脱ＣＯ２設備付き火力発電システム
【課題】熱効率を向上させることが可能な脱ＣＯ２設備付き火力発電システムを提供する。
【解決手段】水蒸気を発生するボイラ１と、ボイラ１で発生した水蒸気１７により回転し発電機を回転駆動するタービン１４とタービン１４からの水蒸気１７を復水１８に戻す復水器１５と、ボイラ１内で発生する排ガス１１から二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備とを備え、該脱ＣＯ２設備は、排ガス１１から二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔２０と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔４０とを有し、ボイラ１から排出される排ガス１１を冷却することによって回収した熱量を、ＣＯ２吸収塔２０から再生塔４０へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、ＣＯ２吸収塔２０には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから吸収液を回収するための水洗水が循環しており、復水器１５からの復水を、水洗水を冷却する冷媒として使用する。
【解決手段】水蒸気を発生するボイラ１と、ボイラ１で発生した水蒸気１７により回転し発電機を回転駆動するタービン１４とタービン１４からの水蒸気１７を復水１８に戻す復水器１５と、ボイラ１内で発生する排ガス１１から二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備とを備え、該脱ＣＯ２設備は、排ガス１１から二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔２０と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔４０とを有し、ボイラ１から排出される排ガス１１を冷却することによって回収した熱量を、ＣＯ２吸収塔２０から再生塔４０へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、ＣＯ２吸収塔２０には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから吸収液を回収するための水洗水が循環しており、復水器１５からの復水を、水洗水を冷却する冷媒として使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスを処理する脱ＣＯ２設備を備えた発電システムに係り、特に、アミンをＣＯ２吸収剤として使用する脱ＣＯ２設備付き発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備からは石炭及び重油等の化石燃料の燃焼により、多量の二酸化炭素（以下、ＣＯ２という場合がある）が排出されている。地球温暖化防止の観点から、ＣＯ２の排出抑制が検討されているが、その一つとしてＣＯ２の分離回収技術がある。このようなＣＯ２の分離回収技術として、アミンを用いた化学吸収法が広く知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図２は、脱ＣＯ２設備を設置した従来の火力発電システムの全体構成を示している。図２において、ボイラ１からはボイラ１内で生じた水蒸気１７と排ガス１１が排出され、このうち排ガス１１は脱硝装置２に送られて排ガス１１中のＮＯｘ（窒素酸化物）が分解される。その後、排ガス１１は、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３でガス温度２００〜１６０℃に加熱された後、乾式電気集塵装置（ＥＰ）４でガス中の煤塵が除去される。煤塵が除去された排ガス１１は、誘引通風機５により昇圧され、湿式脱硫装置６でＳＯ２(二酸化イオウ）が除去された後、ＣＯ２吸収塔２０に導入される。そして、排ガス１１は、ＣＯ２吸収塔２０内で排ガス中のＣＯ２がアミン吸収液に吸収された後、図示していない煙突から排出される。
【０００４】
一方、ボイラ１から排出された水蒸気１７は、タービン１４に送られタービン１４を回転駆動することにより発電に使用される。その後、水蒸気１７は復水器１５に送られ、図示していない冷却水（海水や河川水）と間接的に熱交換することにより水（復水１８）に戻され、この復水１８は、給水加熱器１６を経て再びボイラ１に供給される。
【０００５】
この火力発電システムにおいては、脱Ｃ０２設備は、ＣＯ２吸収塔２０、再生塔４０、及びリボイラ６０等から構成されている。
【０００６】
ＣＯ２吸収塔２０には上下方向中間部にＣＯ２吸収部が設けられている。このＣＯ２吸収部は、ＣＯ２吸収反応が起こる充填層２１と、ＣＯ２吸収液をスプレする吸収液スプレ部２２とから成っており、排ガス中のＣＯ２をアミン吸収液との気液接触により吸収させている。
【０００７】
ＣＯ２吸収反応は発熱反応であり、ＣＯ２吸収部の出口では排ガス２３の温度が上昇してくるが、この排ガス２３を冷却することを目的として、ＣＯ２吸収塔２０上部には、水洗部２４、水洗スプレ部２５、水洗した水を溜める水洗水溜め部２７、水洗水を冷却する水洗水冷却器２８、水洗水を循環させる水洗水ポンプ２９が設けられている。なお、水洗水冷却器２８において、水洗水は冷却水３０と熱交換することにより冷却される。
【０００８】
また、ＣＯ２吸収塔２０には、排ガス２３中に同伴されているアミン吸収液を回収することを目的として、水洗部２４の上部にデミスタ２６が設置され、水洗部２４をくぐり抜けたアミン吸収液ミストを排ガス２３中から回収する。
【０００９】
そして最終的に、ＣＯ２吸収塔２０出口から排出される処理ガス３７は、図示していない煙突から煙突入ロダクトを経て排出される。
【００１０】
一方、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液は、ＣＯ２吸収塔２０底部の液溜め部２０Ａから吸収液抜出しポンプ３３により抜き出され、吸収液配管３５を通って再生塔４０に送液される。
【００１１】
再生塔４０には上下方向中間部にＣＯ２脱離部が設けられ、このＣＯ２脱離部は、充填層４１と、その充填層４１上部にアミン吸収液を噴霧するスプレ部４２とから成っている。そして、噴霧されたアミン吸収液と再生塔４０下部から上昇する蒸気とが気液接触することにより、アミン吸収液に含まれていたＣＯ２ガスが脱離する。
