(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象ガスに含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させて前記処理対象ガスを吸収塔排ガスとして排出する吸収塔と、前記吸収塔から供給される前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる再生塔と、を有するシステム本体と、
前記吸収塔に供給される前記処理対象ガスの二酸化炭素を除く酸性成分の濃度を計測する入口濃度計と、
前記吸収塔に供給される前記処理対象ガスの流量を計測する入口流量計と、
前記吸収塔から排出される前記吸収塔排ガスの前記酸性成分の濃度を計測する出口濃度計と、
前記吸収塔から排出される前記吸収塔排ガスの流量を計測する出口流量計と、
前記システム本体に前記吸収液を補給する吸収液補給部と、
蓄積量算出部を有する制御装置と、を備え、
前記制御装置の前記蓄積量算出部は、前記入口濃度計および前記入口流量計により計測された前記処理対象ガスの前記酸性成分の濃度および流量に基づいて算出される前記処理対象ガスが含有する前記酸性成分の含有量と、前記出口濃度計および前記出口流量計により計測された前記吸収塔排ガスの前記酸性成分の濃度および流量に基づいて算出される前記吸収塔排ガスが含有する前記酸性成分の含有量との差から、前記吸収塔において前記吸収液に取り込まれた前記酸性成分の取込量を算出して積算し、前記吸収液に蓄積された前記酸性成分の蓄積量を算出し、
前記制御装置は、算出された前記蓄積量に基づいて、前記吸収液補給部による前記吸収液の補給量を調整することを特徴とする二酸化炭素分離回収システム。
【請求項２】
前記吸収液補給部は、補給用の前記吸収液を貯蔵する補給タンクと、前記補給タンクからの前記吸収液の補給量を調整する補給弁と、を有し、
前記制御装置は、前記補給弁を制御することにより、前記吸収液の補給量を調整することを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項３】
前記吸収液補給部は、前記システム本体の前記吸収塔に前記吸収液を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項４】
前記システム本体は、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられた再生熱交換器であって、前記吸収塔から前記再生塔に供給される前記吸収液と、前記再生塔から前記吸収塔に供給される前記吸収液とを熱交換させる再生熱交換器と、前記吸収塔から前記再生熱交換器に前記吸収液を供給する吸収液ラインと、を更に有し、
前記吸収液補給部は、前記システム本体の前記吸収塔および前記吸収液ラインのうちのいずれかに前記吸収液を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項５】
前記システム本体から前記吸収液を排出する吸収液排出部を更に備え、
前記制御装置は、前記吸収液補給部による前記吸収液の補給量に基づいて、前記吸収液排出部による前記吸収液の排出量を調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項６】
前記吸収液排出部は、前記吸収液の排出量を調整する排出弁を有し、
前記制御装置は、前記排出弁を制御することにより、前記吸収液の排出量を調整することを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項７】
前記システム本体は、前記吸収塔と前記再生塔との間に設けられた再生熱交換器であって、前記吸収塔から前記再生塔に供給される前記吸収液と、前記再生塔から前記吸収塔に供給される前記吸収液とを熱交換させる再生熱交換器と、前記吸収塔から前記再生熱交換器に前記吸収液を供給する吸収液ラインと、を更に有し、
前記吸収液排出部は、前記システム本体の前記吸収塔および前記吸収液ラインのうちのいずれかから前記吸収液を排出することを特徴とする請求項５または６に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項８】
前記吸収液ラインに、吸収液用ポンプが設けられ、
前記吸収液排出部は、前記吸収液ラインのうち前記吸収液用ポンプと前記再生熱交換器との間の部分から前記吸収液を排出することを特徴とする請求項７に記載の二酸化炭素分離回収システム。
【請求項９】
処理対象ガスに含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させて前記処理対象ガスを吸収塔排ガスとして排出する吸収塔と、前記吸収塔から供給される前記吸収液から前記二酸化炭素ガスを放出させる再生塔と、を有するシステム本体を備えた二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法であって、
前記吸収塔に供給される前記処理対象ガスの二酸化炭素を除く酸性成分の濃度および流量を計測するとともに、前記吸収塔から排出される前記吸収塔排ガスの前記酸性成分の濃度および流量を計測する工程と、
