化炭素を分離させてリーン吸収液を再生する工程とを有するときに、この再生塔を熱利用設備とすれば、本発明の熱回収方法によって、複数存在する熱源側に熱媒体を送り出し、熱交換により熱を得た熱媒体を再生塔側に戻すようにして、熱源と再生塔との間で熱媒体を循環させながら、再生塔側で熱媒体の熱を回収して、その熱を再生塔におけるリッチ吸収液の加熱に利用する。加えて、熱が回収された後の熱媒体を使って、吸収塔から排出されたリッチ吸収液の予熱を行うようにする。
【００３８】
前述したように、化学吸収法は、低温ではＣＯ２の吸収量が多く、高温では少ないといった吸収液の特徴を利用するものである。図１０には、吸収液のＣＯ２吸収量の温度依存性が模式的に示されており、低い温度で吸収液にＣＯ２を吸収させ、ＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ吸収液）を別の場所に運んで、加熱して高い温度にすることで、吸収液からＣＯ２を放散（分離）させてＣＯ２の回収を行う。このＣＯ２を放散した吸収液（リーン吸収液）は、ＣＯ２の吸収が可能な状態となり、吸収塔に戻されて再びＣＯ２の吸収に使われる。
【００３９】
すなわち、化学吸収法によるＣＯ２の分離回収では、図１３に示したように、一般に、ＣＯ２含有ガス１１が導入された吸収塔１２の上部からＣＯ２をほぼ含まない吸収液（リーン吸収液１３）が噴霧され、ＣＯ２含有ガス１１からＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ吸収液１４）が吸収塔１２の底部から排出される。このとき、ＣＯ２が除去されたＣＯ２含有ガス１１は精製ガス１６として放出される。また、吸収塔１２から排出されたリッチ吸収液１４は、再生塔１７に送られてその塔頂から噴霧され、再生塔１７の塔下部に設置されたリボイラー１８内において蒸気等により加熱されて、ＣＯ２が放出される。放出されたＣＯ２は冷却器１９で冷却されて、付随した蒸気成分が凝縮分離されてＣＯ２ガス２０として回収される。一方、ＣＯ２の吸収量が減ったリーン吸収液１３は再生塔１７の底部から排出されて、再びＣＯ２の吸収に利用される。このとき、再生塔１７から排出されたリーン吸収液１３は高温であり、吸収塔１２から排出されたリッチ吸収液１４は低温であることから、通常は、リッチ吸収液１４は、再生塔１７に入る前に熱交換器２１でリーン吸収液１３と熱交換され、予熱される。これによって、再生塔１７におけるリッチ吸収液１４の加熱に必要な熱量が削減される。更に、リーン吸収液１３は、吸収塔１２に導入される前に冷却器１５により冷却されて、再びＣＯ２の吸収に使われる。なお、再生塔１７での加熱にリボイラー等の蒸気を使うことで、蒸気の凝縮による加熱は熱伝達係数が高いため、リボイラーをコンパクトにでき、また、蒸気の凝縮はリボイラーの圧力が一定であれば常に同じ温度で起こるため、リボイラー内の吸収液の温度管理が容易であって、吸収液の熱による変性を防止することができる。
【００４０】
このような従来のＣＯ２の分離回収に対して、本発明では、上述した熱回収方法で熱媒体から回収された熱を再生塔１７におけるリッチ吸収液１４の加熱に利用すると共に、熱が回収された後の熱媒体によって、吸収塔１２から排出されたリッチ吸収液１４の予熱を行うようにする。再生塔１７におけるリッチ吸収液１４の加熱は、一般に、再生塔１７の塔下部に設置されたリボイラーにおいて蒸気等を利用して行われるが、本発明における熱回収方法で熱を回収した熱媒体を用いてボイラーやフラッシュタンク等で蒸気を製造し、製造した蒸気を用いてリボイラーにおいてリッチ吸収液１４の加熱を行うと、ボイラーやフラッシュタンク等で蒸気を製造した後の熱媒体は蒸気と同じかそれよりも高い温度を保有する。そこで、この蒸気製造後の熱媒体の熱を利用して、再生塔１７に供給される前のリッチ吸収液１４を加熱することで、リッチ吸収液１４の昇温熱として使われる分だけ再生塔１７での蒸気量を削減することが可能になる。すなわち、本発明におけるＣＯ２の分離回収方法では、図１３に示したような従来のＣＯ２分離回収装置に加えて、再生塔１７におけるリボイラー等で蒸気を製造した後の熱媒体と再生塔１７に供給される前のリッチ吸収液１４との間で熱交換を行う熱交換器（図示外）を更に設けるようにする。
