WO2014046147A1 - 蒸気供給システム及びこれを備えたｃｏ2回収設備 - Google Patents

蒸気供給システム及びこれを備えたｃｏ2回収設備 Download PDF

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隆仁 米川
乾　正幸
達也 辻内
修 宮本
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    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the present invention relates to a steam supply system suitable for use in, for example, a CO 2 recovery facility in exhaust gas discharged from an industrial facility, and a CO 2 recovery facility including the same.
  • CO 2 carbon dioxide
  • Targeting industrial facilities for thermal power plants and the like which use a large amount of fossil fuels by contacting the flue gas of a boiler for example, an amine-based CO 2 absorbing solution, removing the CO 2 in the combustion exhaust gas, and a method of recovering, recovered A method for storing CO 2 without releasing it to the atmosphere is known.
  • Patent Document 1 discloses that in a regeneration tower, a MEA (monoethanolamine) aqueous solution is regenerated by heating with a regeneration heater (reboiler), cooled by a heat exchanger, and returned to the de-CO 2 tower.
  • MEA monoethanolamine
  • FIG. 5 shows a schematic configuration showing a reference example of the steam supply system.
  • Absorbing solution regeneration tower (not shown) (not shown) includes a circulation path L 4 for circulating outside the tower, re the steam supplied to the heat transfer tubes 130a of the reboiler 130 is attached to the bottom of the regenerator It is heated.
  • a steam supply pipe 2 is connected to the reboiler 130, and steam is supplied to the heat transfer pipe 130a in the reboiler.
  • the steam that has given heat to the absorption liquid by the heat transfer tube 130a is sent to the condensed water drum 5 and is gas-liquid separated in the condensing drum.
  • the condensed water 6 flows from the bottom of the condensed water drum 5 through the drain extraction pipe 7 and is fed by the pump 8 through the steam drain pipe 9.
  • the internal pressure of the condensed water drum has a small pressure difference in the heat transfer tube provided in the reboiler. This makes it difficult for the condensed water in the heat transfer tube provided in the reboiler to flow to the condensing drum, and the performance of the reboiler and the liquid level of the condensing water drum are unstable.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and steam that can reheat the CO 2 absorbent without degrading the performance of the reboiler by appropriately controlling the internal pressure of the condensed water drum.
  • the purpose is to provide a supply system.
  • the steam supply system of the present invention and the CO 2 recovery facility equipped with the same employ the following means.
  • the reboiler includes a heat transfer tube to which steam for heating is supplied, and a condensate water drum that collects steam condensate led from the heat transfer tube as a steam drain. Is provided with a pressure reducing means for lowering the pressure in the condensed water drum.
  • pressure reducing means for reducing the pressure in the condensate water drum is provided.
  • This pressure reducing means causes a pressure difference between the reboiler and the condensed water drum, and the condensed water easily flows from the high pressure side reboiler to the low pressure side condensed water drum.
  • the performance of a reboiler and the liquid level of a condensed water drum can be stabilized. Since the performance of the reboiler is stabilized, heat can be stably given to the CO 2 absorbing liquid circulating in the regeneration tower. Thus, it is possible to reliably separate the CO 2 in CO 2 absorbing solution in the.
  • the pressure reducing means is a cooling means for cooling the condensed water in the condensed water drum.
  • a cooling means for cooling the condensed water in the condensed water drum is provided.
  • this cooling means for example, a part of the condensed water extracted from the condensed water drum is cooled and returned to the condensed water drum again. Thereby, the temperature in the condensed water drum is cooled, and the pressure in the condensed water drum can be lowered.
  • the cooling means is branched from a steam drain pipe for discharging the steam drain from the condensed water drum, and returns the steam drain to the condensed water drum.
  • the steam drain flows through a drain circulation path branched from a steam drain pipe for discharging the steam drain from the condensed water drum, and is returned to the condensed water drum through a cooler.
  • a drain circulation path branched from a steam drain pipe for discharging the steam drain from the condensed water drum, and is returned to the condensed water drum through a cooler.
  • the cooling means includes a cooler provided in a steam drain pipe for discharging the steam drain from the condensed water drum, and a downstream side of the cooler.
