(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱してＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、
前記被処理気体中のＣＯ２濃度、及び前記ＣＯ２吸収塔から放出されるＣＯ２に基づいたＣＯ２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ２回収率制御部と、
前記ＣＯ２吸収液再生塔から放出されるＣＯ２に基づいた前記被処理気体中のＣＯ２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ２回収量制御部と、
を具備することを特徴とする、ＣＯ２回収装置。
【請求項２】
前記ＣＯ２回収率制御部は、前記ＣＯ２回収率の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記ＣＯ２回収率を制御する、請求項１に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項３】
前記ＣＯ２回収量制御部は、前記ＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との前記差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記ＣＯ２回収量を制御する、請求項１又は請求項２に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項４】
前記ＣＯ２回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備え、
前記ＣＯ２回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項５】
前記ＣＯ２回収率制御部及び前記ＣＯ２回収量制御部のいずれか一方を前記第１制御モードとし、いずれか他方を前記第２制御モードとする、請求項４に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項６】
前記ＣＯ２回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第１制御モードとすると共に、
前記ＣＯ２回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第１制御モードとし、
前記ＣＯ２回収量制御部及び前記ＣＯ２回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のＣＯ２回収装置。
【請求項７】
被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収塔で前記ＣＯ２吸収液に吸収させる工程と、
ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱してＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生する工程と、を含み、
前記被処理気体中のＣＯ２濃度、及び前記ＣＯ２吸収塔から放出されるＣＯ２に基づいたＣＯ２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収率の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、
前記ＣＯ２吸収液再生塔から放出されるＣＯ２に基づいた前記被処理気体中のＣＯ２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする、ＣＯ２回収方法。
【請求項８】
前記ＣＯ２回収率の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記ＣＯ２回収率を制御する、請求項７に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項９】
前記ＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算により前記ＣＯ２回収量を制御する、請求項７又は請求項８に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項１０】
前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を随時演算して制御する第１制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気の供給量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを切替えて前記ＣＯ２回収率及び前記ＣＯ２回収量を制御する、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項１１】
前記ＣＯ２回収率及び前記ＣＯ２回収量のいずれか一方を前記第１制御モードで制御し、いずれか他方を第２制御モードで制御する、請求項１０に記載のＣＯ２回収方法。
【請求項１２】
前記ＣＯ２回収率及び前記ＣＯ２回収量を第１制御モードで制御し、ＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御する、請求項１０に記載のＣＯ２回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関し、ＣＯ２吸収液を用いて被処理ガス中のＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所のボイラなどから排出されるＣＯ２を回収するＣＯ２回収装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このＣＯ２回収装置においては、排ガスをＣＯ２吸収塔に導入して排ガスに含まれるＣＯ２にＣＯ２吸収液を接触させて吸収させる。そして、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液は、ＣＯ２吸収液再生塔に送液されて加熱され、脱炭酸されて高濃度のＣＯ２ガスが回収される。脱炭酸後のＣＯ２吸収液は、送液ポンプによってＣＯ２吸収塔に供給することにより、ＣＯ２吸収塔とＣＯ２吸収液再生塔との間でＣＯ２吸収液を循環させて使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２３７２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のＣＯ２回収装置においては、排ガスのガス流量及び排ガス導入温度などの基準値からの変動に基づいてＣＯ２回収量を目標値に維持する制御がなされている。しかしながら、このように制御した場合であっても、制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響によりＣＯ２回収量を目標値に維持することが難しい場合がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収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】
