二酸化炭素回収型汽力発電システム
【課題】発電効率が低下することを抑制し、排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを排ガスから取り出すことができる二酸化炭素回収型汽力発電システムを提供する。
【解決手段】本発明による二酸化炭素回収型汽力発電システム１は、燃料２を燃焼して排ガス５を生成し、煙道８を有するボイラー６と、このボイラー６から供給される排ガス５に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔４０と、吸収塔４０から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて排出する再生塔４４とを備えている。また、この再生塔４４において二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するために再生塔４４に供給される再生用水蒸気４３を生成するリボイラー４９が設けられている。さらに、ボイラー６の煙道８内に、排ガス５を熱源として、再生用水蒸気４３を生成するためにリボイラー４９に供給される加熱用水６０を加熱するボイラー側熱交換器６１が設けられている。
【解決手段】本発明による二酸化炭素回収型汽力発電システム１は、燃料２を燃焼して排ガス５を生成し、煙道８を有するボイラー６と、このボイラー６から供給される排ガス５に含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔４０と、吸収塔４０から供給される二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて排出する再生塔４４とを備えている。また、この再生塔４４において二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するために再生塔４４に供給される再生用水蒸気４３を生成するリボイラー４９が設けられている。さらに、ボイラー６の煙道８内に、排ガス５を熱源として、再生用水蒸気４３を生成するためにリボイラー４９に供給される加熱用水６０を加熱するボイラー側熱交換器６１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラーにおいて燃料を燃焼して蒸気を生成する際に生成された排ガスから、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収液を用いて二酸化炭素を回収しながら発電を行う二酸化炭素回収型汽力発電システムに係り、とりわけ、発電効率が低下することを抑制するとともに、排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを排ガスから取り出すことができる二酸化炭素回収型汽力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、火力発電設備は、環境保全を背景として発電効率を高くすることが積極的に進められている。すなわち、一般的な火力発電設備において、蒸気タービンの運転に利用される蒸気の温度は６００℃程度であるが、この蒸気の温度を更に高くして発電効率を高めることが行われている。
【０００３】
また、発電効率を高くするための方法として、埋蔵量が多くかつ安価に入手可能な化石燃料である石炭を用いる石炭ガス化コンバインドサイクル発電と、微粉炭ボイラーにより生成された超臨界圧蒸気による汽力発電とが知られている。このうち、石炭ガス化発電においては、ガスタービンに供給されるガスの温度を高くすることにより発電効率を高くすることができる。また、微粉炭ボイラーを用いた汽力発電においては、微粉炭ボイラーで生成され蒸気タービンに供給される蒸気（タービン蒸気）を高温かつ高圧にして蒸気タービンを駆動することにより発電効率を高くすることができる。すでに、この汽力発電においては、タービン蒸気の温度を７００℃以上にして発電効率を向上させる計画が進められており、かなり近い将来商用化される見込みである。
【０００４】
一方、近年、地球温暖化現象の原因の一つとして二酸化炭素による温室効果が指摘され、地球環境を守るために、この二酸化炭素の排出を抑制することが急務となっている。このため、火力発電所などにおいて生成された排ガスを二酸化炭素吸収液と接触させて、排ガスに含まれる二酸化炭素を除去して回収する方法が精力的に研究されている。
【０００５】
一般的な二酸化炭素回収システムとして、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガスを排出する再生塔とを備えた二酸化炭素回収システムが知られている（特許文献１乃至３参照）。また、再生塔には、再生塔から排出された水蒸気を含む二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機が連結されるとともに、再生塔からの吸収液を加熱して蒸気（再生用水蒸気）を発生させるリボイラーが連結されている。
【０００６】
このような二酸化炭素回収システムにおいて二酸化炭素を回収する場合、まず、ボイラーにおいて生成された排ガスが吸収塔の下部に送られるとともに、吸収塔の上部に吸収液が供給され、二酸化炭素を含む排ガスと吸収液が向流接触し、排ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に吸収される。このようにして、二酸化炭素が取り除かれた排ガスは吸収塔の上部から排出される。
【０００７】
二酸化炭素を吸収した吸収液は、吸収塔から再生熱交換器を介して再生塔の上部に供給される。この間、リボイラーにおいて吸収液が加熱されて高温の再生用水蒸気が生成され、この再生用水蒸気がリボイラーから再生塔の下部に供給される。このことにより、二酸化炭素を吸収した吸収液と再生用水蒸気が向流接触し、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスが放出される。水蒸気を含む二酸化炭素ガスは、再生塔から排出されて圧縮機において圧縮され、二酸化炭素ガスを圧縮して貯蔵するための設備に供給される。このようにして、排ガスに含まれる二酸化炭素ガスが回収される。ここで、一般に、リボイラーにおいて吸収液を加熱して蒸気を発生させるための熱源として、ボイラーにおいて生成されたタービン蒸気が抽気されて用いられている。
【０００８】
ここで、この二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。このアミン化合物としては、以下のようなアミン化合物が知られている。
【０００９】
特許文献４には、立体障害アミンおよびスルホラン等の非水溶媒を含む酸性ガススクラッピング用組成物が記載されている。この立体障害アミンのうち立体障害第一モノアミノアルコールとして、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール等が例示されている。また、特許文献５には、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール、２−（メリルアミノ）−エタノール、２−（エチルアミノ）−エタノール、２−（ジエチルアミノ）−エタノール、２−（ヒドロキシエチル）−ピペリジンの群から選ばれるヒンダードアミンを代表例とする特定のヒンダードアミン水溶液を用いることが記載されている。また、特許文献６には、第２級アミン及び第３級アミンのそれぞれの濃度が１０〜４５重量％の範囲にあるアミン混合水溶液を用いることが記載されている。さらに、非特許文献１には、ヒンダードアミンアミンである２−アミノー２−２メチルー１−プロパノール水溶液が二酸化炭素を吸収する挙動が開示されている。
【００１０】
このように数多くの種類の吸収液を用いて二酸化炭素を回収することが示されているが、これらのアミン化合物を含む吸収液を用いる場合、いずれの場合においても、吸収液と二酸化炭素を含む排ガスを直接接触させて、排ガスから二酸化炭素を回収している。
【００１１】
ここで、上述したように、これらのアミン化合物は水に溶かしてアミン化合物水溶液として吸収液に用いるのが一般的である。このような吸収液は、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する場合、発熱反応を引き起こすが、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出する場合、吸熱反応を引き起こす。このため、二酸化炭素を放出させる場合、吸収液を加熱させる必要があり、リボイラーにおいて生成された高温の再生用水蒸気が再生塔に供給され、再生塔において二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱している。なお、吸収液に吸収させることができる二酸化炭素の濃度は、吸収液の温度が低い方が高くなる。このため、吸収液に二酸化炭素を吸収させる場合には、吸収液の温度を低くするため、吸収液を冷却する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３２３３３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４２１２号公報
【特許文献３】特開２００６−３４２０３２号公報
【特許文献４】特開昭６１−７１８１９号公報
【特許文献５】特開平５−３０１０２３号公報
【特許文献６】特開平８−２５２４３０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「Chemical Engineering Science、41巻、4号、997〜1003頁」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、アミン系化合物の水溶液を吸収液として排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する場合、二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するための熱量が必要になる。この場合、２．５〜３．５Ｍｊ／ｋｇ・ＣＯ２程度の熱量が必要となり、これは石炭の発熱量の１０〜２０％程度に相当する。このため、この熱量を得ることを目的として、蒸気タービンを回転駆動するタービン蒸気からエネルギを取り出して利用すると、蒸気タービンを回転駆動させるエネルギがその分減るため、発電効率が低下するという問題がある。なお、アミン系化合物の水溶液を用いることなく二酸化炭素を回収する場合においては、さらに発電効率が低下し、一般的に発電効率が３０％程度低下するといわれている。
【００１５】
また、タービン蒸気の温度を７００℃程度にするために、いくつかの克服しなければならない課題が残されている。すなわち、蒸気タービンに供給されるタービン蒸気の温度を高くすると、蒸気タービンのうち低圧蒸気タービンの蒸気入口におけるタービン蒸気の過熱度が大きくなる。このことにより、低圧蒸気タービン出口におけるタービン蒸気の真空度を高くした場合においても、この低圧蒸気タービンの蒸気出口におけるタービン蒸気が飽和温度に達することが困難になる。この場合、このタービン蒸気を湿った状態に維持することが難しくなり、低圧蒸気タービンの最終段翼において、乾燥および湿潤が交互に繰り返され（乾湿交番状態）、この最終段翼が腐食する可能性がある。
【００１６】
また、火力発電プラントにおいては、蒸気タービンからタービン蒸気を抽気して熱源とし、ボイラーに供給される給水を予め加熱する給水加熱器が設けられている。上述の通り、タービン蒸気の温度を例えば７００℃程度の高温とした場合、給水加熱器にて熱源として用いられる蒸気タービンから抽気した蒸気（抽気蒸気）の温度が上昇する。しかしながら、通常、給水加熱器において給水を加熱する際は、ほとんど抽気蒸気の凝縮潜熱が利用されているため、給水加熱器内がほぼ同じ温度に維持され給水加熱器の熱変形を防止している。したがって、タービン蒸気の温度を高温化させた際に、抽気蒸気の過熱度が高くなり、給水加熱器の変形が大きくなるという新たな課題が生じてしまう。
【００１７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、発電効率が低下することを抑制することができる二酸化炭素回収型汽力発電システム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】
【００１８】
本発明は、燃料を燃焼して蒸気を生成するとともに排ガスが生成され、この排ガスが排出される際に通過する煙道を有するボイラーと、このボイラーから排ガスが供給され、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させてこの二酸化炭素ガスを排出する再生塔と、熱源としての加熱用媒体が供給されるとともに、前記再生塔からの吸収液を加熱し、発生させた蒸気を再生塔に供給するリボイラーと、前記ボイラー内の節炭器と空気予熱器の間の煙道内に設けられ、当該部分の煙道内を通過する前記ボイラーの排ガスを熱源として、前記加熱用媒体を加熱するボイラー側熱交換器と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型汽力発電システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ボイラーの煙道を通過する排ガスを熱源としてリボイラーに供給される加熱用媒体を加熱し、リボイラーにてこの加熱用媒体を熱源として吸収液を加熱して発生させた再生用水蒸気を再生塔に供給する。すなわち、リボイラーにて吸収液を加熱するために必要なエネルギとしてボイラー排ガスの排熱を利用することで、再生塔において二酸化炭素を吸収した吸収液から効率良く二酸化炭素を放出させることができる。このため、二酸化炭素回収型汽力発電システムにおける発電効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００２２】
まず、本発明による二酸化炭素回収型汽力発電システム１について説明する。図１に示すように、二酸化炭素回収型汽力発電システム１は、燃料２を燃焼してタービン蒸気４を生成し、タービンを回転駆動させて発電を行う汽力発電プラント１ａと、ボイラー６において生成された排ガス５から、この排ガス５に含まれる二酸化炭素を吸収する吸収液を用いて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収プラント１ｂとから構成されている。
【００２３】
このうち汽力発電プラント１ａは、図１に示すように、燃料２および燃焼用空気３が供給され、燃料２を燃焼してタービン蒸気４を生成（製造）するとともに排ガス５が生成される（発生する）ボイラー６を備えている。このボイラー６は、供給される燃料２と燃焼用空気３が燃焼する火炉７と、この火炉７の下流側に設けられ、火炉７において生成された排ガス５が排出される際に通過する煙道８とを有している。また、火炉７に、火炉７における燃焼によりタービン蒸気４を過熱し主蒸気を発生させる過熱器９が設けられるとともに、この過熱器９に隣接して、過熱器９から後述する高圧蒸気タービン２１を介して供給されるタービン蒸気４を再過熱して再熱蒸気とする再熱器１０が設けられている。また、煙道８のうち上流側に、煙道８を通過する排ガス５を熱源として過熱器９に供給される給水（脱気水）３０（後述）を加熱する節炭器１１が設けられている。
【００２４】
ボイラー６の煙道８の出口側に、ボイラー６の火炉７に供給される燃焼用空気３を予熱する空気予熱器１２が設けられ、この空気予熱器１２の下流側に、空気予熱器１２から流れてくる排ガス５に含まれる塵埃を排ガス５から取り除く電気集塵器１３が設けられている。また、この電気集塵器１３の下流側に、電気集塵器１３から流れてくる排ガス５を脱硫する脱硫装置１４が設けられている。
【００２５】
