(57)【要約】【課題】簡易な構成により低コストでドライアイスを容器の外部へ搬出することができ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる二酸化炭素回収装置を提供すること。【解決手段】二酸化炭素を含む排ガスを冷却することにより当該二酸化炭素を固化させてドライアイスとし、当該ドライアイスを回収することにより排ガスから二酸化炭素を回収するサブリメータ４０であり、二酸化炭素の固化温度以下の冷媒を流す伝熱管４６を内部に有し、排ガスと冷媒とを間接熱交換させる容器４１を備え、容器４１に連通して設けられ、当該容器４１内で生成されたドライアイス６０を当該容器４１から搬出するスクリューフィーダ装置１００を備えた。【選択図】図１
2009242157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含む排ガスを冷却することにより当該二酸化炭素を固化させてドライアイスとし、当該ドライアイスを回収することにより前記排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置であり、
前記二酸化炭素の固化温度以下の冷媒を流す伝熱管を内部に有し、前記排ガスと前記冷媒とを間接熱交換させる容器を備えた二酸化炭素回収装置において、
前記容器に連通して設けられ、当該容器内で生成された前記ドライアイスを当該容器から搬出するドライアイス搬出装置を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収装置。
【請求項２】
前記ドライアイス搬出装置は、スクリューフィーダ装置であり、
当該スクリューフィーダ装置は、前記容器と連通するケースと、当該ケースに設けられ当該容器から前記ドライアイスを導入する導入口と、前記ケースに設けられ当該導入口から取り入れた前記ドライアイスを排出する排出口と、前記ケース内に設けられ回転自在な軸部にスクリュー羽根を有し前記ドライアイスを前記導入口から前記排出口へと搬送するスクリュー軸と、当該スクリュー軸を駆動する駆動装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項３】
前記ドライアイス搬出装置は、ベルトコンベア装置であり、
当該ベルトコンベア装置は、前記容器と連通するケースと、当該ケースに設けられ当該容器から前記ドライアイスを導入する導入口と、前記ケースに設けられ当該導入口から取り入れた前記ドライアイスを排出する排出口と、前記ケース内に設けられ回転自在な無端ベルトを有し前記ドライアイスを前記導入口から前記排出口へと搬送するベルトコンベア部と、当該ベルトコンベア部を駆動する駆動装置と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項４】
前記導入口または前記排出口の少なくとも一方には、前記ドライアイスの前記ケースへの導入時及び前記ケースからの排出時に前記容器の気密性を確保する弁装置を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の二酸化炭素回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素回収装置に関し、更に詳しくは、簡易な構成により低コストでドライアイスを容器の外部へ搬出することができ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる二酸化炭素回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大気中の炭酸ガス量の増加と、いわゆる温室効果による大気温度上昇との関係が問題視されており、例えば石炭焚きボイラを有する火力発電所からの燃焼排ガス（以下、排ガスという）が発生源の一つとして指摘されている。
【０００３】
この対策として、二酸化炭素を含む排ガスを冷却することにより当該二酸化炭素を固化させてドライアイスとし、当該ドライアイスを回収することにより排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置（サブリメータ）が公知である（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