  • a steam drain circuit that is branched and returns the steam drain to the condensing drum.
  • a steam drain circuit that branches off from the downstream side of the cooler and returns the steam drain to the condensate water drum is provided. Thereby, it is not necessary to provide a cooler in the circulation path.
  • the cooling means includes a cooler provided in a reboiler outlet pipe connecting the reboiler and the condensed water drum.
  • a cooler provided in a reboiler outlet pipe connecting the reboiler and the condensed water drum is provided.
  • the temperature of the steam drain collected by the condensed water drum can be lowered. Since the steam drain cooled by the cooler is supplied to the condensate water drum, the saturation temperature and the saturation pressure can be lowered by cooling the condensate water drum. Therefore, the internal pressure of the condensed water drum can be lowered.
  • the decompression means includes a vent pipe for discharging the gas phase in the condensed water drum.
  • vent pipe in the condensate water drum, for example, when the internal pressure of the condensate water drum exceeds a certain value, the vent pipe can be opened to discharge the gas phase in the condensate water drum to lower the internal pressure. it can.
  • a pressure measuring unit for obtaining a differential pressure between the internal pressure of the condensed water drum and the steam pressure supplied to the reboiler, and the pressure measuring unit Control means for controlling the pressure reducing means so that the obtained differential pressure becomes a desired value.
  • a signal is transmitted from a pressure measurement unit that obtains a differential pressure between the internal pressure of the condensate water drum and the vapor pressure supplied to the reboiler to a control unit that controls the decompression unit.
  • the control means that has received the signal can adjust the flow rate of the refrigerant flowing through the cooler by determining the opening of the control means from the differential pressure between the vapor pressure supplied to the reboiler and the internal pressure of the condensed water drum.
  • an absorption tower that absorbs CO 2 in exhaust gas by contacting with the absorption liquid, and CO 2 absorbed by the absorption tower is absorbed in the absorption liquid.
  • a reboiler equipped with the steam supply system described above. The reboiler is provided with a CO 2 recovery facility.
  • the CO 2 recovery system pressure in the heat transfer tube of the reboiler provided in the condensed water drum pressure in the condensate drum to provide a pressure differential It was decided to provide a decompression means for lowering the pressure. Thereby, it is possible to prevent the condensed water generated in the heat transfer tube from flowing stably to the condensed water drum and the condensed water from staying in the heat transfer tube. Therefore, since the reboiler can be operated stably, the CO 2 absorbent circulated to the regeneration tower can be reliably reheated.
  • FIG. 6 shows a basic configuration of the CO 2 recovery apparatus according to the present embodiment.
  • exhaust gas 100 containing CO 2 discharged from industrial equipment such as a boiler and a gas turbine is supplied to the cooling tower 102 by a blower (not shown).
  • the exhaust gas 100 supplied to the cooling tower 102 is cooled by the cooling water 101.
  • the cooling water 101 used for cooling the exhaust gas 100 is supplied again to the cooling tower 102 through the cooler 132 by the pump 131 and is injected in the tower.
  • the cooler 132 uses cooling water 101 a that cools the cooling water 101 supplied to the cooling tower 102.
  • the exhaust gas 100 containing cooled CO 2 is supplied from the lower part of the absorption tower 104 through the exhaust gas line 103.
  • the absorption liquid 113 is supplied from the upper part of the absorption tower 104 and sprayed to the lower part.
  • a CO 2 absorbent 113 amine solution
  • alkanolamine based on alkanolamine
  • a purified gas 150 from which CO 2 has been removed is discharged from the tower top 104 a of the absorption tower 104.
  • the purified gas 150 may contain water vapor and the like.
  • the water vapor in the purified gas 150 is condensed on the packed bed 120 above the absorption tower 104 by being cooled in counterflow contact with the cooling water.
  • the mist eliminator 121 is provided above the packed bed 120 and collects mist in the purified gas 150.
  • a cooler 122 and a pump 123 that circulates part of the condensed water between the cooler 122 and the absorption tower 104 are provided outside the absorption tower 104.