二酸化炭素回収型汽力発電システム１の汽力発電プラント１ａは、ボイラー６の過熱器９から高圧側バルブ１８を介して供給されるタービン蒸気４（主蒸気）により回転駆動する高圧蒸気タービン（高圧タービン）２１と、この高圧タービン２１にタービン軸２０を介して連結され、高圧タービン２１からボイラー６の再熱器１０および中圧側バルブ１９を介して供給されるタービン蒸気４（再熱蒸気）により回転駆動する中圧蒸気タービン（中圧タービン）２２とを有している。また、この中圧タービン２２にタービン軸２０を介して低圧蒸気タービン（低圧タービン）２３が連結され、この低圧タービン２３は、中圧タービン２２から供給されるタービン蒸気４（中圧蒸気タービン２２からの排気蒸気（中圧排気蒸気））により回転駆動するように構成されている。さらに、タービン軸２０に、タービン軸２０の回転により発電を行う発電機２４が連結されている。なお、本実施の形態では、高圧蒸気タービン２１、中圧蒸気タービン２２、低圧蒸気タービン２３、および発電機２４の回転軸が連結されて１つのタービン軸２０を構成する形としているが、本実施の形態はこれに限らず、それぞれ少なくとも１つの蒸気タービンを備える２軸以上のタービン軸と、各タービン軸に連結された複数の発電機により汽力発電プラント１ａを構成してもよい。また、本実施の形態では、ボイラー６に再熱器１０を１つのみ設ける構成としているが、再熱器１０を高圧蒸気タービン２１の排気蒸気を過熱して第１再熱蒸気とする第１再熱器と、第２再熱蒸気を発生させる第２再熱器の２段構成としてもよい。この場合、汽力発電プラント１ａは、中圧蒸気タービン２２が、第１再熱蒸気が導かれる第１中圧蒸気タービンと第２再熱蒸気が導かれる第２中圧蒸気タービンの２つから構成され、かつ、第１中圧蒸気タービンの排気蒸気を第２再熱器へと導くように構成される、所謂２段再熱式の蒸気タービンプラントとなる。
【００２６】
中圧タービン２２の出口と低圧タービン２３の入口との間に、中圧タービン２２からのタービン蒸気４（中圧排気蒸気）を低圧タービン２３に供給するクロスオーバー管２５が連結されている。
【００２７】
低圧タービン２３の下部に、低圧タービン２３から排出されるタービン蒸気４（低圧タービン２３からの排気蒸気（低圧排気蒸気））を冷却し凝縮させて復水２７とする復水器２６が設けられている。また、この復水器２６には、復水器２６から排出された復水２７を脱気して脱気水（給水）３０とする脱気器２９へと導く配管系統である復水ライン２８が接続されている。この復水ライン２８に、復水ライン２８を通過する復水２７を脱気器２９へ送る復水ポンプ３１が設けられ、この復水ポンプ３１の下流側（脱気器２９側）に、低圧タービン２３から抽気されるタービン蒸気４（低圧抽気蒸気）を熱源として復水２７を加熱する直列に接続された２段の低圧給水加熱器３２が設けられている。
【００２８】
脱気器２９とボイラー６の節炭器１１との間には、ボイラー６へと給水（脱気水）３０を供給する給水ライン３３が接続されている。給水ライン３３に、この給水ライン３３を通る給水３０をボイラー６の節炭器１１に送る給水ポンプ３４が設けられ、この給水ポンプ３４の下流側（節炭器１１側）に、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として、脱気水３０を加熱する第１高圧給水加熱器３５が設けられている。さらに、この第１高圧給水加熱器３５の下流側に、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として、脱気水３０を更に加熱する第２高圧給水加熱器３６が設けられている。なお、本実施の形態においては、復水ライン２８において低圧給水加熱器３２を２段設けるとともに、給水ライン３３において第１高圧給水加熱器３５と第２高圧給水加熱器３６を直列に接続して高圧給水加熱器を２段設ける構成としたが、低圧給水加熱器３２、高圧給水加熱器の段数はそれぞれ適宜増減させることができる。
【００２９】
脱気器２９に、脱気器２９にて生成された脱気水３０の一部を取り出し、この脱気水３０の一部を噴霧する噴霧ポンプ３７が連結され、この噴霧ポンプ３７の下流に、噴霧された脱気水３０の一部を、中圧タービン２２から低圧タービン２３に供給されるタービン蒸気４に向けて送る脱気水供給ライン３８が設けられている。具体的には図１に示すように、この脱気水供給ライン３８は、噴霧ポンプ３７とクロスオーバー管２５との間に連結され、上述の噴霧された脱気水３０の一部を、クロスオーバー管２５に向けて送るように構成されている。なお、脱気器２９と復水器２６との間に、脱気器２９において脱気された脱気水蒸気を復水器２６に戻す脱気水蒸気供給ライン（図示せず）が連結されている。
【００３０】
次に、二酸化炭素回収型汽力発電プラント１の二酸化炭素回収プラント１ｂについて述べる。
【００３１】
図１に示すように二酸化炭素回収プラント１ｂは、ボイラー６から排ガス５が供給され、この排ガス５に含まれる二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させる吸収塔４０と、吸収塔４０から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、二酸化炭素含有吸収液４１と記す）が供給され、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガス４２を放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガス（以下、水蒸気含有二酸化炭素ガス４２と記す）を排出するとともに、二酸化炭素含有吸収液４１を再生する再生塔４４とを備えている。
【００３２】
このうち吸収塔４０の下部に、ボイラー６から空気予熱器１２、電気集塵器１３、および脱硫装置１４を順次通って供給される排ガス５が通流する排ガス供給口４０ａが設けられるとともに、吸収塔４０の頂部に、吸収塔４０において、二酸化炭素が取り除かれた排ガス５を排出する排ガス出口４０ｂが設けられている。
【００３３】
ここで、二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。本実施の形態においては、アミン化合物の種類に限定されることなく、種々のアミン化合物を用いることができる。
【００３４】
再生塔４４に、再生塔４４の頂部から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を圧縮する圧縮機４５が連結され、再生塔４４と圧縮機４５との間に、再生塔４４から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を冷却する二酸化炭素ガス冷却器４６が連結されている。この二酸化炭素ガス冷却器４６の圧縮機４５側に、二酸化炭素ガス冷却器４６において冷却された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２から水蒸気を凝縮水として分離する分離器４７が連結されている。さらに、圧縮機４５に、圧縮機４５において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）が連結されている。
【００３５】
二酸化炭素回収プラント１ｂには、二酸化炭素を放出して再生塔４４の下部から流出した再生吸収液４８を加熱して高温の水蒸気を生成させ、この高温の水蒸気を再生用水蒸気４３として再生塔４４に供給するリボイラー４９が設けられている。また、リボイラー４９と再生塔４４との間には、加熱された再生吸収液４８の一部が排出される再生吸収液排出ライン５０が連結されている。具体的には、この再生吸収液排出ライン５０は、再生塔４４の底部に下降した再生吸収液４８を取り出すように、再生塔４４の底部に連結されている。なお、リボイラー４９から再生塔４４へ供給される再生用水蒸気４３は、これらの間に設けられた再生用水蒸気供給ライン５１を介して供給される。この再生用水蒸気供給ライン５１は再生塔４４の下部に連結されている。
【００３６】
吸収塔４０と再生塔４４との間に、吸収塔４０から再生塔４４に供給される二酸化炭素含有吸収液４１を加熱する再生熱交換器５２が設けられている。ここで、吸収塔４０と再生熱交換器５２との間には、吸収液循環ポンプ５４を含み、吸収塔４０から再生熱交換器５２に二酸化炭素含有吸収液４１を供給する第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３が連結され、また、再生熱交換器５２と再生塔４４との間に、再生熱交換器５２から再生塔４４に二酸化炭素含有吸収液４１を供給する第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５が連結されている。具体的には、この第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３は、吸収塔４０の底部に下降した二酸化炭素含有吸収液４１を取り出すように吸収塔４０の底部に連結されており、第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５は、再生塔４４の上部に二酸化炭素含有吸収液４１を送るように吸収塔４０の上部に連結されている。
【００３７】
リボイラー４９と再生熱交換器５２との間に、吸収液循環ポンプ５７を含み、リボイラー４９から再生熱交換器５２に再生吸収液４８を供給する第１再生吸収液供給ライン５６が連結され、再生熱交換器５２と吸収塔４０との間に、再生熱交換器５２から吸収塔４０に再生吸収液４８を供給する第２再生吸収液供給ライン５８が連結されている。ここで、この第２再生吸収液供給ライン５８は、吸収塔４０の上部に再生吸収液４８を送るように吸収塔４０の上部に連結されている。このようにして、再生熱交換器５２には、吸収塔４０からの比較的低温の二酸化炭素含有吸収液４１とリボイラー４９から供給される比較的高温の再生吸収液４８とが供給され、これらの間で熱交換が行われる。すなわち、再生熱交換器５２は、リボイラー４９からの再生吸収液４８を熱源として吸収塔４０から供給される二酸化炭素含有吸収液４１を加熱するようになっている。
【００３８】
次に、リボイラー４９に再生用水蒸気４３の熱源として用いる加熱用媒体を供給する構成について述べる。
【００３９】
図１に示すように、ボイラー６の煙道８内に、煙道８を通過する排ガス５を熱源として、リボイラー４９において再生用水蒸気４３を生成するためにリボイラー４９に供給される加熱用水６０（加熱用媒体）を加熱して飽和状態の加熱用水蒸気６０ａ（加熱用媒体）を生成するボイラー側熱交換器６１が設けられている。このボイラー側熱交換器６１は、ボイラー６のうち、節炭器１１と空気予熱器１２との間の煙道８内に設けられている。なお、ボイラー側熱交換器６１では、加熱用水６０の全てが蒸気となることはなく、水分を含んだ飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成される。また、リボイラー４９とボイラー側熱交換器６１との間には、リボイラー４９からボイラー側熱交換器６１に加熱用水６０を供給する第１加熱用媒体供給ライン６３（加熱用媒体供給ライン）と、ボイラー側熱交換器６１からリボイラー４９にボイラー側熱交換器６１にて生成された加熱用水蒸気６０ａを供給する第２加熱用媒体供給ライン６４とが連結されている。このうち、第２加熱用媒体供給ライン６４は、水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを汽水分離する加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５を含んでいる。また、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５とリボイラー４９との間には、加熱用水蒸気６０ａを減圧する減圧バルブ１００が設けられている。加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５と後述するタンク６７との間には、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分をタンク６７に供給する加熱用媒体水分戻しライン１０１が連結されている。
【００４０】
中圧タービン２２と低圧タービン２３との間に連結されたクロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、ボイラー側熱交換器６１に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５が設けられている。このタービン側熱交換器６５は、第１加熱用媒体供給ライン６３に介在されている。すなわち、タービン側熱交換器６５は、リボイラー４９とボイラー側熱交換器６１との間に連結されている。なお、タービン側熱交換器６５は、クロスオーバー管２５の内部のほか、クロスオーバー管２５の内周面、あるいは管壁内に設けることも可能である。
【００４１】
第１加熱用媒体供給ライン６３は、タービン側熱交換器６５に供給される加熱用水６０を貯蔵するタンク６７と、このタンク６７とタービン側熱交換器６５との間に連結され、タービン側熱交換器６５に加熱用水６０を送る加熱用水循環ポンプ６８とを含んでいる。このうちタンク６７には、加熱用媒体冷却器１０２が設けられ、タンク６７内に存在する蒸気を冷却して凝縮するとともに、タンク６７に貯蔵されている加熱用水６０を冷却するようになっている。
【００４２】
このことにより、タービン側熱交換器６５において加熱された加熱用水６０がボイラー側熱交換器６１に供給され、この加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、この加熱用水蒸気６０ａが加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により水分が取り除かれてリボイラー４９に供給され、リボイラー４９はこの加熱用水蒸気６０ａを熱源として、再生用水蒸気４３を生成することができる。
【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述べる。
【００４４】
まず、二酸化炭素回収型汽力発電システム１の汽力発電プラント１ａの作用について述べる。
【００４５】
図１に示す汽力発電プラント１ａにおいて発電を行う場合、まず、燃料２とともに、空気予熱器１２により予熱された燃焼用空気３が火炉７に供給されて、燃料２が燃焼する。この燃料２の燃焼により、火炉７の上方に設けられた過熱器９において、後述する節炭器１１から加熱されて供給される給水（脱気水）３０が過熱されてタービン蒸気４が生成され、主蒸気となる。
【００４６】
このタービン蒸気４（主蒸気）は、過熱器９から高圧側バルブ１８を介して高圧タービン２１に供給され、高圧タービン２１内を膨張しながら流れることで仕事を行い、高圧タービン２１を回転駆動する。高圧タービン２１を通過したタービン蒸気４（高圧排気蒸気）は、高圧タービン２１から排出されてボイラー６の再熱器１０に供給され、再熱器１０において、再び過熱されて再熱蒸気となる。
【００４７】
再熱されたタービン蒸気４（再熱蒸気）は、再熱器１０から中圧側バルブ１９を介して中圧タービン２２に供給され、中圧タービン２２内を膨張しながら流れることで仕事を行い、中圧タービン２２を回転駆動する。
【００４８】
中圧タービン２２から排気されたタービン蒸気４（中圧排気蒸気）は、中圧タービン２２の出口からクロスオーバー管２５を通過して低圧タービン２３に供給され、低圧タービン２３内をさらに膨張しながら流れることで仕事を行い、低圧タービン２３を回転駆動する。
【００４９】
このようにして、高圧タービン２１、中圧タービン２２、および低圧タービン２３が回転駆動し、タービン軸２０を介して連結された発電機２４が発電する。
【００５０】
低圧タービン２３にて仕事を行ったタービン蒸気４（低圧排気蒸気）は、低圧タービン２３の出口から復水器２６に排出され、復水器２６において冷却されて凝縮し復水２７となる。この復水２７は、復水ライン２８の復水ポンプ３１により２段の低圧給水加熱器３２に順次送られる。この間、各低圧給水加熱器３２に、低圧タービン２３からタービン蒸気４の一部が抽気された低圧抽気蒸気が供給される。このことにより、各低圧給水加熱器３２において、この低圧タービン２３から抽気されるタービン蒸気４（低圧抽気蒸気）を熱源として復水２７が加熱される。
【００５１】
加熱された復水２７は、脱気器２９に供給されて脱気され、脱気水（給水）３０が生成される。このとき、脱気器２９内では復水２７から脱気された脱気水蒸気も生成されるが、この脱気水蒸気は、図示しない脱気水蒸気供給ラインを介して復水器２６に戻される。
【００５２】
脱気器２９において生成された脱気水３０は給水３０となり、給水ライン３３の給水ポンプ３４により第１高圧給水加熱器３５に送られる。ここで、給水ポンプ３４により給水３０は超臨界圧以上に昇圧されている。
【００５３】
一方、脱気器２９において脱気された脱気水３０の一部は、噴霧ポンプ３７に取り出されて噴霧され、この噴霧された脱気水３０が脱気水供給ライン３８を介してクロスオーバー管２５の入口側に供給される。