【００４１】
ここで、ＣＯ２を吸収させる吸収液としては、特に制限はなく、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等のアルカノールアミン水溶液のほか、アンモニア等の公知のものを用いることができる。また、ＣＯ２を分離回収する対象のＣＯ２含有ガスについても特に制限はなく、例えば、石炭、重油、天然ガス等を燃料とする火力発電所、製造所のボイラー、セメント工場のキルン、コークスで酸化鉄を還元する製鉄所の高炉、銑鉄中の炭素を燃焼して製鋼する同じく製鉄所の転炉、石炭ガス化複合発電設備等からの排ガスをはじめとして、採掘時天然ガス、改質ガス等が挙げられる。これらのＣＯ２含有ガス中の二酸化炭素濃度は、ガス種にもよるが、通常は５〜３０体積％程度である。なお、ＣＯ２含有ガスには、二酸化炭素以外に水蒸気、ＣＯ、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＳＯ２、ＮＯ２、水素等のガスが含まれていてもよい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。なお、下記では熱量計算を主にしているが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
製鉄所の鋼材加熱炉において燃料を燃焼して排出された燃焼排ガス（排出温度：400℃）と、同じく鉄鋼製造過程における成品冷却後の冷却ガス（排出温度：200℃）とを熱源とし、また、化学吸収法により二酸化炭素（CO２）を分離・回収するための再生塔を熱利用設備として、本発明に係る方法を用いて熱回収を行った。
【００４４】
図８には、この実施例１で用いる熱回収装置が示されている。ここで、前記燃焼排ガスが高温排熱1aであり、前記成品冷却後の冷却ガスが低温排熱1cである。また、熱媒油ボイラー１０を備えた再生塔９が熱利用設備２であり、熱媒体として熱媒油（最高使用温度250℃）が用いられて、これらの熱源１と熱利用設備２との間を循環する。
この熱回収装置は、熱媒油を熱利用設備２側から熱源１側に送り出す送り出し配管３と、熱源（1a，1c）ごとに熱媒油を熱利用設備２側に戻す戻し配管４（4a，4c）とを備えており、各熱源１に対しては、送り出し配管３からそれぞれポンプ（熱媒体供給手段）５によって熱媒油が供給される。供給された熱媒油は、各熱源１で熱交換器６により熱交換されて、熱を得た熱媒油は、それぞれ高温戻し配管4a、低温戻し配管4cを通じて熱利用設備２側に戻される。
【００４５】
また、各熱源１には、熱源（1a，1c）ごとに排熱の熱量変化を検出するための熱量変化検出手段７として、排熱の流量を計測する排熱流量計測器7aと排熱の温度を計測する排熱温度計測器7bとが備えられており、更には、これらによって各熱源１で計測された排熱の流量及び温度のデータを集約し、熱量変化に応じて熱源ごとに必要な熱媒油の流量を算出すると共に、それぞれのポンプ５に指示を出して熱媒油の流量を調整し、流量配分を制御する流量コントローラ８が備えられている。
【００４６】
そして、熱利用設備２側に戻された熱媒油は、熱媒油ボイラー１０で蒸気を製造するために熱を使用した後は、送出し配管３を通じて、再び熱源１側に送り出される。このような熱回収によって製造された蒸気は再生塔９へと送られて、アミン溶液等の吸収液の加熱（CO２回収）に利用される。なお、加熱に用いられた蒸気は、戻り水となって熱媒油ボイラー１０に戻される。
【００４７】
ここで、表２に示した条件で熱回収したものを定格時として、高温排熱1aの流量が５０％増加したときに、本発明に係る方法を用いて熱回収した場合について、排熱の状態（流量、温度）、熱媒油の状態（流量、熱回収前後における温度）、回収される熱量をそれぞれ表３に示した。このとき、表２に示した定格時の熱交換条件を満足するように、予め、排熱や熱媒油の流速、及びそれらの流路径等を決めた上で、熱交換器に対する熱伝達の予測式から熱伝達係数を算出して、熱交換器に必要とされる長さ（サイズ）を算出することで、熱交換器を設計した。次いで、この熱交換器に通す排熱や熱媒油の流量を表３に示した高温排熱の流量増加条件に変更させると、熱伝達の予測式から決まる熱伝達係数が当初設計時（定格時）の値から変化することから、その熱伝達係数と使用する熱交換器のサイズを基に、熱交換される熱量や熱交換後の各熱媒油の温度が決まることになる。
