整流装置、ＣＯ２回収装置
【課題】ＣＯ2吸収塔に流入する排ガスの上向きへの流速を均一にする整流装置、ＣＯ2回収装置を提供する。
【解決手段】本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａは、ＣＯ2を含有する排ガス１１とＣＯ2吸収液とを接触させて排ガス１１中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５に排ガス１１を送給する煙道１９のＣＯ2吸収塔１５の供給口に排ガス１１を水平方向に拡大させる通路を形成する流路拡大連結部２１を設け、流路拡大連結部２１に排ガス１１とＣＯ2吸収液とが接触する領域において排ガス１１が適切な流速となるように排ガス１１の流速を緩和する整流板２３−１、２３−２を設ける。整流装置２２ＡによりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速を低減する。
【解決手段】本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａは、ＣＯ2を含有する排ガス１１とＣＯ2吸収液とを接触させて排ガス１１中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５に排ガス１１を送給する煙道１９のＣＯ2吸収塔１５の供給口に排ガス１１を水平方向に拡大させる通路を形成する流路拡大連結部２１を設け、流路拡大連結部２１に排ガス１１とＣＯ2吸収液とが接触する領域において排ガス１１が適切な流速となるように排ガス１１の流速を緩和する整流板２３−１、２３−２を設ける。整流装置２２ＡによりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収塔に送給する排ガスの流速を緩和する整流装置、ＣＯ2回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大量の化石燃料を使用する火力発電所などでは、ボイラにおいて化石燃料を燃焼させることで発生する排ガスをアミン系のＣＯ2吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）と接触させて吸収液中にＣＯ2を吸収させることで、排ガス中のＣＯ2を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。吸収液を用い、排ガスからＣＯ2を吸収除去した後に、ＣＯ2を放散回収し、ＣＯ2吸収液は再生して再びＣＯ2吸収塔に循環して再利用する方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、ＣＯ2回収装置のＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔においては、排ガスの冷却効率、排ガス中のＣＯ2の吸収液への回収効率を向上させるため、排ガスの流速は極力抑えてＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔に送給する必要がある。そのため、ＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔に送給される排ガスの流速は例えば４ｍ/ｓ以下に抑え、排ガスの整流を行なうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７４４０７号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排ガスを整流する方法として、例えばＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路に多孔板を排ガスの流れ方向に直角するように配置し、発生する圧損により整流する方法、ＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路断面積を拡大し、排ガスの流速を低減する方法、ＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路内に整流板を設置し、流路の拡大に伴う剥離を低減し、流速を低減する方法などがある。
【０００６】
図１１は、ＣＯ2吸収塔の流入口付近で排ガスを整流する方法の一例を示す図である。図１１に示すように、従来の整流装置１００は、排ガス１０１をＣＯ2吸収塔１０２に送給する煙道１０３とＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４との間に排ガス１０１が通過する流路断面積を拡大した流路拡大連結部１０５と、流路拡大連結部１０５内に設けたガイドベーン１０６と、ＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４付近に直角に配置した多孔板１０７と、で構成されている。従来の整流装置１００では、流路拡大連結部１０５において煙道１０３より送給される排ガス１０１の流速を低減し、流路拡大連結部１０５内に設けたガイドベーン１０６により流路の拡大に伴い発生する排ガス１０１の剥離を低減し、流速を低減している。ＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４付近に設けた多孔板１０７で発生する圧損により排ガス１０１を整流するようにしている。
【０００７】
しかしながら、従来の整流装置１００では、流路拡大連結部１０５で排ガス１０１の流路を急に拡大しているため、ＣＯ2吸収塔１０２内での排ガス１０１の流速の不均一化を招き、排ガス１０１の流速低減が十分に発揮されない場合がある、という問題がある。
【０００８】
また、ガイドベーン１０６は流路拡大連結部１０５内に設置しているため、形状に制約があり、排ガス１０１の流速低減に十分な効果を発揮しない可能性がある上、特定方向にのみ排ガス１０１を流しやすくなる、という問題がある。
【０００９】
更に、多孔板１０７に圧損がかかりすぎると排ガス１０１がＣＯ2吸収塔１０２内で低流速側に流れてしまう、という問題がある。
【００１０】
そのため、流路拡大連結部１０５、ガイドベーン１０６、多孔板１０７の影響により、ＣＯ2吸収塔１０２内での排ガス１０１の流れが干渉し合い、ＣＯ2吸収塔１０２内で排ガス１０１の上向きへの速い流れを発生させる虞がある、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＯ2吸収塔に流入する排ガスの上向きへの流速を均一にする整流装置、ＣＯ2回収装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔に前記排ガスを送給する煙道の前記ＣＯ2吸収塔の入口付近に、前記排ガスと前記ＣＯ2吸収液とが接触する領域において前記排ガスが適切な流速となるように前記排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられることを特徴とする整流装置にある。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記流速緩和部材が、前記煙道と前記ＣＯ2吸収塔との間に前記排ガスを水平方向に前記ＣＯ2吸収塔に漸次拡大するように通過させる流路拡大連結部内に二つ以上設けられ、前記流路拡大連結部の高さ方向に前記排ガスが異なる方向に向かうように前記排ガスの流れを変化させることを特徴とする整流装置にある。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、前記流速緩和部材が、前記煙道の中心軸のガス流れ方向に向かって前記流路拡大連結部の入口部から延設されることを特徴とする整流装置にある。
【００１５】
第４の発明は、第２又は３の発明において、前記流速緩和部材に沿って設けられる補助整流板を複数有することを特徴とする整流装置にある。
【００１６】
第５の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、二つの流速緩和部材が設けられ、二つの流速緩和部材を連結する仕切り板を有することを特徴とする整流装置にある。
【００１７】
第６の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔と、第１乃至５の何れか一つの発明の整流装置と、冷却された排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る整流装置によれば、ＣＯ2吸収塔の入口付近に、排ガスとＣＯ2吸収液とが接触する領域において排ガスが適切な流速となるように排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられるため、ＣＯ2吸収塔に流入する排ガスの上向きの速い流れを低減し、流速を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、煙道とＣＯ2吸収塔とを連結する流路拡大連結部を簡略に示す斜視図である。
【図３】図３は、流路拡大連結部の部分切掻き図である。
【図４】図４は、本発明による第一の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図６】図６は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
【図７】図７は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図８】図８は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