【００５４】
給水３０が第１高圧給水加熱器３５に送られる間、第１高圧給水加熱器３５には中圧タービン２２からタービン蒸気４の一部（中圧抽気蒸気）が抽気されて供給される。このことにより、第１高圧給水加熱器３５において、この中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として給水３０が加熱される。この加熱された給水３０は第２高圧給水加熱器３６に送られる。この間、第２高圧給水加熱器３６に、高圧タービン２１からタービン蒸気４の一部（高圧抽気蒸気）が抽気されて供給される。このことにより、第２高圧給水加熱器３６において、この高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として給水３０が更に加熱される。
【００５５】
第１高圧給水加熱器３５、第２高圧給水加熱器３６を経て加熱された給水３０はボイラー６の節炭器１１に供給され、煙道８を通過する排ガス５を熱源として加熱される。節炭器１１にて更に加熱された給水３０は最終的に過熱器９に供給されてタービン蒸気４（主蒸気）となる。
【００５６】
一方、ボイラー６の火炉７が燃焼している間、この火炉７において生成された排ガス５は、火炉７の下流側に設けられた煙道８を通過して排出される。ボイラー６から排出された排ガス５は、空気予熱器１２に送られ、火炉７に供給される燃焼用空気３を予熱する。燃焼用空気３を予熱した排ガス５は、電気集塵器１３に送られて排ガス５に含まれる塵埃が排ガス５から取り除かれ、脱硫装置１４に送られて脱硫される。
【００５７】
次に、二酸化炭素回収型汽力発電プラント１の二酸化炭素回収プラント１ｂの作用について述べる。
【００５８】
図１に示す二酸化炭素回収プラント１ｂにおいて、排ガス５から二酸化炭素を回収する場合、まず、上述したように脱硫装置１４により脱硫された排ガス５が、吸収塔４０の排ガス供給口４０ａを通って吸収塔４０内に供給される。吸収塔４０に供給された二酸化炭素を含む排ガス５は、吸収塔４０の下部から頂部へ向けて上昇する。この間、再生吸収液４８が、再生熱交換器５２および第２再生吸収液供給ライン５８を介して吸収塔４０の上部に供給され、吸収塔４０の上部から底部へ向けて下降する。このことにより、二酸化炭素を含む排ガス５と再生吸収液４８が向流接触し、排ガス５に含まれる二酸化炭素が再生吸収液４８に吸収される。
【００５９】
二酸化炭素が取り除かれた排ガス５は、吸収塔４０の頂部へ向けて更に上昇し、吸収塔４０の排ガス出口４０ｂから排出される。この間、二酸化炭素含有吸収液４１は吸収塔４０の底部へ向けて更に下降する。
【００６０】
下降した二酸化炭素含有吸収液４１は、吸収液循環ポンプ５４により、吸収塔４０から第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３を通って再生熱交換器５２に送られる。この間、再生塔４４おいて再生された吸収液（再生吸収液４８）が、吸収液循環ポンプ５７により、リボイラー４９から第１再生吸収液供給ライン５６を通って再生熱交換器５２に送られる。このことにより、再生熱交換器５２において、再生吸収液４８を熱源として二酸化炭素含有吸収液４１が加熱される。
【００６１】
この加熱された二酸化炭素含有吸収液４１は、再生熱交換器５２から第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５を通って再生塔４４の上部に供給され、再生塔４４の上部から底部へ向けて下降する。この間、リボイラー４９から再生用水蒸気供給ライン５１を通って再生塔４４の下部に高温の再生用水蒸気４３が供給され、再生塔４４の下部から頂部へ向けて上昇する。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４１と再生用水蒸気４３が向流接触し、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスが放出される。
【００６２】
ここで、一般に、吸収液の温度が高い方が、吸収液に吸収されている二酸化炭素の濃度が低くなり二酸化炭素含有吸収液４１内の二酸化炭素量を少なくすることができる。すなわち、二酸化炭素吸収液の温度を高めることにより、吸収液から二酸化炭素ガスを効率良く放出させることができる。このため、リボイラー４９から供給される高温の再生用水蒸気４３により、二酸化炭素含有吸収液４１の温度を高めている。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを効率良く放出させることができる。
【００６３】
この放出された二酸化炭素ガスが水蒸気とともに再生塔４４の頂部へ向けて更に上昇し、再生塔４４の頂部から水蒸気を含む二酸化炭素ガス（水蒸気含有二酸化炭素ガス４２）が排出される。この間、二酸化炭素ガスを放出して再生された吸収液（再生吸収液４８）は再生塔４４の底部へ向けて更に下降する。
【００６４】
そして水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は、再生塔４４の上部から圧縮機４５に供給される。この間、この水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は、二酸化炭素ガス冷却器４６により冷却され水蒸気の一部が凝縮し、分離器４７において、冷却された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２から水蒸気の一部が凝縮水として分離される。水蒸気の一部が分離された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は圧縮機４５に供給される。なお、分離器４７において分離された凝縮水は、再生塔４４の上部に戻される。
【００６５】
圧縮機４５において、水蒸気含有二酸化炭素ガス４２が圧縮され、この水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は二酸化炭素ガスを圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）に供給される。
【００６６】
一方、図１に示すように、再生塔４４において再生された再生吸収液４８は、再生塔４４からリボイラー４９へ供給される。この間、後述するボイラー側熱交換器６１から加熱されて生成された飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により汽水分離されて減圧バルブ１００を介して供給される。このことにより、この加熱用水蒸気６０ａを熱源として、再生吸収液４８が加熱され、再生吸収液４８に含まれる水分の一部から高温の再生用水蒸気４３を生成することができる。また、リボイラー４９に供給される加熱用水蒸気６０ａが減圧バルブ１００によって減圧されることにより、その過熱度を若干高めることができ、これによって加熱用水蒸気６０ａが凝縮することを防止することができる。
【００６７】
この高温の再生用水蒸気４３は、リボイラー４９から再生用水蒸気供給ライン５１を通って再生塔４４に供給される。一方、リボイラー４９において加熱された再生吸収液４８は、上述したように、吸収液循環ポンプ５７により、リボイラー４９から第１再生吸収液供給ライン５６を通って再生熱交換器５２に送られる。
【００６８】
上述したように、再生熱交換器５２においては、リボイラー４９から送られてきた再生吸収液４８を熱源として、吸収塔４４から供給された二酸化炭素含有吸収液４１が加熱され、熱源として用いられた再生吸収液４８は、再生熱交換器５２で冷却されて第２再生吸収液供給ライン５８を通って吸収塔４０の上部に供給される。
【００６９】
次に、リボイラー４９に加熱用水蒸気６０ａを供給する流れについて述べる。
【００７０】
図１に示すように、リボイラー４９において再生用水蒸気４３を加熱するために用いられた加熱用水蒸気６０ａは冷却されて加熱用水６０になり、リボイラー４９から第１加熱用媒体供給ライン６３のタンク６７に排出される。このタンク６７に排出されて貯蔵された加熱用水６０は、加熱用媒体冷却器１０２により冷却される。このとき、タンク６７内に存在する蒸気も冷却されて凝縮される。
【００７１】
冷却された加熱用水６０は、タンク６７から加熱用水循環ポンプ６８によりタービン側熱交換器６５に供給される。このタービン側熱交換器６５において、加熱用水６０は、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として加熱される。
【００７２】
タービン側熱交換器６５にて加熱された加熱用水６０は、ボイラー側熱交換器６１に供給される。このボイラー側熱交換器６１において、加熱用水６０は、ボイラー６の煙道８のうち節炭器１１と給水予熱器１２との間を通過する排ガス５を熱源として加熱され、水分を含む加熱用水蒸気６０ａが飽和状態で生成される。
【００７３】
この水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａは、第２加熱用媒体供給ライン６４を通り、減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給される。このとき、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５において、水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが汽水分離されて水分が取り除かれる。このことにより、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを、水分を取り除いてリボイラー４９に供給することができる。そしてこの加熱用水蒸気６０ａがリボイラー４９において熱源として利用されて再生用水蒸気４３が生成される。この場合、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａの潜熱が、再生用水蒸気４３を生成するための熱源として利用される。このため、水分を含んだ加熱用水蒸気６０ａを熱源として利用する場合に比べて、効率良く再生用水蒸気４３を生成することができる。なお、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分は、リボイラー４９に供給されることなく、加熱用媒体水分戻しライン１０１を通ってタンク６７に供給される。
【００７４】
このように本実施の形態によれば、タービン側熱交換器６５によりクロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４を熱源として加熱用水６０が加熱され、さらに、ボイラー側熱交換器６１によりボイラー６の煙道８を通過する排ガス５を熱源として加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、この加熱用水蒸気６０ａが加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により水分が取り除かれて減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給される。このことにより、リボイラー４９において、この加熱用水蒸気６０ａを熱源として高温の再生用水蒸気４３を効率良く生成して、この高温の再生用水蒸気４３を再生塔４４に供給して、再生塔４４において二酸化炭素含有吸収液４１から効率良く二酸化炭素ガスを放出させることができる。この場合、再生用水蒸気４３の熱源となる加熱用水蒸気６０ａの熱源として煙道８を通過する排ガス５およびクロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４が用いられている。このため、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを放出させるために必要なエネルギをボイラー６から排出される排ガス５から取り出すことができる。また、タービン蒸気４を抽気して直接再生用水蒸気４３の熱源として用いることがなく、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４から間接的に取り出している。このため、発電効率が低下することを抑制することができる。
【００７５】
また本実施の形態によれば、脱気器２９により脱気された脱気水３０の一部が、噴霧ポンプ３７により噴霧されて脱気水供給ライン３８を介してクロスオーバー管２５に供給される。このことにより、クロスオーバー管２５内のタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）の湿り度を高くして、クロスオーバー管２５の下流側に連結された低圧タービン２３の出口において、タービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。このため、低圧タービン２３の最終段翼（図示せず）が腐食することを防止することができる。特に、タービン蒸気４のうちの特に主蒸気や再熱蒸気の温度を７００℃程度に高める場合、低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４（低圧排気蒸気）が乾燥および湿潤を交互に繰り返す状態となる傾向にあるが、この場合においても低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４を確実に湿った状態に維持することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、図１に示すように、噴霧ポンプ３７に脱気水供給ライン３８の一端が連結され、脱気水供給ライン３８の他端はクロスオーバー管２５に連結されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水供給ライン３８の他端が中圧タービン２２の出口に連結され、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０が中圧タービン２２の出口に供給されるように構成しても良い。この場合においても、低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、クロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、ボイラー側熱交換器６１に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５を設け、このタービン側熱交換器６５を第１加熱用媒体供給ライン６３に介在させている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、第１加熱用媒体供給ライン６３にタービン側熱交換器６５を介在させることなく、第１加熱用媒体供給ライン６３の加熱用水循環ポンプ６８にボイラー側熱交換器６１の入口側を直接連結するようにしても良い。この場合においても、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを放出させるために必要なエネルギをボイラー６から排出される排ガス５から取り出して、発電効率が低下することを抑制するとともに、排ガス５から二酸化炭素を回収することができる。
【００７８】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムについて説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００７９】
図２に示す第２の実施の形態において、タービン側熱交換器とボイラー側熱交換器が並列に配置されるとともに、脱気器により復水から脱気された脱気水蒸気が、中圧タービン出口に供給される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８０】
図２に示す二酸化炭素回収型汽力発電システム１において、脱気器２９に、脱気器２９により復水２６から脱気された脱気水蒸気７１を取り出して、中圧タービン２２から低圧タービン２３に供給されるタービン蒸気４に向けて送る脱気水蒸気供給ライン７０が設けられている。具体的には図２に示すように、この脱気水蒸気供給ライン７０は、脱気器２９と中圧タービン２２の出口との間に連結され、脱気水蒸気７１を、中圧タービン２２の出口に向けて送るように構成されている。また、この脱気水蒸気供給ライン７０は、脱気水蒸気供給ライン７０を通る脱気水蒸気７１の圧力を調整する脱気水蒸気調圧バルブ７２を含んでいる。