【０００６】
本発明のＣＯ２回収装置は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２を前記ＣＯ２吸収液に吸収させるＣＯ２吸収塔と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液を加熱してＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生するＣＯ２吸収液再生塔と、前記被処理気体中のＣＯ２濃度、及び前記ＣＯ２吸収塔から放出されるＣＯ２に基づいたＣＯ２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収率の実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ２回収率制御部と、前記ＣＯ２吸収液再生塔から放出されるＣＯ２に基づいた前記被処理気体中のＣＯ２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御するＣＯ２回収量制御部と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
このＣＯ２回収装置によれば、被処理気体中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なＣＯ２回収装置を実現できる。
【０００８】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収率制御部は、ＣＯ２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ２回収率を制御することが好ましい。
【０００９】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収量制御部は、ＣＯ２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ２回収量を制御することが好ましい。
【００１０】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収率制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備え、前記ＣＯ２回収量制御部は、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを備えたことが好ましい。
【００１１】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収率制御部及び前記ＣＯ２回収量制御部のいずれか一方を前記第１制御モードとし、いずれか他方を前記第２制御モードとすることが好ましい。
【００１２】
本発明のＣＯ２回収装置においては、前記ＣＯ２回収率制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとすると共に、前記ＣＯ２回収量制御部を前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードとし、前記ＣＯ２回収量制御部及び前記ＣＯ２回収率制御部のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。
【００１３】
本発明のＣＯ２回収方法は、被処理気体とＣＯ２吸収液とを接触させて前記被処理気体に含まれるＣＯ２をＣＯ２吸収塔で前記ＣＯ２吸収液に吸収させる工程と、ＣＯ２を吸収した前記ＣＯ２吸収液をＣＯ２吸収液再生塔で加熱してＣＯ２を放出させて前記ＣＯ２吸収液を再生する工程と、を含み、前記被処理気体中のＣＯ２濃度、及び前記ＣＯ２吸収塔から放出されるＣＯ２に基づいたＣＯ２の回収率の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収率の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔から放出されるＣＯ２に基づいた前記被処理気体中のＣＯ２の回収量の実測値及び目標値に基づいて、前記ＣＯ２吸収塔に供給する前記ＣＯ２吸収液の循環量を変更すると共に、前記ＣＯ２吸収液再生塔の再生加熱器に供給する飽和水蒸気の供給量を変更してＣＯ２回収量の前記実測値と前記目標値との差分値を所定範囲内に制御することを特徴とする。
【００１４】
このＣＯ２回収方法によれば、被処理気体中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液の循環量及び再生加熱器に供給する飽和水蒸気量を適宜制御できるので、運転条件及び測定機器の変更により制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を目標値に向けて高い精度で制御することが可能なＣＯ２回収方法を実現できる。
【００１５】
本発明のＣＯ２回収方法においては、ＣＯ２回収率の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ２回収率を制御することが好ましい。
【００１６】
本発明のＣＯ２回収方法においては、ＣＯ２回収量の実測値と目標値との差分値に基づいて比例演算及び積分演算によりＣＯ２回収量を制御することが好ましい。
【００１７】
本発明のＣＯ２回収方法においては、前記循環量及び前記飽和水蒸気量を随時演算して制御する第１制御モードと前記循環量及び前記飽和水蒸気量を所定期間ごとに演算して制御する第２制御モードとを切替えてＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量を制御することが好ましい。