前記吸収塔に供給される前記処理対象ガスの前記酸性成分の濃度および流量に基づいて算出される前記処理対象ガスが含有する前記酸性成分の含有量と、前記吸収塔から排出される前記吸収塔排ガスの前記酸性成分の濃度および流量に基づいて算出される前記吸収塔排ガスが含有する前記酸性成分の含有量との差から、前記吸収塔において前記吸収液に取り込まれた前記酸性成分の取込量を算出して積算し、前記吸収液に蓄積された前記酸性成分の蓄積量を算出する工程と、
前記システム本体に吸収液を補給する工程と、を備え、
前記吸収液を補給する工程において、算出された前記蓄積量に基づいて、前記吸収液の補給量が調整されることを特徴とする二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法。
【請求項１０】
前記システム本体から前記吸収液を排出する工程を更に備え、
前記吸収液を排出する工程において、前記吸収液の補給量に基づいて、前記吸収液の排出量が調整されることを特徴とする請求項９に記載の二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、二酸化炭素分離回収システムおよびその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を助長する二酸化炭素ガスは、世界中で増加の一途を辿っている。二酸化炭素ガスの主たる排出源は、化石燃料を燃焼する火力発電所からの燃焼排ガスであり、実に世界の全排出量の２５％を占めている。
【０００３】
近年、二酸化炭素ガスの排出を抑制する有効な対策として、燃焼排ガスに含有される二酸化炭素ガスを回収して貯留する二酸化炭素回収貯留技術が注目されている。この技術では、二酸化炭素ガスを含有した燃焼排ガスに吸収液を接触させて、二酸化炭素を分離して回収している。この二酸化炭素分離回収技術は、火力発電所に好適に適用できるが、その他のプロセス排ガスを排出する設備にも好適に適用できる。そのようなプロセス排ガスの一例として、清掃工場排ガスや高炉排ガスなどが挙げられる。いずれのプロセス排ガスに含有される二酸化炭素ガスも、火力発電所と同様に分離して回収することができる。
【０００４】
二酸化炭素分離回収システムは、例えば、供給される燃焼排ガスに含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させてリッチ液を生成する吸収塔と、吸収塔から供給されたリッチ液から二酸化炭素ガスを排出させてリーン液を生成する再生塔と、を備えている。再生塔において生成されたリーン液は吸収塔に供給されて、吸収塔においてリーン液からリッチ液が生成される。再生塔に供給されたリッチ液は、リボイラーにおいて吸収液から生成された蒸気により加熱されて、二酸化炭素ガスを放出する。リッチ液から放出された二酸化炭素ガスは、再生塔から排出される。このようにして、二酸化炭素分離回収システムは、燃焼排ガスから二酸化炭素ガスを分離して回収するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０８５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、吸収塔に供給される燃焼排ガスには、酸性成分（窒素酸化物、硫黄酸化物など）が含有されている。このことにより、吸収塔において、燃焼排ガスに含有されていた酸性成分が吸収液に取り込まれ、吸収液に酸性成分が蓄積されて、吸収液の酸性成分濃度が増大していく。吸収液は、この酸性成分によって劣化する傾向にある。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、吸収液に蓄積される酸性成分の濃度を容易に低減することができる二酸化炭素分離回収システムおよび二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法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】
実施の形態による二酸化炭素分離回収システムは、システム本体を備えている。このシステム本体は、処理対象ガスに含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させて処理対象ガスを吸収塔排ガスとして排出する吸収塔と、吸収塔から供給される吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる再生塔と、を有している。また、二酸化炭素分離回収システムは、吸収塔に供給される処理対象ガスの酸性成分濃度を計測する入口濃度計と、吸収塔から排出される吸収塔排ガスの酸性成分濃度を計測する出口濃度計と、システム本体に吸収液を補給する吸収液補給部と、制御装置と、を備えている。制御装置は、入口濃度計により計測された処理対象ガスの酸性成分濃度と、出口濃度計により計測された吸収塔排ガスの酸性成分濃度とに基づいて、吸収液補給部による吸収液の補給量を調整する。
【０００９】