【００１２】
脱離したＣＯ２ガスはデミスタ４５に送られ、同伴するミストが捕集された後、ＣＯ２ガス４６として再生塔４０の上部より排出される。再生塔４０より排出されたＣＯ２ガス４６は、ＣＯ２ガス冷却器４７において冷却水４８と熱交換して冷却された後、ＣＯ２分離器４９でＣＯ２ガスと凝縮水とに分離される。ＣＯ２ガス４６は図示していないＣＯ２液化設備等へ導入され、凝縮水はドレンポンプ５０によって昇圧され、再生塔４０の水洗スプレ部４４に供給される。
【００１３】
一方、ＣＯ２ガスが脱離したアミン吸収液は、再生塔４０下部の液溜め部５１に溜められ、その後、リボイラ液供給配管５２を通ってリボイラ６０に送液される。リボイラ６０の内部には伝熱管等が設置されており、この伝熱管等には蒸気供給配管６１によって蒸気６２が供給されている。そして、リボイラ６０の内部において、アミン吸収液は、蒸気供給配管６１から供給された蒸気６２で間接加熱されることにより蒸気を発生し、その蒸気は蒸気供給配管６５を通って再生塔４０に供給される。
【００１４】
また、再生塔４０底部の液溜め部４０Ａ内のアミン吸収液は、吸収液配管６６を通って熱交換器３４へ送られ、この熱交換器３４において、ＣＯ２吸収塔２０から抜出されたアミン吸収液と熱交換することにより冷却される。その後、アミン吸収液は、アミン給液冷却器３１に送液されて、冷却水３２と熱交換することにより更に冷却されてから、ＣＯ２吸収塔２０の吸収液スプレ部２２に供給される。
【００１５】
また、リボイラ６０にて使用した蒸気６２は伝熱管中で蒸気ドレンとなり、凝縮水ドラム６７へと排出され、噴霧冷却水６８と混合されて１００℃未満に冷却される。凝縮水ドラム６７で十分に冷却された蒸気ドレンは、戻り配管中でのブラッシングの恐れがなくなり、凝縮水ポンプ６９にて復水器１５などへ返送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２１３５８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の火力発電システムでは、再生塔４０において、アミン吸収液からＣＯ２を脱離させるためにリボイラ６０に多量の蒸気６２を供給する必要があり、発電システム全体の熱効率が低下するという問題がある。
【００１８】
また、上記従来の火力発電システムでは、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７に供給されている冷却水は、熱交換により回収した熱をクーリングタワーにおいて大気放出しており、回収熱の有効利用という点については十分に配慮されていない。
【００１９】
本発明の課題は、熱効率をより一層向上させることが可能な脱ＣＯ２設備付き火力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、前記ＣＯ２吸収塔には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから前記吸収液を回収するための水洗水が循環しており、前記復水器からの復水を、前記水洗水を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、ＣＯ２吸収塔から再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いることで、再生塔内におけるＣＯ２吸収液の温度を高めておくことができ、その結果、リボイラに供給する熱量を低減することができる。
【００２２】
また、復水器からの復水は、復水器において多量の海水や河川水と間接的に熱交換され、大気温度程度の温度になっている。この復水を、水洗水を冷却する冷媒として使用すれば、これまで大気等に放出していた水洗水が有する熱を、復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２３】
本発明においては、上記の構成に加えて、前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素を冷却するガス冷却器の冷媒として使用することを特徴としている。このようにすれば、これまで大気等に放出していた二酸化炭素が有する熱を、復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２４】
また、本発明においては、上記の構成に加えて、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。このようにすれば、これまで大気等に放出していた吸収液が有する熱を復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２５】
また、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって同収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素冷却用のガス冷却器の冷媒として使用することを特徴としている。
【００２６】
本発明においては、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【００２７】
さらに、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔を有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、熱効率をより一層向上させることが可能な脱ＣＯ２設備付き火力発電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る脱ＣＯ２設備付き発電システムの全体系統図である。
【図２】従来の脱ＣＯ２設備付き発電システムの全体系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明に係る脱ＣＯ２設備付き火力発電システムの全体系統図である。この脱ＣＯ２設備付き火力発電システムの基本的な構成は、図２に示した火力発電システムとほぼ同じである。
【００３２】
すなわち、図１に示すように、ボイラ１からはボイラ１内で生じた水蒸気１７と排ガス１１が排出される。このうち排ガス１１が通る経路に沿って、脱硝装置２、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３、排ガス冷却器８、乾式電気集塵装置（ＥＰ）４、誘引通風機５、及び湿式脱硫装置６が配置されている。排ガス冷却器８は、本実施例において設けられたもので、図１の従来例にはなかったものである。