【００８１】
中圧タービン２２と低圧タービン２３との間に連結されたクロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、リボイラー４９に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５が設けられている。このタービン側熱交換器６５は、第１加熱用媒体供給ライン６３とボイラー側熱交換器６１の出口側との間に介在されている。すなわち、第１の実施の形態においては、タービン側熱交換器６５とボイラー側熱交換器６１とが直列に接続されていたが、本実施の形態においては、タービン側熱交換器６５とボイラー側熱交換器６１とが並列に配置されており、タービン側熱交換器６５にて加熱用水６０が加熱され、ボイラー側熱交換器６１にて加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、これら加熱用水６０と加熱用水蒸気６０ａが合流した後に汽水分離されてリボイラー４９に供給されるように構成されている。
【００８２】
すなわち、図２に示すように、タービン側熱交換器６５の入口側は、第１加熱用媒体供給ライン６３に、第１加熱用媒体供給ライン６３から分岐した第１タービン側加熱用媒体供給ライン７３を介して連結されている。また、第２加熱用媒体供給ライン６４は加熱用水蒸気６０ａを汽水分離する加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５を含み、タービン側熱交換器６５の出口側は、第２タービン側加熱用媒体供給ライン７４を介して加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５に連結されている。このことにより、タービン側熱交換器６５において加熱された加熱用水６０が、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５においてボイラー側熱交換器６１から送られてくる飽和状態の加熱用水蒸気６０ａに合流して混合する。この場合、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により混合した加熱用水６０と加熱用水蒸気６０ａが汽水分離され、加熱用水蒸気６０ａに含まれる水分が取り除かれる。このため、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを、水分を取り除き、かつ減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給することができ、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａの潜熱を、再生用水蒸気４３を生成するための熱源として利用して、効率良く再生用水蒸気４３を生成することができる。なお、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分は、リボイラー４９に供給されることなく、加熱用媒体水分戻しライン１０１を通ってタンク６７に供給される。
【００８３】
第１加熱用媒体供給ライン６３は、第１タービン側加熱用媒体供給ライン７３との分岐位置７３ａより下流側に、この部分を通る加熱用水６０の圧力および流量を調整する加熱用水調圧バルブ７６を含んでいる。
【００８４】
このように本実施の形態によれば、脱気器２９により脱気された脱気水蒸気７１が中圧タービン２２の出口に供給される。このことにより、中圧タービン２２の出口を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを防止することができる。
【００８５】
また本実施の形態によれば、中圧タービン２２の出口に供給される脱気水蒸気７１は、脱気器２９に供給された復水２７から脱気されているため、飽和状態に近く若干の湿り度がある。このため、低圧タービン２３の入口蒸気の過熱度を小さくして、低圧タービン２３の出口におけるタービン水蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００８６】
また本実施の形態によれば、第２加熱用媒体供給ライン６３の加熱用水調圧バルブ７６により、ボイラー側熱交換器６１へ供給される加熱用水６０の流量と、タービン側熱交換器６５へ供給される加熱用水６０の流量を調整することができる。すなわち、タービン側熱交換器６５から加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５に送られる加熱された加熱用水６０は、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５において水分として取り除かれるため、ボイラー側熱交換器６１からリボイラー４９へ供給される加熱用水蒸気６０ａの流量を調整することができる。このため、リボイラー４９へ供給される加熱用水蒸気６０ａの流量を安定させることができる。
【００８７】
なお、本実施の形態においては、図２に示すように、脱気器２９に、脱気水蒸気供給ライン７０の一端が連結され、脱気水蒸気供給ライン７０の他端は中圧タービン２２の出口に連結されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水蒸気供給ライン７０の他端がクロスオーバー管２５の入口に連結され、取り出された脱気水蒸気７１がクロスオーバー管２５に供給されるように構成しても良い。この場合においても、クロスオーバー管２５を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを防止することができる。
【００８８】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムについて説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００８９】
図３に示す第３の実施の形態において、脱気水供給ラインに、脱気器から取り出された脱気水を加熱する脱気水加熱器が設けられ、この脱気水過熱器の下流側にこの脱気水から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダーが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９０】
図３に示す二酸化炭素回収型汽力発電システム１において、脱気水供給ライン３８には、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として、脱気器２９において生成された脱気水３０のうち一部が取り出されて噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０を加熱して、少なくとも部分的に脱気水を気化させる第１脱気水加熱器８０が設けられている。また、この第１脱気水加熱器８０の下流側に、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として、第１脱気水加熱器８０により加熱された脱気水３０を更に加熱して、少なくとも部分的に脱気水３０を気化させる第２脱気水加熱器８１が設けられている。すなわち、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０は、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１により加熱されて一部または全部が気化される。
【００９１】
この第２脱気水加熱器８１の下流側に、第２脱気水加熱器８１により加熱されて少なくとも部分的に気化された脱気水３０から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダー８２が設けられている。さらに、この脱気水汽水分離ヘッダー８２と脱気器２９との間に、脱気水汽水分離ヘッダー８２により分離された水分を脱気器２９に戻す脱気水水分戻しライン８３が連結されている。このことにより、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０のうち気化された部分が、クロスオーバー管２５に供給される。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０のうち気化された部分と水分とが脱気水汽水分離ヘッダー８２により分離され、このうち気化された部分をクロスオーバー管２５に供給することができる。このため、クロスオーバー管２５を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを確実に防止することができる。
【００９３】
また本実施の形態によれば、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１により加熱された脱気水３０の気化された部分は、飽和状態に近く湿り度が高い。このため、低圧タービン２３の出口において、タービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、脱気水供給ライン３８は、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として脱気水３０を加熱する第１脱気水加熱器８０と、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として脱気水３０を加熱する第２脱気水加熱器８１とを含んでいる例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水供給ライン３８は、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１のうちのいずれか一方のみを含むように構成しても良い。この場合においても、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０を加熱して、少なくとも部分的に脱気水３０を気化させることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 二酸化炭素回収型汽力発電システム
１ａ 汽力発電プラント
１ｂ 二酸化炭素回収プラント
２ 燃料
３ 燃焼用空気
４ タービン蒸気
５ 排ガス
６ ボイラー
７ 火炉
８ 煙道
９ 過熱器
１０ 再熱器
１１ 節炭器
１２ 空気予熱器
１３ 電気集塵器
１４ 脱硫装置
１８ 高圧側バルブ
１９ 中圧側バルブ
２０ タービン軸
２１ 高圧蒸気タービン
２２ 中圧蒸気タービン
２３ 低圧蒸気タービン
２４ 発電機
２５ クロスオーバー管
２６ 復水器
２７ 復水
２８ 復水ライン
２９ 脱気器
３０ 脱気水（給水）
３１ 復水ポンプ
３２ 低圧給水加熱器
３３ 給水ライン
３４ 給水ポンプ
３５ 第１高圧給水加熱器
３６ 第２高圧給水加熱器
３７ 噴霧ポンプ
３８ 脱気水供給ライン
４０ 吸収塔
４０ａ 排ガス供給口
４０ｂ 排ガス出口
４１ 二酸化炭素含有吸収液
４２ 水蒸気含有二酸化炭素ガス
４３ 再生用水蒸気
４４ 再生塔
４５ 圧縮機
４６ 二酸化炭素ガス冷却器
４７ 分離器
４８ 再生吸収液
４９ リボイラー
５０ 再生吸収液排出ライン
５１ 再生用水蒸気供給ライン
５２ 再生熱交換器
５３ 第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン
５４ 吸収液循環ポンプ
５５ 第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン
５６ 第１再生吸収液供給ライン
５７ 吸収液循環ポンプ
５８ 第２再生吸収液供給ライン
６０ 加熱用水
６０ａ 加熱用水蒸気
６１ ボイラー側熱交換器
６３ 第１加熱用媒体供給ライン
６４ 第２加熱用媒体供給ライン
６５ タービン側熱交換器
６７ タンク
６８ 加熱用水循環ポンプ
７０ 脱気水蒸気供給ライン
７１ 脱気水蒸気
７２ 脱気水蒸気調圧バルブ
７３ 第１タービン側加熱用媒体供給ライン
７３ａ 分岐位置
７４ 第２タービン側加熱用媒体供給ライン
７５ 加熱用媒体汽水分離ヘッダー
７６ 加熱用水調圧バルブ
８０ 第１脱気水加熱器
８１ 第２脱気水加熱器
８２ 脱気水汽水分離ヘッダー
８３ 脱気水水分戻しライン
１００ 減圧バルブ
１０１ 加熱用媒体水分戻しライン
１０２ 加熱用媒体冷却器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラーにおいて燃料を燃焼して蒸気を生成する際に生成された排ガスから、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する吸収液を用いて二酸化炭素を回収しながら発電を行う二酸化炭素回収型汽力発電システムに係り、とりわけ、発電効率が低下することを抑制するとともに、排ガスから二酸化炭素を回収するために必要なエネルギを排ガスから取り出すことができる二酸化炭素回収型汽力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、火力発電設備は、環境保全を背景として発電効率を高くすることが積極的に進められている。すなわち、一般的な火力発電設備において、蒸気タービンの運転に利用される蒸気の温度は６００℃程度であるが、この蒸気の温度を更に高くして発電効率を高めることが行われている。
【０００３】
また、発電効率を高くするための方法として、埋蔵量が多くかつ安価に入手可能な化石燃料である石炭を用いる石炭ガス化コンバインドサイクル発電と、微粉炭ボイラーにより生成された超臨界圧蒸気による汽力発電とが知られている。このうち、石炭ガス化発電においては、ガスタービンに供給されるガスの温度を高くすることにより発電効率を高くすることができる。また、微粉炭ボイラーを用いた汽力発電においては、微粉炭ボイラーで生成され蒸気タービンに供給される蒸気（タービン蒸気）を高温かつ高圧にして蒸気タービンを駆動することにより発電効率を高くすることができる。すでに、この汽力発電においては、タービン蒸気の温度を７００℃以上にして発電効率を向上させる計画が進められており、かなり近い将来商用化される見込みである。
【０００４】
一方、近年、地球温暖化現象の原因の一つとして二酸化炭素による温室効果が指摘され、地球環境を守るために、この二酸化炭素の排出を抑制することが急務となっている。このため、火力発電所などにおいて生成された排ガスを二酸化炭素吸収液と接触させて、排ガスに含まれる二酸化炭素を除去して回収する方法が精力的に研究されている。
【０００５】
一般的な二酸化炭素回収システムとして、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガスを排出する再生塔とを備えた二酸化炭素回収システムが知られている（特許文献１乃至３参照）。また、再生塔には、再生塔から排出された水蒸気を含む二酸化炭素ガスを圧縮する圧縮機が連結されるとともに、再生塔からの吸収液を加熱して蒸気（再生用水蒸気）を発生させるリボイラーが連結されている。
【０００６】
このような二酸化炭素回収システムにおいて二酸化炭素を回収する場合、まず、ボイラーにおいて生成された排ガスが吸収塔の下部に送られるとともに、吸収塔の上部に吸収液が供給され、二酸化炭素を含む排ガスと吸収液が向流接触し、排ガスに含まれる二酸化炭素が吸収液に吸収される。このようにして、二酸化炭素が取り除かれた排ガスは吸収塔の上部から排出される。
【０００７】
二酸化炭素を吸収した吸収液は、吸収塔から再生熱交換器を介して再生塔の上部に供給される。この間、リボイラーにおいて吸収液が加熱されて高温の再生用水蒸気が生成され、この再生用水蒸気がリボイラーから再生塔の下部に供給される。このことにより、二酸化炭素を吸収した吸収液と再生用水蒸気が向流接触し、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスが放出される。水蒸気を含む二酸化炭素ガスは、再生塔から排出されて圧縮機において圧縮され、二酸化炭素ガスを圧縮して貯蔵するための設備に供給される。このようにして、排ガスに含まれる二酸化炭素ガスが回収される。ここで、一般に、リボイラーにおいて吸収液を加熱して蒸気を発生させるための熱源として、ボイラーにおいて生成されたタービン蒸気が抽気されて用いられている。