実施の形態による二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法は、システム本体を備えた二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法である。このシステム本体は、処理対象ガスに含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させて処理対象ガスを吸収塔排ガスとして排出する吸収塔と、吸収塔から供給される吸収液から二酸化炭素ガスを放出させる再生塔と、を有している。二酸化炭素分離回収システムの運転制御方法は、吸収塔に供給される処理対象ガスの酸性成分濃度を計測するとともに、吸収塔から排出される吸収塔排ガスの酸性成分濃度を計測する工程と、システム本体に吸収液を補給する工程と、を備えている。吸収液を補給する工程において、計測された処理対象ガスの酸性成分濃度と、計測された吸収塔排ガスの酸性成分濃度とに基づいて、吸収液の補給量が調整される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸収液に蓄積される酸性成分の濃度を容易に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における二酸化炭素分離回収システムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、図１の二酸化炭素分離回収システムにおける制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における二酸化炭素分離回収システムおよびその運転制御方法について説明する。
【００１３】
図１に示すように、二酸化炭素分離回収システム１は、燃焼排ガス２（処理対象ガス）に含有される二酸化炭素ガスを分離して回収するシステム本体１ａを備えている。
【００１４】
このシステム本体１ａは、燃焼排ガス２（処理対象ガス）に含有される二酸化炭素ガスを吸収液に吸収させる吸収塔２０と、吸収塔２０から供給される吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて吸収液を再生する再生塔２１と、を有している。再生塔２１において二酸化炭素ガスを放出した吸収液は、吸収塔２０に供給される。このようにして、吸収塔２０と再生塔２１との間で吸収液が循環するようになっている。
【００１５】
吸収塔２０には、例えば火力発電所のボイラー（図示せず）などの外部（二酸化炭素分離回収システム１の外部）から排出された二酸化炭素ガスを含有する燃焼排ガス２が、送風機２２（ブロワー）によって供給されるようになっている。また、吸収塔２０には、再生塔２１からリーン液３（二酸化炭素ガスの吸収量が比較的少ない吸収液）が供給されるようになっている。吸収塔２０は、供給された燃焼排ガス２をリーン液３と気液接触させ、燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素ガスをリーン液３に吸収させてリッチ液４（二酸化炭素ガスの吸収量が比較的多い吸収液）を生成する。
【００１６】
吸収塔２０は、例えば向流型気液接触装置として構成することができる。この場合、吸収塔２０は充填層２０ａを有し、吸収塔２０の下部に燃焼排ガス２を供給し、吸収塔２０の上部にリーン液３を供給することで、上部から流下するリーン液３が、下部から上昇する燃焼排ガス２と充填層２０ａにて気液接触する。生成されたリッチ液４は、吸収塔２０の下部から排出される。一方、リーン液３と気液接触した燃焼排ガス２は、二酸化炭素ガスが除去されて、脱二酸化炭素ガス５（吸収塔排ガス）として吸収塔２０の上部から排出される。
【００１７】
なお、吸収塔２０に供給される処理対象ガスは、特に限定されるものではないが、上述したようなボイラーの燃焼排ガス２や、プロセス排ガスなどであってもよい。また、必要に応じて、このような燃焼排ガス２は、冷却処理された後に吸収塔２０に供給されるようにしてもよい。また、吸収液は、特に限定されるものではなく、例えば、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）等のアミン系水溶液を用いることができる。
【００１８】
吸収塔２０と再生塔２１との間には再生熱交換器２３が設けられている。吸収塔２０と再生塔２１とは、第１リッチ液ラインＬ１（吸収液ライン）によって連結されており、吸収塔２０から第１リッチ液ラインＬ１を通って再生熱交換器２３にリッチ液４が供給される。この第１リッチ液ラインＬ１に、リッチ液用ポンプ２４（吸収液用ポンプ）が設けられており、吸収塔２０から排出されたリッチ液４は、リッチ液用ポンプ２４によって再生熱交換器２３を介して再生塔２１に供給される。再生熱交換器２３は、吸収塔２０から再生塔２１に供給されるリッチ液４を、再生塔２１から吸収塔２０に供給されるリーン液３と熱交換させる。このことにより、リーン液３が加熱源となって、リッチ液４が所望の温度まで加熱される。この際、リッチ液４が冷熱源となって、リーン液３が所望の温度まで冷却される。
【００１９】
再生熱交換器２３と再生塔２１とは、第２リッチ液ラインＬ２によって連結されている。再生熱交換器２３によって加熱されたリッチ液４は、第２リッチ液ラインＬ２を通って再生塔２１に供給される。
【００２０】
再生塔２１には、後述するリボイラー２５から蒸気６が供給されるようになっている。再生塔２１は、供給されたリッチ液４を蒸気６と気液接触させ、リッチ液４に吸収されていた二酸化炭素ガスを放出させてリーン液３を生成する。