【００３３】
また、ボイラ１から排出された水蒸気１７が通る経路に沿って、タービン１４、復水器１５、復水ポンプ１９、及び給水加熱器１６が配置されている。復水ポンプ１９は、本実施例において設けられたもので、図１の従来例にはなかったものである。本実施例では、復水器１５で生じた復水はそのまま給水加熱器１６に導入されるのではなく、復水ポンプ１９で昇圧された後、他の機器類を通ってから給水加熱器１６に導入されるよう構成されている。この点の詳細については後述する。
【００３４】
この火力発電システムには、脱ＣＯ２設備として、ＣＯ２吸収塔２０、再生塔４０、及びリボイラ６０等が設けられている。
【００３５】
ＣＯ２吸収塔２０には上下方向中間部にＣＯ２吸収部が設けられ、このＣＯ２吸収部は、充填層２１と吸収液スプレ部２２とから構成されている。また、ＣＯ２吸収塔２０には、ＣＯ２吸収部の上方に、排ガス２３を冷却することを目的として、水洗部２４、水洗スプレ部２５、水洗水溜め部２７がそれぞれ設けられている。また、ＣＯ２吸収塔２０の近傍には、水洗水を冷却する水洗水冷却器２８、水洗水を循環させる水洗水ポンプ２９が設けられている。水洗水冷却器２８において、水洗水は冷却水３０と熱交換することにより冷却される。なお、ＣＯ２吸収塔２０の側部には、水洗水溜め部２７の水洗水を抜き出してＣＯ２吸収塔２０の下部に送るための水洗水抜出し配管３６が設けられている。
【００３６】
また、ＣＯ２吸収塔２０には水洗部２４の上部にデミスタ２６が設置され、水洗部２４をくぐり抜けたアミン吸収液ミストを排ガス２３中から回収する。そして、最終的に、ＣＯ２吸収塔２０出口から排出される処理ガス３７は、図示していない煙突から煙突入口ダクトを経て排出される。
【００３７】
一方、ＣＯ２吸収塔２０底部には液溜め部２０Ａが殼けられ、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液は液溜め部２０Ａに溜められる。液溜め部２０Ａ内のアミン吸収液は吸収液抜出しポンプ３３により抜き出され、吸収液配管３５を通って再生塔４０に送液される。
【００３８】
本実施例では、吸収液配管３５に吸収液加熱器９が設けられている。この吸収液加熱器９は、吸収液抜出しポンプ３３と、後述する熱交換器３４との間に配置されている。吸収液加熱器９の内部には伝熱管が設置され、この伝熱管は循環配管１０Ａを介して排ガス冷却器８内の伝熱管に接続されている。循環配管１０Ａの途中には、排ガス冷却器８と吸収液加熱器９との間で熱媒を循環させるための熱媒循環ポンプ１０が設けられている。
【００３９】
再生塔４０には上下方向中間部にＣＯ２脱離部が設けられ、このＣＯ２脱離部は、充填層４１と、アミン吸収液を噴霧するスプレ部４２とから構成されている。そして、噴霧されたアミン吸収液と再生塔４０の下部から上昇する蒸気とが気液接触することにより、アミン吸収液に含まれていたＣＯ２ガスが脱離する。
【００４０】
ＣＯ２脱離部の上方には、水洗部４３、水洗スプレ部４４、及びデミスタ４５がそれぞれ設けられ、脱離したＣＯ２ガスは、これら水洗部４３、水洗スプレ部４４、デミスタ４５を通る際に、同伴するミストが捕集され、その後、ＣＯ２ガス４６として再生塔４０の上部より排出される。
【００４１】
再生塔４０より排出されたＣＯ２ガス４６は、ＣＯ２ガス冷却器４７において冷却水４８と熱交換して冷却された後、ＣＯ２分離器４９でＣＯ２ガスと凝縮水に分離される。ＣＯ２ガス４６は図示していないＣＯ２液化設備等へ導入され、凝縮水はドレンポンプ５０によって昇圧され、再生塔４０の水洗スプレ部４４に供給される。
【００４２】
一方、ＣＯ２ガスが脱離したアミン吸収液は、再生塔４０下部の液溜め部５１に溜められ、その後、リボイラ液供給配管５２を通ってリボイラ６０に送液される。リボイラ６０の内部には伝熱管等が設置されており、この伝熱管等には蒸気供給配管６１によって蒸気６２が供給されている。そして、リボイラ６０の内部において、アミン吸収液は、蒸気供給配管６１から供給された蒸気６２で間接加熱されることにより蒸気を発生し、その蒸気は蒸気供給配管６５を通って再生塔４０に供給される。また、リボイラ６０内のアミン吸収液の一部は、リボイラ液抜出し配管６４を通って再生塔４０に供給される。
【００４３】
再生塔４０底部の液溜め部４０Ａ内のアミン吸収液は、吸収液配管６６を通って熱交換器３４へ送られ、この熱交換器３４において、ＣＯ２吸収塔２０から抜出され吸収液加熱器９で加熱されたアミン吸収液と熱交換することにより冷却される。なお、ここでは、吸収液加熱器９で加熱されたアミン吸収液の方が、液溜め部４０Ａからのアミン吸収液よりも温度が低い。その後、アミン吸収液は、アミン給液冷却器３１に送液されて、冷却水３２と熱交換することにより更に冷却されてから、ＣＯ２吸収塔２０の吸収液スプレ部２２に供給される。
【００４４】
また、リボイラ６０にて使用した蒸気６２は伝熱管中で蒸気ドレンとなり、凝縮水ドラム６７へと排出され、噴霧冷却水６８と混合されて１００℃未満に冷却される。凝縮水ドラム６７で十分に冷却された蒸気ドレンは、戻り配管中でのブラッシングの恐れがなくなり、凝縮水ポンプ６９にて復水器１５などへ返送することができる。
【００４５】
本実施例においては、復水器１５の下流側に復水ポンプ１９が設けられ、復水器１５で生じた復水を、復水配管１９Ａを介して、脱ＣＯ２設備内の水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７の冷却水として供給するよう構成されている。そして、水洗水冷却器２８において復水１８と水洗水との間で、アミン給液冷却器３１において復水１８とアミン吸収液との間で、ＣＯ２ガス冷却器４７において復水１８とＣＯ２ガスとの間で、それぞれ熱交換することによって熱回収を行い、温度が上昇した復水１８を給水加熱器１６に戻すようにしている。
【００４６】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００４７】
熱媒循環ポンプ１０により熱媒を循環配管１０Ａ内で循環させると、排ガス冷却器８においては、排ガス１１は熱媒との間で熱交換して温度が低下する。そのため、排ガス１１中に含まれる煤塵の電気抵抗が下がり、乾式電気集塵装置４での集塵効率が向上する。また、排ガス１１の温度低下に伴い、誘引通風機５の消費動力も低減する。
【００４８】