【図９】図９は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図１０】図１０は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図である。
【図１１】図１１は、ＣＯ2吸収塔の流入口付近で排ガスを整流する方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２１】
［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係る整流装置を適用したＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成を簡略に示す図である。
図１に示すように、ＣＯ2回収装置１０は、ＣＯ2を含有する排ガス１１を水１２によって冷却する冷却塔１３と、冷却された排ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１４とを接触させて排ガス１１からＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１６からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液１４を再生する再生塔１７とを有する。
【００２２】
ＣＯ2回収装置１０では、ＣＯ2吸収液１４はＣＯ2吸収塔１５と再生塔１７との間を循環しており、ＣＯ2吸収塔１５から再生塔１７にはＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１６が送給され、再生塔１７からＣＯ2吸収塔１５にはリッチ溶液１６から再生塔１７でほぼ全てのＣＯ2が除去され再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１４が送給されている。
【００２３】
例えばボイラやガスタービン等の産業設備から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１１は、図示しない排ガス送風機により昇圧された後、冷却塔１３に送られ、冷却塔１３内で水１２と向流接触することにより冷却される。排ガス１１と熱交換して高温となった水１２は冷却塔１３の底部から抜き出され、冷却水１８により冷却され、排ガス１１の冷却用として循環して使用される。冷却された排ガス１１は冷却塔１３とＣＯ2吸収塔１５とを連結する煙道１９より冷却塔１３から排出される。
【００２４】
煙道１９はＣＯ2吸収塔１５の供給口２０に排ガス１１を水平方向に拡大させる通路を形成する流路拡大連結部２１が設けられている。冷却塔１３から排出される排ガス１１は煙道１９を通り、流路拡大連結部２１を通ってＣＯ2吸収塔１５に送られる。
【００２５】
図２は、煙道とＣＯ2吸収塔とを連結する流路拡大連結部を簡略に示す斜視図である。図２に示すように、流路拡大連結部２１は煙道１９とＣＯ2吸収塔１５との間に設けられ、流路拡大連結部２１の煙道１９との連結部分は、煙道１９の幅と同じ長さで形成されている。流路拡大連結部２１は煙道１９との連結部分から排ガス１１をＣＯ2吸収塔１５に向かって水平方向に漸次拡大して通過させるように形成されている。流路拡大連結部２１のＣＯ2吸収塔１５の供給口２０（図１、参照）との連結部分は、煙道１９の幅と同じ長さで形成されている。
【００２６】
また、流路拡大連結部２１内には、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａが設けられている。整流装置２２ＡによりＣＯ2吸収塔１５内でＣＯ2吸収液１４と接触する際の排ガス１１の流速を減速するようにしている。
【００２７】
図３は、流路拡大連結部の部分切掻き図であり、図４は、本発明による第一の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図であり、図４中、上側の図が平面図であり、図４中、下側の図が側面図である。
図２〜図４に示すように、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａは、ＣＯ2を含有する排ガス１１とＣＯ2吸収液１４とを接触させて排ガス１１中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５に排ガス１１を送給する煙道１９のＣＯ2吸収塔１５の入口付近に、排ガス１１とＣＯ2吸収液１４とが接触する領域において排ガス１１が適切な流速となるように排ガス１１の流速を緩和する流速緩和部材として整流板２３−１、２３−２が設けられている。
【００２８】
整流板２３−１、２３−２は、流路拡大連結部２１内に設けられ、流路拡大連結部２１の高さ方向に排ガス１１が異なる方向に向かうように排ガス１１の流れを変化させるようにしている。整流板２３−１、２３−２は、煙道１９の中心軸（図４中、一点鎖線部分）のガス流れ方向に向かって流路拡大連結部２１の入口部２４から延設されている。
【００２９】
整流板２３−１は、排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の左側から流路中心に向かって延びて形成されており、排ガス１１の上半分を右向きに曲げるように設置されている。また、整流板２３−２は、排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の右側から中心に向かって、排ガス１１の下半分を左向きに曲げるように設置されている。
【００３０】
煙道１３内の流路を流れる排ガス１１は、整流板２３−１、２３−２により煙道１９内の流路の上側を流れる排ガス１１Ａと、煙道１９内の流路の下側を流れる排ガス１１Ｂとに正反対の方向に分割される。
【００３１】
煙道１９の流路の上側を流れる排ガス１１Ａの大部分は、整流板２３−１により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に向きを変えながら、ＣＯ2吸収塔１５の供給口２０からＣＯ2吸収塔１５の内壁に沿ってＣＯ2吸収塔１５の内部に流れる。また、排ガス１１Ａの一部は、整流板２３−１の下側をくぐり排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れる排ガス１１Ｂの流れに合流するものと、流路拡大連結部２１の壁面近傍に発生する剥離領域２５Ａに巻き込まれて、排ガス１１の流れ方向から見て右方向に下向きへ流れるものとになる。
【００３２】
煙道１９の流路の下側を流れる排ガス１１Ｂの大部分は、整流板２３−２により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に向きを変えながら、ＣＯ2吸収塔１５の供給口２０からＣＯ2吸収塔１５の内壁に沿ってＣＯ2吸収塔１５の内部に流れる。また、排ガス１１Ｂの一部は、整流板２３−２の上側をくぐり排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れる排ガス１１Ａに合流するものと、流路拡大連結部２１の壁面近傍に発生する剥離領域２５Ｂに巻き込まれて、排ガス１１の流れ方向から見て左方向に上向きへ流れるものとになる。
【００３３】
整流板２３−１により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れた排ガス１１Ａの向きは、整流板２３−２により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れた排ガス１１Ｂの向きと、ＣＯ2吸収塔１５の後側の内壁２６で正対する。排ガス１１Ａは整流板２３−１により煙道１９内の流路の上側を流れる排ガス１１のガス流れの向きを変えたものであり、排ガス１１Ｂは整流板２３−２により煙道１９内の流路の下側を流れる排ガス１１のガス流れの向きを変えたものである。よって、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとはガス流れの高さが異なるため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが正対する互いの境界面付近では強い速度せん断が発生するため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとは急激に混合され、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合された後の排ガス１１の流速は減速される。
【００３４】
この結果、図１１に示すような従来の整流装置１００を用いた場合、ＣＯ2吸収塔１０２内で局所的に発生する排ガス１０１の高流速を抑えることができ、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合した時の排ガス１１のガス流速を、減速することができ、例えば４ｍ/ｓ以下とすることができる。
【００３５】
よって、整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１の上側の排ガス１１Ａと下側の排ガス１１Ｂとのガス流れの方向を逆方向とし、ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを再び合流させることで、互いの流れの境界面で発生する強い速度せん断により、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを急激に混合し、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを混合した後の排ガス１１のガス流速を減速することができる。
