JPH0810550A

JPH0810550A - 排ガスから潜熱を回収する方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0810550A
Application number: JP6147494A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Naganuma; 義男永沼; Makoto Shimoda; 下田　　誠; Akira Yamada; 章山田; Ryokichi Yamada; 良吉山田; Yasuo Koseki; 康雄小関; Norio Arashi; 紀夫嵐; Hiroshi Miyadera; 博宮寺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】吸着剤や吸湿剤の水蒸気吸収特性と吸収時の反
応熱を用いて燃焼排ガスから水蒸気の持つ潜熱分と顕熱
分を効率的に回収する。【構成】煙道から熱回収システムに排ガスを導入する排
ガスの分岐手段と、熱回収システム下流の排ガスから水
蒸気を吸収し上流に放出するための吸着塔や吸湿塔を排
ガス流路に設け、高濃度の水蒸気を含んだ排ガスを生成
し、この排ガスを凝縮し、潜熱を回収するための潜熱回
収手段と吸着や吸収反応で生じる熱で温度を高めた排ガ
スの顕熱を回収する手段からなり、潜熱回収手段と顕熱
回収手段を連続して使用することにより排ガスから利用
可能な回収熱を得る。【効果】本発明では、従来捨てられていた水蒸気を含む
排ガスから潜熱を回収し、給湯や吸収冷凍機の駆動熱源
として有効な回収熱を得ることができ、エネルギーを有
効に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水蒸気を含有する排ガ
スの潜熱回収方法とそれに用いる装置、特に液化天然ガ
ス（LNG）や石炭、石油を燃料とする火力発電所や工場
から排出される燃焼ガス、化学プロセスなどで排出され
るオフガスからの潜熱回収方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工場や発電所において有効に利用可能な
排熱は、熱交換器や再熱ボイラ等の熱回収装置を用いて
回収され、原料の予熱などに使用されていた。これらの
排熱は、おおむね300℃以上の排熱を回収して利用する
ものであった。

【０００３】しかし、最近ではエネルギー資源の枯渇や
環境問題を背景として、従来はコストや技術面から利用
されていなかった300℃以下の排熱利用が種々検討され
ている。これらの中で、30℃から40℃の温排水はそのま
ま、養殖等の用途に利用されるほか、給湯用のヒートポ
ンプの熱源として利用される例がある。

【０００４】しかし、150℃レベルの燃焼排ガス中に含
まれる水蒸気が保有する凝縮潜熱は、熱交換器の腐食等
の問題を生じるため、ほとんど未利用の状態でそのまま
煙突等の排気設備から排出されているのが現状である。
ただし、この排ガス中の水蒸気の凝縮で生じる水を、煙
道に設けられた湿式排煙脱硫装置の補給水源として利用
することが、実用新案公報平2-25471号に開示されてい
る。

【０００５】これは、脱硫装置後段に設けた排ガス中の
水蒸気を吸着剤を用いて吸収除去し、吸着剤に吸収され
た水分を脱硫装置の上流で吐き出させ、水蒸気濃度を高
めた排ガスを脱硫装置に送ることにより、脱硫装置の吸
収液からの水蒸気発生を抑制するとともに、排ガス中に
含まれる余分な水蒸気を吸収液に吸収させることにより
水分を回収するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、150℃
レベルの水蒸気を含んだ排ガスからの潜熱回収は行なわ
れておらず、排ガスの流路となる煙道に湿式脱硫装置を
設ける場合に、水分を回収して利用するアイデアがある
だけである。

【０００７】本発明は、潜熱熱回収源とされなかった15
0℃レベルの水蒸気を含んだ排ガスから水蒸気を効率的
に凝縮させて潜熱を回収すると同時に、給湯や吸収冷凍
機の熱源として利用可能な温度レベルの回収熱を得るこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、排ガスの排気設備の煙道に、排ガスか
らの潜熱回収に必要な量の排ガスを分岐し潜熱回収シス
テムに導く分岐手段を設け、分岐した排ガス流路に熱回
収システムを設ける。この熱回収システムの排ガス流路
には、下流の排ガス中の水蒸気を上流の排ガスに導く手
段を設け、上流部で水蒸気濃度を高めた排ガスから水蒸
気凝縮させることにより潜熱を回収する。