【００４８】
なお、表２及び表３において、排熱の流量と熱媒油の流量を相対化するときに用いた値は、表２に示した定格時における高温排熱1aの流量で統一されている。また、回収される熱量を相対化するときに用いた値は、表２に示した定格時における高温排熱1a側での回収熱量で統一されている。すなわち、ここでは、定格条件のときに、熱媒油温度が高温排熱1a側で２５０℃、低温低温排熱1c側で１５０℃になるような熱交換器がそれぞれ用いられており、高温排熱1aの流量が５０％増加したときに、高温排熱1a側の熱媒油温度が２５０℃で維持されるように、熱媒油流量を制御（流量増加）している。その際、高温排熱1a側の熱媒油の流量を増加させたことに伴い、低温排熱1c側への熱媒油の流量が減少し、結果として、低温排熱1c側の熱媒油温度は１５２℃に上昇している。
【００４９】
【表２】
0006566252.tif 000003
【００５０】
【表３】
0006566252.tif 000004
【００５１】
表３に示した高温排熱流量５０％増加時には、流量コントローラ８により高温排熱1a側のポンプ５と低温排熱1c側のポンプ５を調整することで、定格時に比べて高温排熱1aの熱媒油の流量が増加していると共に（0.5→0.7）、低温排熱1cの熱媒油の流量が減少しているが（4.5→4.3）、このシステム内の熱媒油の合計量に変化はない。
その一方で、回収される熱量に着目すると、表３に示したように本発明を適用することで、熱利用設備２で回収される熱量の合計は、定格時の４．００から４．３７へと大きく増加することが分かる。しかも、熱媒油の最高使用温度（250℃）は維持されており、本発明の有用性が確認できる。
【００５２】
また、高温排熱1aの流量が５０％増加したときに、仮に本発明の方法を適用しないときは、下記表４に示したとおりになる。すなわち、熱媒油の使用温度の上限（250℃）を超えないようにするには、高温排熱1aの増加分は熱交換器を通さずに捨ててしまう（大気放散する）必要があり、その結果、回収される熱量は定格時と比べて変化しない。
【００５３】
【表４】
0006566252.tif 000005
【００５４】
（実施例２）
製鉄所の鉄鋼製造過程における副生ガス（排出温度：600℃）と、同じく鋼材加熱炉において燃料を燃焼して排出された燃焼排ガス（排出温度：400℃）と、同じく鉄鋼製造過程における成品冷却後の冷却ガス（排出温度：170℃）とを熱源とし、また、加圧水（設備上の理由で最高使用温度は180℃に制限）を熱媒体として、本発明に係る方法を用いて熱回収を行った。
【００５５】
図９には、この実施例２で用いる熱回収装置が示されている。ここでは、上記熱源の最高温度と最低温度との中間値（335℃）を基準にして、前記副生ガス及び燃焼排ガスを高温排熱とし（副生ガス1a、燃焼排ガス1a’：温度1a＞1a’）、前記成品冷却後の冷却ガスを低温排熱1cとする。また、フラッシュタンク１１を備えた再生塔９を熱利用設備２として、各熱源で熱を得た加圧水は、それぞれ高温戻し配管4a、高温戻し配管4a’、低温戻し配管4cを通じて熱利用設備２側に戻される。これら以外については、実施例１における熱回収装置と同様である。なお、熱利用設備２側に戻された加圧水は、フラッシュタンクにおいてその一部が蒸気に変換されて再生塔９に送られ、アミン溶液等の吸収液の加熱（CO２回収）に利用される。そして、加熱に用いられた蒸気は戻り水となり、図示外の加圧ポンプで加圧されて、再び熱媒体として使用される。また、フラッシュタンクにおいて蒸気に変換されなかった加圧水についても、再び熱媒体として熱回収に使われる。
【００５６】