【００２１】
再生塔２１は、例えば向流型気液接触装置として構成することができる。この場合、再生塔２１は充填層２１ａを有し、再生塔２１の上部にリッチ液４を供給し、再生塔２１の下部にリボイラー２５からの蒸気６を供給することで、上部から流下するリッチ液４が、下部から上昇する蒸気６と充填層２１ａにて気液接触する。生成されたリーン液３は、再生塔２１の下部から排出され、リッチ液４と気液接触した蒸気６は、二酸化炭素ガスを含有して、再生塔２１の上部から排出される。
【００２２】
図１に示すシステム本体１ａは、再生塔２１の上部から排出された二酸化炭素ガスを含有する二酸化炭素含有蒸気７を冷却して蒸気を凝縮して凝縮水を生成するコンデンサ２６と、凝縮水と二酸化炭素ガス８とを分離するセパレータ２７と、を更に備えている。このうちコンデンサ２６には、外部から冷水等の冷却媒体が供給され、この冷却媒体によって二酸化炭素ガス含有蒸気７が冷却される。この際、蒸気は凝縮して凝縮水９となる。セパレータ２７において分離された二酸化炭素ガス８は、圧縮されて図示しない設備に貯蔵される。一方、セパレータ２７において分離された凝縮水９は、再生塔２１に供給されて吸収液と混合する。
【００２３】
再生塔２１には、上述したリボイラー２５が連結されている。このリボイラー２５は、供給される加熱媒体１０によって、再生塔２１から供給されるリーン液３を加熱し、発生した蒸気６を再生塔２１に供給する。リボイラー２５には、再生塔２１の下部から排出されるリーン液３の一部が供給されるとともに、例えばタービン（図示せず）などの外部から加熱媒体１０としての高温の蒸気が供給される。リボイラー２５に供給されたリーン液３は、加熱媒体１０と熱交換することによって加熱されて、リーン液３から蒸気６が生成される。すなわち、リボイラー２５において、供給される高温の蒸気が有する外部供給熱によってリーン液３から蒸気６が生成される。生成された蒸気６は再生塔２１の下部に供給される。なお、外部供給熱を有する加熱媒体１０としては、タービンからの高温の蒸気に限られることはない。
【００２４】
再生塔２１と再生熱交換器２３とは、第１リーン液ラインＬ３によって連結されており、再生塔２１から第１リーン液ラインＬ３を通って再生熱交換器２３にリーン液３が供給される。この第１リーン液ラインＬ３に、リーン液用ポンプ２８が設けられており、再生塔２１から排出されたリーン液３は、リーン液用ポンプ２８によって再生熱交換器２３を介して吸収塔２０に供給される。再生熱交換器２３は、上述したように、再生塔２１から吸収塔２０に供給されるリーン液３を、吸収塔２０から再生塔２１に供給されるリッチ液４と熱交換させて冷却する。
【００２５】
再生熱交換器２３と吸収塔２０とは、第２リーン液ラインＬ４によって連結されている。再生熱交換器２３によって冷却されたリーン液３は、第２リーン液ラインＬ４を通って吸収塔２０に供給される。第２リーン液ラインＬ４には、リーン液用クーラ２９が設けられている。リーン液用クーラ２９は、外部から冷水等の冷却媒体が供給され、再生熱交換器２３において冷却されたリーン液３を所望の温度まで更に冷却する。
【００２６】
リーン液用クーラ２９において冷却されたリーン液３は、吸収塔２０に供給されて、再び燃焼排ガス２と向流接触して燃焼排ガス２に含有される二酸化炭素ガスが吸収されてリッチ液４となる。このようにして、システム本体１ａでは、吸収液がリーン液３となる状態とリッチ液４となる状態とを繰り返しながら循環するようになっている。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態における二酸化炭素分離回収システム１は、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２の酸性成分濃度を計測する入口濃度計３０と、吸収塔２０から排出される脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度を計測する出口濃度計３１と、を更に備えている。入口濃度計３０により計測された燃焼排ガス２の酸性成分濃度と、出口濃度計３１により計測された脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度は、信号として後述する制御装置６０に送信される。なお、図１においては、入口濃度計３０は、ブロワー２２と吸収塔２０との間に設けられているが、これに限られることはない。
【００２８】
また、本実施の形態においては、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２の流量は、入口流量計３２によって計測されるようになっている。また、吸収塔２０から排出される脱二酸化炭素ガス５の流量は、出口流量計３３によって計測されるようになっている。入口流量計３２により計測された燃焼排ガス２の流量と、出口流量計３３により計測された脱二酸化炭素ガス５の流量は、信号として後述する制御装置６０に送信される。なお、図１においては、入口流量計３２は、ブロワー２２と入口濃度計３０との間に設けられているが、これに限られることはない。また、図１においては、出口流量計３３は、出口濃度計３１の下流側に設けられているが、これに限られることはない。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態における二酸化炭素分離回収システム１は、システム本体１ａに吸収液を補給する吸収液補給部４０と、システム本体１ａから吸収液を排出する吸収液排出部５０と、を更に備えている。