【０００９】下流の排ガス中の水蒸気を上流の排ガスに
導く具体的な手段としては、本発明では、分岐した排ガ
ス流路に吸着剤による水蒸気の吸着部と脱着部を設け、
吸着部と脱着部の間を吸着剤を移動層により循環させる
手段を設け、排ガス流路下流で水蒸気を吸着した吸着剤
を上流部に移動させ脱着させる方法がある。

【００１０】また、分岐した排ガス流路に水蒸気を吸着
・脱着する吸・脱着塔を設け、分岐した排ガスを吸・脱
着塔の脱着工程に導き、脱着工程の後段の排ガス流路に
潜熱回収手段、さらに潜熱回収手段の後段に吸着工程、
吸着工程の後段に顕熱回収手段を設け、分岐した排ガス
を吸着塔と脱着塔に交互に切り替えて導く手段により、
熱回収システムに導入した排ガスの入口温度と出口温度
の温度差を利用したサーマルスイングを行なう方法があ
る。

【００１１】これらの方法で、更に回収熱の温度を高め
るために、潜熱回収手段と顕熱回収手段を連続して利用
する。ここで、吸着剤としては、水蒸気の吸着・脱着に
好適な、ゼオライト、アルミナ等を用いる。

【００１２】また、他の具体的手段としては、分岐した
排ガス流路に臭化リチウム水溶液などの吸湿剤と排ガス
を接触させ排ガス中の水蒸気を吸湿・脱湿（再生）する
反応塔を設け、分岐した排ガスを脱湿塔に導き、吸湿剤
から水蒸気の脱湿工程の後段の排ガス流路に潜熱回収手
段、さらに潜熱回収手段の後段に吸湿塔を設置し、吸湿
塔における吸湿工程の後段に顕熱回収手段を設け、吸・
脱湿塔間を吸湿剤を循環しながら、熱回収システムに導
入した排ガスの入口温度と出口温度の温度差を利用し、
吸湿・脱湿変化を行なうことによる。

【００１３】

【作用】上記のように、分岐した排ガス流路に設けた吸
・脱着塔に充填した吸着剤や反応塔における吸湿剤は、
排ガスと接触することにより、接触する排ガスの温度レ
ベルにより、排ガス中の水蒸気分を吸着あるいは吸収し
たり、逆に吸着剤や吸湿剤に吸着あるいは吸湿した水蒸
気を排ガス中に放出するように作用する。この作用を熱
回収システム入口の排ガス温度レベルである150℃と排
ガス中の水蒸気を飽和凝縮させる50℃レベルの温度差を
利用して、吸着あるいは脱着変化を行なわせる。以下、
吸着剤を用いた場合を例にその作用を排ガスの流れに沿
って説明する。

【００１４】吸着剤の水蒸気吸着特性は、一般に温度が
低いほど単位吸着剤質量当たり多くの水分を吸着し、温
度が高くなるほどその吸着量は低下する。また、吸・脱
着変化のときにはそれぞれ、吸着熱の移動が生じる。す
なわち、水蒸気を吸着する場合は発熱が生じ、逆に水蒸
気を脱着(放出)するときは周囲の熱を吸収する。

【００１５】このため、排気設備から分岐した150℃レ
ベルの排ガスを、これより低い温度で水蒸気を吸着した
吸着剤に接触させると、吸着剤は、塔を通過する排ガス
に加熱され温度が上昇するため、吸着特性が低下し、吸
着していた水分を排ガス中に放出するように作用する。

【００１６】この場合、150℃で塔に入った排ガスは、
吸着剤の加熱のためと脱着による吸熱のために温度が低
下し出口温度が約80℃まで低下する。このとき塔の出口
では、入口より排ガス中の水分濃度が増加する。このた
め、排ガスの飽和温度が通常の排ガスより高くなり、こ
の脱着作用を行なう塔の後段に設けた潜熱回収手段にお
いて、排ガスを冷却し中に含まれる水蒸気を容易に凝縮
するように作用する。

【００１７】潜熱回収手段から出た排ガスは、水蒸気が
ある程度凝縮し取り除かれるため、約50℃の飽和状態と
なり、この温度でさらに流路の後段に設けた水蒸気吸着
のための塔に導かれる。ここでは、水分濃度が小さくな
った排ガスから50℃レベルでの水蒸気吸着が生じ発熱す
る。この結果、水蒸気の吸着が進むにつれて、吸着塔の
温度が上昇し、ここを通過する排ガスは除湿されながら
加熱される。