この従来の二酸化炭素回収装置は、二酸化炭素の固化温度以下の冷媒（例えば、液体窒素）を流す伝熱管（例えば、フィンチューブ）を内部に有し、排ガスと冷媒とを間接熱交換させる容器を備えて構成されている。分離されたドライアイスは、サイクロンにて排ガスと分離され、更に上記容器とは別体で構成されたドライアイス溶融機で加圧され液化されるようになっている。
【０００５】
なお、分離されたドライアイスを加圧・液化して回収するために、スクリュー型押し出し機構を備えた加圧・液化装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−２７９６４０号公報
【特許文献２】特開２００７−６９０５７号公報
【特許文献３】特開２０００−３１７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排ガスから回収されたドライアイスは、上記容器内に次第に堆積していくので、ドライアイスを当該容器の外部に排出し、当該容器が閉塞されないようにする必要がある。
また、当該容器がドライアイスで閉塞されると、排ガス処理システム全体の連続運転が継続できなくなる虞もある。
【０００７】
上記従来技術にあっては、上記容器から排出したドライアイスを液化するのを前提とした技術であり、固体（例えば、粉状または粒状）のままのドライアイスを利用したい場合や、ドライアイスを気化させて利用したい場合には、当該技術は必ずしも目的にそぐわない。
【０００８】
また、液化した二酸化炭素を更に固化させたり、気化させたりするために、専用の装置を別途新たに設けるのは、製造コスト及びエネルギコストの無駄である。
【０００９】
従って、簡易な構成により低コストでドライアイスを容器の外部へ搬出することができる二酸化炭素回収装置の提供が望まれていた。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成により低コストでドライアイスを容器の外部へ搬出することができ、二酸化炭素の回収効率を向上することができる二酸化炭素回収装置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】
【００１１】
（１）本発明は、二酸化炭素を含む排ガスを冷却することにより当該二酸化炭素を固化させてドライアイスとし、当該ドライアイスを回収することにより前記排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置であり、前記二酸化炭素の固化温度以下の冷媒を流す伝熱管を内部に有し、前記排ガスと前記冷媒とを間接熱交換させる容器を備えた二酸化炭素回収装置において、前記容器に連通して設けられ、当該容器内で生成された前記ドライアイスを当該容器から搬出するドライアイス搬出装置を備えたことを特徴とする。
【００１２】
（２）  （１）の発明においては、前記ドライアイス搬出装置は、スクリューフィーダ装置であり、当該スクリューフィーダ装置は、前記容器と連通するケースと、当該ケースに設けられ当該容器から前記ドライアイスを導入する導入口と、前記ケースに設けられ当該導入口から取り入れた前記ドライアイスを排出する排出口と、前記ケース内に設けられ回転自在な軸部にスクリュー羽根を有し前記ドライアイスを前記導入口から前記排出口へと搬送するスクリュー軸と、当該スクリュー軸を駆動する駆動装置と、を備えることが好ましい。
【００１３】
（３）  （１）の発明においては、前記ドライアイス搬出装置は、ベルトコンベア装置であり、当該ベルトコンベア装置は、前記容器と連通するケースと、当該ケースに設けられ当該容器から前記ドライアイスを導入する導入口と、前記ケースに設けられ当該導入口から取り入れた前記ドライアイスを排出する排出口と、前記ケース内に設けられ回転自在な無端ベルトを有し前記ドライアイスを前記導入口から前記排出口へと搬送するベルトコンベア部と、当該ベルトコンベア部を駆動する駆動装置と、を備えることが好ましい。
【００１４】
（４）  （１）または（２）に記載の発明においては、前記導入口または前記排出口の少なくとも一方には、前記ドライアイスの前記ケースへの導入時及び前記ケースからの排出時に前記容器の気密性を確保する弁装置を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る二酸化炭素回収装置によれば、簡易な構成により低コストでドライアイスを容器の外部へ搬出することができる。これにより、ドライアイスの堆積による二酸化炭素回収装置の閉塞状態の発生を抑制することができ、二酸化炭素回収のための連続運転時間を増やすことができるので、二酸化炭素の回収効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態に係る二酸化炭素回収装置（以下、サブリメータという）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