【００３０】
図１に示す吸収液補給部４０は、補給用の吸収液（以下補給液１１と記す）を貯蔵する補給タンク４１と、補給タンク４１からの補給液１１の補給量を調整する補給弁４２と、を有している。このうち補給タンク４１には、補給液１１として新液の吸収液が貯蔵されていることが好適である。このことにより、補給液１１を補給した後のシステム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度を容易に低減することができる。補給弁４２は、補給液１１を補給する場合に開き、補給をしない場合には閉じるようになっている。
【００３１】
吸収液補給部４０は、吸収塔２０および第１リッチ液ラインＬ１のうちのいずれかに補給液１１を供給することが好適である。本実施の形態においては、吸収液補給部４０は、吸収塔２０に補給液１１を供給する。すなわち、補給タンク４１は、上述した補給弁４２が設けられた補給ライン４３によって吸収塔２０に連結されている。とりわけ、補給ライン４３は、吸収塔２０の下部に連結されていることが好適である。このことにより、吸収塔２０の下部に補給液１１が供給され、吸収塔２０の下部に貯留されているリッチ液４内に補給液１１が混入される。このため、吸収塔２０内のリッチ液４の液面が、補給によって局所的に変動することを抑制でき、吸収塔２０の下部に設けられる液面レベル計（図示せず）の計測精度の低下を抑制できる。
【００３２】
補給ライン４３には、補給ポンプ４４が設けられている。この補給ポンプ４４が、補給タンク４１から補給液１１を取り出し、吸収塔２０に供給するようになっている。
【００３３】
吸収液排出部５０は、システム本体１ａから吸収液を廃液１２として排出する排出ライン５１と、排出ライン５１に設けられた排出弁５２と、を有している。このうち排出弁５２は、吸収液を排出する場合に開き、排出しない場合には閉じるようになっている。
【００３４】
吸収液排出部５０は、吸収塔２０および第１リッチ液ラインＬ１のうちのいずれかから吸収液を排出することが好適である。本実施の形態における吸収液排出部５０は、第１リッチ液ラインＬ１のうちリッチ液用ポンプ２４と再生熱交換器２３との間の部分からリッチ液４を排出するようになっている。すなわち、第１リッチ液ラインＬ１のうちリッチ液用ポンプ２４と再生熱交換器２３との間の部分に、上述した排出ライン５１が連結されている。このことにより、リッチ液４を排出する際、リッチ液用ポンプ２４の動力によって、リッチ液４を廃液１２として排出ライン５１から排出することができる。
【００３５】
上述した吸収液補給部４０と吸収液排出部５０とは、制御装置６０によって制御されるようになっている。
【００３６】
まず、制御装置６０は、入口濃度計３０および入口流量計３２により計測された燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量と、出口濃度計３１および出口流量計３３により計測された脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量とに基づいて、補給液１１の補給量を調整する。
【００３７】
本実施の形態における制御装置６０は、図２に示すように、蓄積量算出部６１と、記憶部６２と、機器制御部６３と、を有している。
【００３８】
このうち蓄積量算出部６１は、燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量から、燃焼排ガス２が含有する酸性成分の含有量を算出し、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量から、脱二酸化炭素ガス５が含有する酸性成分の含有量を算出する。また、蓄積量算出部６１は、燃焼排ガス２の酸性成分の含有量と、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分の含有量との差から、吸収塔２０においてリッチ液４に取り込まれた酸性成分の取込量を算出する。そして、蓄積量算出部６１は、酸性成分の取込量を積算し、リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量を算出する。
【００３９】
記憶部６２は、リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量と、補給液１１の補給量との関係が記憶されている。例えば、リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量が所定の基準値に達した場合に、補給すべき補給量（当該基準値に対応する補給量）が記憶されている。ここで補給すべき補給量は、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の合計量の一部の量とすることが好適である。言い換えると、補給量が、リーン液３およびリッチ液４の合計量よりも小さい量となるように、酸性成分の蓄積量の基準値を設定することが好適である。この場合、補給時に排出される廃液１２の排出量を低減することができる。なお、補給量は、リーン液３およびリッチ液４の合計量の全量としてもよい。