【０００８】
ここで、この二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。このアミン化合物としては、以下のようなアミン化合物が知られている。
【０００９】
特許文献４には、立体障害アミンおよびスルホラン等の非水溶媒を含む酸性ガススクラッピング用組成物が記載されている。この立体障害アミンのうち立体障害第一モノアミノアルコールとして、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール等が例示されている。また、特許文献５には、２−アミノー２−メチルー１−プロパノール、２−（メリルアミノ）−エタノール、２−（エチルアミノ）−エタノール、２−（ジエチルアミノ）−エタノール、２−（ヒドロキシエチル）−ピペリジンの群から選ばれるヒンダードアミンを代表例とする特定のヒンダードアミン水溶液を用いることが記載されている。また、特許文献６には、第２級アミン及び第３級アミンのそれぞれの濃度が１０〜４５重量％の範囲にあるアミン混合水溶液を用いることが記載されている。さらに、非特許文献１には、ヒンダードアミンアミンである２−アミノー２−２メチルー１−プロパノール水溶液が二酸化炭素を吸収する挙動が開示されている。
【００１０】
このように数多くの種類の吸収液を用いて二酸化炭素を回収することが示されているが、これらのアミン化合物を含む吸収液を用いる場合、いずれの場合においても、吸収液と二酸化炭素を含む排ガスを直接接触させて、排ガスから二酸化炭素を回収している。
【００１１】
ここで、上述したように、これらのアミン化合物は水に溶かしてアミン化合物水溶液として吸収液に用いるのが一般的である。このような吸収液は、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収する場合、発熱反応を引き起こすが、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素を放出する場合、吸熱反応を引き起こす。このため、二酸化炭素を放出させる場合、吸収液を加熱させる必要があり、リボイラーにおいて生成された高温の再生用水蒸気が再生塔に供給され、再生塔において二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱している。なお、吸収液に吸収させることができる二酸化炭素の濃度は、吸収液の温度が低い方が高くなる。このため、吸収液に二酸化炭素を吸収させる場合には、吸収液の温度を低くするため、吸収液を冷却する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３２３３３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４２１２号公報
【特許文献３】特開２００６−３４２０３２号公報
【特許文献４】特開昭６１−７１８１９号公報
【特許文献５】特開平５−３０１０２３号公報
【特許文献６】特開平８−２５２４３０号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「Chemical Engineering Science、41巻、4号、997〜1003頁」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、アミン系化合物の水溶液を吸収液として排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する場合、二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱するための熱量が必要になる。この場合、２．５〜３．５Ｍｊ／ｋｇ・ＣＯ２程度の熱量が必要となり、これは石炭の発熱量の１０〜２０％程度に相当する。このため、この熱量を得ることを目的として、蒸気タービンを回転駆動するタービン蒸気からエネルギを取り出して利用すると、蒸気タービンを回転駆動させるエネルギがその分減るため、発電効率が低下するという問題がある。なお、アミン系化合物の水溶液を用いることなく二酸化炭素を回収する場合においては、さらに発電効率が低下し、一般的に発電効率が３０％程度低下するといわれている。
【００１５】
また、タービン蒸気の温度を７００℃程度にするために、いくつかの克服しなければならない課題が残されている。すなわち、蒸気タービンに供給されるタービン蒸気の温度を高くすると、蒸気タービンのうち低圧蒸気タービンの蒸気入口におけるタービン蒸気の過熱度が大きくなる。このことにより、低圧蒸気タービン出口におけるタービン蒸気の真空度を高くした場合においても、この低圧蒸気タービンの蒸気出口におけるタービン蒸気が飽和温度に達することが困難になる。この場合、このタービン蒸気を湿った状態に維持することが難しくなり、低圧蒸気タービンの最終段翼において、乾燥および湿潤が交互に繰り返され（乾湿交番状態）、この最終段翼が腐食する可能性がある。
【００１６】
また、火力発電プラントにおいては、蒸気タービンからタービン蒸気を抽気して熱源とし、ボイラーに供給される給水を予め加熱する給水加熱器が設けられている。上述の通り、タービン蒸気の温度を例えば７００℃程度の高温とした場合、給水加熱器にて熱源として用いられる蒸気タービンから抽気した蒸気（抽気蒸気）の温度が上昇する。しかしながら、通常、給水加熱器において給水を加熱する際は、ほとんど抽気蒸気の凝縮潜熱が利用されているため、給水加熱器内がほぼ同じ温度に維持され給水加熱器の熱変形を防止している。したがって、タービン蒸気の温度を高温化させた際に、抽気蒸気の過熱度が高くなり、給水加熱器の変形が大きくなるという新たな課題が生じてしまう。
【００１７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、発電効率が低下することを抑制することができる二酸化炭素回収型汽力発電システム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】
【００１８】
本発明は、燃料を燃焼して蒸気を生成するとともに排ガスが生成され、この排ガスが排出される際に通過する煙道を有するボイラーと、このボイラーから排ガスが供給され、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させてこの二酸化炭素ガスを排出する再生塔と、熱源としての加熱用媒体が供給されるとともに、前記再生塔からの吸収液を加熱し、発生させた蒸気を再生塔に供給するリボイラーと、前記ボイラー内の節炭器と空気予熱器の間の煙道内に設けられ、当該部分の煙道内を通過する前記ボイラーの排ガスを熱源として、前記加熱用媒体を加熱するボイラー側熱交換器と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型汽力発電システムである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ボイラーの煙道を通過する排ガスを熱源としてリボイラーに供給される加熱用媒体を加熱し、リボイラーにてこの加熱用媒体を熱源として吸収液を加熱して発生させた再生用水蒸気を再生塔に供給する。すなわち、リボイラーにて吸収液を加熱するために必要なエネルギとしてボイラー排ガスの排熱を利用することで、再生塔において二酸化炭素を吸収した吸収液から効率良く二酸化炭素を放出させることができる。このため、二酸化炭素回収型汽力発電システムにおける発電効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００２２】
まず、本発明による二酸化炭素回収型汽力発電システム１について説明する。図１に示すように、二酸化炭素回収型汽力発電システム１は、燃料２を燃焼してタービン蒸気４を生成し、タービンを回転駆動させて発電を行う汽力発電プラント１ａと、ボイラー６において生成された排ガス５から、この排ガス５に含まれる二酸化炭素を吸収する吸収液を用いて二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収プラント１ｂとから構成されている。
【００２３】
このうち汽力発電プラント１ａは、図１に示すように、燃料２および燃焼用空気３が供給され、燃料２を燃焼してタービン蒸気４を生成（製造）するとともに排ガス５が生成される（発生する）ボイラー６を備えている。このボイラー６は、供給される燃料２と燃焼用空気３が燃焼する火炉７と、この火炉７の下流側に設けられ、火炉７において生成された排ガス５が排出される際に通過する煙道８とを有している。また、火炉７に、火炉７における燃焼によりタービン蒸気４を過熱し主蒸気を発生させる過熱器９が設けられるとともに、この過熱器９に隣接して、過熱器９から後述する高圧蒸気タービン２１を介して供給されるタービン蒸気４を再過熱して再熱蒸気とする再熱器１０が設けられている。また、煙道８のうち上流側に、煙道８を通過する排ガス５を熱源として過熱器９に供給される給水（脱気水）３０（後述）を加熱する節炭器１１が設けられている。
【００２４】
ボイラー６の煙道８の出口側に、ボイラー６の火炉７に供給される燃焼用空気３を予熱する空気予熱器１２が設けられ、この空気予熱器１２の下流側に、空気予熱器１２から流れてくる排ガス５に含まれる塵埃を排ガス５から取り除く電気集塵器１３が設けられている。また、この電気集塵器１３の下流側に、電気集塵器１３から流れてくる排ガス５を脱硫する脱硫装置１４が設けられている。
【００２５】
二酸化炭素回収型汽力発電システム１の汽力発電プラント１ａは、ボイラー６の過熱器９から高圧側バルブ１８を介して供給されるタービン蒸気４（主蒸気）により回転駆動する高圧蒸気タービン（高圧タービン）２１と、この高圧タービン２１にタービン軸２０を介して連結され、高圧タービン２１からボイラー６の再熱器１０および中圧側バルブ１９を介して供給されるタービン蒸気４（再熱蒸気）により回転駆動する中圧蒸気タービン（中圧タービン）２２とを有している。また、この中圧タービン２２にタービン軸２０を介して低圧蒸気タービン（低圧タービン）２３が連結され、この低圧タービン２３は、中圧タービン２２から供給されるタービン蒸気４（中圧蒸気タービン２２からの排気蒸気（中圧排気蒸気））により回転駆動するように構成されている。さらに、タービン軸２０に、タービン軸２０の回転により発電を行う発電機２４が連結されている。なお、本実施の形態では、高圧蒸気タービン２１、中圧蒸気タービン２２、低圧蒸気タービン２３、および発電機２４の回転軸が連結されて１つのタービン軸２０を構成する形としているが、本実施の形態はこれに限らず、それぞれ少なくとも１つの蒸気タービンを備える２軸以上のタービン軸と、各タービン軸に連結された複数の発電機により汽力発電プラント１ａを構成してもよい。また、本実施の形態では、ボイラー６に再熱器１０を１つのみ設ける構成としているが、再熱器１０を高圧蒸気タービン２１の排気蒸気を過熱して第１再熱蒸気とする第１再熱器と、第２再熱蒸気を発生させる第２再熱器の２段構成としてもよい。この場合、汽力発電プラント１ａは、中圧蒸気タービン２２が、第１再熱蒸気が導かれる第１中圧蒸気タービンと第２再熱蒸気が導かれる第２中圧蒸気タービンの２つから構成され、かつ、第１中圧蒸気タービンの排気蒸気を第２再熱器へと導くように構成される、所謂２段再熱式の蒸気タービンプラントとなる。
【００２６】
中圧タービン２２の出口と低圧タービン２３の入口との間に、中圧タービン２２からのタービン蒸気４（中圧排気蒸気）を低圧タービン２３に供給するクロスオーバー管２５が連結されている。
【００２７】
低圧タービン２３の下部に、低圧タービン２３から排出されるタービン蒸気４（低圧タービン２３からの排気蒸気（低圧排気蒸気））を冷却し凝縮させて復水２７とする復水器２６が設けられている。また、この復水器２６には、復水器２６から排出された復水２７を脱気して脱気水（給水）３０とする脱気器２９へと導く配管系統である復水ライン２８が接続されている。この復水ライン２８に、復水ライン２８を通過する復水２７を脱気器２９へ送る復水ポンプ３１が設けられ、この復水ポンプ３１の下流側（脱気器２９側）に、低圧タービン２３から抽気されるタービン蒸気４（低圧抽気蒸気）を熱源として復水２７を加熱する直列に接続された２段の低圧給水加熱器３２が設けられている。
【００２８】
脱気器２９とボイラー６の節炭器１１との間には、ボイラー６へと給水（脱気水）３０を供給する給水ライン３３が接続されている。給水ライン３３に、この給水ライン３３を通る給水３０をボイラー６の節炭器１１に送る給水ポンプ３４が設けられ、この給水ポンプ３４の下流側（節炭器１１側）に、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として、脱気水３０を加熱する第１高圧給水加熱器３５が設けられている。さらに、この第１高圧給水加熱器３５の下流側に、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として、脱気水３０を更に加熱する第２高圧給水加熱器３６が設けられている。なお、本実施の形態においては、復水ライン２８において低圧給水加熱器３２を２段設けるとともに、給水ライン３３において第１高圧給水加熱器３５と第２高圧給水加熱器３６を直列に接続して高圧給水加熱器を２段設ける構成としたが、低圧給水加熱器３２、高圧給水加熱器の段数はそれぞれ適宜増減させることができる。
【００２９】
脱気器２９に、脱気器２９にて生成された脱気水３０の一部を取り出し、この脱気水３０の一部を噴霧する噴霧ポンプ３７が連結され、この噴霧ポンプ３７の下流に、噴霧された脱気水３０の一部を、中圧タービン２２から低圧タービン２３に供給されるタービン蒸気４に向けて送る脱気水供給ライン３８が設けられている。具体的には図１に示すように、この脱気水供給ライン３８は、噴霧ポンプ３７とクロスオーバー管２５との間に連結され、上述の噴霧された脱気水３０の一部を、クロスオーバー管２５に向けて送るように構成されている。なお、脱気器２９と復水器２６との間に、脱気器２９において脱気された脱気水蒸気を復水器２６に戻す脱気水蒸気供給ライン（図示せず）が連結されている。
【００３０】
次に、二酸化炭素回収型汽力発電プラント１の二酸化炭素回収プラント１ｂについて述べる。
【００３１】
図１に示すように二酸化炭素回収プラント１ｂは、ボイラー６から排ガス５が供給され、この排ガス５に含まれる二酸化炭素を二酸化炭素吸収液に吸収させる吸収塔４０と、吸収塔４０から二酸化炭素を吸収した吸収液（以下、二酸化炭素含有吸収液４１と記す）が供給され、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガス４２を放出させて水蒸気を含む二酸化炭素ガス（以下、水蒸気含有二酸化炭素ガス４２と記す）を排出するとともに、二酸化炭素含有吸収液４１を再生する再生塔４４とを備えている。
【００３２】
このうち吸収塔４０の下部に、ボイラー６から空気予熱器１２、電気集塵器１３、および脱硫装置１４を順次通って供給される排ガス５が通流する排ガス供給口４０ａが設けられるとともに、吸収塔４０の頂部に、吸収塔４０において、二酸化炭素が取り除かれた排ガス５を排出する排ガス出口４０ｂが設けられている。
【００３３】
ここで、二酸化炭素を吸収するために用いる吸収液は、アミン化合物を水に溶かしたアミン化合物水溶液からなっている。本実施の形態においては、アミン化合物の種類に限定されることなく、種々のアミン化合物を用いることができる。
【００３４】
再生塔４４に、再生塔４４の頂部から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を圧縮する圧縮機４５が連結され、再生塔４４と圧縮機４５との間に、再生塔４４から排出された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を冷却する二酸化炭素ガス冷却器４６が連結されている。この二酸化炭素ガス冷却器４６の圧縮機４５側に、二酸化炭素ガス冷却器４６において冷却された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２から水蒸気を凝縮水として分離する分離器４７が連結されている。さらに、圧縮機４５に、圧縮機４５において圧縮された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２を圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）が連結されている。