＜排ガス処理システム全体の説明＞
先ず、本発明に係るサブリメータ４０が適用される排ガス処理システムの全体構成について図４に基づいて説明する。ここで、図４は、排ガス処理システムを示す概略図であり、石炭焚きのボイラ１０に係る排ガス処理システムを簡略化して例示したものである。
【００１８】
図４に示すように、石炭焚きボイラ１０で発生した高温の排ガスは、コンデンサ２０に導かれる。このコンデンサ２０において排ガスは、循環水（例えば、海水、工業用水、水道水等）により室温程度まで冷却される。排ガス中の水蒸気の一部分は、凝縮し、分離される。
【００１９】
コンデンサ２０で冷却された排ガスは、更にドライヤ３０に導かれて除湿される。ドライヤ３０には、例えばシリコンやトルエン等の低温の冷媒が入っており、排ガスは冷却（例えば、約−５０℃以下）される。なお、排ガス中の水分は氷として分離され、捕集される。
【００２０】
そして、除湿された排ガスは、サブリメータ４０に導かれる。このサブリメータ４０では、後述するように、排ガス中の二酸化炭素が固化する温度まで冷却され、その固化した二酸化炭素がドライアイス６０として集められ、後述するスクリューフィーダ装置１００によって容器４１から搬出される。
【００２１】
これにより、排ガスから二酸化炭素が除去される。容器４１から搬出されたドライアイスは、一旦、ドライアイス貯蔵タンク（図示せず）に貯蔵された後、固体のドライアイスのままで利用されたり、あるいは必要に応じて液化または気化され、タンク８０に貯留される。このようにして貯留された二酸化炭素は、適宜、系外に運搬等される。
なお、サブリメータ４０及びドライヤ３０に流通させる冷媒は、例えば液体窒素であり、冷凍機７０から供給される。
【００２２】
サブリメータ４０を経た排ガスは、再びコンデンサ２０に導かれ、コンデンサ２０内の循環水を冷却した後、二酸化炭素をほぼ除去された状態で煙突９０から大気放出される。
【００２３】
＜サブリメータ４０の説明＞
次に、サブリメータ４０について図１〜図３に基づいて更に詳しく説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係るスクリューフィーダ装置１００を備えたサブリメータ４０の内部を示す正面図であり、模式的に表したものである。また、図２は、サブリメータ４０の内部を示す側面図、図３は、サブリメータ４０に対するスクリューフィーダ装置１００の配設位置を示す垂直断面図である。
【００２４】
図１〜図３に示すように、サブリメータ４０は、二酸化炭素を含む排ガスを冷却することにより当該二酸化炭素を固化させてドライアイスとし、容器４１の下部ホッパ４１ａに落下して堆積したドライアイス６０をスクリューフィーダ装置１００によって容器４１の外部に搬出することにより排ガスから二酸化炭素を回収する装置である。
すなわち、このサブリメータ４０は、二酸化炭素の固化温度以下の冷媒（例えば、液体窒素）を流す丸パイプ状の伝熱管４６を内部に有し、排ガスと冷媒とを間接熱交換させる容器４１を備えている。
【００２５】
この容器４１は、圧力容器として構成され、排ガスを内部に導入する排ガス入口部４２と、排ガスを外部に排出する排ガス出口部４３とを備えている。また、容器４１の下部ホッパ４１ａは、図１及び図３に示すように、下方中央部に向けて傾斜した漏斗状に形成されており、落下してきたドライアイス６０を収集し易いように形成されている。
【００２６】
伝熱管４６は、その長手方向が水平となるように配設されている。また、伝熱管４６は、冷媒が導入される方を冷媒入口部４６ａとして構成し、冷媒が排出される方を冷媒出口部４６ｂとして構成してある。
【００２７】
＜槌打装置５０の説明＞
容器４１の上部には、伝熱管４６に振動を付与する槌打装置５０が設けられている。この槌打装置５０は、排ガスを容器４１内に流通させている時には常時作動させ、伝熱管４６に付着したドライアイス６０を振動により払い落とす。
これにより、伝熱管４６の外表面にドライアイス６０が次第に堆積し、有効伝熱面積が減少することにより、排ガスと冷媒との間接熱交換の効率が低下し、二酸化炭素の回収効率が低下してしまうのを抑制している。