【００４０】
機器制御部６３は、蓄積量算出部６１によって算出された酸性成分の蓄積量と、記憶部６２に記憶された酸性成分の蓄積量と補給液１１の補給量との関係とから、吸収液補給部４０の補給弁４２および補給ポンプ４４を制御して、補給液１１の補給量を調整する。例えば、機器制御部６３は、算出された酸性成分の蓄積量が、所定の基準値に達したか否かを判断し、達したと判断した場合に、吸収液補給部４０の補給弁４２および補給ポンプ４４に制御信号を送信して、補給弁４２を開くとともに補給ポンプ４４を駆動する。このことにより、吸収液補給部４０から吸収塔２０に補給液１１が供給される。この際、例えば、補給液１１の補給量は、記憶部６２に記憶されていた基準値に対応する補給量となるように、補給弁４２を開状態に維持する時間によって調整することができる。
【００４１】
また、機器制御部６３は、吸収液補給部４０による補給液１１の補給量に基づいて、上述した排出弁５２を制御して、吸収液排出部５０による吸収液の排出量を調整する。例えば、機器制御部６３は、補給液１１の補給量に基づいて、吸収液排出部５０の排出弁５２に制御信号を送信し、排出弁５２を開く。このことにより、吸収液排出部５０によって第１リッチ液ラインＬ１からリッチ液４が排出される。この際、例えば、リッチ液４の排出量は、排出弁５２を開状態とする時間によって調整することができる。なお、リッチ液４の排出量は、補給液１１の補給量と同量であることが好適である。このことにより、補給前後において、システム本体１ａにおけるリーン液３およびリッチ液４の合計量の変動を抑制することができる。なお、リッチ液４の排出量は、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度を容易に低減することができれば、補給液１１の補給量と同量であることに限られることはない。
【００４２】
制御装置６０の機器制御部６３は、補給液１１の補給とリッチ液４の排出とを、任意のタイミングで行うことができる。例えば、リッチ液４の排出の後に、補給液１１を補給するようにしてもよい。この場合、補給液１１が補給される前に、酸性成分の蓄積量が比較的高いリッチ液４を排出することができ、補給液１１を補給した後のシステム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４に取り込まれている酸性成分濃度を容易に低減することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
図１に示す二酸化炭素分離回収システム１の運転中、まず、吸収塔２０に供給される燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量と、吸収塔２０から排出される脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量とが計測される。その後、システム本体１ａに補給液１１が補給される。この際、補給液１１の補給量は、燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量と、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量とに基づいて、調整される。
【００４５】
より具体的には、まず、制御装置６０の蓄積量算出部６１において、燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量から、燃焼排ガス２が有する酸性成分の含有量が算出されるとともに、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量から、脱二酸化炭素ガス５が有する酸性成分の含有量が算出される。続いて、これらのガス２、５の酸性成分の含有量の差から、吸収塔２０においてリッチ液４に取り込まれた酸性成分の取込量が算出される。その後、酸性成分の取込量が積算され、リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量が算出される。
【００４６】
リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量が所定の基準値に達すると、まず、システム本体１ａからリッチ液４が排出され、その後、補給タンク４１に貯蔵されていた補給液１１がシステム本体１ａに補給される。
【００４７】
リッチ液４を排出する場合、制御装置６０の機器制御部６３によって吸収液排出部５０の排出弁５２が開き、排出弁５２の開状態が所定時間維持される。このことにより、第１リッチ液ラインＬ１からリッチ液４が廃液１２として排出される。リッチ液４の排出量が、記憶部６２に記憶されていた基準値に対応する補給液１１の補給量と同量に達すると、排出弁５２が閉じられる。すなわち、排出弁５２を開状態に維持する時間は、排出量が記憶部６２に記憶されていた基準値に対応する補給量と同量となるように調整される。このようにして、補給液１１の補給量に基づいてリッチ液４の排出量が調整される。
【００４８】