  • the absorption liquid 113 that has absorbed CO 2 in the absorption tower 104 is stored in the tower bottom 104 b, and is pumped from the liquid feed line L 1 connecting the tower bottom 104 b of the absorption tower 104 and the top of the regeneration tower 107 to the regeneration tower 107. 106 and injected toward the filler 140 in the tower.
  • a heat exchanger 109 for exchanging heat between the rich solution 113 (absorbed liquid from which CO 2 has been absorbed) and the lean solution 114 (absorbed liquid from which CO 2 has been removed) is provided at the intersection of the liquid feed lines L 1 and L 2. It has been. In the heat exchanger 109, the rich solution 113 is heated, and the lean solution 114 is cooled.
  • CO 2 absorbing solution 113 having absorbed CO 2 (rich solution) CO 2 is released by the endothermic reaction by countercurrent contact between passing through the filler 140 in the regeneration tower 107.
  • the regenerated lean solution 114 is supplied again to the absorption tower 104 through the lean solution cooling device 105 by the pump 108 as a CO 2 absorbing solution (amine solution) and reused.
  • the lean solution 114 regenerated by releasing CO 2 in the regeneration tower 107 is refluxed to the absorption tower 104 by the pump 108 through a liquid feed line L 2 connecting the tower bottom 107 b of the regeneration tower 107 and the upper portion of the absorption tower 104.
  • the heat exchanger 109 is cooled by exchanging heat with the absorption liquid 113 supplied from the absorption tower 104 to the regeneration tower 107, and further suitable for absorbing CO 2 by the water-cooled cooler 105. It is sufficiently cooled to the required temperature.
  • L 3 is a CO 2 discharge line connected to the top 107 a of the regeneration tower 107.
  • CO 2 released from the CO 2 absorbing solution 113 in the regenerator 107 by L 3 is air is sufficiently cooled through the cooler 115 using cooling water 101 to the gas-liquid separator 111.
  • the CO 2 sent to the gas-liquid separator 111 is separated from the condensed water 110 accompanying the CO 2 removal.
  • the separated CO 2 is sent to a CO 2 compressor not shown.
  • the recovered carbon dioxide (CO 2 ) is then compressed by a CO 2 compressor to obtain high-pressure CO 2 .
  • the condensed water 110 separated in the gas-liquid separator 111 is returned to the upper part of the regeneration tower 107 by a pump 112.
  • the refluxed condensed water 110 cools the condensing unit 141 and suppresses the release of the absorbent and the like.
  • the absorption liquid 113 containing CO 2 in the absorption tower 104 is supplied to the upper part of the regeneration tower 107, passes through the packing material 140, and is stored in the tower bottom 107b.
  • a reboiler 130 is attached to the bottom 107 b of the regeneration tower 107.
  • the circulation passage L 4 for circulating the absorption liquid 113 to Togai, the heat transfer tubes 130a for heating the absorption liquid 113 is attached.
  • Some of the absorption liquid 113 in the column bottom 107b is supplied to reboiler 130 through the circulation passage L 4, it is refluxed into the column after being heated by heat exchange with high-temperature steam. This heating is CO 2 is released from the absorbing solution 113 in the bottom of the column 107 b, also, CO 2 is released from the absorption liquid 113 between indirect gas-liquid on the filling material 140 to be heated in contact.
  • FIG. 1 shows the configuration around the reboiler 130 attached to the bottom 107b of the regeneration tower 107 shown in FIG.
  • a number of heat transfer tubes 130a connected to the steam supply pipe 2 is provided in contact with the absorption liquid flowing through the circulation path L 4.
  • Each heat transfer tube 130 a is connected to the steam discharge tube 4 connected to the condensed water drum 5.
  • the condensed water drum 5 is provided with a measuring unit 10b for measuring pressure.
  • the steam supply pipe 2 is provided with a measuring unit 10a for measuring pressure.
  • a differential pressure is obtained by the control unit 10 by the pressure obtained from the measurement units 10a and 10b.
  • the condensed water drum 5 is provided with a vent pipe 13 (pressure reducing means), and the vent pipe 13 is provided with a control valve 12 for adjusting the flow rate of the vent pipe 13.
  • a gas phase component (steam) in the condensed water drum 5 is released to the outside (for example, the atmosphere) through the vent pipe 13.