【００１８】
本発明のＣＯ２回収方法においては、ＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量のいずれか一方を前記第１制御モードで制御し、いずれか他方を第２制御モードで制御することが好ましい。
【００１９】
本発明のＣＯ２回収方法においては、ＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量を第１制御モードで制御し、ＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率のいずれか一方についてはデッドバンドを設けて制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を目標値に向けて高い精度で制御できるＣＯ２回収装置及びＣＯ２回収方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る制御部の機能ブロック図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係るＣＯ２回収率制御部及びＣＯ２回収量制御部の制御方法を示すフロー図である。
【図４】図４は、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置のデッドバンドを設けた運転制御の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明者らは、従来のＣＯ２回収装置においては、被処理気体中のＣＯ２濃度、被処理気体の流量及び温度の基準値と計測値との関係に基づいて求めた目標値にＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率を制御する場合であっても、演算に用いた関係式及び計測機器による計測制度の影響により目標値と実測値とが乖離する場合があることに着目した。そして、本発明者らは、ガス流量計及びガス濃度計を用いて実測したＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率が目標値となるように、ＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率の制御部をそれぞれ設けてＣＯ２回収量及びＣＯ２回収率を制御することにより、目標値に向けて高い精度でＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を制御できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態に係るＣＯ２回収装置の構成は適宜組み合わせて実施可能である。
【００２４】
図１は、本発明の一実施の形態に係るＣＯ２回収装置の概略図である。図１に示すように、このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス（被処理気体）１１Ａ中のＣＯ２を吸収して高濃度のＣＯ２ガスとして回収する装置である。このＣＯ２回収装置１は、ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａを冷却する冷却塔１２と、この冷却塔１２の後段に設けられ、冷却された排ガス１１ＡとＣＯ２吸収液１３とを接触させて排ガス１１Ａ中のＣＯ２をＣＯ２吸収液１３に吸収させて除去するＣＯ２吸収塔１４と、このＣＯ２吸収塔１４の後段に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液１３を再生するＣＯ２吸収液再生塔１５とを具備する。
【００２５】
このＣＯ２回収装置１においては、ＣＯ２吸収液１３がＣＯ２吸収塔１４とＣＯ２吸収液再生塔１５との間を循環している。ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収してＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）としてＣＯ２吸収液再生塔１５に供給される。また、ＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５でほぼ全てのＣＯ２が除去され再生されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）としてＣＯ２吸収塔１４に供給される。
【００２６】
冷却塔１２は、排ガス１１Ａを冷却する冷却部１２１を有する。この冷却塔１２の底部と冷却部１２１の頂部との間には、循環ラインＬ１が設けられている。この循環ラインＬ１には、冷却水Ｗ１を冷却する熱交換器１２２と、冷却水Ｗ１を循環ラインＬ１内で循環させる循環ポンプ１２３とが設けられている。
【００２７】
冷却部１２１では、排ガス１１Ａと冷却水Ｗ１とを向流接触させることにより、排ガス１１Ａが冷却される。熱交換器１２２は、排ガス１１Ａとの間での熱交換により加熱された冷却水Ｗ１を冷却する。循環ポンプ１２３は、熱交換器１２２を介して冷却塔１２の底部に流下した冷却水Ｗ１を冷却部１２１の頂部に供給する。
【００２８】
ＣＯ２吸収塔１４は、ＣＯ２吸収塔１４の下部側に設けられ、冷却塔１２で冷却された排ガス１１Ａが供給されるＣＯ２吸収部１４１と、ＣＯ２吸収塔１４の上部側に設けられた水洗部１４２とを備える。水洗部１４２の底部には、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂを洗浄する洗浄水Ｗ２を貯留する液貯留部１４４が設けられている。この液貯留部１４４と水洗部１４２の上部との間には、液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を水洗部１４２の頂部側から供給して循環させる循環ラインＬ２が設けられている。この循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２を冷却する熱交換器２１と、熱交換器２１を介して液貯留部１４４で回収されたＣＯ２吸収液１３を含む洗浄水Ｗ２を循環ラインＬ２内で循環させる循環ポンプ２２が設けられている。また、循環ラインＬ２には、洗浄水Ｗ２の一部（洗浄水Ｗ３）を抜き出してＣＯ２吸収部１４１に供給する抜き出しラインＬ３が設けられている。この抜き出しラインＬ３には、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）に供給する洗浄水Ｗ３の供給量を調整する制御弁２３が設けられている。