このため、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１の流速が局所的に増大するのを抑制し、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速の均一化を図ることができるので、排ガス１１がＣＯ2吸収液１４と接触する際に、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収させることができる。
【００３６】
図１に示すように、ＣＯ2吸収塔１５において、排ガス１１はＣＯ2吸収塔１５の下部側に設けられたＣＯ2回収部２７において、例えばアルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液１４と対向流接触し、排ガス１１中のＣＯ2は、下記式のように化学反応によりＣＯ2吸収液１４に吸収される。
Ｒ−ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→Ｒ−ＮＨ3ＨＣＯ3・・・（１）
【００３７】
そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガス３１Ａは水洗部３２を上昇し、水洗部３２の頂部から供給される水３３と気液接触して、ＣＯ2除去排ガス３１Ａに同伴するＣＯ2吸収液１４を水３３に回収する。その後、ＣＯ2吸収塔１５の頂部からＣＯ2吸収液１４の除去されたＣＯ2除去排ガス３１Ｂが排出される。また、水３３は水受部３４で回収され、循環して冷却水３５で冷却された後、水洗部３２の頂部側から水洗部３２に供給される。
【００３８】
ＣＯ2吸収塔１５の塔底部に貯留されるリッチ溶液１６は、リッチソルベントポンプ３６により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器３７において、再生塔１７で再生されたＣＯ2吸収液１４により加熱され、再生塔１７に供給される。
【００３９】
再生塔１７の上部から再生塔１７内部に放出されたリッチ溶液１６は、吸熱により、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１７内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液１４は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、再生塔１７の塔底部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１４となる。リーン溶液１４は再生加熱器３８に送給される飽和スチーム３９と熱交換することで加熱される。再生加熱器３８で使用された飽和スチーム３９はスチーム凝縮水４０として排出される。
【００４０】
一方、再生塔１７の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１６及び図示しないセミリーン溶液から水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が放出される。そして、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が導出され、コンデンサ４２で冷却水４３により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４４にて水が分離され、ＣＯ2ガス４５は系外に放出されて回収される。分離ドラム４４にて分離された水４６は凝縮水循環ポンプ４７にて再生塔１７の上部に供給される。
【００４１】
再生塔１７の底部に貯留されるリーン溶液１４はＣＯ2吸収液として、リーンソルベントポンプ４８により送給され、リーンソルベントクーラ４９で冷却水５０と熱交換して冷却された後、ＣＯ2吸収塔１５に送給される。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る整流装置２２Ａを備えたＣＯ2回収装置１０によれば、ＣＯ2吸収塔１５の入口近傍の流路拡大連結部２１に整流板２３−１、２３−２からなる整流装置２２Ａを設け、整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流れの方向を排ガス１１Ａ、１１Ｂで上下に分け、かつそのガス流れの向きを逆方向としてＣＯ2吸収塔１５内に送給している。ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａ、１１Ｂを正対して再び合流させることで、互いの流れの境界面で発生する強い速度せん断を利用することで、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを急激に混合し、排ガス１１のガス流速を減速することができ、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速の均一化を図ることができる。このため、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収することができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、２つの整流板２３−１、２３−２を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数有するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態においては、整流板２３−１により、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の上半分を右方向に曲げるように設置され、整流板２３−２により、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の下半分を左方向に曲げるように設置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。整流板２３−１は、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の上半分を左方向に曲げるように設置し、整流板２３−２は、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の下半分を右方向に曲げるように設置してもよい。
【００４５】
また、本実施の形態においては、２つの整流板２３−１、２３−２をＣＯ2吸収塔１５の入口付近に設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却塔１３の入口付近に設けるようにしてもよい。また、排ガスを処理する装置の入口付近に整流するために設けるようにしてもよい。
【００４６】
［第二の実施の形態］
本発明による第二の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図５は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図６は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
図５、６に示すように、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置２２Ｂは、整流板２３−１、２３−２に沿って所定間隔を有しつつ設けられる補助整流板５１−１、５１−２を有するものである。補助整流板５１−１は、整流板２３−１と同様に、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１を右方向に曲げるように設置され、補助整流板５１−２は、整流板２３−２と同様に、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１を左方向に曲げるように設置されている。
【００４７】
補助整流板５１−１、５１−２を設けることにより、流路拡大連結部２１に流れる排ガス１１は流路拡大連結部２１の壁面に沿って流れ易くなるため、排ガス１１のガス流れに剥離が生じるのを抑制でき、流路拡大連結部２１の入口部２４付近にガス滞留部が生じるのを抑制することができる。このため、整流板２３−１、２３−２、補助整流板５１−１、５１−２により排ガス１１Ａ、１１Ｂのガス流れの整流を促進することができると共に、排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度を増大させることができる。
【００４８】
よって、排ガス１１Ａ、１１Ｂが正対した時の互いの流れの境界面で発生する速度せん断を更に大きくすることができるため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとの混合を更に促進することができると共に、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合した後の排ガス１１のガス流速の減速効果を更に大きくし、ＣＯ2吸収塔１５のＣＯ2回収部２７に送給される排ガス１１のガス流れを更に均一にすることができる。このため、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、補助整流板５１−１は、整流板２３−１と同方向となるように設置し、補助整流板５１−２は、整流板２３−２と同方向となるように設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、流路拡大連結部２１の側壁の開閉具合に応じて補助整流板５１−１、５１−２の設置する方向は調整するようにする。