【００２８】
そして、容器４１の下部ホッパ４１ａに堆積したドライアイス６０は、スクリューフィーダ装置１００によって容器４１の外部に搬出される。
【００２９】
＜スクリューフィーダ装置１００の説明＞
次に、スクリューフィーダ装置１００について図５〜図７に基づいて説明する。ここで、図５は、スクリューフィーダ装置１００の内部構成を示す部分平面断面図、図６は、スクリューフィーダ装置１００を示す側面図、図７は、図５におけるスクリューフィーダ装置１００のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【００３０】
スクリューフィーダ装置１００のケース１０５は、図６に示すように、密閉断熱容器として構成されており、下部ホッパ４１ａからのドライアイス６０が供給される導入口１０９と、この供給されたドライアイス６０を図示しないドライアイス貯蔵タンクに排出する排出口１１０とを備えている。
【００３１】
これら導入口１０９と排出口１１０の少なくとも一方には、容器４１及びケース１０５の気密性を保つため、所定の弁装置を設けることが好ましい。例えば、導入口１０９に導入口側弁装置（図示せず）を設け、排出口１１０に排出口側弁装置（図示せず）を設けることが好ましく、いずれか一方の弁装置が開弁している時には他方が閉弁され、気密性が保たれている。
【００３２】
なお、導入口１０９よりも上流側であって、下部ホッパ４１ａの最下部付近に上記導入口側弁装置に相当する弁装置を設けてもよい。その場合には、上記導入口側弁装置は、不要であり、上記排出口側弁装置に相当する弁装置のみを設ければよい。
【００３３】
また、スクリューフィーダ装置１００は、導入口１０９から供給されたドライアイス６０を排出口１１０に向けて搬送するための一対のスクリュー軸１０１，１０１を備えている。この一対のスクリュー軸１０１，１０１のそれぞれの軸部１０２，１０２には、例えば４枚のスクリュー羽根１０３が形成されている。
【００３４】
各スクリュー軸１０１のスクリュー羽根１０３は、互いに逆方向になり、かつ、交互にオーバーラップする状態で回転自在にケース１０５に支持されている。すなわち、軸部１０２，１０２の両端部（一端のみを図示）は、ベアリング１０６及びＯリング１０７を介してケース１０５に回転自在に設けられている。
【００３５】
駆動装置１０８は、スクリュー軸１０１，１０１を駆動するためのものであり、図示しない歯車やモータ等を内蔵している。すなわち、軸部１０２，１０２の端部には、図示しない歯車が設けられており、図７に示すように、上記モータによって一方のスクリュー軸１０１が例えば矢印Ｒ方向に回転すると、他方のスクリュー軸１０１がこれと逆方向の矢印Ｌ方向に回転するように構成されている。
【００３６】
このように、スクリュー軸１０１，１０１が同図の矢印Ｒ、Ｌのように逆方向に回転すると、導入口１０９から供給されたドライアイス６０は、当該導入口１０９から排出口１１０に向けて搬送され、排出口１１０から排出される。
【００３７】
この時、スクリュー羽根１０３，１０３が相互にオーバーラップしており、ケース１０５内の容積が部分的に変化するため、ドライアイス６０がスクリュー羽根１０３で砕かれて塊になりにくく、ケース１０５内を円滑かつ均一に搬送される。
【００３８】
また、ドライアイス６０が導入口１０９からケース１０５内へ導入される時には、上記導入口側弁装置が開弁され、上記排出口側弁装置が閉弁される。一方、ドライアイス６０が排出口１１０からケース１０５外へ排出される時には、上記導入口側弁装置が閉弁され、上記出口側弁装置が開弁される。このように、各弁装置が開閉制御されることによって、上記容器４１の密閉性が確保される。
【００３９】
なお、駆動装置１０８及び上記弁装置は、ドライアイス６０を適宜タイミングで下部ホッパ４１ａから取り入れて搬送し、排出口１１０からの排出させるために、図示しない電子制御装置によって制御される。
【００４０】
下部ホッパ４１ａからスクリューフィーダ装置１００へドライアイス６０が排出されるタイミングは、作業者等が図示しない小窓等から容器４１内を見て上記駆動装置１０８及び弁装置を作動させてもよい。
【００４１】
また、サブリメータ４０の運転時間からドライアイスの堆積量を推測し、当該運転時間に基づいて手動で、または自動的に上記駆動装置１０８及び上記弁装置を作動させてもよい。
【００４２】