排出弁５２が閉じられてリッチ液４の排出が終了すると、吸収塔２０に補給液１１が補給される。この場合、機器制御部６３によって吸収液補給部４０の補給弁４２が開くとともに補給タンク４１が駆動される。このことにより、補給タンク４１から吸収塔２０に補給液１１が補給される。補給液１１の補給量が、記憶部６２に記憶された基準値に対応する補給量に達すると、補給弁４２が閉じられるとともに補給ポンプ４４が停止する。すなわち、補給弁４２を開状態に維持する時間は、補給量が記憶部６２に記憶されていた基準値に対応する補給量となるように調整される。このようにして、吸収塔２０に、リッチ液４の排出量と同量の補給液１１が補給され、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度が低減される。
【００４９】
ここで、燃焼排ガス２の酸性成分濃度は、種々の条件により変動する可能性がある。例えば、火力発電所においては、出力調整、発電負荷、ボイラー運転方法などの運転条件により、排出される燃焼排ガス中の酸性成分濃度が変動し得る。このことにより、運転条件に応じて吸収液に蓄積される酸性成分濃度も変動し得る。
【００５０】
これに対して本実施の形態によれば、上述したように、燃焼排ガス２の酸性成分濃度と脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度とから、吸収塔２０においてリッチ液４に取り込まれた酸性成分の取込量を自動的に把握することができる。このため、上述したような燃焼排ガス２の酸性成分濃度が変動する場合であっても、リッチ液４に取り込まれた酸性成分の蓄積量を精度良く把握することができ、システム本体１ａへの補給液１１の補給量の精度を向上させることができる。
【００５１】
このように本実施の形態によれば、入口濃度計３０により計測された燃焼排ガス２の酸性成分濃度と、出口濃度計３１により計測された脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度とに基づいて、吸収液補給部４０からシステム本体１ａへの補給液１１の補給量が調整される。このことにより、吸収塔２０において、燃焼排ガス２からリッチ液４に取り込まれた酸性成分の取込量を精度良く把握することができる。そして、この酸性成分の取込量を積算した酸性成分の蓄積量に対応した補給量で、システム本体１ａに補給液１１を補給することができる。このため、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４に蓄積される酸性成分濃度を容易に低減することができる。この場合、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の劣化を抑制でき、リーン液３およびリッチ液４の二酸化炭素吸収性能の低下を抑制できる。
【００５２】
また、本実施の形態によれば、燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量と、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量とに基づいて、補給液１１の補給量が調整される。このことにより、燃焼排ガス２が含有する酸性成分の含有量を算出することができるとともに、脱二酸化炭素ガス５が含有する酸性成分の含有量を算出することができる。このため、吸収塔２０において、燃焼排ガス２からリッチ液４に取り込まれた酸性成分の取込量をより一層精度良く把握することができ、補給液１１の補給量の精度を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、補給液１１の補給量が、吸収液補給部４０の補給弁４２によって調整される。このことにより、補給液１１の補給量を容易に調整することができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、補給液１１は吸収塔２０に供給される。このことにより、吸収塔２０内のリッチ液４の液面が、補給によって局所的に変動することを抑制でき、吸収塔２０の下部に設けられる液面レベル計の計測精度の低下を抑制することができる。
【００５５】
また、本実施の形態によれば、吸収液排出部５０によってシステム本体１ａからリッチ液４が排出される。このことにより、酸性成分が蓄積されたリッチ液４を排出することができ、補給液１１の補給によるリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度の低下の効果を高めることができる。とりわけ、本実施の形態によれば、リッチ液４の排出量は、吸収液排出部５０の排出弁５２によって調整されるため、リッチ液４の排出量を容易に調整することができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態によれば、システム本体１ａ内のリッチ液４は、第１リッチ液ラインＬ１のうちリッチ液用ポンプ２４と再生熱交換器２３との間の部分から排出される。このことにより、吸収液の温度が比較的低い部分からリッチ液４を排出することができ、排出されたリッチ液４（廃液１２）の取扱性を向上させることができるとともに、廃液１２が有する熱エネルギを低減させて、二酸化炭素分離回収システム１の熱効率が低下することを抑制できる。また、リッチ液用ポンプ２４の動力によって、リッチ液４を廃液１２として排出することができ、リッチ液４を排出するために新たな動力源を設けることを不要にすることができる。