【００２９】
ＣＯ２吸収部１４１では、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａとアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３とが対向流接触する。これにより、排ガス１１Ａ中のＣＯ２は、下記式に示す化学反応によりＣＯ２吸収液１３に吸収される。この結果、ＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１を通過することにより、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
Ｒ−ＮＨ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２→Ｒ−ＮＨ３ＨＣＯ３
【００３０】
水洗部１４２では、ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂがチムニートレイ１４５を介して上昇する。そして、排ガス１１Ｂは、水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３が循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００３１】
ＣＯ２吸収塔１４の塔底部１４ｂとＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部側に供給するリッチ溶液供給管５０が設けられている。このリッチ溶液供給管５０には、ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）をＣＯ２吸収液再生塔１５に向けて供給するリッチソルベントポンプ５１と、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を飽和水蒸気Ｓで加熱してＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によって加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２とが設けられている。
【００３２】
ＣＯ２吸収液再生塔１５は、ＣＯ２吸収液再生塔１５の中央部に設けられ、ＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３が供給されるＣＯ２吸収液供給部１５１と、ＣＯ２吸収液供給部１５１の下部の塔底部１５ｂの鏡面部１５２とを備える。
【００３３】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の底部には、塔底部１５ｂに流下したＣＯ２吸収液１３を循環する循環ラインＬ４が設けられている。この循環ラインＬ４には、飽和水蒸気ＳによってＣＯ２吸収液１３を加熱する再生加熱器３１が設けられている。
【００３４】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔頂部１５ａには、飽和水蒸気Ｓを伴ったＣＯ２ガス４１を排出するガス排出ラインＬ５が設けられている。このガス排出ラインＬ５には、ＣＯ２ガス４１中の水分を凝縮するコンデンサ４２と、ＣＯ２ガス４１と凝縮水Ｗ５とを分離する分離ドラム４３とが設けられている。凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４は、分離ドラム４３の上部から外部に放出される。分離ドラム４３の底部とＣＯ２吸収液再生塔１５の上部との間には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水ラインＬ６が設けられている。凝縮水ラインＬ６には、分離ドラム４３にて分離された凝縮水Ｗ５をＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給する凝縮水循環ポンプ４５が設けられている。
【００３５】
また、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂとＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部には、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液供給管５３が設けられている。このリーン溶液供給管５３には、飽和水蒸気で加熱されてＣＯ２が除去されたＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）によってＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）を加熱するリッチ・リーン溶液熱交換器５２と、ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのリーン溶液をＣＯ２吸収部１４１の上部に供給するリーン溶液ポンプ５４と、ＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）を所定の温度に冷却する冷却部５５とが設けられている。
【００３６】
本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１は、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流路に設けられた排ガス検出部１０１ａと、冷却塔１２から排出された排ガス１１Ａの流路に設けられた排ガス検出部１０１ｂと、ＣＯ２吸収塔１４から排出される流路に設けられたＣＯ２濃度計１０２と、分離ドラム４３から排出されるＣＯ２ガス４４の流路に設けられたＣＯ２ガス検出部１０３と、ＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定する濃度計１０４とを備える。
【００３７】
排ガス検出部１０１ａは、冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度を計測し、計測したＣＯ２濃度を制御部１００に送信する。排ガス検出部１０１ｂは、冷却塔１２から排出された排ガス１１Ａのガス流量及びガス温度を計測し、計測したＣＯ２濃度、ガス流量及びガス温度を制御部１００に送信する。ＣＯ２濃度計１０２は、ＣＯ２吸収塔１４から排出される排ガス１１Ｃ中のＣＯ２濃度を検出し、検出したＣＯ２濃度を制御部１００に送信する。