【００１８】このため、吸着塔出口では、排ガスが約12
0℃まで昇温されたドライガスとなる。さらに、この120
℃に再昇温された排ガスと水蒸気凝縮の潜熱により約70
℃となった温水と熱交換することにより、排ガスの顕熱
により100℃に近い温水として熱回収できる。これらの
過程を吸着剤を吸着部と脱着部の間を移動しながら吸・
脱着を行なう方法、もしくは吸着塔の吸着容量の範囲内
で排ガス流路を切り替える方法により、連続的な熱回収
が吸着剤の特性を利用して行なえる。これらの作用は、
吸着剤の代わりに、吸湿剤を用いても同様に行なうこと
ができる。

【００１９】以上の作用において、120℃レベルの熱回
収温度を必要としない場合には、反応熱の出る吸着又は
吸湿工程を行なう部分に熱交換器などによる冷却手段を
設けることにより、水蒸気の吸着量を増すことができ、
水蒸気をより効率的に移動することができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明を図面に示した一実施例を用いて
説明する。図１は、本発明の一実施例を示すシステム構
成を排ガスの流れに沿って表わしたものである。排気設
備の煙道１には、排ガス９の分岐手段２、例えばダンパ
を設け、潜熱回収に必要な量の排ガスを熱回収システム
３に分岐、導入する。

【００２１】熱回収システム３は、粒子状の吸着剤４
１、４２をそれぞれ充填したＡ、Ｂ二つの吸着塔５１、
５２と、排ガス９と管路６１を流通する冷却用液体との
間の熱交換を行う熱交換器である潜熱回収手段６と、排
ガス９と管路７１を流通する冷却用液体との間の熱交換
を行う熱交換器である顕熱回収手段７から構成されてい
る。潜熱回収手段６内で排ガスが冷却されたとき生成さ
れる凝固水は管１０から回収水として回収される。これ
らの機器は、図に実線と破線で表わしたように矢印で示
した流路で結ばれている。

【００２２】ここで実線で示した流路は、吸着塔（Ａ）
５１が脱着工程、吸着塔（Ｂ）５２が吸着工程として用
いられる場合の排ガスの流れを示し、破線は、その逆に
吸着塔Ｂ５２が脱着工程、吸着塔Ａ５１が吸着工程とし
て用いられる場合に前の工程と流路が変わる部分を示し
た。

【００２３】各分岐箇所には、排ガス流路を切り換える
切替弁８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８
８が設けられており、図示していないが、シーケンサを
用いて切り換えタイミングを任意に設定できるようにな
っており、吸着塔５１、５２に充填する吸着剤の特性や
流れるガス流量により水蒸気の吸・脱着に最適なタイミ
ングで切り換えるようになっている。

【００２４】以下、排ガスの流れに沿って本実施例の動
作を説明する。なお、図中小文字のアルファベットａ〜
ｊは、排ガスの流れを説明するためのものである。本実
施例は、排ガスとして、水蒸気を約１０〜１５％含んだ
液化天然ガスを燃料とする火力発電所から排出される燃
焼排ガスからの潜熱回収を対象としている。

【００２５】この排ガス９は、図のように、ダンパ２で
煙道１が閉じられると、全排ガス量が潜熱回収の対象と
なる。煙道１から分岐した約１５０℃の排ガス９は、湿
り度で示すと０．０８６の水分を含んでおり、地点ａか
ら熱回収システム３に導かれる。地点ａから熱回収シス
テム３に導入された排ガス９は、地点ｂに位置する流路
切替弁８１を介して脱着工程を行なう吸着塔（Ａ）５１
に導かれる。

【００２６】吸着塔（Ａ）５１の出入口には、この吸着
塔５１を脱着工程のつぎに吸着工程として使用する場合
に排ガス９の流れを変えるための流路切替弁８２が設け
られている。地点ｃから吸着塔Ａ５１に入った排ガス９
は、１５０℃の温度で吸着塔Ａ５１を加熱し、塔内に充
填してある吸着剤４１に吸着されていた水蒸気を放出さ
せる。