【００３５】
二酸化炭素回収プラント１ｂには、二酸化炭素を放出して再生塔４４の下部から流出した再生吸収液４８を加熱して高温の水蒸気を生成させ、この高温の水蒸気を再生用水蒸気４３として再生塔４４に供給するリボイラー４９が設けられている。また、リボイラー４９と再生塔４４との間には、加熱された再生吸収液４８の一部が排出される再生吸収液排出ライン５０が連結されている。具体的には、この再生吸収液排出ライン５０は、再生塔４４の底部に下降した再生吸収液４８を取り出すように、再生塔４４の底部に連結されている。なお、リボイラー４９から再生塔４４へ供給される再生用水蒸気４３は、これらの間に設けられた再生用水蒸気供給ライン５１を介して供給される。この再生用水蒸気供給ライン５１は再生塔４４の下部に連結されている。
【００３６】
吸収塔４０と再生塔４４との間に、吸収塔４０から再生塔４４に供給される二酸化炭素含有吸収液４１を加熱する再生熱交換器５２が設けられている。ここで、吸収塔４０と再生熱交換器５２との間には、吸収液循環ポンプ５４を含み、吸収塔４０から再生熱交換器５２に二酸化炭素含有吸収液４１を供給する第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３が連結され、また、再生熱交換器５２と再生塔４４との間に、再生熱交換器５２から再生塔４４に二酸化炭素含有吸収液４１を供給する第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５が連結されている。具体的には、この第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３は、吸収塔４０の底部に下降した二酸化炭素含有吸収液４１を取り出すように吸収塔４０の底部に連結されており、第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５は、再生塔４４の上部に二酸化炭素含有吸収液４１を送るように吸収塔４０の上部に連結されている。
【００３７】
リボイラー４９と再生熱交換器５２との間に、吸収液循環ポンプ５７を含み、リボイラー４９から再生熱交換器５２に再生吸収液４８を供給する第１再生吸収液供給ライン５６が連結され、再生熱交換器５２と吸収塔４０との間に、再生熱交換器５２から吸収塔４０に再生吸収液４８を供給する第２再生吸収液供給ライン５８が連結されている。ここで、この第２再生吸収液供給ライン５８は、吸収塔４０の上部に再生吸収液４８を送るように吸収塔４０の上部に連結されている。このようにして、再生熱交換器５２には、吸収塔４０からの比較的低温の二酸化炭素含有吸収液４１とリボイラー４９から供給される比較的高温の再生吸収液４８とが供給され、これらの間で熱交換が行われる。すなわち、再生熱交換器５２は、リボイラー４９からの再生吸収液４８を熱源として吸収塔４０から供給される二酸化炭素含有吸収液４１を加熱するようになっている。
【００３８】
次に、リボイラー４９に再生用水蒸気４３の熱源として用いる加熱用媒体を供給する構成について述べる。
【００３９】
図１に示すように、ボイラー６の煙道８内に、煙道８を通過する排ガス５を熱源として、リボイラー４９において再生用水蒸気４３を生成するためにリボイラー４９に供給される加熱用水６０（加熱用媒体）を加熱して飽和状態の加熱用水蒸気６０ａ（加熱用媒体）を生成するボイラー側熱交換器６１が設けられている。このボイラー側熱交換器６１は、ボイラー６のうち、節炭器１１と空気予熱器１２との間の煙道８内に設けられている。なお、ボイラー側熱交換器６１では、加熱用水６０の全てが蒸気となることはなく、水分を含んだ飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成される。また、リボイラー４９とボイラー側熱交換器６１との間には、リボイラー４９からボイラー側熱交換器６１に加熱用水６０を供給する第１加熱用媒体供給ライン６３（加熱用媒体供給ライン）と、ボイラー側熱交換器６１からリボイラー４９にボイラー側熱交換器６１にて生成された加熱用水蒸気６０ａを供給する第２加熱用媒体供給ライン６４とが連結されている。このうち、第２加熱用媒体供給ライン６４は、水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを汽水分離する加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５を含んでいる。また、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５とリボイラー４９との間には、加熱用水蒸気６０ａを減圧する減圧バルブ１００が設けられている。加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５と後述するタンク６７との間には、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分をタンク６７に供給する加熱用媒体水分戻しライン１０１が連結されている。
【００４０】
中圧タービン２２と低圧タービン２３との間に連結されたクロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、ボイラー側熱交換器６１に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５が設けられている。このタービン側熱交換器６５は、第１加熱用媒体供給ライン６３に介在されている。すなわち、タービン側熱交換器６５は、リボイラー４９とボイラー側熱交換器６１との間に連結されている。なお、タービン側熱交換器６５は、クロスオーバー管２５の内部のほか、クロスオーバー管２５の内周面、あるいは管壁内に設けることも可能である。
【００４１】
第１加熱用媒体供給ライン６３は、タービン側熱交換器６５に供給される加熱用水６０を貯蔵するタンク６７と、このタンク６７とタービン側熱交換器６５との間に連結され、タービン側熱交換器６５に加熱用水６０を送る加熱用水循環ポンプ６８とを含んでいる。このうちタンク６７には、加熱用媒体冷却器１０２が設けられ、タンク６７内に存在する蒸気を冷却して凝縮するとともに、タンク６７に貯蔵されている加熱用水６０を冷却するようになっている。
【００４２】
このことにより、タービン側熱交換器６５において加熱された加熱用水６０がボイラー側熱交換器６１に供給され、この加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、この加熱用水蒸気６０ａが加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により水分が取り除かれてリボイラー４９に供給され、リボイラー４９はこの加熱用水蒸気６０ａを熱源として、再生用水蒸気４３を生成することができる。
【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述べる。
【００４４】
まず、二酸化炭素回収型汽力発電システム１の汽力発電プラント１ａの作用について述べる。
【００４５】
図１に示す汽力発電プラント１ａにおいて発電を行う場合、まず、燃料２とともに、空気予熱器１２により予熱された燃焼用空気３が火炉７に供給されて、燃料２が燃焼する。この燃料２の燃焼により、火炉７の上方に設けられた過熱器９において、後述する節炭器１１から加熱されて供給される給水（脱気水）３０が過熱されてタービン蒸気４が生成され、主蒸気となる。
【００４６】
このタービン蒸気４（主蒸気）は、過熱器９から高圧側バルブ１８を介して高圧タービン２１に供給され、高圧タービン２１内を膨張しながら流れることで仕事を行い、高圧タービン２１を回転駆動する。高圧タービン２１を通過したタービン蒸気４（高圧排気蒸気）は、高圧タービン２１から排出されてボイラー６の再熱器１０に供給され、再熱器１０において、再び過熱されて再熱蒸気となる。
【００４７】
再熱されたタービン蒸気４（再熱蒸気）は、再熱器１０から中圧側バルブ１９を介して中圧タービン２２に供給され、中圧タービン２２内を膨張しながら流れることで仕事を行い、中圧タービン２２を回転駆動する。
【００４８】
中圧タービン２２から排気されたタービン蒸気４（中圧排気蒸気）は、中圧タービン２２の出口からクロスオーバー管２５を通過して低圧タービン２３に供給され、低圧タービン２３内をさらに膨張しながら流れることで仕事を行い、低圧タービン２３を回転駆動する。
【００４９】
このようにして、高圧タービン２１、中圧タービン２２、および低圧タービン２３が回転駆動し、タービン軸２０を介して連結された発電機２４が発電する。
【００５０】
低圧タービン２３にて仕事を行ったタービン蒸気４（低圧排気蒸気）は、低圧タービン２３の出口から復水器２６に排出され、復水器２６において冷却されて凝縮し復水２７となる。この復水２７は、復水ライン２８の復水ポンプ３１により２段の低圧給水加熱器３２に順次送られる。この間、各低圧給水加熱器３２に、低圧タービン２３からタービン蒸気４の一部が抽気された低圧抽気蒸気が供給される。このことにより、各低圧給水加熱器３２において、この低圧タービン２３から抽気されるタービン蒸気４（低圧抽気蒸気）を熱源として復水２７が加熱される。
【００５１】
加熱された復水２７は、脱気器２９に供給されて脱気され、脱気水（給水）３０が生成される。このとき、脱気器２９内では復水２７から脱気された脱気水蒸気も生成されるが、この脱気水蒸気は、図示しない脱気水蒸気供給ラインを介して復水器２６に戻される。
【００５２】
脱気器２９において生成された脱気水３０は給水３０となり、給水ライン３３の給水ポンプ３４により第１高圧給水加熱器３５に送られる。ここで、給水ポンプ３４により給水３０は超臨界圧以上に昇圧されている。
【００５３】
一方、脱気器２９において脱気された脱気水３０の一部は、噴霧ポンプ３７に取り出されて噴霧され、この噴霧された脱気水３０が脱気水供給ライン３８を介してクロスオーバー管２５の入口側に供給される。
【００５４】
給水３０が第１高圧給水加熱器３５に送られる間、第１高圧給水加熱器３５には中圧タービン２２からタービン蒸気４の一部（中圧抽気蒸気）が抽気されて供給される。このことにより、第１高圧給水加熱器３５において、この中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として給水３０が加熱される。この加熱された給水３０は第２高圧給水加熱器３６に送られる。この間、第２高圧給水加熱器３６に、高圧タービン２１からタービン蒸気４の一部（高圧抽気蒸気）が抽気されて供給される。このことにより、第２高圧給水加熱器３６において、この高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として給水３０が更に加熱される。
【００５５】
第１高圧給水加熱器３５、第２高圧給水加熱器３６を経て加熱された給水３０はボイラー６の節炭器１１に供給され、煙道８を通過する排ガス５を熱源として加熱される。節炭器１１にて更に加熱された給水３０は最終的に過熱器９に供給されてタービン蒸気４（主蒸気）となる。
【００５６】
一方、ボイラー６の火炉７が燃焼している間、この火炉７において生成された排ガス５は、火炉７の下流側に設けられた煙道８を通過して排出される。ボイラー６から排出された排ガス５は、空気予熱器１２に送られ、火炉７に供給される燃焼用空気３を予熱する。燃焼用空気３を予熱した排ガス５は、電気集塵器１３に送られて排ガス５に含まれる塵埃が排ガス５から取り除かれ、脱硫装置１４に送られて脱硫される。
【００５７】
次に、二酸化炭素回収型汽力発電プラント１の二酸化炭素回収プラント１ｂの作用について述べる。
【００５８】
図１に示す二酸化炭素回収プラント１ｂにおいて、排ガス５から二酸化炭素を回収する場合、まず、上述したように脱硫装置１４により脱硫された排ガス５が、吸収塔４０の排ガス供給口４０ａを通って吸収塔４０内に供給される。吸収塔４０に供給された二酸化炭素を含む排ガス５は、吸収塔４０の下部から頂部へ向けて上昇する。この間、再生吸収液４８が、再生熱交換器５２および第２再生吸収液供給ライン５８を介して吸収塔４０の上部に供給され、吸収塔４０の上部から底部へ向けて下降する。このことにより、二酸化炭素を含む排ガス５と再生吸収液４８が向流接触し、排ガス５に含まれる二酸化炭素が再生吸収液４８に吸収される。
【００５９】
二酸化炭素が取り除かれた排ガス５は、吸収塔４０の頂部へ向けて更に上昇し、吸収塔４０の排ガス出口４０ｂから排出される。この間、二酸化炭素含有吸収液４１は吸収塔４０の底部へ向けて更に下降する。
【００６０】
下降した二酸化炭素含有吸収液４１は、吸収液循環ポンプ５４により、吸収塔４０から第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン５３を通って再生熱交換器５２に送られる。この間、再生塔４４おいて再生された吸収液（再生吸収液４８）が、吸収液循環ポンプ５７により、リボイラー４９から第１再生吸収液供給ライン５６を通って再生熱交換器５２に送られる。このことにより、再生熱交換器５２において、再生吸収液４８を熱源として二酸化炭素含有吸収液４１が加熱される。
【００６１】
この加熱された二酸化炭素含有吸収液４１は、再生熱交換器５２から第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン５５を通って再生塔４４の上部に供給され、再生塔４４の上部から底部へ向けて下降する。この間、リボイラー４９から再生用水蒸気供給ライン５１を通って再生塔４４の下部に高温の再生用水蒸気４３が供給され、再生塔４４の下部から頂部へ向けて上昇する。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４１と再生用水蒸気４３が向流接触し、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスが放出される。
【００６２】
ここで、一般に、吸収液の温度が高い方が、吸収液に吸収されている二酸化炭素の濃度が低くなり二酸化炭素含有吸収液４１内の二酸化炭素量を少なくすることができる。すなわち、二酸化炭素吸収液の温度を高めることにより、吸収液から二酸化炭素ガスを効率良く放出させることができる。このため、リボイラー４９から供給される高温の再生用水蒸気４３により、二酸化炭素含有吸収液４１の温度を高めている。このことにより、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを効率良く放出させることができる。
【００６３】
この放出された二酸化炭素ガスが水蒸気とともに再生塔４４の頂部へ向けて更に上昇し、再生塔４４の頂部から水蒸気を含む二酸化炭素ガス（水蒸気含有二酸化炭素ガス４２）が排出される。この間、二酸化炭素ガスを放出して再生された吸収液（再生吸収液４８）は再生塔４４の底部へ向けて更に下降する。
【００６４】
そして水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は、再生塔４４の上部から圧縮機４５に供給される。この間、この水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は、二酸化炭素ガス冷却器４６により冷却され水蒸気の一部が凝縮し、分離器４７において、冷却された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２から水蒸気の一部が凝縮水として分離される。水蒸気の一部が分離された水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は圧縮機４５に供給される。なお、分離器４７において分離された凝縮水は、再生塔４４の上部に戻される。
【００６５】
圧縮機４５において、水蒸気含有二酸化炭素ガス４２が圧縮され、この水蒸気含有二酸化炭素ガス４２は二酸化炭素ガスを圧縮して貯蔵するための設備（図示せず）に供給される。
【００６６】