【００５０】
また、本実施の形態においては、２つの補助整流板５１−１、５１−２を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数有するようにしてもよい。
【００５１】
［第三の実施の形態］
本発明による第三の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、第二の実施の形態と同様、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図７は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図８は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
尚、図８中、斜線部分が仕切り板の設置される部分を示す。
図７、８に示すように、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置２２Ｃは、整流板２３−１、２３−２を連結する仕切り板５２を有するものである。仕切り板５２は、整流板２３−１の下側の辺２３ａと整流板２３−２の上側の辺２３ｂとを連結し、排ガス１１が流れる流路を高さ方向に二つの領域に分割している。
【００５２】
整流板２３−１で排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れを変える排ガス１１Ａは整流板２３−１の下側の辺２３ａから排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流出することはないため、整流板２３−１により排ガス１１Ａの全量を排ガス１１の流れ方向から見て右方向に曲げることができ、排ガス１１Ａの流速を増大させることができる。
【００５３】
また、整流板２３−２で排ガス１１の流れ方向から見て左方向に向きを変える排ガス１１Ｂは整流板２３−２の上側の辺２３ｂから排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流出することはないため、整流板２３−２により排ガス１１Ｂの全量を排ガス１１の流れ方向から見て左方向に曲げることができ、排ガス１１Ｂの流速を増大させることができる。
【００５４】
よって、排ガス１１Ａ、１１Ｂの全量を整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に送給することができるため、ＣＯ2吸収塔１５内に流れる排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度を増大させることができる。このため、ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａ、１１Ｂが相対する際、排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度せん断を更に大きくし、排ガス１１の混合効果を更に大きくすることができると共に、排ガス１１の速度の減速効果を更に大きくすることができる。この結果、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に更に安定して吸収することができる。
【００５５】
［第四の実施の形態］
本発明による第四の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、第二、第三の実施の形態と同様、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図９は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図１０は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図であり、図１０中、上側の図が平面図であり、図１０中、下側の図が側面図である。
図９、１０に示すように、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置２２Ｄは、流路拡大連結部２１内の入口部２４の高さ方向に排ガス１１が異なる方向に向かうように排ガス１１の流れを変化させる整流板２３−１〜２３−４を有するものである。
【００５６】
排ガス１１の流れ方向から見て流路拡大連結部２１の入口部２４の左右に整流板２３−１〜２３−４が互い違いに設けられている。具体的には、流路拡大連結部２１の入口部２４には排ガス１１の流れ方向から見て左側に整流板２３−１、２３−３が設けられ、排ガス１１の流れ方向から見て右側に整流板２３−２、２３−４が設けられている。
【００５７】
流路拡大連結部２１の入口部２４には、上側から整流板２３−１、２３−２、２３−３、２３−４の順の高さで設置されている。また、整流板２３−１、２３−３が排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の左側から流路中心に向かって延びて形成されており、排ガス１１を右方向に曲げるように設置されている。整流板２３−２、２３−４が排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の流路右側から中心に向かって、排ガス１１を左方向に曲げるように設置されている。
【００５８】
排ガス１１Ａは整流板２３−１、２３−３により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れ、流路拡大連結部２１の壁面近傍の剥離領域２５Ａに生じる乱れに巻き込まれることで排ガス１１Ａの流速を減速することができる。そのため、排ガス１１Ａは減速された状態でＣＯ2吸収塔１５内に送給することができる。
【００５９】
また、排ガス１１Ｂは整流板２３−２、２３−４により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れ、流路拡大連結部２１の壁面近傍の剥離領域２５Ｂで生じる乱れに巻き込まれることで排ガス１１Ｂの流速を減速することができる。そのため、排ガス１１Ｂは減速された状態でＣＯ2吸収塔１５内に送給することができる。
【００６０】
よって、整流板２３−１〜２３−４によりガス流れ方向を変えた排ガス１１Ａ、１１Ｂは、流路拡大連結部２１の壁面近傍に生じる剥離領域２５Ａ、２５Ｂで生じる乱れに巻き込まれることで、排ガス１１Ａ、１１Ｂの減速効果が大きくなる。このため、整流板２３−１〜２３−４により左右に分かれた排ガス１１Ａ、１１ＢがＣＯ2吸収塔１５内で相対する際の排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度せん断を小さくし、排ガス１１の混合効果を小さくすることができると共に、排ガス１１の速度の減速効果を小さくすることができる。
【００６１】
従って、本実施の形態に係る整流装置２２Ｄによれば、図３に示す第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａを用いる場合に比べて排ガス１１の流速を減速させた状態でＣＯ2吸収塔１５内に侵入させることができ、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に更に安定して吸収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる整流装置は、ＣＯ2吸収塔に送給する排ガスの流速を緩和する整流装置として用いるのに適している。
【符号の説明】
【００６３】
１０ ＣＯ2回収装置
１１ 排ガス
１２、３３、４６ 水
１３ 冷却塔
１４ ＣＯ2吸収液
１５ ＣＯ2吸収塔
１６ リッチ溶液
１７ 再生塔
１８、３５、４３、５０ 冷却水
１９ 煙道
２０ 供給口
２１ 流路拡大連結部
２２Ａ〜２２Ｄ 整流装置
２３−１〜２３−４ 整流板
２４ 入口部
２５Ａ、２５Ｂ 剥離領域
２６ 内壁
２７ ＣＯ2回収部
３１Ａ、３１Ｂ ＣＯ2除去排ガス
３２ 水洗部
３４ 水受部
３６ リッチソルベントポンプ
３７ リッチ・リーン溶液熱交換器
３８ 再生加熱器
３９ 飽和スチーム
４０ スチーム凝縮水
４１ ＣＯ2ガス
４２ コンデンサ
４４ 分離ドラム
４５ ＣＯ2ガス
４７ 凝縮水循環ポンプ
４８ リーンソルベントポンプ
４９ リーンソルベントクーラ
５１−１、５１−２ 補助整流板
５２ 仕切り板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中のＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収塔に送給する排ガスの流速を緩和する整流装置、ＣＯ2回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大量の化石燃料を使用する火力発電所などでは、ボイラにおいて化石燃料を燃焼させることで発生する排ガスをアミン系のＣＯ2吸収液（以下、「吸収液」ともいう。）と接触させて吸収液中にＣＯ2を吸収させることで、排ガス中のＣＯ2を除去、回収する方法及び回収されたＣＯ2を大気へ放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。吸収液を用い、排ガスからＣＯ2を吸収除去した後に、ＣＯ2を放散回収し、ＣＯ2吸収液は再生して再びＣＯ2吸収塔に循環して再利用する方法が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、ＣＯ2回収装置のＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔においては、排ガスの冷却効率、排ガス中のＣＯ2の吸収液への回収効率を向上させるため、排ガスの流速は極力抑えてＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔に送給する必要がある。そのため、ＣＯ2冷却塔、ＣＯ2吸収塔に送給される排ガスの流速は例えば４ｍ/ｓ以下に抑え、排ガスの整流を行なうようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７４４０７号公報