一方、排ガス冷却器８で排ガス１１と熱交換して加熱された熱媒は、吸収液加熱器９において、ＣＯ２吸収塔２０底部の液溜め部２０Ａから吸収液抜出しポンプ３３によって抜き出されたアミン吸収液との間で熱交換して、該アミン吸収液を加熱する。このように、アミン吸収液を加熱することにより、リボイラ６０に供給する蒸気６２の量を低減することができる。
【００４９】
また、ボイラ１で発生した水蒸気１７はタービン１４に送られ、タービン１４を回転駆動して発電に利用される。その後、水蒸気１７は、復水器１５にて海水や河川水などと間接的に熱交換することにより、復水１８に戻される。この復水１８は大気温度程度になっている。この復水１８の一部または全部は復水ポンプ１９により昇圧され、脱ＣＯ２設備内の水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７に冷却水として供給されている。
【００５０】
そして、水洗水冷却器２８においては復水１８と水洗水との間で熱交換を行って、水洗水は冷却され、復水１８は温度が上昇する。アミン給液冷却器３１においては復水１８とアミン吸収水との間で熱交換を行って、アミン吸収水は冷却され、復水１８は温度が上昇する。ＣＯ２ガス冷却器４７においては復水１８とＣＯ２ガスとの間で熱交換を行って、ＣＯ２ガスは冷却され、復水１８は温度が上昇する。
【００５１】
このように本実施例では、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７のいずれの場合も、熱交換後の復水１８の温度が上昇し、この温度の上昇した復水１８は給水加熱器１６に戻される。従来の火力発電システムでは、図２に示したように、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７で暖められた冷却水の熱をクーリングタワーにより大気に放出していたが、本実施例の火力発電システムによれば、前記熱を回収できるようになり、発電システム全体として効率を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施例によれば、乾式電気集塵装置４や誘引通風機５の運転温度を低下させることで、乾式電気集塵装置４での集塵効率を向上させるとともに、動力も低減できるようになる。
【００５３】
本実施例の火力発電システムは、脱ＣＯ２設備設置による発電システムの効率低下を少なくすることを目的としており、脱ＣＯ２設備だけではなく発電システム全体でプラント効率を向上させる設備構成とすることで、従来技術にはない特徴的な脱ＣＯ２設備を含む発電システムとして差別化することが可能である。また、今まで捨てていた熱を有効に利用することが可能になるため、発電システム全体で熱の有効利用ができるため、特徴的な脱ＣＯ２設備付発電システムとしても差別化することが可能である。
【００５４】
なお、本実施例においては、復水ポンプ１９からの復水１８を、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７に同時に送り、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７のすべてにおいて熱交換を行うよう構成したが、復水１８を、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１又はＣＯ２ガス冷却器４７に個別に送るよう構成してもよい。そして、水洗水冷却器２８だけで復水１８と水洗水との間で熱交換を行うようにしてもよいし、アミン給液冷却器３１だけで復水１８とアミン吸収液との間で熱交換を行うようにしてもよいし、ＣＯ２ガス冷却器４７だけで復水１８とＣＯ２ガスとの間で熱交換を行うようにしてもよい。また、水洗水冷却器２８及びアミン給液冷却器３１に、もしくはアミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７に、もしくはＣＯ２ガス冷却器４７及び水洗水冷却器２８に復水１８を送るように構成してもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００５６】
例えば、上記実施例では、排ガス冷却器８がエアヒータ３の出口側（エアヒータ３と乾式電気集塵装置４との間）に設置されていたが、排ガス冷却器８を湿式脱硫装置６の入口側（誘引通風機５と湿式脱硫装置６との間）に設置しても、同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ボイラ
８ 排ガス冷却器
９ 吸収液加熱器
１０ 熱媒循環ポンプ
１０Ａ 循環配管
１１ 排ガス
１４ タービン
１５ 復水器
１６ 給水加熱器
１７ 水蒸気
１９ 復水ポンプ
１９Ａ 復水配管
２０ ＣＯ２吸収塔
２８ 水洗水冷却器
３１ アミン給液冷却器
３３ 吸収液抜出しポンプ
４０ 再生塔
４７ ＣＯ２ガス冷却器
６０ リボイラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスを処理する脱ＣＯ２設備を備えた発電システムに係り、特に、アミンをＣＯ２吸収剤として使用する脱ＣＯ２設備付き発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電設備からは石炭及び重油等の化石燃料の燃焼により、多量の二酸化炭素（以下、ＣＯ２という場合がある）が排出されている。地球温暖化防止の観点から、ＣＯ２の排出抑制が検討されているが、その一つとしてＣＯ２の分離回収技術がある。このようなＣＯ２の分離回収技術として、アミンを用いた化学吸収法が広く知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図２は、脱ＣＯ２設備を設置した従来の火力発電システムの全体構成を示している。図２において、ボイラ１からはボイラ１内で生じた水蒸気１７と排ガス１１が排出され、このうち排ガス１１は脱硝装置２に送られて排ガス１１中のＮＯｘ（窒素酸化物）が分解される。その後、排ガス１１は、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３でガス温度２００〜１６０℃に加熱された後、乾式電気集塵装置（ＥＰ）４でガス中の煤塵が除去される。煤塵が除去された排ガス１１は、誘引通風機５により昇圧され、湿式脱硫装置６でＳＯ２(二酸化イオウ）が除去された後、ＣＯ２吸収塔２０に導入される。そして、排ガス１１は、ＣＯ２吸収塔２０内で排ガス中のＣＯ２がアミン吸収液に吸収された後、図示していない煙突から排出される。