一方、図１に示すように、再生塔４４において再生された再生吸収液４８は、再生塔４４からリボイラー４９へ供給される。この間、後述するボイラー側熱交換器６１から加熱されて生成された飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により汽水分離されて減圧バルブ１００を介して供給される。このことにより、この加熱用水蒸気６０ａを熱源として、再生吸収液４８が加熱され、再生吸収液４８に含まれる水分の一部から高温の再生用水蒸気４３を生成することができる。また、リボイラー４９に供給される加熱用水蒸気６０ａが減圧バルブ１００によって減圧されることにより、その過熱度を若干高めることができ、これによって加熱用水蒸気６０ａが凝縮することを防止することができる。
【００６７】
この高温の再生用水蒸気４３は、リボイラー４９から再生用水蒸気供給ライン５１を通って再生塔４４に供給される。一方、リボイラー４９において加熱された再生吸収液４８は、上述したように、吸収液循環ポンプ５７により、リボイラー４９から第１再生吸収液供給ライン５６を通って再生熱交換器５２に送られる。
【００６８】
上述したように、再生熱交換器５２においては、リボイラー４９から送られてきた再生吸収液４８を熱源として、吸収塔４４から供給された二酸化炭素含有吸収液４１が加熱され、熱源として用いられた再生吸収液４８は、再生熱交換器５２で冷却されて第２再生吸収液供給ライン５８を通って吸収塔４０の上部に供給される。
【００６９】
次に、リボイラー４９に加熱用水蒸気６０ａを供給する流れについて述べる。
【００７０】
図１に示すように、リボイラー４９において再生用水蒸気４３を加熱するために用いられた加熱用水蒸気６０ａは冷却されて加熱用水６０になり、リボイラー４９から第１加熱用媒体供給ライン６３のタンク６７に排出される。このタンク６７に排出されて貯蔵された加熱用水６０は、加熱用媒体冷却器１０２により冷却される。このとき、タンク６７内に存在する蒸気も冷却されて凝縮される。
【００７１】
冷却された加熱用水６０は、タンク６７から加熱用水循環ポンプ６８によりタービン側熱交換器６５に供給される。このタービン側熱交換器６５において、加熱用水６０は、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として加熱される。
【００７２】
タービン側熱交換器６５にて加熱された加熱用水６０は、ボイラー側熱交換器６１に供給される。このボイラー側熱交換器６１において、加熱用水６０は、ボイラー６の煙道８のうち節炭器１１と給水予熱器１２との間を通過する排ガス５を熱源として加熱され、水分を含む加熱用水蒸気６０ａが飽和状態で生成される。
【００７３】
この水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａは、第２加熱用媒体供給ライン６４を通り、減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給される。このとき、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５において、水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが汽水分離されて水分が取り除かれる。このことにより、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを、水分を取り除いてリボイラー４９に供給することができる。そしてこの加熱用水蒸気６０ａがリボイラー４９において熱源として利用されて再生用水蒸気４３が生成される。この場合、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａの潜熱が、再生用水蒸気４３を生成するための熱源として利用される。このため、水分を含んだ加熱用水蒸気６０ａを熱源として利用する場合に比べて、効率良く再生用水蒸気４３を生成することができる。なお、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分は、リボイラー４９に供給されることなく、加熱用媒体水分戻しライン１０１を通ってタンク６７に供給される。
【００７４】
このように本実施の形態によれば、タービン側熱交換器６５によりクロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４を熱源として加熱用水６０が加熱され、さらに、ボイラー側熱交換器６１によりボイラー６の煙道８を通過する排ガス５を熱源として加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、この加熱用水蒸気６０ａが加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により水分が取り除かれて減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給される。このことにより、リボイラー４９において、この加熱用水蒸気６０ａを熱源として高温の再生用水蒸気４３を効率良く生成して、この高温の再生用水蒸気４３を再生塔４４に供給して、再生塔４４において二酸化炭素含有吸収液４１から効率良く二酸化炭素ガスを放出させることができる。この場合、再生用水蒸気４３の熱源となる加熱用水蒸気６０ａの熱源として煙道８を通過する排ガス５およびクロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４が用いられている。このため、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを放出させるために必要なエネルギをボイラー６から排出される排ガス５から取り出すことができる。また、タービン蒸気４を抽気して直接再生用水蒸気４３の熱源として用いることがなく、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４から間接的に取り出している。このため、発電効率が低下することを抑制することができる。
【００７５】
また本実施の形態によれば、脱気器２９により脱気された脱気水３０の一部が、噴霧ポンプ３７により噴霧されて脱気水供給ライン３８を介してクロスオーバー管２５に供給される。このことにより、クロスオーバー管２５内のタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）の湿り度を高くして、クロスオーバー管２５の下流側に連結された低圧タービン２３の出口において、タービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。このため、低圧タービン２３の最終段翼（図示せず）が腐食することを防止することができる。特に、タービン蒸気４のうちの特に主蒸気や再熱蒸気の温度を７００℃程度に高める場合、低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４（低圧排気蒸気）が乾燥および湿潤を交互に繰り返す状態となる傾向にあるが、この場合においても低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４を確実に湿った状態に維持することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、図１に示すように、噴霧ポンプ３７に脱気水供給ライン３８の一端が連結され、脱気水供給ライン３８の他端はクロスオーバー管２５に連結されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水供給ライン３８の他端が中圧タービン２２の出口に連結され、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０が中圧タービン２２の出口に供給されるように構成しても良い。この場合においても、低圧タービン２３の出口におけるタービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、クロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、ボイラー側熱交換器６１に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５を設け、このタービン側熱交換器６５を第１加熱用媒体供給ライン６３に介在させている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、第１加熱用媒体供給ライン６３にタービン側熱交換器６５を介在させることなく、第１加熱用媒体供給ライン６３の加熱用水循環ポンプ６８にボイラー側熱交換器６１の入口側を直接連結するようにしても良い。この場合においても、二酸化炭素含有吸収液４１から二酸化炭素ガスを放出させるために必要なエネルギをボイラー６から排出される排ガス５から取り出して、発電効率が低下することを抑制するとともに、排ガス５から二酸化炭素を回収することができる。
【００７８】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムについて説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００７９】
図２に示す第２の実施の形態において、タービン側熱交換器とボイラー側熱交換器が並列に配置されるとともに、脱気器により復水から脱気された脱気水蒸気が、中圧タービン出口に供給される点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８０】
図２に示す二酸化炭素回収型汽力発電システム１において、脱気器２９に、脱気器２９により復水２６から脱気された脱気水蒸気７１を取り出して、中圧タービン２２から低圧タービン２３に供給されるタービン蒸気４に向けて送る脱気水蒸気供給ライン７０が設けられている。具体的には図２に示すように、この脱気水蒸気供給ライン７０は、脱気器２９と中圧タービン２２の出口との間に連結され、脱気水蒸気７１を、中圧タービン２２の出口に向けて送るように構成されている。また、この脱気水蒸気供給ライン７０は、脱気水蒸気供給ライン７０を通る脱気水蒸気７１の圧力を調整する脱気水蒸気調圧バルブ７２を含んでいる。
【００８１】
中圧タービン２２と低圧タービン２３との間に連結されたクロスオーバー管２５内に、クロスオーバー管２５を通過するタービン蒸気４（中圧排気蒸気あるいは低圧蒸気）を熱源として、リボイラー４９に供給される加熱用水６０を加熱するタービン側熱交換器６５が設けられている。このタービン側熱交換器６５は、第１加熱用媒体供給ライン６３とボイラー側熱交換器６１の出口側との間に介在されている。すなわち、第１の実施の形態においては、タービン側熱交換器６５とボイラー側熱交換器６１とが直列に接続されていたが、本実施の形態においては、タービン側熱交換器６５とボイラー側熱交換器６１とが並列に配置されており、タービン側熱交換器６５にて加熱用水６０が加熱され、ボイラー側熱交換器６１にて加熱用水６０が加熱されて水分を含む飽和状態の加熱用水蒸気６０ａが生成され、これら加熱用水６０と加熱用水蒸気６０ａが合流した後に汽水分離されてリボイラー４９に供給されるように構成されている。
【００８２】
すなわち、図２に示すように、タービン側熱交換器６５の入口側は、第１加熱用媒体供給ライン６３に、第１加熱用媒体供給ライン６３から分岐した第１タービン側加熱用媒体供給ライン７３を介して連結されている。また、第２加熱用媒体供給ライン６４は加熱用水蒸気６０ａを汽水分離する加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５を含み、タービン側熱交換器６５の出口側は、第２タービン側加熱用媒体供給ライン７４を介して加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５に連結されている。このことにより、タービン側熱交換器６５において加熱された加熱用水６０が、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５においてボイラー側熱交換器６１から送られてくる飽和状態の加熱用水蒸気６０ａに合流して混合する。この場合、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により混合した加熱用水６０と加熱用水蒸気６０ａが汽水分離され、加熱用水蒸気６０ａに含まれる水分が取り除かれる。このため、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａを、水分を取り除き、かつ減圧バルブ１００を介してリボイラー４９に供給することができ、飽和状態の加熱用水蒸気６０ａの潜熱を、再生用水蒸気４３を生成するための熱源として利用して、効率良く再生用水蒸気４３を生成することができる。なお、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５により取り除かれた水分は、リボイラー４９に供給されることなく、加熱用媒体水分戻しライン１０１を通ってタンク６７に供給される。
【００８３】
第１加熱用媒体供給ライン６３は、第１タービン側加熱用媒体供給ライン７３との分岐位置７３ａより下流側に、この部分を通る加熱用水６０の圧力および流量を調整する加熱用水調圧バルブ７６を含んでいる。
【００８４】
このように本実施の形態によれば、脱気器２９により脱気された脱気水蒸気７１が中圧タービン２２の出口に供給される。このことにより、中圧タービン２２の出口を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを防止することができる。
【００８５】
また本実施の形態によれば、中圧タービン２２の出口に供給される脱気水蒸気７１は、脱気器２９に供給された復水２７から脱気されているため、飽和状態に近く若干の湿り度がある。このため、低圧タービン２３の入口蒸気の過熱度を小さくして、低圧タービン２３の出口におけるタービン水蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００８６】
また本実施の形態によれば、第２加熱用媒体供給ライン６３の加熱用水調圧バルブ７６により、ボイラー側熱交換器６１へ供給される加熱用水６０の流量と、タービン側熱交換器６５へ供給される加熱用水６０の流量を調整することができる。すなわち、タービン側熱交換器６５から加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５に送られる加熱された加熱用水６０は、加熱用媒体汽水分離ヘッダー７５において水分として取り除かれるため、ボイラー側熱交換器６１からリボイラー４９へ供給される加熱用水蒸気６０ａの流量を調整することができる。このため、リボイラー４９へ供給される加熱用水蒸気６０ａの流量を安定させることができる。
【００８７】
なお、本実施の形態においては、図２に示すように、脱気器２９に、脱気水蒸気供給ライン７０の一端が連結され、脱気水蒸気供給ライン７０の他端は中圧タービン２２の出口に連結されている例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水蒸気供給ライン７０の他端がクロスオーバー管２５の入口に連結され、取り出された脱気水蒸気７１がクロスオーバー管２５に供給されるように構成しても良い。この場合においても、クロスオーバー管２５を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを防止することができる。
【００８８】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムについて説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態における二酸化炭素回収型汽力発電システムの全体構成を示す図である。
【００８９】
図３に示す第３の実施の形態において、脱気水供給ラインに、脱気器から取り出された脱気水を加熱する脱気水加熱器が設けられ、この脱気水過熱器の下流側にこの脱気水から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダーが設けられている点が主に異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００９０】