  • a steam drain extraction pipe 7 is connected to the bottom of the condensed water drum 5 and connected to the suction part of the pump 8.
  • the discharge part of the pump 8 is connected to a steam drain pipe 9, and a heater 15 is provided in the steam drain pipe 9. Inside the heater 15, a plurality of heat transfer tubes are provided in contact with the steam drain led from the steam drain tube 9. As the heat medium 14 flowing inside the heat transfer tube, for example, a lean solution 114 (see FIG. 6) regenerated by releasing CO 2 is used.
  • the circulation passage L 4 is supplied to reboiler 130 through, regeneration tower 107 after being heated by heat exchange with the heat transfer tube 130a through which steam supplied from the steam supply pipe 2 To reflux.
  • the steam after the heat exchange is supplied into the condensed water drum 5 and separated into gas and liquid in the condensed water drum 5.
  • the internal pressure of the condensed water drum 5 is measured by the measuring unit 10 b of the control unit 10 provided inside the condensed water drum 5.
  • the control unit 10 is controlled so that a differential pressure is provided between the measurement unit 10 a and the measurement unit 10 b that measure the pressure in the steam supply pipe 2.
  • the control unit 10 controls the control valve 12 provided in the vent pipe 13 to Signal 11 is being transmitted.
  • the control valve 12 that has received the signal 11 determines the opening degree of the control valve 12 based on the differential pressure.
  • the condensed water 6 gas-liquid separated by the condensed water drum 5 is supplied to a pump 8 through a steam drain extraction pipe 7.
  • the condensed water 6 supplied to the pump 8 is sent through the steam drain pipe 9.
  • the condensed water 6 is indirectly heated with a heat medium 14 (for example, a lean solution) that flows in the heat transfer pipe that passes through the inside of the heater 15 provided in the steam drain pipe 9.
  • a vent pipe 13 is provided as a pressure reducing means for reducing the pressure in the condensed water drum 5 when the pressure in the condensed water drum 5 rises and becomes close to the pressure in the heat transfer pipe 130a of the reboiler 130. It has been.
  • the vent pipe 13 causes a pressure difference between the reboiler 130 and the condensed water drum 5, and the condensed water 6 easily flows from the high pressure side reboiler 130 to the low pressure side condensed water drum 5. Thereby, the performance of the reboiler 130 and the liquid level of the condensed water drum 5 can be stabilized.
  • the control unit 10 automatically opens and closes the control valve 12 provided in the vent pipe 13. Thereby, the handle operation of the control valve 12 for adjusting the pressure in the condensed water drum 5 becomes unnecessary. Accordingly, it is possible to reduce the time and labor that the operator spends on the valve operation.
  • the drain circulation path 20 is provided with a cooler 21 (cooling means) for cooling the condensed water 6.
  • the condensed water 6 discharged from the condensed water drum 5 flows through the steam drain pipe 9 by the pump 8.
  • a part of the condensed water 6 is provided in the cooler 21 when passing through the cooler 21 by branching the drain circulation path 20 for returning the condensed water 6 to the condensed water drum 5 from the drain steam pipe 9.
  • the refrigerant 22 (for example, rich solution) flowing in the plurality of heat transfer tubes is indirectly cooled and supplied to the condensed water drum 5.
  • the refrigerant 22 flowing inside the cooler 21 is controlled by the control unit 10.
  • the control unit 10 obtains a differential pressure between the measurement unit 10b that measures the internal pressure of the condensed water drum 5 and the measurement unit 10a that measures the steam pressure supplied to the reboiler 130, and the obtained differential pressure is a desired value.
  • the control valve 12a is controlled so that The control unit 10 transmits a signal 11 to a control valve 12 a provided in the drain circulation path 20.
  • the opening degree of the control valve 12a is determined based on the differential pressure, and the amount of the condensed water 6 cooled by the cooler 21 is returned to the condensed water drum 5. .
  • the condensed water 6 flows through the drain circulation path 20 branched from the steam drain pipe 9 that discharges the condensed water 6 from the condensed water drum 5, is cooled through the cooler 21, and is condensed into the condensed water drum. Returned to 5.