ここで、表５に示した条件で熱回収したものを定格時として、高温排熱1aの流量が５０％増加し、高温排熱1a’の流量が３０％増加したときに、本発明に係る方法を用いて熱回収した場合について、排熱の状態（流量、温度）、加圧水の状態（流量、熱回収前後における温度）、回収される熱量をそれぞれ表６に示した。なお、排熱の流量と加圧水の流量を相対化するときに用いた値は、実施例１と同様に、表５に示した定格時における高温排熱1aの流量で統一されている。また、回収される熱量を相対化するときに用いた値は、表５に示した定格時における高温排熱1a側での回収熱量で統一されている。
【００５７】
【表５】
0006566252.tif 000006
【００５８】
【表６】
0006566252.tif 000007
【００５９】
表５に示した高温排熱の流量増加時（1a：50％増、1a’：30％増）には、流量コントローラ８により高温排熱1a、高温排熱1a’、及び低温排熱1cのポンプ５をそれぞれ調整することで、定格時に比べて高温排熱1aの熱媒油の流量（0.5→0.7）、及び高温排熱1a’の熱媒油の流量（2.8→3.4）がそれぞれ増加していると共に、低温排熱1cの熱媒油の流量（4.8→4.0）が減少しているが、このシステム内の熱媒油の合計量に変化はない。
その一方で、回収される熱量に着目すると、表５に示したように本発明を適用することで、熱利用設備２で回収される熱量の合計は、定格時の１２．０３から１３．３２へと大きく増加することが分かる。しかも、加圧水の最高使用温度（180℃）は維持されており、本発明の有用性が確認できる。
【００６０】
また、高温排熱の流量が増加したときに、仮に本発明の方法を適用しないときは、下記表７に示したとおりになる。すなわち、加圧水の使用温度の上限（180℃）を超えないようにするには、高温排熱1a及び高温排熱1a’の増加分は熱交換器を通さずに捨ててしまう（大気放散する）必要があり、その結果、回収される熱量は定格時と比べて変化しない。
【００６１】
【表７】
0006566252.tif 000008
【００６２】
以上のとおり、本発明によれば、熱媒体の過熱を防ぎながら、効率的かつ経済的に熱を回収することができる。特に、工場や製鉄所のように広い敷地内に熱源が複数点在するような場合でも、コスト上昇を抑えて熱利用設備側で熱を回収することができる。そのため、例えば、ＣＯ２の分離・回収を行うにあたり、工場や製鉄所等で分散して放出されている排熱を集めて輸送し、再生塔側で熱を回収することができるため、排熱の有効活用が可能になる。
【００６３】
（実施例３）
実施例１に示したような熱回収方法を利用して、ＣＯ２含有ガスからのＣＯ２の分離回収を行った。図１１は、この実施例３に係るＣＯ２の分離回収プロセスを模式的に示した説明図である。吸収塔の部分は省略しているが、高炉ガス（BFG）等のＣＯ２含有ガスが導入された吸収塔の上部からＣＯ２をほぼ含まない吸収液（リーン吸収液１３）が噴霧され、ＣＯ２含有ガスからＣＯ２を吸収した吸収液（リッチ吸収液１４）が吸収塔の底部から排出されて、ＣＯ２が除去されたＣＯ２含有ガスが精製ガスとして放出される点については、図１３に示した従来のＣＯ２分離回収プロセスと同様である。
【００６４】
そして、この実施例３に係るＣＯ２の分離回収プロセスでは、図示外の吸収塔から排出されたリッチ吸収液１４が、再生塔１７に入る前に第１の熱交換器２１でリーン吸収液１３と熱交換されて予熱されると共に、再生塔１７におけるリッチ吸収液１４の加熱に必要な熱が回収された後の熱媒体２２との間で第２の熱交換器２３により熱交換されて予熱され、再生塔１７に導入される。すなわち、実施例１に示したような熱回収方法により各熱源１から熱を回収した熱媒体２２は、節炭器を備えたボイラー２４で蒸気を製造した後、一部が熱源１側に直接戻され、残りは第２の熱交換器２３に送られて、再生塔１７に導入される前のリッチ吸収液１４と熱交換された上で熱源１側に戻される。
【００６５】
一方で、ボイラー２４で製造された蒸気２５は再生塔１７の塔下部に設置されたリボイラー１８に送られる。そして、第２の熱交換器２３で予熱されたリッチ吸収液１４は、再生塔１７に送られてその塔頂から噴霧され、リボイラー１８による蒸気で加熱されて、リーン吸収液１３に再生される。このリーン吸収液１３は再生塔１７の底部から排出されて、図示外の吸収塔に送られて再びＣＯ２の吸収に利用され、また、再生塔１７で放出されたＣＯ２は冷却器１９で冷却されて、付随した蒸気成分が凝縮分離されてＣＯ２ガス２０として回収される。