【００３８】
ＣＯ２ガス検出部１０３は、分離ドラム４３から排出されるＣＯ２ガス４４のガス流量及び濃度を検出し、ガス流量及び濃度を制御部１００に送信する。濃度計１０４は、ＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を測定し、測定したＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度を制御部１００に送信する。
【００３９】
図２は、本実施の形態に係る制御部１００の機能ブロック図である。本実施の形態に係る制御部１００は、入力データに基づいてＣＯ２回収装置１の運転に必要な各種基準値としての設定値を演算する設定値演算部１１０と、ＣＯ２回収装置１のＣＯ２回収率の実測値に基づいて設定値を補正して補正データを演算するＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２と、制御弁Ｖ１を介して冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流量を制御する排ガス制御部１１３と、制御弁Ｖ２を介してＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の液量を制御すると共に、制御弁Ｖ３を介してＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３の液量を制御する吸収液制御部１１４と、制御弁Ｖ４を介して再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する蒸気制御部１１５とを備える。
【００４０】
設定値演算部１１０は、ＣＯ２回収率目標値及びＣＯ２回収量目標値、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、ガス温度、ＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の濃度に基づいて、予め設定された基準値に基づいた排ガス１１Ａのガス流量、ＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の流量、ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値を所定の関係式に基づいて演算し、演算した結果をＣＯ２回収率制御部１１１、ＣＯ２回収量制御部１１２及び排ガス制御部１１３に送信する。
【００４１】
ＣＯ２回収率制御部１１１は、排ガス検出部１０１によって検出された排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、及びＣＯ２濃度計１０２によって計測されたＣＯ２回収率の実測値と設定値とを対比し、ＣＯ２回収率を設定値に近づけるために必要な飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正した補正値（目標値）を算出する。ここでは、ＣＯ２回収率制御部１１１は、ＣＯ２回収率の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。ＣＯ２回収率制御部１１１は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５に送信する。
【００４２】
ＣＯ２回収量制御部１１２は、ＣＯ２ガス検出部１０３によって計測されたＣＯ２回収量の実測値と目標値とを対比し、ＣＯ２回収量を目標値とするために必要な飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正した補正値（目標値）を算出する。ここでは、ＣＯ２回収量制御部１１２は、ＣＯ２回収量の実測値と目標値との差異の偏差に対する比例演算及び積分演算により設定値を補正する。ＣＯ２回収量制御部１１２は、補正したデータを補正データとして吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５に送信する。
【００４３】
排ガス制御部１１３は、設定値演算部１１０の演算結果に基づいて制御弁Ｖ１を介して冷却塔１２に導入する排ガス１１Ａの流量を制御する。
【００４４】
吸収液制御部１１４は、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２の演算結果に基づいて制御弁Ｖ２を介してＣＯ２吸収塔１４に供給するＣＯ２吸収液（リーン溶液）１３の液量を制御すると共に、制御弁Ｖ３を介してＣＯ２吸収液再生塔１５に供給するＣＯ２吸収液（リッチ溶液）１３の液量を制御する。
【００４５】
蒸気制御部１１５は、ＣＯ２回収率制御部１１１およびＣＯ２回収量制御部１１２の演算結果に基づいて制御弁Ｖ４を介して再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量を制御する。
【００４６】
次に、本実施の形態に係るＣＯ２回収装置１の全体動作について説明する。ボイラやガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１Ａは、排ガス検出部１０１によって排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、ガス流量及び温度が測定された後、冷却塔１２に導入されて冷却水Ｗ１と向流接触されて冷却される。冷却された排ガス１１Ａは、煙道１６を介してＣＯ２吸収塔１４に導入される。ＣＯ２吸収塔１４に導入された排ガス１１Ａは、ＣＯ２吸収部１４１でアルカノールアミンなどを含むＣＯ２吸収液１３と対向流接触され、排ガス１１Ａ中のＣＯ２がＣＯ２吸収液１３に吸収されてＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂとなる。
【００４７】
ＣＯ２が除去された排ガス１１Ｂは、チムニートレイ１４５を介して上昇して水洗部１４２の頂部側から供給される洗浄水Ｗ２と気液接触して排ガス１１Ｂに同伴するＣＯ２吸収液１３を循環洗浄により回収された排ガス１１Ｃとなる。この排ガス１１Ｃは、ミストエリミネータ１４６でガス中のミストが捕捉された後、ＣＯ２濃度計１０２によって排ガス１１Ｃ中のＣＯ２濃度が測定されてＣＯ２吸収塔１４の塔頂部１４ａから外部へ排出される。
【００４８】