以上のように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。すなわち、スクリューフィーダ装置１００という簡易な構成によりドライアイス６０を容器４１の外部へ搬出することができる。これにより、ドライアイス６０の堆積によるサブリメータ４０の閉塞状態の発生を抑制することができ、二酸化炭素回収のための連続運転時間を増やすことができるので、二酸化炭素の回収効率を向上することができる。
【００４３】
また、ドライアイス６０を固体のまま容器４１の外部へ搬出することができるので、一旦液化した二酸化炭素を更に固化させたり、気化させたりするための専用の装置を別途新たに設ける必要がなく、余分な製造コスト及びエネルギコストが不要であるため、低コストでドライアイス６０を回収することができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、石炭焚きボイラ１０を例にして説明したが、これに限定されず、例えば、製鉄所における高炉、コークス炉、転炉等、二酸化炭素を含む排ガスを処理する種々のシステムにおいて、本発明を適用することができ、上記と同様の効果を期待できる。
【００４５】
また、上記実施形態では、伝熱管４６は、その長手方向が水平となるように配設されるものとして説明したが、これに限定されず、その長手方向が垂直となるように、あるいはその他の形態で配設してもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、スクリューフィーダ装置１００は、２軸の構成であるものとして説明したが、これに限定されず、１軸あるいは３軸以上の構成であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、ドライアイス搬出装置は、スクリューフィーダ装置１００であるものとして説明したが、これに限定されず、次のようなベルトコンベア装置であってもよい。
【００４８】
すなわち、図示を省略するが、このベルトコンベア装置は、容器４１と連通するケースと、当該ケースに設けられ容器４１からドライアイス６０を導入する導入口と、ケースに設けられ当該導入口から取り入れたドライアイス６０を排出する排出口と、ケース内に設けられ回転自在な無端ベルトを有しドライアイス６０を上記導入口から上記排出口へと搬送するベルトコンベア部と、当該ベルトコンベア部を駆動する駆動装置と、を備えて構成してもよい。
【００４９】
この場合も、上記導入口と排出口の少なくとも一方には、容器４１及び上記ケースの気密性を保つため、所定の弁装置を設けることが好ましい。
このような簡易なベルトコンベア装置によっても、スクリューフィーダ装置１００が奏する効果とほぼ同様の効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係るスクリューフィーダ装置を備えたサブリメータの内部を示す正面図である。
【図２】サブリメータの内部を示す側面図である。
【図３】サブリメータに対するスクリューフィーダ装置の配設位置を示す垂直断面図である。
【図４】排ガス処理システムを示す概略図である。
【図５】スクリューフィーダ装置の内部構成を示す部分平面断面図である。
【図６】スクリューフィーダ装置を示す側面図である。
【図７】図５におけるスクリューフィーダ装置のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ボイラ
２０  コンデンサ
３０  ドライヤ
４０  サブリメータ（二酸化炭素回収装置）
４１  容器
４１ａ  下部ホッパ
４２  排ガス入口部
４３  排ガス出口部
４６  伝熱管
４６ａ  冷媒入口部
４６ｂ  冷媒出口部
５０  槌打装置
６０  ドライアイス
７０  冷凍機
８０  タンク
９０  煙突
１００  スクリューフィーダ装置（ドライアイス搬出装置）
１０１  スクリュー軸
１０２  軸部
１０３  スクリュー羽根
１０５  ケース
１０６  ベアリング
１０７  Ｏリング
１０８  駆動装置
１０９  導入口
１１０  排出口
【図１】
2009242157.tif 000003
【図２】
2009242157.tif 000004
【図３】
2009242157.tif 000005
【図４】
2009242157.tif 000006
【図５】
2009242157.tif 000007
【図６】
2009242157.tif 000008
【図７】
2009242157.tif 000009