図３に示す二酸化炭素回収型汽力発電システム１において、脱気水供給ライン３８には、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として、脱気器２９において生成された脱気水３０のうち一部が取り出されて噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０を加熱して、少なくとも部分的に脱気水を気化させる第１脱気水加熱器８０が設けられている。また、この第１脱気水加熱器８０の下流側に、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として、第１脱気水加熱器８０により加熱された脱気水３０を更に加熱して、少なくとも部分的に脱気水３０を気化させる第２脱気水加熱器８１が設けられている。すなわち、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０は、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１により加熱されて一部または全部が気化される。
【００９１】
この第２脱気水加熱器８１の下流側に、第２脱気水加熱器８１により加熱されて少なくとも部分的に気化された脱気水３０から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダー８２が設けられている。さらに、この脱気水汽水分離ヘッダー８２と脱気器２９との間に、脱気水汽水分離ヘッダー８２により分離された水分を脱気器２９に戻す脱気水水分戻しライン８３が連結されている。このことにより、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０のうち気化された部分が、クロスオーバー管２５に供給される。
【００９２】
このように本実施の形態によれば、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０のうち気化された部分と水分とが脱気水汽水分離ヘッダー８２により分離され、このうち気化された部分をクロスオーバー管２５に供給することができる。このため、クロスオーバー管２５を介して低圧タービン２３に、水滴が混入することを確実に防止することができる。
【００９３】
また本実施の形態によれば、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１により加熱された脱気水３０の気化された部分は、飽和状態に近く湿り度が高い。このため、低圧タービン２３の出口において、タービン蒸気４を常に湿った状態に維持することができる。
【００９４】
なお、本実施の形態においては、脱気水供給ライン３８は、中圧タービン２２から抽気されるタービン蒸気４（中圧抽気蒸気）を熱源として脱気水３０を加熱する第１脱気水加熱器８０と、高圧タービン２１から抽気されるタービン蒸気４（高圧抽気蒸気）を熱源として脱気水３０を加熱する第２脱気水加熱器８１とを含んでいる例について述べた。しかしながらこのことに限られることはなく、脱気水供給ライン３８は、第１脱気水加熱器８０および第２脱気水加熱器８１のうちのいずれか一方のみを含むように構成しても良い。この場合においても、噴霧ポンプ３７により噴霧された脱気水３０を加熱して、少なくとも部分的に脱気水３０を気化させることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 二酸化炭素回収型汽力発電システム
１ａ 汽力発電プラント
１ｂ 二酸化炭素回収プラント
２ 燃料
３ 燃焼用空気
４ タービン蒸気
５ 排ガス
６ ボイラー
７ 火炉
８ 煙道
９ 過熱器
１０ 再熱器
１１ 節炭器
１２ 空気予熱器
１３ 電気集塵器
１４ 脱硫装置
１８ 高圧側バルブ
１９ 中圧側バルブ
２０ タービン軸
２１ 高圧蒸気タービン
２２ 中圧蒸気タービン
２３ 低圧蒸気タービン
２４ 発電機
２５ クロスオーバー管
２６ 復水器
２７ 復水
２８ 復水ライン
２９ 脱気器
３０ 脱気水（給水）
３１ 復水ポンプ
３２ 低圧給水加熱器
３３ 給水ライン
３４ 給水ポンプ
３５ 第１高圧給水加熱器
３６ 第２高圧給水加熱器
３７ 噴霧ポンプ
３８ 脱気水供給ライン
４０ 吸収塔
４０ａ 排ガス供給口
４０ｂ 排ガス出口
４１ 二酸化炭素含有吸収液
４２ 水蒸気含有二酸化炭素ガス
４３ 再生用水蒸気
４４ 再生塔
４５ 圧縮機
４６ 二酸化炭素ガス冷却器
４７ 分離器
４８ 再生吸収液
４９ リボイラー
５０ 再生吸収液排出ライン
５１ 再生用水蒸気供給ライン
５２ 再生熱交換器
５３ 第１二酸化炭素含有吸収液供給ライン
５４ 吸収液循環ポンプ
５５ 第２二酸化炭素含有吸収液供給ライン
５６ 第１再生吸収液供給ライン
５７ 吸収液循環ポンプ
５８ 第２再生吸収液供給ライン
６０ 加熱用水
６０ａ 加熱用水蒸気
６１ ボイラー側熱交換器
６３ 第１加熱用媒体供給ライン
６４ 第２加熱用媒体供給ライン
６５ タービン側熱交換器
６７ タンク
６８ 加熱用水循環ポンプ
７０ 脱気水蒸気供給ライン
７１ 脱気水蒸気
７２ 脱気水蒸気調圧バルブ
７３ 第１タービン側加熱用媒体供給ライン
７３ａ 分岐位置
７４ 第２タービン側加熱用媒体供給ライン
７５ 加熱用媒体汽水分離ヘッダー
７６ 加熱用水調圧バルブ
８０ 第１脱気水加熱器
８１ 第２脱気水加熱器
８２ 脱気水汽水分離ヘッダー
８３ 脱気水水分戻しライン
１００ 減圧バルブ
１０１ 加熱用媒体水分戻しライン
１０２ 加熱用媒体冷却器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼して蒸気を生成するとともに排ガスが生成され、この排ガスが排出される際に通過する煙道を有するボイラーと、
このボイラーから排ガスが供給され、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させてこの二酸化炭素ガスを排出する再生塔と、
熱源としての加熱用媒体が供給されるとともに、前記再生塔からの吸収液を加熱し、発生させた蒸気を再生塔に供給するリボイラーと、
前記ボイラー内の節炭器と空気予熱器の間の煙道内に設けられ、当該部分の煙道内を通過する前記ボイラーの排ガスを熱源として、前記加熱用媒体を加熱するボイラー側熱交換器と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項２】
前記ボイラーは主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を有し、
前記主蒸気が供給されて回転駆動する高圧蒸気タービンと、
前記再熱蒸気が供給されて回転駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気が供給されて回転駆動する低圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンと前記低圧蒸気タービンとの間に設けられ、前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気を前記低圧蒸気タービンに供給させるクロスオーバー管と、
前記クロスオーバー管に設けられ、当該クロスオーバー管を通過する蒸気を熱源として前記加熱用媒体を加熱するタービン側熱交換器と、を更に備え、
前記加熱用媒体は、前記タービン側熱交換器にて加熱された後に前記ボイラー側熱交換器に供給されて更に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項３】
前記ボイラーは主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を有し、
前記主蒸気が供給されて回転駆動する高圧蒸気タービンと、
前記再熱蒸気が供給されて回転駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気が供給されて回転駆動する低圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンと前記低圧蒸気タービンとの間に設けられ、前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気を前記低圧蒸気タービンに供給させるクロスオーバー管と、
前記クロスオーバー管に設けられ、当該クロスオーバー管を通過する蒸気を熱源として、前記加熱用媒体を加熱するタービン側熱交換器と、を更に備え、
前記ボイラー側熱交換器と前記タービン側熱交換器は並列に配置され、前記ボイラー側熱交換器と前記タービン側熱交換器のそれぞれで加熱された前記加熱用媒体が合流して前記リボイラーに熱源として供給される構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項４】
前記低圧蒸気タービンからの排気蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、
前記復水を脱気して脱気水を生成する脱気器と、
前記脱気器にて生成された脱気水の一部を取り出し当該脱気水の一部を噴霧する噴霧ポンプと、
前記噴霧ポンプの下流に設けられ、噴霧された前記脱気水の一部を、前記中圧蒸気タービンから前記低圧蒸気タービンに供給される蒸気に向けて送る脱気水供給ラインと、を更に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型汽力発電システム。
【請求項５】
前記脱気水供給ラインには、高圧蒸気タービンおよび中圧蒸気タービンのうちの少なくとも一方から抽気される蒸気を熱源として、噴霧ポンプにより噴霧された脱気水を加熱する少なくとも一つの脱気水加熱器が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項６】
前記脱気水供給ラインの前記脱気水加熱器の下流には、脱気水加熱器により加熱されて少なくとも部分的に気化した脱気水から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダーが設けられ、
この脱気水汽水分離ヘッダーと脱気器との間に、脱気水汽水分離ヘッダーにより分離された水分を脱気器に戻す脱気水水分戻しラインが連結されていることを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項７】
前記低圧蒸気タービンからの排気蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、
前記復水を脱気して脱気水および脱気水蒸気を生成する脱気器と、
この脱気器から、脱気された脱気水蒸気を取り出して、前記中圧蒸気タービンから前記低圧蒸気タービンに供給される蒸気に向けて送る脱気水蒸気供給ラインと、を更に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型汽力発電システム。
【請求項１】
燃料を燃焼して蒸気を生成するとともに排ガスが生成され、この排ガスが排出される際に通過する煙道を有するボイラーと、
このボイラーから排ガスが供給され、この排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔と、
吸収塔から二酸化炭素を吸収した吸収液が供給され、二酸化炭素を吸収した吸収液から二酸化炭素ガスを放出させてこの二酸化炭素ガスを排出する再生塔と、
熱源としての加熱用媒体が供給されるとともに、前記再生塔からの吸収液を加熱し、発生させた蒸気を再生塔に供給するリボイラーと、
前記ボイラー内の節炭器と空気予熱器の間の煙道内に設けられ、当該部分の煙道内を通過する前記ボイラーの排ガスを熱源として、前記加熱用媒体を加熱するボイラー側熱交換器と、を備えたことを特徴とする二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項２】
前記ボイラーは主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を有し、
前記主蒸気が供給されて回転駆動する高圧蒸気タービンと、
前記再熱蒸気が供給されて回転駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気が供給されて回転駆動する低圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンと前記低圧蒸気タービンとの間に設けられ、前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気を前記低圧蒸気タービンに供給させるクロスオーバー管と、
前記クロスオーバー管に設けられ、当該クロスオーバー管を通過する蒸気を熱源として前記加熱用媒体を加熱するタービン側熱交換器と、を更に備え、
前記加熱用媒体は、前記タービン側熱交換器にて加熱された後に前記ボイラー側熱交換器に供給されて更に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項３】
前記ボイラーは主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を有し、
前記主蒸気が供給されて回転駆動する高圧蒸気タービンと、
前記再熱蒸気が供給されて回転駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気が供給されて回転駆動する低圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービンと前記低圧蒸気タービンとの間に設けられ、前記中圧蒸気タービンからの排気蒸気を前記低圧蒸気タービンに供給させるクロスオーバー管と、
前記クロスオーバー管に設けられ、当該クロスオーバー管を通過する蒸気を熱源として、前記加熱用媒体を加熱するタービン側熱交換器と、を更に備え、
前記ボイラー側熱交換器と前記タービン側熱交換器は並列に配置され、前記ボイラー側熱交換器と前記タービン側熱交換器のそれぞれで加熱された前記加熱用媒体が合流して前記リボイラーに熱源として供給される構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項４】
前記低圧蒸気タービンからの排気蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、
前記復水を脱気して脱気水を生成する脱気器と、
前記脱気器にて生成された脱気水の一部を取り出し当該脱気水の一部を噴霧する噴霧ポンプと、
前記噴霧ポンプの下流に設けられ、噴霧された前記脱気水の一部を、前記中圧蒸気タービンから前記低圧蒸気タービンに供給される蒸気に向けて送る脱気水供給ラインと、を更に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型汽力発電システム。
【請求項５】
前記脱気水供給ラインには、高圧蒸気タービンおよび中圧蒸気タービンのうちの少なくとも一方から抽気される蒸気を熱源として、噴霧ポンプにより噴霧された脱気水を加熱する少なくとも一つの脱気水加熱器が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項６】
前記脱気水供給ラインの前記脱気水加熱器の下流には、脱気水加熱器により加熱されて少なくとも部分的に気化した脱気水から水分を分離する脱気水汽水分離ヘッダーが設けられ、
この脱気水汽水分離ヘッダーと脱気器との間に、脱気水汽水分離ヘッダーにより分離された水分を脱気器に戻す脱気水水分戻しラインが連結されていることを特徴とする請求項５に記載の二酸化炭素回収型汽力発電システム。
【請求項７】
前記低圧蒸気タービンからの排気蒸気を冷却して復水を生成する復水器と、
前記復水を脱気して脱気水および脱気水蒸気を生成する脱気器と、
この脱気器から、脱気された脱気水蒸気を取り出して、前記中圧蒸気タービンから前記低圧蒸気タービンに供給される蒸気に向けて送る脱気水蒸気供給ラインと、を更に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型汽力発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−８５０７８（Ｐ２０１０−８５０７８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４７９７４（Ｐ２００９−１４７９７４）
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２２日（２００９．６．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]