ＣＯ２吸収塔１４でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、リッチ溶液供給管５０を介してリッチソルベントポンプ５１によってリッチ・リーン溶液熱交換器５２に送液される。リッチ・リーン溶液熱交換器５２では、ＣＯ２吸収塔１４から送液されるＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）がＣＯ２吸収液再生塔１５から送液されるＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）との間で熱交換される。この熱交換後のＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）は、ＣＯ２吸収液再生塔１５の上部に供給される。ＣＯ２吸収液再生塔１５に供給されたＣＯ２吸収液１３は、ＣＯ２吸収液供給部１５１を介して塔底部１５ｂに流下する間にＣＯ２が除去されてセミリーン溶液となる。このセミリーン溶液は、循環ラインＬ４を循環して再生加熱器３１で飽和水蒸気Ｓによって加熱されてＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）となる。加熱後の飽和水蒸気Ｓは、飽和水蒸気凝縮水Ｗ４となる。ＣＯ２吸収液１３から除去されたＣＯ２ガス４１は、コンデンサ４２によって水分が凝縮された後、分離ドラム４３の上部から凝縮水Ｗ５が分離されたＣＯ２ガス４４として外部に放出される。ＣＯ２ガス検出部１０３では、ＣＯ２ガス４４中のＣＯ２濃度が測定される。
【００４９】
ＣＯ２吸収液再生塔１５の塔底部１５ｂのＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）は、リーン溶液供給管５３を介してリッチ・リーン溶液熱交換器５２によってＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）との間で熱交換された後、リーン溶液ポンプ５４によってＣＯ２吸収塔１４のＣＯ２吸収部１４１の上部に供給される。
【００５０】
図３は、本実施の形態に係るＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２の制御方法を示すフロー図である。図３に示すように、ＣＯ２回収率制御部１１１は、ＣＯ２回収装置１の運転初期には、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、排ガス１１Ａの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値に基づいてのＣＯ２回収率の運転を制御する（ステップＳＴ１１）。また、ＣＯ２回収率制御部１１１は、所定期間経過後、排ガス検出部１０１ａ、ＣＯ２濃度計１０２によってＣＯ２回収率の実測値を計測し、計測されたＣＯ２回収率の実測値と目標値とを対比し（ステップＳＴ１２）、ＣＯ２回収率を目標値とするために飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正する（ステップＳＴ１３）。ＣＯ２回収率制御部１１１は、ＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の補正した設定値に基づいてのＣＯ２回収率を制御する（ステップＳＴ１４）。
【００５１】
ここでは、ＣＯ２回収率制御部１１１は、例えば、ＣＯ２回収率の実測値（例えば、８５％）が目標値（例えば、９０％）より低い場合には、飽和水蒸気Ｓの流量及びＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部１１４がＣＯ２吸収液１３（リーン溶液）の流量を増大させると共に、蒸気制御部１１５が飽和水蒸気Ｓの流量を増大させるので、ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２回収率の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。
【００５２】
ＣＯ２回収量制御部１１２は、ＣＯ２回収装置１の運転初期には、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、排ガス１１Ａの流量、及び温度に基づいて予め設定された基準値に基づいたＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の設定値に基づいてのＣＯ２回収量を制御する（ステップＳＴ１１）。また、ＣＯ２回収量制御部１１２は、所定期間経過後、ＣＯ２ガス検出部１０３によってＣＯ２回収量の実測値を計測し、計測した実測値と目標値とを対比し（ステップＳＴ１２）、ＣＯ２回収量を目標値とするために飽和水蒸気Ｓの流量、ＣＯ２吸収液１３の流量を算出して設定値を補正する（ステップＳＴ１３）。そして、ＣＯ２回収量制御部１１２は、ＣＯ２吸収液１３の流量、再生加熱器３１に供給する飽和水蒸気Ｓの流量の補正した設定値に基づいてのＣＯ２回収量を制御する（ステップＳＴ１４）。
【００５３】
ここでは、ＣＯ２回収量制御部１１２は、例えば、ＣＯ２回収量の実測値（例えば、８５ｔ／ｈ）が目標値（例えば、９０ｔ／ｈ）より低い場合には、飽和水蒸気Ｓの流量及びＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）の流量を設定値に対して増大させるように設定値を補正する。これにより、吸収液制御部１１４がＣＯ２吸収液１３（リッチ溶液）の流量を増大させると共に、蒸気制御部１１５が飽和水蒸気Ｓの流量を増大させるので、ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２回収量の実測値を目標値に向けて増大させることが可能となる。
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、排ガス１１Ａ中のＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を適宜制御できる。これにより、運転条件及び測定機器の変更によりＣＯ２回収装置の運転制御に用いる所定の関係式及び計測機器の精度の影響があった場合であっても、ＣＯ２回収量及び／又はＣＯ２回収率を高い精度で目標値に制御することが可能なＣＯ２回収装置１を実現できる。
【００５５】