【特許文献２】特開２００８−２０７１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排ガスを整流する方法として、例えばＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路に多孔板を排ガスの流れ方向に直角するように配置し、発生する圧損により整流する方法、ＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路断面積を拡大し、排ガスの流速を低減する方法、ＣＯ2吸収塔の流入口付近の流路内に整流板を設置し、流路の拡大に伴う剥離を低減し、流速を低減する方法などがある。
【０００６】
図１１は、ＣＯ2吸収塔の流入口付近で排ガスを整流する方法の一例を示す図である。図１１に示すように、従来の整流装置１００は、排ガス１０１をＣＯ2吸収塔１０２に送給する煙道１０３とＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４との間に排ガス１０１が通過する流路断面積を拡大した流路拡大連結部１０５と、流路拡大連結部１０５内に設けたガイドベーン１０６と、ＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４付近に直角に配置した多孔板１０７と、で構成されている。従来の整流装置１００では、流路拡大連結部１０５において煙道１０３より送給される排ガス１０１の流速を低減し、流路拡大連結部１０５内に設けたガイドベーン１０６により流路の拡大に伴い発生する排ガス１０１の剥離を低減し、流速を低減している。ＣＯ2吸収塔１０２の流入口１０４付近に設けた多孔板１０７で発生する圧損により排ガス１０１を整流するようにしている。
【０００７】
しかしながら、従来の整流装置１００では、流路拡大連結部１０５で排ガス１０１の流路を急に拡大しているため、ＣＯ2吸収塔１０２内での排ガス１０１の流速の不均一化を招き、排ガス１０１の流速低減が十分に発揮されない場合がある、という問題がある。
【０００８】
また、ガイドベーン１０６は流路拡大連結部１０５内に設置しているため、形状に制約があり、排ガス１０１の流速低減に十分な効果を発揮しない可能性がある上、特定方向にのみ排ガス１０１を流しやすくなる、という問題がある。
【０００９】
更に、多孔板１０７に圧損がかかりすぎると排ガス１０１がＣＯ2吸収塔１０２内で低流速側に流れてしまう、という問題がある。
【００１０】
そのため、流路拡大連結部１０５、ガイドベーン１０６、多孔板１０７の影響により、ＣＯ2吸収塔１０２内での排ガス１０１の流れが干渉し合い、ＣＯ2吸収塔１０２内で排ガス１０１の上向きへの速い流れを発生させる虞がある、という問題がある。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＯ2吸収塔に流入する排ガスの上向きへの流速を均一にする整流装置、ＣＯ2回収装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔に前記排ガスを送給する煙道の前記ＣＯ2吸収塔の入口付近に、前記排ガスと前記ＣＯ2吸収液とが接触する領域において前記排ガスが適切な流速となるように前記排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられることを特徴とする整流装置にある。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記流速緩和部材が、前記煙道と前記ＣＯ2吸収塔との間に前記排ガスを水平方向に前記ＣＯ2吸収塔に漸次拡大するように通過させる流路拡大連結部内に二つ以上設けられ、前記流路拡大連結部の高さ方向に前記排ガスが異なる方向に向かうように前記排ガスの流れを変化させることを特徴とする整流装置にある。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、前記流速緩和部材が、前記煙道の中心軸のガス流れ方向に向かって前記流路拡大連結部の入口部から延設されることを特徴とする整流装置にある。
【００１５】
第４の発明は、第２又は３の発明において、前記流速緩和部材に沿って設けられる補助整流板を複数有することを特徴とする整流装置にある。
【００１６】
第５の発明は、第２乃至４の何れか一つの発明において、二つの流速緩和部材が設けられ、二つの流速緩和部材を連結する仕切り板を有することを特徴とする整流装置にある。
【００１７】
第６の発明は、ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔と、第１乃至５の何れか一つの発明の整流装置と、冷却された排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、を有することを特徴とするＣＯ2回収装置にある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る整流装置によれば、ＣＯ2吸収塔の入口付近に、排ガスとＣＯ2吸収液とが接触する領域において排ガスが適切な流速となるように排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられるため、ＣＯ2吸収塔に流入する排ガスの上向きの速い流れを低減し、流速を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成を簡略に示す図である。
【図２】図２は、煙道とＣＯ2吸収塔とを連結する流路拡大連結部を簡略に示す斜視図である。
【図３】図３は、流路拡大連結部の部分切掻き図である。
【図４】図４は、本発明による第一の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図である。
【図５】図５は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図６】図６は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
【図７】図７は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図８】図８は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
【図９】図９は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図である。
【図１０】図１０は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図である。
【図１１】図１１は、ＣＯ2吸収塔の流入口付近で排ガスを整流する方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００２１】
［第一の実施の形態］
本発明による第一の実施の形態に係る整流装置を適用したＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成を簡略に示す図である。
図１に示すように、ＣＯ2回収装置１０は、ＣＯ2を含有する排ガス１１を水１２によって冷却する冷却塔１３と、冷却された排ガス１１とＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液１４とを接触させて排ガス１１からＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５と、ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１６からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液１４を再生する再生塔１７とを有する。
【００２２】
ＣＯ2回収装置１０では、ＣＯ2吸収液１４はＣＯ2吸収塔１５と再生塔１７との間を循環しており、ＣＯ2吸収塔１５から再生塔１７にはＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液（リッチ溶液）１６が送給され、再生塔１７からＣＯ2吸収塔１５にはリッチ溶液１６から再生塔１７でほぼ全てのＣＯ2が除去され再生されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１４が送給されている。
【００２３】
例えばボイラやガスタービン等の産業設備から排出されたＣＯ2を含有する排ガス１１は、図示しない排ガス送風機により昇圧された後、冷却塔１３に送られ、冷却塔１３内で水１２と向流接触することにより冷却される。排ガス１１と熱交換して高温となった水１２は冷却塔１３の底部から抜き出され、冷却水１８により冷却され、排ガス１１の冷却用として循環して使用される。冷却された排ガス１１は冷却塔１３とＣＯ2吸収塔１５とを連結する煙道１９より冷却塔１３から排出される。