  • the saturation temperature and the saturation pressure can be lowered. Thereby, the pressure of the condensed water drum 5 can be lowered.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration showing a modification of the steam supply system according to the second embodiment of the present invention.
  • a cooler 21 provided in a steam drain pipe 9 that discharges the condensed water 6 from the condensed water drum 5, a branch from the downstream side of the cooler 21, and the condensed water drum 5
  • a steam drain circulation path 20 for returning the condensed water 6 is provided.
  • a steam drain circulation path 20 is provided that branches from the downstream side of the cooler 21 and returns the condensed water 6 to the condensed water drum 5. Thereby, it is not necessary to provide the cooler 21 in the circulation path 20.
  • a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the inside of the condensed water drum 5 is decompressed by a cooling means for cooling the condensed water 6 in the condensed water drum 5 instead of the decompressing means of the condensed water drum 5 shown in the first embodiment and the second embodiment.
  • a cooler 21 (cooling means) is provided in the outlet pipe 4 of the reboiler 130 that connects the reboiler 130 and the condensed water drum 5.
  • the cooler 21 is provided in the outlet pipe 4, a pressure loss flowing through the outlet pipe 4 is generated.
  • the fluid in which the steam flowing in the heat transfer tube 130 a of the reboiler 130 and the condensed water 6 are mixed flows in the outlet pipe 4 and is cooled by the cooler 21 provided in the outlet pipe 4.
  • the mixed fluid of the cooled steam and the condensed water 6 is supplied to the condensed water drum 5.
  • the refrigerant 22 (for example, a rich solution) flowing through the plurality of heat transfer tubes provided inside the cooler 21 is controlled by the control unit 10.
  • the control unit 10 obtains a differential pressure between the measurement unit 10b that measures the internal pressure of the condensed water drum 5 and the measurement unit 10a that measures the steam pressure supplied to the reboiler 130, and obtains a differential pressure between the measurement unit 10a and the measurement unit 10b.
  • the control valve 12b is controlled so that the differential pressure obtained in this way becomes a desired value.
  • the temperature of the condensed water 6 collected by the condensed water drum 5 can be lowered.