【００６６】
ここで、熱媒体として熱媒油を用いて実施例１の熱回収方法により熱を回収し、節炭器を備えたボイラー２４で蒸気を製造して、その蒸気をリボイラー１８に送って再生塔１７のリッチ吸収液（リッチアミン溶液）を加熱してＣＯ２ガス２０を回収した。また、節炭器を備えたボイラー２４で蒸気を製造した後の熱媒油２２のうち、体積割合で８０％を第２の熱交換器２３に送って、再生塔１７に導入される前のリッチ吸収液（リッチアミン溶液）１４を予熱した。このとき、上記熱回収方法で熱を回収した熱媒油２２は、その熱がボイラーにおける蒸気製造で使用されて１２５℃程度まで温度が下がり、更にその熱媒油２２は、節炭器においてボイラーで蒸発させる水の温度上昇に使われた結果、１２０℃程度まで下がるとして、この熱媒油２２を使って第２の熱交換器２３でリッチアミン溶液１４の予熱に用いるようにした。
【００６７】
そして、表８に示したような条件のもと、第２の熱交換器２３による熱交換により、リッチアミン溶液１４は７９℃から９３℃まで温度上昇し、熱媒油は１２０℃から１０１℃まで温度低下した。この予熱量はＣＯ２単位回収量当り０．５ＧＪにもなる。一般に、アミン溶液の再生に必要な熱原単位は２．０〜４．０ＧＪになることから、その加熱に必要な蒸気の節減に大きく貢献できると考えられる。
【００６８】
【表８】
0006566252.tif 000009
【００６９】
（実施例４）
実施例２に示したような熱回収方法を利用して、ＣＯ２含有ガスからのＣＯ２の分離回収を行った。図１２は、この実施例４に係るＣＯ２の分離回収プロセスを模式的に示した説明図であり、図１１と同様、吸収塔の部分は省略している。
【００７０】
この実施例４に係るＣＯ２の分離回収プロセスでは、実施例２に示したような熱回収方法により各熱源１から熱を回収した加圧水２６は、フラッシュタンク２７で蒸気を製造した後に戻り水となる。戻り水は全量（100％）が第２の熱交換器２３に送られて、再生塔１７に導入される前のリッチ吸収液（リッチアミン溶液）１４と熱交換された上で熱源１側に戻される。このとき、上記熱回収方法で熱を回収した加圧水２６は、フラッシュタンク２７において１１５℃の蒸気と１１５℃の加圧水とに分離されるとして、ここでは１１５℃の加圧水を使って、第２の熱交換器２３でリッチアミン溶液１４の予熱に用いるようにした。
なお、熱源１側に戻される水はいずれも図示外の加圧ポンプにより加圧され、加圧水として循環する。このようにして、熱媒体として加圧水を用いて実施例２の熱回収方法により熱を回収し、実施例３と同様、再生塔１７に導入される前のリッチアミン溶液１４を予熱した。
【００７１】
そして、表９に示したような条件のもと、第２の熱交換器２３による熱交換により、リッチアミン溶液１４は７９℃から８４℃まで温度上昇し、加圧水は１１５℃から１１０℃まで温度低下した。この予熱量はＣＯ２単位回収量当り０．２ＧＪにもなる。上述したように、一般にアミン溶液の再生に必要な熱原単位は２．０〜４．０ＧＪになることから、加熱に必要な蒸気の節減に大きく貢献できると考えられる。
【００７２】
【表９】
0006566252.tif 000010
【符号の説明】
【００７３】
１：熱源、1a，1a’：高温排熱、1b：中温排熱、1c：低温排熱、２：熱利用設備、３：送り出し配管、４：戻し配管、５：熱媒体供給手段、６：熱交換器、７：熱量変化検出手段、８：流量コントローラ、９：再生塔、１０：熱媒油ボイラー、１１：ＣＯ２含有ガス、１２：吸収塔、１３：リーン吸収液、１４：リッチ吸収液、１５：冷却器、１６：精製ガス、１７：再生塔、１８：リボイラー、１９：冷却器１９、２０：ＣＯ２ガス、２１：熱交換器（第１の熱交換器）、２２：熱媒体、２３：熱交換器（第２の熱交換器）、２４：節炭器及びボイラー、２５：蒸気、２６：加圧水、２７：フラッシュタンク。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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