なお、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２の双方を設けてＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の双方を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２回収率制御部１１１又はＣＯ２回収量制御部１１２のいずれか一方を備える構成であってもよい。この場合であっても、ＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の実測値の変化に応じてＣＯ２吸収液１３の循環量及び再生加熱器３１に対する飽和水蒸気Ｓの供給量を適宜制御できるので、ＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量を精度よく制御することが可能となる。
【００５６】
また、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２が補正した補正データに基づいて吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２が補正した補正データに、排ガス１１Ａ中のＣＯ２濃度、排ガス１１Ａのガス流量及び温度などを更に加算したデータに基づいて排ガス制御部１１３、吸収液制御部１１４及び蒸気制御部１１５を制御してもよい。
【００５７】
さらに、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２の双方の補正データを用いてＣＯ２回収装置１の運転を制御する例について説明したが、この構成に限定されない。ＣＯ２回収装置１は、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２のいずれか一方については、補正データを随時演算して制御する第１制御モードで運転し、いずれか他方については随時演算処理を行わず、所定期間毎に演算処理を行う第２制御モードで運転してもよい。このように運転の制御を行うことにより、ＣＯ２回収率制御部１１１による演算処理とＣＯ２回収量制御部１１２による演算処理との間で計測誤差などが生じた場合であっても、補正データ間の干渉を低減できるので、高い精度でＣＯ２回収率及び／又はＣＯ２回収量を目標値に制御することが可能となる。
【００５８】
さらに、上述した実施の形態においては、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド（不感帯）を設けて運転制御を行ってもよい。図４は、デッドバンドを設けた運転制御の概念図である。なお、図４においては、横軸に運転時間を示し、縦軸にＣＯ２回収率（％）又はＣＯ２回収量（ｔ／ｈ）を示している。
【００５９】
図４に示すように、本実施の形態においては、例えば、下記式（１）に基づいた積分演算によりＣＯ２回収率及びＣＯ２回収量の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との差分値Ｄが所定範囲以下となるように運転制御を行うと、運転時間ｔの経過と共に差分値Ｄは徐々に減少する。そこで、運転時間ｔ１の範囲からＣＯ２回収率（％）又はＣＯ２回収量（ｔ／ｈ）の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との差分値Ｄが所定範囲Ｂより小さい運転時間ｔ２の範囲となった際に、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２のいずれか一方については積分演算を行わずに、デッドバンド（不感帯）を設けて比例演算により運転制御する。これにより、ＣＯ２回収率制御部１１１とＣＯ２回収量制御部１１２との間の補正データの干渉が生じうる場合であっても、ＣＯ２回収率制御部１１１及びＣＯ２回収量制御部１１２のいずれか一方については、ＣＯ２回収率（％）又はＣＯ２回収量（ｔ／ｈ）の目標値（ＳＰ）と実測値（ＰＶ）との間に補正データの干渉によって生じるオフセット（例えば、ＣＯ２回収装置１の設定値の２％程度）より小さい所定のオフセットを確保できる。これにより、補正データの干渉を防ぐことが可能となるので、ＣＯ２回収装置１の運転時に補正データの干渉によって生じるオフセットを０．５％〜１％の範囲に低減することができる。
【００６０】
【数１】
0006325376.tif 000002
【００６１】
また、上述した実施の形態においては、ボイラ及びガスタービンなどの産業設備から排出されたＣＯ２を含有する排ガス１１ＡをＣＯ２吸収液１３で処理する例について説明したが、ＣＯ２吸収液１３で処理する被処理気体としては、ＣＯ２を含有するガスであれば各種ガスに適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ＣＯ２回収装置
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  排ガス
１２  冷却塔
１２１  冷却部
１２２  熱交換器
１２３  循環ポンプ
１３  ＣＯ２吸収液
１３Ｓ  蒸気
１４  ＣＯ２吸収塔
１４ａ  塔頂部
１４ｂ  塔底部
１４１  ＣＯ２吸収部
１４２  水洗部
１４４  液貯留部
１４５  チムニートレイ
１４６  ミストエリミネータ
１５  ＣＯ２吸収液再生塔
１５ａ  塔頂部
１５ｂ  塔底部
１５１  ＣＯ２吸収液供給部
１５２  鏡面部
１６  煙道
２１  熱交換器
２２  循環ポンプ
２３  制御弁
３１  再生加熱器
４１，４４  ＣＯ２ガス
４２  コンデンサ
４３  分離ドラム
４５  凝縮水循環ポンプ
５０  リッチ溶液供給管
５１  リッチソルベントポンプ
５２  リッチ・リーン溶液熱交換器
５３  リーン溶液供給管
５４  リーン溶液ポンプ
５５  冷却部
１０１ａ  排ガス検出部
１０１ｂ  排ガス検出部
１０２  ＣＯ２濃度計
１０３  ＣＯ２ガス検出部
１０４  濃度計
１１１  ＣＯ２回収率制御部
１１２  ＣＯ２回収量制御部
１１３  排ガス制御部
１１４  吸収液制御部
１１５  蒸気制御部
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４  循環ライン
Ｌ３  抜き出しライン
Ｌ５  ガス排出ライン
Ｌ６  凝縮水ライン
Ｓ  飽和水蒸気
Ｗ１  冷却水
Ｗ２，Ｗ３  洗浄水
Ｗ４  飽和水蒸気凝縮水
Ｗ５  凝縮水
【図１】
0006325376.tif 000003
【図２】
0006325376.tif 000004
【図３】
0006325376.tif 000005
【図４】
0006325376.tif 000006