【００２４】
煙道１９はＣＯ2吸収塔１５の供給口２０に排ガス１１を水平方向に拡大させる通路を形成する流路拡大連結部２１が設けられている。冷却塔１３から排出される排ガス１１は煙道１９を通り、流路拡大連結部２１を通ってＣＯ2吸収塔１５に送られる。
【００２５】
図２は、煙道とＣＯ2吸収塔とを連結する流路拡大連結部を簡略に示す斜視図である。図２に示すように、流路拡大連結部２１は煙道１９とＣＯ2吸収塔１５との間に設けられ、流路拡大連結部２１の煙道１９との連結部分は、煙道１９の幅と同じ長さで形成されている。流路拡大連結部２１は煙道１９との連結部分から排ガス１１をＣＯ2吸収塔１５に向かって水平方向に漸次拡大して通過させるように形成されている。流路拡大連結部２１のＣＯ2吸収塔１５の供給口２０（図１、参照）との連結部分は、煙道１９の幅と同じ長さで形成されている。
【００２６】
また、流路拡大連結部２１内には、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａが設けられている。整流装置２２ＡによりＣＯ2吸収塔１５内でＣＯ2吸収液１４と接触する際の排ガス１１の流速を減速するようにしている。
【００２７】
図３は、流路拡大連結部の部分切掻き図であり、図４は、本発明による第一の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図であり、図４中、上側の図が平面図であり、図４中、下側の図が側面図である。
図２〜図４に示すように、本発明の第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａは、ＣＯ2を含有する排ガス１１とＣＯ2吸収液１４とを接触させて排ガス１１中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔１５に排ガス１１を送給する煙道１９のＣＯ2吸収塔１５の入口付近に、排ガス１１とＣＯ2吸収液１４とが接触する領域において排ガス１１が適切な流速となるように排ガス１１の流速を緩和する流速緩和部材として整流板２３−１、２３−２が設けられている。
【００２８】
整流板２３−１、２３−２は、流路拡大連結部２１内に設けられ、流路拡大連結部２１の高さ方向に排ガス１１が異なる方向に向かうように排ガス１１の流れを変化させるようにしている。整流板２３−１、２３−２は、煙道１９の中心軸（図４中、一点鎖線部分）のガス流れ方向に向かって流路拡大連結部２１の入口部２４から延設されている。
【００２９】
整流板２３−１は、排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の左側から流路中心に向かって延びて形成されており、排ガス１１の上半分を右向きに曲げるように設置されている。また、整流板２３−２は、排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の右側から中心に向かって、排ガス１１の下半分を左向きに曲げるように設置されている。
【００３０】
煙道１３内の流路を流れる排ガス１１は、整流板２３−１、２３−２により煙道１９内の流路の上側を流れる排ガス１１Ａと、煙道１９内の流路の下側を流れる排ガス１１Ｂとに正反対の方向に分割される。
【００３１】
煙道１９の流路の上側を流れる排ガス１１Ａの大部分は、整流板２３−１により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に向きを変えながら、ＣＯ2吸収塔１５の供給口２０からＣＯ2吸収塔１５の内壁に沿ってＣＯ2吸収塔１５の内部に流れる。また、排ガス１１Ａの一部は、整流板２３−１の下側をくぐり排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れる排ガス１１Ｂの流れに合流するものと、流路拡大連結部２１の壁面近傍に発生する剥離領域２５Ａに巻き込まれて、排ガス１１の流れ方向から見て右方向に下向きへ流れるものとになる。
【００３２】
煙道１９の流路の下側を流れる排ガス１１Ｂの大部分は、整流板２３−２により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に向きを変えながら、ＣＯ2吸収塔１５の供給口２０からＣＯ2吸収塔１５の内壁に沿ってＣＯ2吸収塔１５の内部に流れる。また、排ガス１１Ｂの一部は、整流板２３−２の上側をくぐり排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れる排ガス１１Ａに合流するものと、流路拡大連結部２１の壁面近傍に発生する剥離領域２５Ｂに巻き込まれて、排ガス１１の流れ方向から見て左方向に上向きへ流れるものとになる。
【００３３】
整流板２３−１により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れた排ガス１１Ａの向きは、整流板２３−２により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れた排ガス１１Ｂの向きと、ＣＯ2吸収塔１５の後側の内壁２６で正対する。排ガス１１Ａは整流板２３−１により煙道１９内の流路の上側を流れる排ガス１１のガス流れの向きを変えたものであり、排ガス１１Ｂは整流板２３−２により煙道１９内の流路の下側を流れる排ガス１１のガス流れの向きを変えたものである。よって、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとはガス流れの高さが異なるため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが正対する互いの境界面付近では強い速度せん断が発生するため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとは急激に混合され、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合された後の排ガス１１の流速は減速される。
【００３４】
この結果、図１１に示すような従来の整流装置１００を用いた場合、ＣＯ2吸収塔１０２内で局所的に発生する排ガス１０１の高流速を抑えることができ、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合した時の排ガス１１のガス流速を、減速することができ、例えば４ｍ/ｓ以下とすることができる。
【００３５】
よって、整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１の上側の排ガス１１Ａと下側の排ガス１１Ｂとのガス流れの方向を逆方向とし、ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを再び合流させることで、互いの流れの境界面で発生する強い速度せん断により、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを急激に混合し、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを混合した後の排ガス１１のガス流速を減速することができる。
このため、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１の流速が局所的に増大するのを抑制し、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速の均一化を図ることができるので、排ガス１１がＣＯ2吸収液１４と接触する際に、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収させることができる。
【００３６】
図１に示すように、ＣＯ2吸収塔１５において、排ガス１１はＣＯ2吸収塔１５の下部側に設けられたＣＯ2回収部２７において、例えばアルカノールアミンをベースとするＣＯ2吸収液１４と対向流接触し、排ガス１１中のＣＯ2は、下記式のように化学反応によりＣＯ2吸収液１４に吸収される。
Ｒ−ＮＨ2＋Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2→Ｒ−ＮＨ3ＨＣＯ3・・・（１）
【００３７】
そしてＣＯ2除去後のＣＯ2除去排ガス３１Ａは水洗部３２を上昇し、水洗部３２の頂部から供給される水３３と気液接触して、ＣＯ2除去排ガス３１Ａに同伴するＣＯ2吸収液１４を水３３に回収する。その後、ＣＯ2吸収塔１５の頂部からＣＯ2吸収液１４の除去されたＣＯ2除去排ガス３１Ｂが排出される。また、水３３は水受部３４で回収され、循環して冷却水３５で冷却された後、水洗部３２の頂部側から水洗部３２に供給される。
【００３８】
ＣＯ2吸収塔１５の塔底部に貯留されるリッチ溶液１６は、リッチソルベントポンプ３６により昇圧され、リッチ・リーン溶液熱交換器３７において、再生塔１７で再生されたＣＯ2吸収液１４により加熱され、再生塔１７に供給される。
【００３９】
再生塔１７の上部から再生塔１７内部に放出されたリッチ溶液１６は、吸熱により、大部分のＣＯ2を放出する。再生塔１７内で一部または大部分のＣＯ2を放出したＣＯ2吸収液１４は「セミリーン溶液」と呼称される。このセミリーン溶液は、再生塔１７の塔底部に至る頃には、ほぼ全てのＣＯ2が除去されたＣＯ2吸収液（リーン溶液）１４となる。リーン溶液１４は再生加熱器３８に送給される飽和スチーム３９と熱交換することで加熱される。再生加熱器３８で使用された飽和スチーム３９はスチーム凝縮水４０として排出される。