  • the condensed water drum 5 is supplied with a mixed fluid of the steam cooled by the cooler 21 and the condensed water 6.
  • the saturation temperature and the saturation pressure can be lowered by cooling the condensed water drum 5. Therefore, the internal pressure of the condensed water drum 5 can be lowered.
  • the cooler 21 is provided in the outlet pipe 4, but the present invention is not limited to this, and the cooler 21 may be provided in the steam drain extraction pipe 7. Furthermore, it is good also as providing the extraction port separately from the steam drain extraction piping 7 of the condensed water drum 5, forming the recycle line which circulates the condensed water 6, and providing the cooler 21 on a recycle line.

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Description

蒸気供給システム及びこれを備えたＣＯ2回収設備
　本発明は、例えば産業設備から排出される排ガス中のＣＯ2回収設備に用いられて好適な蒸気供給システム及びこれを備えたＣＯ2回収設備に関するものである。
　火力発電設備等の産業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）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。
　大量の化石燃料を使用する火力発電所等の産業設備を対象に、ボイラの燃焼排ガスを例えばアミン系ＣＯ２吸収液と接触させ、燃焼排ガス中のＣＯ２を除去、回収する方法や、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知られている。
　また、前記のようなＣＯ２吸収液を用い、燃焼排ガスからＣＯ２を除去・回収する工程としては、吸収塔において燃焼排ガスとＣＯ２吸収液とを接触させる工程と、ＣＯ２を吸収した吸収液を再生塔において加熱してＣＯ２を遊離させると共に吸収液を再生して再び吸収塔に循環して再使用する工程が採用されている。
　特許文献１には、再生塔では、再生加熱器（リボイラ）による加熱でＭＥＡ（monoethanolamine）水溶液が再生され、熱交換器により冷却され脱ＣＯ２塔へ戻されることが開示されている。
特開平５－１８４８６６号公報
　しかしながら、このようなＣＯ２回収装置に備えられたリボイラでは、リボイラと凝縮水ドラムの圧力差が小さい。このために、リボイラに備えられた伝熱管内の凝縮水が凝縮水ドラムへと流れにくくなり、リボイラの性能および凝縮水ドラムの液面が不安定になっていた。
　図５には、蒸気供給システムの参考例を示す概略構成が示されている。再生塔（図示せず）の吸収液（図示せず）は、塔外に循環させる循環路Ｌ４と、再生塔の塔底部に付設されたリボイラ１３０の伝熱管１３０ａに供給される蒸気によって再熱されている。リボイラ１３０には、蒸気供給管２が接続され、リボイラ内の伝熱管１３０ａに蒸気が供給される。伝熱管１３０ａにより吸収液に熱を与えた蒸気は、凝縮水ドラム５へと送られて凝縮ドラム内で気液分離されている。また、凝縮水６は、凝縮水ドラム５の底部からドレン抜き出し管７を流れ、ポンプ８により蒸気ドレン管９を介して送液されている。
　図５に示された蒸気供給システムでは、凝縮水ドラムの内圧は、リボイラに備えられた伝熱管内の圧力差が小さい。これにより、リボイラに備えられた伝熱管内の凝縮水が凝縮ドラムへと流れにくくなり、リボイラの性能および凝縮水ドラムの液面が不安定になっていた。
　また、リボイラの性能が低下することから、再生塔内でＣＯ２を吸収したＣＯ２吸収液からＣＯ２を放出させてＣＯ２吸収液を再生する効率が低下していた。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、凝縮水ドラムの内圧を適正に制御することでリボイラの性能を低下させることなくＣＯ２吸収液を再熱することができる蒸気供給システムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の蒸気供給システム及びこれを備えたＣＯ2回収設備は以下の手段を採用する。
　本発明の第１の態様に係る蒸気供給システムは、ボイラから排出される排ガスと接触させて排ガス中のＣＯ2を吸収した後に、加熱されてＣＯ2が離脱された吸収液を昇温するためのリボイラを備え、該リボイラは、加熱用の蒸気が供給される伝熱管と、該伝熱管から導かれる蒸気の凝縮水を蒸気ドレンとして回収する凝縮水ドラムと、を備え、前記凝縮水ドラムには、該凝縮水ドラム内の圧力を低下させる減圧手段が設けられている。