【００２７】このため、吸着塔（Ａ）５１の出口ｄでは
徐々に排ガス中の水分濃度（水蒸気濃度）が増加し、最
大時点では湿り度０．１１６に達する。このときの排ガ
ス温度は、８０℃となってｄから出てくる。この排ガス
９は、次に潜熱回収手段６の入口地点ｅに導かれ、内部
では、地点ｋから管路６１を通って入る４５℃の冷却水
と熱交換し、排ガス中の過剰な水分が凝縮され、回収水
１０として取り出される。

【００２８】この結果、排ガス９の凝縮潜熱により冷却
水は温度が高まり、出口では７５℃まで昇温される。一
方、含有する水分の一部を凝縮水として失った排ガス
は、潜熱回収手段６の出口地点ｆでは、排ガス温度５０
℃、湿り度０．０８６となる。この排ガスは更に吸着塔
Ｂ５２の入口地点ｇに導かれ、吸着工程に入る。

【００２９】吸着塔５２内では排ガス中に残った水分が
塔内に充填された吸着剤４２に吸着されて発熱し、ここ
を通過する排ガスは、水分が徐々に取り除かれると同時
に吸着剤４２と反応して加熱される。この結果、吸着塔
５２の出口地点ｈでは、温度１２０℃、湿り度０．００
５６の排ガスとなる。

【００３０】この過程で、排ガス９は水分をある程度除
かれた状態となり、しかも水分を除く前の状態に近い高
温となっているため、顕熱回収手段７の入口地点ｉに導
き、その顕熱を利用する。一方、潜熱回収手段６で７５
℃に昇温された冷却水を更に地点ｍから顕熱回収手段７
１へ導き、再び高温になった排ガス９と熱交換すること
により約１００℃の温水が得られる。

【００３１】この結果、排ガス９は８０℃まで顕熱を奪
われ温度が低下するが、含有する水分が少ないため、白
煙を生じることなく煙道１のダンパより後段の位置ｊに
排出し、従来通りに煙突から拡散排気される。以上の工
程により、吸着塔５２の水蒸気吸着容量が飽和するまで
排ガス９を流すことができるが、吸着容量が飽和した段
階で、排ガス９の導入経路を、先の吸着工程と脱着工程
が逆になるように流路切替弁８１〜８８を動作させ排ガ
スの流れを切り換える。

【００３２】この結果、熱回収システム３内を地点ａか
ら地点ｂ、ｃと流れていた排ガス９は、地点ａからｂ、
ｈと破線で示す方向に流れが変わり、初めに吸着塔Ｂ５
２に導かれる。この吸着塔５２では以前の吸着工程で５
０℃から１２０℃の間の温度分布になっており、この温
度範囲の吸着特性に応じて吸着した水蒸気を含んでお
り、新たにこれより温度の高い１５０℃の排ガスの導入
により、先の吸着塔Ａ５１での脱着工程と同様に吸着し
ていた水分が放出される。

【００３３】このようにして水分濃度を増した排ガスは
地点ｇ、ｅ、ｆの経路で潜熱を回収される。地点ｄ、
ｃ、ｉの経路では、以前の脱着工程により吸着剤は水分
を除去されているため、排ガス中の水分が新たに吸着剤
に吸収される。このため排ガスの水分が低下するが同時
に吸着熱により温度が上昇する。

【００３４】この昇温された排ガスと前に潜熱回収手段
６を通過してきた冷却水と熱交換することにより地点ｎ
から有効利用可能な回収熱が得られ、排ガス９は地点ｊ
から煙道に戻される。潜熱および顕熱回収手段７１、６
１によって作られた１００℃の温水は給湯、吸収式冷凍
機の熱源として再利用される。

【００３５】以上のように、熱回収システム３に導入す
る排ガスの流路を切り替えながら、吸着、脱着工程を繰
り返し行なうことにより、排ガスの持つ潜熱と顕熱を同
時に回収することができ、給湯や吸収式冷凍機の駆動に
適する１００℃レベルの熱を得るこができる。

【００３６】図２は、吸着塔方式を採用した潜熱回収シ
ステムの他の実施例を示したもので、前記第１の実施例
との違いは、吸着塔Ａ、Ｂ５１、５２の交換機能を持た
せ、吸着工程時に発生する吸着熱を熱交換器１１１、１
１２によって除くようしたことである。この時の冷却源
として、本実施例では、潜熱回収手段６で得た回収水１
０を使用しているが、別の冷却源を用いてもよい。本実
施例において、潜熱回収の動作原理は、第１の実施例と
同様であるため、以下、本実施例特有の部分について説
明する。