【００４０】
一方、再生塔１７の塔頂部からは塔内においてリッチ溶液１６及び図示しないセミリーン溶液から水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が放出される。そして、水蒸気を伴ったＣＯ2ガス４１が導出され、コンデンサ４２で冷却水４３により水蒸気が凝縮され、分離ドラム４４にて水が分離され、ＣＯ2ガス４５は系外に放出されて回収される。分離ドラム４４にて分離された水４６は凝縮水循環ポンプ４７にて再生塔１７の上部に供給される。
【００４１】
再生塔１７の底部に貯留されるリーン溶液１４はＣＯ2吸収液として、リーンソルベントポンプ４８により送給され、リーンソルベントクーラ４９で冷却水５０と熱交換して冷却された後、ＣＯ2吸収塔１５に送給される。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る整流装置２２Ａを備えたＣＯ2回収装置１０によれば、ＣＯ2吸収塔１５の入口近傍の流路拡大連結部２１に整流板２３−１、２３−２からなる整流装置２２Ａを設け、整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流れの方向を排ガス１１Ａ、１１Ｂで上下に分け、かつそのガス流れの向きを逆方向としてＣＯ2吸収塔１５内に送給している。ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａ、１１Ｂを正対して再び合流させることで、互いの流れの境界面で発生する強い速度せん断を利用することで、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとを急激に混合し、排ガス１１のガス流速を減速することができ、ＣＯ2吸収塔１５内に侵入する排ガス１１のガス流速の均一化を図ることができる。このため、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収することができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、２つの整流板２３−１、２３−２を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数有するようにしてもよい。
【００４４】
また、本実施の形態においては、整流板２３−１により、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の上半分を右方向に曲げるように設置され、整流板２３−２により、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の下半分を左方向に曲げるように設置されているが、本発明はこれに限定されるものではない。整流板２３−１は、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の上半分を左方向に曲げるように設置し、整流板２３−２は、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１の下半分を右方向に曲げるように設置してもよい。
【００４５】
また、本実施の形態においては、２つの整流板２３−１、２３−２をＣＯ2吸収塔１５の入口付近に設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却塔１３の入口付近に設けるようにしてもよい。また、排ガスを処理する装置の入口付近に整流するために設けるようにしてもよい。
【００４６】
［第二の実施の形態］
本発明による第二の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図５は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図６は、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
図５、６に示すように、本発明による第二の実施の形態に係る整流装置２２Ｂは、整流板２３−１、２３−２に沿って所定間隔を有しつつ設けられる補助整流板５１−１、５１−２を有するものである。補助整流板５１−１は、整流板２３−１と同様に、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１を右方向に曲げるように設置され、補助整流板５１−２は、整流板２３−２と同様に、排ガス１１の流れ方向から見て排ガス１１を左方向に曲げるように設置されている。
【００４７】
補助整流板５１−１、５１−２を設けることにより、流路拡大連結部２１に流れる排ガス１１は流路拡大連結部２１の壁面に沿って流れ易くなるため、排ガス１１のガス流れに剥離が生じるのを抑制でき、流路拡大連結部２１の入口部２４付近にガス滞留部が生じるのを抑制することができる。このため、整流板２３−１、２３−２、補助整流板５１−１、５１−２により排ガス１１Ａ、１１Ｂのガス流れの整流を促進することができると共に、排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度を増大させることができる。
【００４８】
よって、排ガス１１Ａ、１１Ｂが正対した時の互いの流れの境界面で発生する速度せん断を更に大きくすることができるため、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとの混合を更に促進することができると共に、排ガス１１Ａと排ガス１１Ｂとが混合した後の排ガス１１のガス流速の減速効果を更に大きくし、ＣＯ2吸収塔１５のＣＯ2回収部２７に送給される排ガス１１のガス流れを更に均一にすることができる。このため、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に安定して吸収することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、補助整流板５１−１は、整流板２３−１と同方向となるように設置し、補助整流板５１−２は、整流板２３−２と同方向となるように設置しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、流路拡大連結部２１の側壁の開閉具合に応じて補助整流板５１−１、５１−２の設置する方向は調整するようにする。
【００５０】
また、本実施の形態においては、２つの補助整流板５１−１、５１−２を設けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数有するようにしてもよい。
【００５１】
［第三の実施の形態］
本発明による第三の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、第二の実施の形態と同様、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図７は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図８は、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す平面図である。
尚、図８中、斜線部分が仕切り板の設置される部分を示す。
図７、８に示すように、本発明による第三の実施の形態に係る整流装置２２Ｃは、整流板２３−１、２３−２を連結する仕切り板５２を有するものである。仕切り板５２は、整流板２３−１の下側の辺２３ａと整流板２３−２の上側の辺２３ｂとを連結し、排ガス１１が流れる流路を高さ方向に二つの領域に分割している。
【００５２】
整流板２３−１で排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れを変える排ガス１１Ａは整流板２３−１の下側の辺２３ａから排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流出することはないため、整流板２３−１により排ガス１１Ａの全量を排ガス１１の流れ方向から見て右方向に曲げることができ、排ガス１１Ａの流速を増大させることができる。
【００５３】
また、整流板２３−２で排ガス１１の流れ方向から見て左方向に向きを変える排ガス１１Ｂは整流板２３−２の上側の辺２３ｂから排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流出することはないため、整流板２３−２により排ガス１１Ｂの全量を排ガス１１の流れ方向から見て左方向に曲げることができ、排ガス１１Ｂの流速を増大させることができる。
【００５４】
よって、排ガス１１Ａ、１１Ｂの全量を整流板２３−１、２３−２によりＣＯ2吸収塔１５内に送給することができるため、ＣＯ2吸収塔１５内に流れる排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度を増大させることができる。このため、ＣＯ2吸収塔１５内で排ガス１１Ａ、１１Ｂが相対する際、排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度せん断を更に大きくし、排ガス１１の混合効果を更に大きくすることができると共に、排ガス１１の速度の減速効果を更に大きくすることができる。この結果、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に更に安定して吸収することができる。
【００５５】
［第四の実施の形態］