【０００４】
一方、ボイラ１から排出された水蒸気１７は、タービン１４に送られタービン１４を回転駆動することにより発電に使用される。その後、水蒸気１７は復水器１５に送られ、図示していない冷却水（海水や河川水）と間接的に熱交換することにより水（復水１８）に戻され、この復水１８は、給水加熱器１６を経て再びボイラ１に供給される。
【０００５】
この火力発電システムにおいては、脱Ｃ０２設備は、ＣＯ２吸収塔２０、再生塔４０、及びリボイラ６０等から構成されている。
【０００６】
ＣＯ２吸収塔２０には上下方向中間部にＣＯ２吸収部が設けられている。このＣＯ２吸収部は、ＣＯ２吸収反応が起こる充填層２１と、ＣＯ２吸収液をスプレする吸収液スプレ部２２とから成っており、排ガス中のＣＯ２をアミン吸収液との気液接触により吸収させている。
【０００７】
ＣＯ２吸収反応は発熱反応であり、ＣＯ２吸収部の出口では排ガス２３の温度が上昇してくるが、この排ガス２３を冷却することを目的として、ＣＯ２吸収塔２０上部には、水洗部２４、水洗スプレ部２５、水洗した水を溜める水洗水溜め部２７、水洗水を冷却する水洗水冷却器２８、水洗水を循環させる水洗水ポンプ２９が設けられている。なお、水洗水冷却器２８において、水洗水は冷却水３０と熱交換することにより冷却される。
【０００８】
また、ＣＯ２吸収塔２０には、排ガス２３中に同伴されているアミン吸収液を回収することを目的として、水洗部２４の上部にデミスタ２６が設置され、水洗部２４をくぐり抜けたアミン吸収液ミストを排ガス２３中から回収する。
【０００９】
そして最終的に、ＣＯ２吸収塔２０出口から排出される処理ガス３７は、図示していない煙突から煙突入ロダクトを経て排出される。
【００１０】
一方、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液は、ＣＯ２吸収塔２０底部の液溜め部２０Ａから吸収液抜出しポンプ３３により抜き出され、吸収液配管３５を通って再生塔４０に送液される。
【００１１】
再生塔４０には上下方向中間部にＣＯ２脱離部が設けられ、このＣＯ２脱離部は、充填層４１と、その充填層４１上部にアミン吸収液を噴霧するスプレ部４２とから成っている。そして、噴霧されたアミン吸収液と再生塔４０下部から上昇する蒸気とが気液接触することにより、アミン吸収液に含まれていたＣＯ２ガスが脱離する。
【００１２】
脱離したＣＯ２ガスはデミスタ４５に送られ、同伴するミストが捕集された後、ＣＯ２ガス４６として再生塔４０の上部より排出される。再生塔４０より排出されたＣＯ２ガス４６は、ＣＯ２ガス冷却器４７において冷却水４８と熱交換して冷却された後、ＣＯ２分離器４９でＣＯ２ガスと凝縮水とに分離される。ＣＯ２ガス４６は図示していないＣＯ２液化設備等へ導入され、凝縮水はドレンポンプ５０によって昇圧され、再生塔４０の水洗スプレ部４４に供給される。
【００１３】
一方、ＣＯ２ガスが脱離したアミン吸収液は、再生塔４０下部の液溜め部５１に溜められ、その後、リボイラ液供給配管５２を通ってリボイラ６０に送液される。リボイラ６０の内部には伝熱管等が設置されており、この伝熱管等には蒸気供給配管６１によって蒸気６２が供給されている。そして、リボイラ６０の内部において、アミン吸収液は、蒸気供給配管６１から供給された蒸気６２で間接加熱されることにより蒸気を発生し、その蒸気は蒸気供給配管６５を通って再生塔４０に供給される。
【００１４】
また、再生塔４０底部の液溜め部４０Ａ内のアミン吸収液は、吸収液配管６６を通って熱交換器３４へ送られ、この熱交換器３４において、ＣＯ２吸収塔２０から抜出されたアミン吸収液と熱交換することにより冷却される。その後、アミン吸収液は、アミン給液冷却器３１に送液されて、冷却水３２と熱交換することにより更に冷却されてから、ＣＯ２吸収塔２０の吸収液スプレ部２２に供給される。
【００１５】
また、リボイラ６０にて使用した蒸気６２は伝熱管中で蒸気ドレンとなり、凝縮水ドラム６７へと排出され、噴霧冷却水６８と混合されて１００℃未満に冷却される。凝縮水ドラム６７で十分に冷却された蒸気ドレンは、戻り配管中でのブラッシングの恐れがなくなり、凝縮水ポンプ６９にて復水器１５などへ返送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００６−２１３５８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２２５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上記従来の火力発電システムでは、再生塔４０において、アミン吸収液からＣＯ２を脱離させるためにリボイラ６０に多量の蒸気６２を供給する必要があり、発電システム全体の熱効率が低下するという問題がある。
【００１８】
また、上記従来の火力発電システムでは、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７に供給されている冷却水は、熱交換により回収した熱をクーリングタワーにおいて大気放出しており、回収熱の有効利用という点については十分に配慮されていない。
【００１９】
本発明の課題は、熱効率をより一層向上させることが可能な脱ＣＯ２設備付き火力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、前記ＣＯ２吸収塔には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから前記吸収液を回収するための水洗水が循環しており、前記復水器からの復水を、前記水洗水を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【００２１】
上記構成によれば、ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、ＣＯ２吸収塔から再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いることで、再生塔内におけるＣＯ２吸収液の温度を高めておくことができ、その結果、リボイラに供給する熱量を低減することができる。
【００２２】
また、復水器からの復水は、復水器において多量の海水や河川水と間接的に熱交換され、大気温度程度の温度になっている。この復水を、水洗水を冷却する冷媒として使用すれば、これまで大気等に放出していた水洗水が有する熱を、復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２３】