【００３７】この実施例では、水蒸気回収量を多くし回
収潜熱を増加させるために、吸着剤４１、４２の温度特
性に着目した。すなわち、吸着剤４１、４２の温度依存
性として、使用温度が高いほど吸着容量が小さくなるた
め、同じ量の吸着剤を用いて水分の吸着容量を増すため
には、吸着剤を低温で使用することが効果的である。

【００３８】このため、吸着工程の状態にある吸着塔５
１または５２へ冷却水をｐ、ｑ、ｒの経路又はｐ、ｓ、
ｔの経路で供給し冷却する。この結果、冷却機能の無い
場合に比較して多くの水分を吸着し、脱着工程で放出で
きるため、潜熱回収量を増すことができる。

【００３９】しかし、吸着工程後に煙道へ戻される排ガ
ス温度が低くなるため、潜熱回収工程で潜熱を回収した
冷却水の温度を顕熱回収手段で充分高めることに利用出
来ない。このため、本実施例では、顕熱回収手段７を煙
道１の排ガス分岐手段２の後段（下流）に配置し、分岐
手段２を通過する熱回収をおこなわず排出する排ガスの
顕熱を利用し、高温の回収熱を得る構成となっている。
本実施例では、潜熱回収用に分岐する排ガスの使用量が
制限されるが、吸着塔を小型化できる効果がある。

【００４０】以上の吸着剤を用いた実施例において、粒
子状吸着剤を充填した吸着塔を例に説明したが、吸着塔
の圧損低減や、吸着剤の反応表面積を増すため、ハニカ
ム型等に形成した吸着剤を用いることができる。

【００４１】図３は、水蒸気の吸着部２０と脱着部２１
を吸着剤が移動層で循環される場合の実施例をフロー図
で示したものである。図中の丸で囲まれた数字は、各部
の排ガスの状態を示すために、排ガス入口を０として出
口の４まで順次流路に沿って付けたものである。ここ
で、Ｔは排ガス温度（℃）、ｘは湿り度（ｋｇ／ｋｇ−
drygas）、ｉはエンタルピー（ｋｃａｌ／ｋｇ）、Ｗは
排ガス中の水分量（ｔ／ｈ）を表わす。

【００４２】本実施例のシステムフローは、６００ＭＷ
級の発電所排ガスを対象にした場合であり、吸着剤の吸
着容量１０ｇ／１００ｇ−剤のゼオライトを使用した場
合の収支を記してある。煙道から分岐した排ガス中に初
め１８７ｔ／ｈ含まれていた水分は、脱着部２１を通過
すると２５２ｔ／ｈに増加し、水分回収後入口と同じ１
８７ｔ／ｈになり、これを吸着部２０で水分を吸収し脱
着部へ移動するため、吸着部通過後は１２１ｔ／ｈまで
減少し煙道に戻される。

【００４３】この間、潜熱回収手段６では、４５℃の冷
却水を用い、６５ｔ／ｈの水分回収と５６Ｇｃａｌ／ｈ
の潜熱が回収され、さらにこの冷却水を顕熱回収手段に
導くことで、２４Ｇｃａｌ／ｈの熱が回収される。この
とき吸着剤の移動量ｖは、１２００ｔ／ｈであり、反応
部の塔の容積は２０００ｍ³／ｈを要する。この結果、
本実施例では、潜熱と顕熱を合わせて８０Ｇｃａｌ／ｈ
を回収し、これは排ガス保有熱の３４％になる。また、
付帯効果として同時に４１％の水分が回収される。

【００４４】図４は、熱回収システム３内の排ガス流路
において、下流に位置する吸着塔の排ガス中の水蒸気を
上流に位置する排ガスに導く手段として、臭化リチウム
等の吸湿剤を用いる方法を示すものである。この手段を
用いることにより、先の吸着剤を用いる場合と同様に、
潜熱回収手段の上流部で水分濃度を高めた排ガスから水
蒸気を凝縮させることにより効率的に潜熱を回収するこ
とができる。