本発明による第四の実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置について、図面を参照して説明する。
本実施の形態においては、本実施の形態に係る整流装置を備えたＣＯ2回収装置の構成は、第二、第三の実施の形態と同様、上述の図１に示すＣＯ2回収装置の構成と同様であるため、ＣＯ2回収装置の構成を示す図は省略し、整流装置の構成を示す図のみを用いて説明する。
なお、図１のＣＯ2回収装置と同一の部材には同一の符号を付してその説明は省略する。
図９は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す部分切掻き図であり、図１０は、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置の構成を簡略に示す図であり、図１０中、上側の図が平面図であり、図１０中、下側の図が側面図である。
図９、１０に示すように、本発明による第四の実施の形態に係る整流装置２２Ｄは、流路拡大連結部２１内の入口部２４の高さ方向に排ガス１１が異なる方向に向かうように排ガス１１の流れを変化させる整流板２３−１〜２３−４を有するものである。
【００５６】
排ガス１１の流れ方向から見て流路拡大連結部２１の入口部２４の左右に整流板２３−１〜２３−４が互い違いに設けられている。具体的には、流路拡大連結部２１の入口部２４には排ガス１１の流れ方向から見て左側に整流板２３−１、２３−３が設けられ、排ガス１１の流れ方向から見て右側に整流板２３−２、２３−４が設けられている。
【００５７】
流路拡大連結部２１の入口部２４には、上側から整流板２３−１、２３−２、２３−３、２３−４の順の高さで設置されている。また、整流板２３−１、２３−３が排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の左側から流路中心に向かって延びて形成されており、排ガス１１を右方向に曲げるように設置されている。整流板２３−２、２３−４が排ガス１１の流れ方向から見て入口部２４の流路右側から中心に向かって、排ガス１１を左方向に曲げるように設置されている。
【００５８】
排ガス１１Ａは整流板２３−１、２３−３により排ガス１１の流れ方向から見て右方向に流れ、流路拡大連結部２１の壁面近傍の剥離領域２５Ａに生じる乱れに巻き込まれることで排ガス１１Ａの流速を減速することができる。そのため、排ガス１１Ａは減速された状態でＣＯ2吸収塔１５内に送給することができる。
【００５９】
また、排ガス１１Ｂは整流板２３−２、２３−４により排ガス１１の流れ方向から見て左方向に流れ、流路拡大連結部２１の壁面近傍の剥離領域２５Ｂで生じる乱れに巻き込まれることで排ガス１１Ｂの流速を減速することができる。そのため、排ガス１１Ｂは減速された状態でＣＯ2吸収塔１５内に送給することができる。
【００６０】
よって、整流板２３−１〜２３−４によりガス流れ方向を変えた排ガス１１Ａ、１１Ｂは、流路拡大連結部２１の壁面近傍に生じる剥離領域２５Ａ、２５Ｂで生じる乱れに巻き込まれることで、排ガス１１Ａ、１１Ｂの減速効果が大きくなる。このため、整流板２３−１〜２３−４により左右に分かれた排ガス１１Ａ、１１ＢがＣＯ2吸収塔１５内で相対する際の排ガス１１Ａ、１１Ｂの速度せん断を小さくし、排ガス１１の混合効果を小さくすることができると共に、排ガス１１の速度の減速効果を小さくすることができる。
【００６１】
従って、本実施の形態に係る整流装置２２Ｄによれば、図３に示す第一の実施の形態に係る整流装置２２Ａを用いる場合に比べて排ガス１１の流速を減速させた状態でＣＯ2吸収塔１５内に侵入させることができ、排ガス１１中のＣＯ2をＣＯ2吸収液１４中に更に安定して吸収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる整流装置は、ＣＯ2吸収塔に送給する排ガスの流速を緩和する整流装置として用いるのに適している。
【符号の説明】
【００６３】
１０ ＣＯ2回収装置
１１ 排ガス
１２、３３、４６ 水
１３ 冷却塔
１４ ＣＯ2吸収液
１５ ＣＯ2吸収塔
１６ リッチ溶液
１７ 再生塔
１８、３５、４３、５０ 冷却水
１９ 煙道
２０ 供給口
２１ 流路拡大連結部
２２Ａ〜２２Ｄ 整流装置
２３−１〜２３−４ 整流板
２４ 入口部
２５Ａ、２５Ｂ 剥離領域
２６ 内壁
２７ ＣＯ2回収部
３１Ａ、３１Ｂ ＣＯ2除去排ガス
３２ 水洗部
３４ 水受部
３６ リッチソルベントポンプ
３７ リッチ・リーン溶液熱交換器
３８ 再生加熱器
３９ 飽和スチーム
４０ スチーム凝縮水
４１ ＣＯ2ガス
４２ コンデンサ
４４ 分離ドラム
４５ ＣＯ2ガス
４７ 凝縮水循環ポンプ
４８ リーンソルベントポンプ
４９ リーンソルベントクーラ
５１−１、５１−２ 補助整流板
５２ 仕切り板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔に前記排ガスを送給する煙道の前記ＣＯ2吸収塔の入口付近に、前記排ガスと前記ＣＯ2吸収液とが接触する領域において前記排ガスが適切な流速となるように前記排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられることを特徴とする整流装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記流速緩和部材が、前記煙道と前記ＣＯ2吸収塔との間に前記排ガスを水平方向に前記ＣＯ2吸収塔に漸次拡大するように通過させる流路拡大連結部内に二つ以上設けられ、前記流路拡大連結部の高さ方向に前記排ガスが異なる方向に向かうように前記排ガスの流れを変化させることを特徴とする整流装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記流速緩和部材が、前記煙道の中心軸のガス流れ方向に向かって前記流路拡大連結部の入口部から延設されることを特徴とする整流装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記流速緩和部材に沿って設けられる補助整流板を複数有することを特徴とする整流装置。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
二つの流速緩和部材が設けられ、二つの流速緩和部材を連結する仕切り板を有することを特徴とする整流装置。
【請求項６】
ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔と、
請求項１乃至５の何れか一つの整流装置と、
冷却された排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、
を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【請求項１】
ＣＯ2を含有する排ガスとＣＯ2吸収液とを接触させて前記排ガス中のＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔に前記排ガスを送給する煙道の前記ＣＯ2吸収塔の入口付近に、前記排ガスと前記ＣＯ2吸収液とが接触する領域において前記排ガスが適切な流速となるように前記排ガスの流速を緩和する流速緩和部材が設けられることを特徴とする整流装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記流速緩和部材が、前記煙道と前記ＣＯ2吸収塔との間に前記排ガスを水平方向に前記ＣＯ2吸収塔に漸次拡大するように通過させる流路拡大連結部内に二つ以上設けられ、前記流路拡大連結部の高さ方向に前記排ガスが異なる方向に向かうように前記排ガスの流れを変化させることを特徴とする整流装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記流速緩和部材が、前記煙道の中心軸のガス流れ方向に向かって前記流路拡大連結部の入口部から延設されることを特徴とする整流装置。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記流速緩和部材に沿って設けられる補助整流板を複数有することを特徴とする整流装置。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一つにおいて、
二つの流速緩和部材が設けられ、二つの流速緩和部材を連結する仕切り板を有することを特徴とする整流装置。
【請求項６】
ＣＯ2を含有する排ガスを冷却水によって冷却する冷却塔と、
請求項１乃至５の何れか一つの整流装置と、
冷却された排ガスとＣＯ2を吸収するＣＯ2吸収液とを接触させて排ガスからＣＯ2を除去するＣＯ2吸収塔と、
ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液からＣＯ2を放出させてＣＯ2吸収液を再生する再生塔と、
を有することを特徴とするＣＯ2回収装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−６２６０８（Ｐ２０１１−６２６０８Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１３６１２（Ｐ２００９−２１３６１２）
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１５日（２００９．９．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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