本発明においては、上記の構成に加えて、前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素を冷却するガス冷却器の冷媒として使用することを特徴としている。このようにすれば、これまで大気等に放出していた二酸化炭素が有する熱を、復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２４】
また、本発明においては、上記の構成に加えて、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。このようにすれば、これまで大気等に放出していた吸収液が有する熱を復水加熱のために有効利用できるようになり、発電システム全体の熱効率をより一層向上させることができる。
【００２５】
また、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって同収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素冷却用のガス冷却器の冷媒として使用することを特徴としている。
【００２６】
本発明においては、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【００２７】
さらに、本発明は、化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔を有し、前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、熱効率をより一層向上させることが可能な脱ＣＯ２設備付き火力発電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る脱ＣＯ２設備付き発電システムの全体系統図である。
【図２】従来の脱ＣＯ２設備付き発電システムの全体系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
【実施例】
【００３１】
図１は、本発明に係る脱ＣＯ２設備付き火力発電システムの全体系統図である。この脱ＣＯ２設備付き火力発電システムの基本的な構成は、図２に示した火力発電システムとほぼ同じである。
【００３２】
すなわち、図１に示すように、ボイラ１からはボイラ１内で生じた水蒸気１７と排ガス１１が排出される。このうち排ガス１１が通る経路に沿って、脱硝装置２、エアヒータ（Ａ／Ｈ）３、排ガス冷却器８、乾式電気集塵装置（ＥＰ）４、誘引通風機５、及び湿式脱硫装置６が配置されている。排ガス冷却器８は、本実施例において設けられたもので、図１の従来例にはなかったものである。
【００３３】
また、ボイラ１から排出された水蒸気１７が通る経路に沿って、タービン１４、復水器１５、復水ポンプ１９、及び給水加熱器１６が配置されている。復水ポンプ１９は、本実施例において設けられたもので、図１の従来例にはなかったものである。本実施例では、復水器１５で生じた復水はそのまま給水加熱器１６に導入されるのではなく、復水ポンプ１９で昇圧された後、他の機器類を通ってから給水加熱器１６に導入されるよう構成されている。この点の詳細については後述する。
【００３４】
この火力発電システムには、脱ＣＯ２設備として、ＣＯ２吸収塔２０、再生塔４０、及びリボイラ６０等が設けられている。
【００３５】
ＣＯ２吸収塔２０には上下方向中間部にＣＯ２吸収部が設けられ、このＣＯ２吸収部は、充填層２１と吸収液スプレ部２２とから構成されている。また、ＣＯ２吸収塔２０には、ＣＯ２吸収部の上方に、排ガス２３を冷却することを目的として、水洗部２４、水洗スプレ部２５、水洗水溜め部２７がそれぞれ設けられている。また、ＣＯ２吸収塔２０の近傍には、水洗水を冷却する水洗水冷却器２８、水洗水を循環させる水洗水ポンプ２９が設けられている。水洗水冷却器２８において、水洗水は冷却水３０と熱交換することにより冷却される。なお、ＣＯ２吸収塔２０の側部には、水洗水溜め部２７の水洗水を抜き出してＣＯ２吸収塔２０の下部に送るための水洗水抜出し配管３６が設けられている。
【００３６】
また、ＣＯ２吸収塔２０には水洗部２４の上部にデミスタ２６が設置され、水洗部２４をくぐり抜けたアミン吸収液ミストを排ガス２３中から回収する。そして、最終的に、ＣＯ２吸収塔２０出口から排出される処理ガス３７は、図示していない煙突から煙突入口ダクトを経て排出される。
【００３７】
一方、ＣＯ２吸収塔２０底部には液溜め部２０Ａが殼けられ、ＣＯ２を吸収したアミン吸収液は液溜め部２０Ａに溜められる。液溜め部２０Ａ内のアミン吸収液は吸収液抜出しポンプ３３により抜き出され、吸収液配管３５を通って再生塔４０に送液される。
【００３８】
本実施例では、吸収液配管３５に吸収液加熱器９が設けられている。この吸収液加熱器９は、吸収液抜出しポンプ３３と、後述する熱交換器３４との間に配置されている。吸収液加熱器９の内部には伝熱管が設置され、この伝熱管は循環配管１０Ａを介して排ガス冷却器８内の伝熱管に接続されている。循環配管１０Ａの途中には、排ガス冷却器８と吸収液加熱器９との間で熱媒を循環させるための熱媒循環ポンプ１０が設けられている。
【００３９】
再生塔４０には上下方向中間部にＣＯ２脱離部が設けられ、このＣＯ２脱離部は、充填層４１と、アミン吸収液を噴霧するスプレ部４２とから構成されている。そして、噴霧されたアミン吸収液と再生塔４０の下部から上昇する蒸気とが気液接触することにより、アミン吸収液に含まれていたＣＯ２ガスが脱離する。
【００４０】
ＣＯ２脱離部の上方には、水洗部４３、水洗スプレ部４４、及びデミスタ４５がそれぞれ設けられ、脱離したＣＯ２ガスは、これら水洗部４３、水洗スプレ部４４、デミスタ４５を通る際に、同伴するミストが捕集され、その後、ＣＯ２ガス４６として再生塔４０の上部より排出される。
【００４１】
再生塔４０より排出されたＣＯ２ガス４６は、ＣＯ２ガス冷却器４７において冷却水４８と熱交換して冷却された後、ＣＯ２分離器４９でＣＯ２ガスと凝縮水に分離される。ＣＯ２ガス４６は図示していないＣＯ２液化設備等へ導入され、凝縮水はドレンポンプ５０によって昇圧され、再生塔４０の水洗スプレ部４４に供給される。
【００４２】