【００４５】以下、本実施例の構成と動作について図に
従って説明する。本実施例においては、先に述べた実施
例のような排ガス流路の切り換えは必要なく、連続的に
処理できることが特徴である。システムは、吸湿剤１９
と排ガス９を接触させる吸湿用の反応塔１２と、再生用
の反応塔１３を中心として、これら反応塔間を吸湿剤を
移動させるための吸湿剤の循環手段１４を設け、再生用
反応塔１３と吸湿用反応塔１２の間の排ガス流路に潜熱
回収手段６を、吸湿用反応塔１２の後段に顕熱回収手段
７を設けている。

【００４６】排ガス９は、地点ａ、ｂの順に煙道１から
熱回収システム３の再生用反応塔１３に導かれる。反応
塔１３内には同時に、吸湿反応塔１２で回収された吸湿
剤１９がポンプ１４１、１４２により地点ｑ、ｒの経路
で供給され、吸湿剤１９が排ガスと気液接触による直接
伝熱が行なわれる。この結果、１５０℃の排ガスにより
吸湿剤が加熱され、含んでいた水分が蒸発し、濃縮した
吸湿剤１９が地点ｓ、ｐの経路で吸湿反応塔１２に戻さ
れる。

【００４７】一方、排ガス９は、吸湿剤１９から蒸発し
た水分を含み水分濃度を増して地点ｃ、ｄの経路で潜熱
回収手段６に導かれ、図１に示した吸着剤による実施例
と同様に潜熱を回収され、回収水１０が得られる。潜熱
回収手段６で水分を減少した排ガスは地点ｅ、ｆの経路
で吸湿反応塔１２に導かれ、再生反応塔１３で濃縮され
た吸湿剤と接触し、排ガス中の水分が吸収される。

【００４８】この場合、吸着反応工程と同様に吸収熱が
発生し、これが排ガスに伝わり、排ガスは昇温した状態
で吸湿塔１２から顕熱回収手段７に導かれる。顕熱回収
手段７では、潜熱を回収した冷却水が地点ｋ、ｌ、ｍの
経路で導かれるため、吸着剤を使用した実施例と同様に
高温の回収熱が得られる。

【００４９】本実施例では、水蒸気の移動と反応熱によ
る排ガスの昇温に液体である吸湿剤を利用するため、ポ
ンプなどによる簡単な搬送手段を用いて吸湿剤の循環系
を構成し、本発明の目的を達成できるため、システム構
成が非常に簡単になる。ただし、吸湿剤と排ガスの接触
の方法が熱回収の効率に影響するため、吸湿剤を噴霧状
にして排ガスと接触させることや、反応塔に多数の変流
板を置き、流下する吸湿剤と排ガスの接触を改善する工
夫が必要となる。

【００５０】図５は、排ガス流路の切り換えないで、吸
着剤を循環して用いるためのシステム構成の例を示した
ものである。これは、二重円筒の容器１６の外周部に吸
着剤４を設置し、脱着反応塔１７と吸着反応塔１８の間
で吸着剤がモーター等の駆動源１５により回転移動する
構造とした潜熱回収システムである。このような構造に
より、吸湿剤を循環する先の実施例のように吸着剤を扱
うことができるため、煙道１から導いた排ガス９は、流
路の切り換え無しに潜熱と顕熱を回収され煙道１に戻す
ことができる。

【００５１】以上の実施例では、煙道から分岐した排ガ
ス流路に、吸着塔や吸湿塔を一段だけ設置した場合を説
明したが、吸着剤や吸湿剤の性能により、複数段の水蒸
気移動手段を設けることも可能である。例えば、図５に
示した実施例を二段で構成した場合の構成を図６に示
す。この場合、顕熱回収も二段にして回収熱の温度レベ
ルを高くすることができる。

【００５２】図７は、回収熱を熱源とする吸収冷凍と組
み合わせ、発生した０℃レベルの冷熱を冷蔵倉庫に適用
する場合の実施例を示したものである。本実施例は２５
ＭＷ火力発電所の排熱回収システムを対象とした一例で
ある。排ガス中の水蒸気移動手段は図６の実施例と同様
に吸着剤を回転移動する構成とし、潜熱回収手段では、
水分のみを回収し、回収水はボイラの給水として使用す
る。顕熱の回収は、吸着部分の流路で２段に行ない９０
℃の蒸気として回収し、直接冷熱発生システムの熱源と
して使用する。この結果、熱回収率は３０％となり、図
３に示した例より低くなるが、利用価値の高い冷熱を直
接に排熱から作ることができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、従来利用しないで排出
していた、工場や発電所から排出される水蒸気を含んだ
排ガスから、給湯や吸収冷凍機の駆動源となる１００℃
レベルの回収熱を効率的に得ることができ、エネルギー
を有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸着剤を用いた潜熱回収システムのシステム構
成図である。