【００５７】
なお、上述した本実施の形態においては、制御装置６０が、燃焼排ガス２の酸性成分濃度および流量と、脱二酸化炭素ガス５の酸性成分濃度および流量とに基づいて、リッチ液４の酸性成分の取込量を算出して蓄積量を算出する例について説明した。しかしながら、リッチ液４の酸性成分の蓄積量を算出することができれば、燃焼排ガス２の流量と、脱二酸化炭素ガス５の流量とを用いることに限られることはない。
【００５８】
また、上述した本実施の形態においては、補給液１１が吸収塔２０に補給される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、補給液１１は、第１リッチ液ラインＬ１に供給されるようにしてもよい。この場合においても、吸収液の温度が比較的低い部分に補給液１１を補給することができ、二酸化炭素分離回収システム１の熱効率が低下することを抑制できる。更には、この熱効率の低下を抑制できれば、吸収液補給部４０は、吸収塔２０、第１リッチ液ラインＬ１、第２リーン液ラインＬ４以外の部分、すなわち、再生熱交換器２３や、再生熱交換器２３よりも再生塔２１の側の部分に、補給液１１を補給するようにしてもよい。
【００５９】
また、上述した本実施の形態においては、システム本体１ａ内のリッチ液４が、第１リッチ液ラインＬ１のうちリッチ液用ポンプ２４と再生熱交換器２３との間の部分から吸収液排出部５０によって排出される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、リッチ液４は、第１リッチ液ラインＬ１の他の部分や吸収塔２０から吸収液排出部５０によって排出されるようにしてもよい。この場合においても、吸収液の温度が比較的低い部分からリッチ液４を排出することができ、排出されたリッチ液４（廃液１２）の取扱性を向上させることができるとともに、廃液１２が有する熱エネルギを低減させて二酸化炭素分離回収システム１の熱効率が低下することを抑制できる。更には、取扱性を確保するとともに熱効率の低下を抑制できれば、吸収液排出部５０は、吸収塔２０、第１リッチ液ラインＬ１、第２リーン液ラインＬ４以外の部分、すなわち、再生熱交換器２３や、再生熱交換器２３よりも再生塔２１の側の部分から、吸収液を排出するようにしてもよい。
【００６０】
また、上述した本実施の形態においては、吸収液補給部４０が、補給タンク４１と補給弁４２と補給ライン４３と補給ポンプ４４とを有している例について説明した。しかしながら、吸収液補給部４０の構成は、これに限られることはない。同様に、吸収液排出部５０が、排出ライン５１と排出弁５２とを有している例について説明したが、吸収液排出部５０の構成は、これに限られることはない。
【００６１】
また、上述した本実施の形態においては、制御装置６０の記憶部６２が、リッチ液４に蓄積された酸性成分の蓄積量が所定の基準値に達した場合に、補給すべき補給量が記憶されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。
【００６２】
また、上述した本実施の形態においては、リッチ液４をシステム本体１ａから排出した後に、補給液１１をシステム本体１ａに補給する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度を容易に低減することができれば、補給液１１の補給とリッチ液４の排出とは、任意のタイミングで行うようにしてもよい。
【００６３】
さらに、上述した本実施の形態においては、吸収液排出部５０によってシステム本体１ａから吸収液を排出する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、補給液１１をシステム本体１ａに補給する場合であっても、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の酸性成分濃度を容易に低減することができるとともに、システム本体１ａ内のリーン液３およびリッチ液４の合計量が所定量を超えなければ、システム本体１ａから吸収液を排出しなくてもよい。
【００６４】
以上述べた実施の形態によれば、吸収液に蓄積される酸性成分の濃度を容易に低減することができる。
【００６５】
本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１：二酸化炭素分離回収システム、１ａ：システム本体、２：燃焼排ガス、３：リーン液、４：リッチ液、５：脱二酸化炭素ガス、１１：補給液、１２：廃液、２０：吸収塔、２１：再生塔、２３：再生熱交換器、２４：リッチ液用ポンプ、３０：入口濃度計、３１：出口濃度計、３２：入口流量計、３３：出口流量計、４０：吸収液補給部、４１：補給タンク、４２：補給弁、５０：吸収液排出部、５２：排出弁、６０：制御装置、Ｌ１：第１リッチ液ライン
【図１】
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【図２】
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