一方、ＣＯ２ガスが脱離したアミン吸収液は、再生塔４０下部の液溜め部５１に溜められ、その後、リボイラ液供給配管５２を通ってリボイラ６０に送液される。リボイラ６０の内部には伝熱管等が設置されており、この伝熱管等には蒸気供給配管６１によって蒸気６２が供給されている。そして、リボイラ６０の内部において、アミン吸収液は、蒸気供給配管６１から供給された蒸気６２で間接加熱されることにより蒸気を発生し、その蒸気は蒸気供給配管６５を通って再生塔４０に供給される。また、リボイラ６０内のアミン吸収液の一部は、リボイラ液抜出し配管６４を通って再生塔４０に供給される。
【００４３】
再生塔４０底部の液溜め部４０Ａ内のアミン吸収液は、吸収液配管６６を通って熱交換器３４へ送られ、この熱交換器３４において、ＣＯ２吸収塔２０から抜出され吸収液加熱器９で加熱されたアミン吸収液と熱交換することにより冷却される。なお、ここでは、吸収液加熱器９で加熱されたアミン吸収液の方が、液溜め部４０Ａからのアミン吸収液よりも温度が低い。その後、アミン吸収液は、アミン給液冷却器３１に送液されて、冷却水３２と熱交換することにより更に冷却されてから、ＣＯ２吸収塔２０の吸収液スプレ部２２に供給される。
【００４４】
また、リボイラ６０にて使用した蒸気６２は伝熱管中で蒸気ドレンとなり、凝縮水ドラム６７へと排出され、噴霧冷却水６８と混合されて１００℃未満に冷却される。凝縮水ドラム６７で十分に冷却された蒸気ドレンは、戻り配管中でのブラッシングの恐れがなくなり、凝縮水ポンプ６９にて復水器１５などへ返送することができる。
【００４５】
本実施例においては、復水器１５の下流側に復水ポンプ１９が設けられ、復水器１５で生じた復水を、復水配管１９Ａを介して、脱ＣＯ２設備内の水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７の冷却水として供給するよう構成されている。そして、水洗水冷却器２８において復水１８と水洗水との間で、アミン給液冷却器３１において復水１８とアミン吸収液との間で、ＣＯ２ガス冷却器４７において復水１８とＣＯ２ガスとの間で、それぞれ熱交換することによって熱回収を行い、温度が上昇した復水１８を給水加熱器１６に戻すようにしている。
【００４６】
次に、本実施例の作用について説明する。
【００４７】
熱媒循環ポンプ１０により熱媒を循環配管１０Ａ内で循環させると、排ガス冷却器８においては、排ガス１１は熱媒との間で熱交換して温度が低下する。そのため、排ガス１１中に含まれる煤塵の電気抵抗が下がり、乾式電気集塵装置４での集塵効率が向上する。また、排ガス１１の温度低下に伴い、誘引通風機５の消費動力も低減する。
【００４８】
一方、排ガス冷却器８で排ガス１１と熱交換して加熱された熱媒は、吸収液加熱器９において、ＣＯ２吸収塔２０底部の液溜め部２０Ａから吸収液抜出しポンプ３３によって抜き出されたアミン吸収液との間で熱交換して、該アミン吸収液を加熱する。このように、アミン吸収液を加熱することにより、リボイラ６０に供給する蒸気６２の量を低減することができる。
【００４９】
また、ボイラ１で発生した水蒸気１７はタービン１４に送られ、タービン１４を回転駆動して発電に利用される。その後、水蒸気１７は、復水器１５にて海水や河川水などと間接的に熱交換することにより、復水１８に戻される。この復水１８は大気温度程度になっている。この復水１８の一部または全部は復水ポンプ１９により昇圧され、脱ＣＯ２設備内の水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７に冷却水として供給されている。
【００５０】
そして、水洗水冷却器２８においては復水１８と水洗水との間で熱交換を行って、水洗水は冷却され、復水１８は温度が上昇する。アミン給液冷却器３１においては復水１８とアミン吸収水との間で熱交換を行って、アミン吸収水は冷却され、復水１８は温度が上昇する。ＣＯ２ガス冷却器４７においては復水１８とＣＯ２ガスとの間で熱交換を行って、ＣＯ２ガスは冷却され、復水１８は温度が上昇する。
【００５１】
このように本実施例では、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７のいずれの場合も、熱交換後の復水１８の温度が上昇し、この温度の上昇した復水１８は給水加熱器１６に戻される。従来の火力発電システムでは、図２に示したように、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１、及びＣＯ２ガス冷却器４７で暖められた冷却水の熱をクーリングタワーにより大気に放出していたが、本実施例の火力発電システムによれば、前記熱を回収できるようになり、発電システム全体として効率を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施例によれば、乾式電気集塵装置４や誘引通風機５の運転温度を低下させることで、乾式電気集塵装置４での集塵効率を向上させるとともに、動力も低減できるようになる。
【００５３】
本実施例の火力発電システムは、脱ＣＯ２設備設置による発電システムの効率低下を少なくすることを目的としており、脱ＣＯ２設備だけではなく発電システム全体でプラント効率を向上させる設備構成とすることで、従来技術にはない特徴的な脱ＣＯ２設備を含む発電システムとして差別化することが可能である。また、今まで捨てていた熱を有効に利用することが可能になるため、発電システム全体で熱の有効利用ができるため、特徴的な脱ＣＯ２設備付発電システムとしても差別化することが可能である。
【００５４】
なお、本実施例においては、復水ポンプ１９からの復水１８を、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７に同時に送り、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７のすべてにおいて熱交換を行うよう構成したが、復水１８を、水洗水冷却器２８、アミン給液冷却器３１又はＣＯ２ガス冷却器４７に個別に送るよう構成してもよい。そして、水洗水冷却器２８だけで復水１８と水洗水との間で熱交換を行うようにしてもよいし、アミン給液冷却器３１だけで復水１８とアミン吸収液との間で熱交換を行うようにしてもよいし、ＣＯ２ガス冷却器４７だけで復水１８とＣＯ２ガスとの間で熱交換を行うようにしてもよい。また、水洗水冷却器２８及びアミン給液冷却器３１に、もしくはアミン給液冷却器３１及びＣＯ２ガス冷却器４７に、もしくはＣＯ２ガス冷却器４７及び水洗水冷却器２８に復水１８を送るように構成してもよい。
【００５５】
以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。
【００５６】