【図２】吸着塔に冷却機能を設けた潜熱回収システムも
システム構成図である。

【図３】移動層型潜熱回収システムフロー図である。

【図４】吸湿剤を用いた潜熱回収システムのシステム構
成図である。

【図５】吸着剤移動型潜熱回収システムのシステム構成
図である。

【図６】吸着剤二段利用型潜熱回収システムのシステム
構成図である。

【図７】冷熱発生型潜熱回収システムの構成図である。

【符号の説明】

１…煙道、２…排ガス分岐手段、３…熱回収システム、
４…吸着剤、５…吸着塔、６…潜熱回収手段、７…顕熱
回収手段、８…排ガス流路切り替え手段、１１１…熱交
換器、１１２…熱交換器、１２…吸湿用反応塔、１３…
再生用反応塔、１９…吸湿剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田良吉茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小関康雄茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者嵐紀夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者宮寺博茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気を含む排ガスを水分を吸着した吸
着剤と接触させて前記吸着剤中の水分を放出させ、前記
排ガスの水蒸気濃度を高める脱着工程と、前記脱着工程
を経て水蒸気濃度の高められた排ガスを冷媒によって冷
却し、前記排ガス中の水蒸気を凝縮除去し潜熱を取り出
す凝縮工程と、前記凝縮工程を経た排ガスの残存水分を
吸着剤によって吸着する吸着工程とからなり、前記吸着
工程で水分を吸着した吸着剤を前記脱着工程で使用し、
前記凝縮工程で用いた冷媒を他の装置の熱源として用い
ることを特徴とする排ガスから潜熱を回収する方法。
【請求項２】請求項１において、前記吸着工程で前記
排ガス中の水分と前記吸着剤との反応熱で前記排ガスを
加熱し、前記排ガスによって前記凝縮工程で用いた冷媒
を加熱することを特徴とする排ガスから潜熱を回収する
方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記
脱着工程で水分を放出した吸着剤を前記吸着工程で用い
ることを特徴とする排ガスから潜熱を回収する方法。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかにおい
て、前記吸着工程で用いる吸着剤は、ゼオライト、アル
ミナ、活性アルミナおよびシリカゲルを単独ないし複数
種混合したものであることを特徴とする排ガスから潜熱
を回収する方法。
【請求項５】水蒸気を含む排ガスを吸着剤と接触させ
て前記吸着剤中の水分を放出させ、前記排ガスの水蒸気
濃度を高める第１の反応塔と、前記排ガスを冷媒によっ
て冷却し前記排ガス中の水蒸気を凝縮除去し潜熱を取り
出す潜熱回収塔と、前記潜熱回収塔を経た排ガスの残存
水分を吸着剤によって吸着する第２の反応塔を備え、か
つ前記第２の反応塔で水分を吸着した吸着剤を前記第１
の反応塔で使用し、前記潜熱回収塔で用いた冷媒を他の
装置の熱源とする装置を備えたことを特徴とする排ガス
から潜熱を回収する装置。
【請求項６】請求項５において、前記第２の反応塔で
前記排ガス中の水分と前記吸着剤との反応熱で前記排ガ
スを加熱し、前記潜熱回収塔で用いた冷媒は前記排ガス
によって加熱されることを特徴とする排ガスから潜熱を
回収する装置。
【請求項７】請求項５において、前記第１の反応塔で
使用し、水分を放出した吸着剤を前記第２の反応塔で使
用することを特徴とする排ガスから潜熱を回収する装
置。
【請求項８】請求項５において、前記第２の反応塔で
用いる吸着剤は、ゼオライト、アルミナ、活性アルミナ
およびシリカゲルを単独ないし複数種混合したものであ
ることを特徴とする排ガスから潜熱を回収する装置。
【請求項９】水蒸気を含む排ガスの一部または総てを
煙道から分岐させる分岐装置、前記排ガスを吸着剤と接
触させて前記吸着剤中の水分を放出させ、前記排ガスの
水蒸気濃度を高める第１の反応塔と、前記第１の反応塔
を経た排ガスを冷媒によって冷却し、前記排ガス中の水
蒸気を凝縮除去し潜熱を取り出す潜熱回収塔と、前記潜
熱回収塔を経た排ガスの残存水分を吸着剤によって吸着
する第２の反応塔と、前記第１あるいは第２の反応塔の
入口側と煙道との間、前記第１および第２の反応塔の出
口側、前記潜熱回収塔の入口および出口側にそれぞれ配
置された複数の切換弁と、前記第２の反応塔で使用し、
水分を吸着した吸着剤を前記第１の反応塔で使用し、前
記潜熱回収塔で用いた冷媒を他の装置の熱源として用い
る装置を備え、第１の工程では煙道から分岐された排ガ
スを第１の反応塔、潜熱回収装置、第２の反応塔の順に
循環させ、第２の工程では煙道から分岐された排ガスを
第２の反応塔、潜熱回収装置、第１の反応塔の順に循環
させるように前記切換弁を制御し、前記第１、第２の工
程を交互に実行することを特徴とする排ガスから潜熱を
回収する装置。
【請求項１０】請求項９において、前記第２の反応塔
で前記排ガス中の水分と前記吸着剤との反応熱で加熱さ
れた排ガスにより、前記潜熱回収装置で用いた冷媒を加
熱する顕熱回収手段を備えたことを特徴とする排ガスか
ら潜熱を回収する装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記第１および
第２の反応塔内に熱交換器を備え、前記第１および第２
の反応塔のうち吸着工程にある反応塔を冷却することを
特徴とする排ガスから潜熱を回収する装置。
【請求項１２】水蒸気を含む排ガスを液状吸湿剤と接
触させることによって前記排ガス中の水蒸気を脱湿、ま
たは吸湿する第１および第２の反応塔と、前記第１の反
応塔を経て水蒸気濃度の高められた排ガスを冷媒によっ
て冷却し、前記排ガス中に含有された水蒸気を凝縮除去
し潜熱を取り出す潜熱回収塔と、前記液状吸湿剤を前記
第１および第２の反応塔に循環させる循環装置と、前記
潜熱回収塔で用いた冷媒を他の装置の熱源として用いる
装置を備え、前記液状吸湿剤は第２の反応塔内で排ガス
の残存水分を吸着し、第１の反応塔で吸着した水分を放
出することを特徴とする排ガスから潜熱を回収する装
置。
【請求項１３】水蒸気を含む排ガスを吸着剤と接触さ
せて前記吸着剤中の水分を放出させ、前記排ガスの水蒸
気濃度を高める第１の反応塔と、前記第１の反応塔を経
て水蒸気濃度の高められた排ガスを冷媒によって冷却
し、前記排ガス中の水蒸気を凝縮除去し潜熱を取り出す
潜熱回収塔と、前記潜熱回収塔を経た排ガス中の残存水
分を吸着剤によって吸着する第２の反応塔と、吸着剤が
充填された複数の充填塔と、前記複数の充填塔を前記第
１および第２の反応塔間を回転移動可能に支持する回転
移動装置を備え、前記第２の反応塔での水分吸着量が所
定量に達したとき前期充填塔を回転し、前記第２の反応
塔で水分を吸着した吸着剤を前記第１の反応塔で使用し
前記第１の反応塔での水分放出量が所定量に達したとき
前記充填塔を回転し、前記第１の反応塔で用いた水分を
脱着した吸着剤を前記第２の反応塔で使用し、さらに前
記潜熱回収塔で用いた冷媒を他の装置の熱源として用い
る装置を備えたことを特徴とする排ガスから潜熱を回収
する装置。
【請求項１４】請求項１２または請求項１３におい
て、吸着剤として、ゼオライト、アルミナ、活性アルミ
ナ、シリカゲルを単独ないし複数種を混合して用いるこ
とを特徴とする排ガスから潜熱を回収する装置。
【請求項１５】請求項１２において、吸湿剤濃度を40
wt%から70wt%の間で使用することを特徴とする排ガスか
ら潜熱を回収する装置。
【請求項１６】請求項９または請求項１３において、
吸着剤を50℃から150℃の温度範囲で使用することを特
徴とする排ガスから潜熱を回収する方法。
【請求項１７】請求項５ないし請求項１６のいずれか
において、回収熱を７℃以下の冷熱発生装置の駆動熱源
として用いる排ガスから潜熱を回収する装置。