例えば、上記実施例では、排ガス冷却器８がエアヒータ３の出口側（エアヒータ３と乾式電気集塵装置４との間）に設置されていたが、排ガス冷却器８を湿式脱硫装置６の入口側（誘引通風機５と湿式脱硫装置６との間）に設置しても、同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ボイラ
８ 排ガス冷却器
９ 吸収液加熱器
１０ 熱媒循環ポンプ
１０Ａ 循環配管
１１ 排ガス
１４ タービン
１５ 復水器
１６ 給水加熱器
１７ 水蒸気
１９ 復水ポンプ
１９Ａ 復水配管
２０ ＣＯ２吸収塔
２８ 水洗水冷却器
３１ アミン給液冷却器
３３ 吸収液抜出しポンプ
４０ 再生塔
４７ ＣＯ２ガス冷却器
６０ リボイラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、
前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、
前記ＣＯ２吸収塔には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから前記吸収液を回収するための水洗水が循環しており、前記復水器からの復水を、前記水洗水を冷却する冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項２】
前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素を冷却するガス冷却器の冷媒として使用することを特徴とする請求項１に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項３】
二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項４】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、
前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、
前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素冷却用のガス冷却器の冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項５】
二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする請求項４に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項６】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔を有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項１】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、
前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、
前記ＣＯ２吸収塔には、二酸化炭素が吸収された脱ＣＯ２排ガスから前記吸収液を回収するための水洗水が循環しており、前記復水器からの復水を、前記水洗水を冷却する冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項２】
前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素を冷却するガス冷却器の冷媒として使用することを特徴とする請求項１に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項３】
二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項４】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、
前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔とを有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、
前記復水器からの復水を、前記再生塔で脱離した二酸化炭素冷却用のガス冷却器の冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項５】
二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする請求項４に記載の脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【請求項６】
化石燃料の燃焼により水を加熱して水蒸気を発生するボイラと、前記ボイラで発生した水蒸気により回転し発電機を回転駆動するタービンと、前記タービンから送られてくる水蒸気を水に戻す復水器と、前記ボイラ内で前記化石燃料の燃焼により発生する二酸化炭素を含む排ガスから二酸化炭素を分離・回収する脱ＣＯ２設備と、を備えた脱ＣＯ２設備付き火力発電システムであって、前記脱ＣＯ２設備は、アミン化合物を吸収液として前記排ガスから二酸化炭素を吸収するＣＯ２吸収塔と、二酸化炭素を吸収したＣＯ２吸収液から二酸化炭素を脱離させる再生塔を有し、
前記ボイラから排出される排ガスを冷却することによって回収した熱量を、前記ＣＯ２吸収塔から前記再生塔へ送られるＣＯ２吸収液の加熱に用いる一方、二酸化炭素が脱離した吸収液を前記再生塔から前記ＣＯ２吸収塔へ戻す途中に吸収液冷却用の冷却器を設けるとともに、前記復水器からの復水を、前記冷却器を冷却する冷媒として使用することを特徴とする脱ＣＯ２設備付き火力発電システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−３７１８０（Ｐ２０１２−３７１８０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７９４２６（Ｐ２０１０−１７９４２６）
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１０日（２０１０．８．１０）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
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