　例えば、凝縮水ドラム内の圧力が上昇し、リボイラの伝熱管内の圧力に近い状態となった場合であっても、凝縮水ドラム内の圧力を低下させる減圧手段が設けられている。この減圧手段によりリボイラと凝縮水ドラムの間に圧力差が生じ、凝縮水が高圧側のリボイラから低圧側の凝縮水ドラムに流れやすくなる。これにより、リボイラの性能および凝縮水ドラムの液面を安定させることができる。リボイラの性能が安定するので、再生塔に循環するＣＯ2吸収液に安定して熱を与えることができる。これにより、ＣＯ2吸収液内のＣＯ2を確実に分離させることができる。
　さらに、本発明の第２の態様に係る蒸気供給システムでは、前記減圧手段は、前記凝縮水ドラム内の凝縮水を冷却する冷却手段とされている。
　凝縮水ドラム内の凝縮水を冷却する冷却手段が設けられている。この冷却手段は、例えば、凝縮水ドラムから抜き出された凝縮水の一部が冷却されて再び凝縮水ドラム内へと戻されている。これにより、凝縮水ドラム内の温度が冷やされて凝縮水ドラム内の圧力を下げることができる。
　さらに、本発明の第３の態様に係る蒸気供給システムでは、前記冷却手段は、前記凝縮水ドラムから前記蒸気ドレンを排出する蒸気ドレン配管から分岐され、該凝縮水ドラムへと前記蒸気ドレンを返送するドレン循環路と、該ドレン循環路側に分岐された前記蒸気ドレンを冷却する冷却器と、を備えている。
　蒸気ドレンは、凝縮水ドラムから蒸気ドレンを排出する蒸気ドレン配管から分岐されるドレン循環路を流れ、冷却器を通って凝縮水ドラムに戻されている。冷却器によって冷やされた蒸気ドレンを凝縮水ドラムに戻すことにより、飽和温度および飽和圧力を下げることができる。これにより、凝縮水ドラムの圧力を下げることができる。
　さらに、本発明の第４の態様に係る蒸気供給システムでは、前記冷却手段は、前記凝縮水ドラムから前記蒸気ドレンを排出する蒸気ドレン配管に設けられた冷却器と、該冷却器の下流側から分岐され、前記凝縮ドラムへと前記蒸気ドレンを返送する蒸気ドレン循環路と、を備えている。
　冷却器の下流側から分岐され、凝縮水ドラムへと蒸気ドレンを返送する蒸気ドレン循環路が設けられている。これにより、循環路に冷却器を設ける必要がない。
　さらに、本発明の第５の態様に係る蒸気供給システムでは、前記冷却手段は、前記リボイラと前記凝縮水ドラムとを接続するリボイラ出口配管に設けられた冷却器を備えている。
　冷却手段として、リボイラと凝縮水ドラムとを接続するリボイラ出口配管に設けられた冷却器が備えられている。これにより、凝縮水ドラムにより回収される蒸気ドレンの温度を下げることができる。凝縮水ドラムには、冷却器によって冷やされた蒸気ドレンが供給されるので、凝縮水ドラムを冷やすことで飽和温度および飽和圧力を下げることができる。したがって、凝縮水ドラムの内圧を下げることができる。
　さらに、本発明の第６の態様に係る蒸気供給システムでは、前記減圧手段は、前記凝縮水ドラム内の気相分を排出するベント管を備えている。
　凝縮水ドラムにベント管を設けることにより、例えば凝縮水ドラムの内圧が一定値以上となった場合に、ベント管を開放して凝縮水ドラム内の気相分を排出して内圧を下げることができる。
　さらに、本発明の第７の態様に係る蒸気供給システムでは、前記凝縮水ドラムの内部圧力と、前記リボイラに供給される蒸気圧力との差圧を得る圧力測定部と、該圧力測定部にて得られた差圧が所望値となるように前記減圧手段を制御する制御手段と、を備えている。
　凝縮水ドラムの内圧とリボイラに供給される蒸気圧との差圧を得る圧力測定部から信号が減圧手段を制御する制御手段へと発信される。信号を受信した制御手段は、リボイラに供給される蒸気圧と、凝縮水ドラムの内圧との差圧から制御手段の開度が決められて冷却器を流れる冷媒の流量を調整することができる。
　さらに、本発明の第８の態様に係るＣＯ2回収設備では、排気ガス中のＣＯ2を前記吸収液と接触させて吸収する吸収塔と、前記吸収塔で吸収されたＣＯ2を前記吸収液から放出する再生塔と、を備えたＣＯ2回収設備であって、前記再生塔には、上記に記載の蒸気供給システムを備えたリボイラが設けられている。
　蒸気供給システムによりリボイラの性能が安定するので、再生塔に循環するＣＯ2吸収液に安定して熱を与えることができる。これにより、ＣＯ2吸収液内のＣＯ2を確実に分離させることができるので、安定したＣＯ2の回収が可能となる。
　本発明の蒸気供給システム及びこれを備えたＣＯ2回収設備によると、ＣＯ２回収装置に備えられたリボイラの伝熱管内の圧力と凝縮水ドラムの内圧に圧力差を設けるように凝縮水ドラム内の圧力を低下させる減圧手段を設けることとした。これにより伝熱管内で発生した凝縮水が凝縮水ドラムへと安定して流されて伝熱管内に凝縮水が滞留することを防ぐことができる。したがって、安定してリボイラを運転することができるので、再生塔に循環するＣＯ2吸収液を確実に再熱することができる。
本発明の第１実施形態に係る蒸気供給システムを示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る蒸気供給システムを示す概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る蒸気供給システムの変形例を示す概略構成図である。 本発明の第３実施形態に係る蒸気供給システムを示す概略構成図である。 蒸気供給システムの参考例を示す概略構成図である。 本発明の蒸気供給システムが適用されるＣＯ2回収装置の概略構成図である。
　以下に、本発明に係る蒸気供給システム及びこれを備えたＣＯ2回収設備の実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
　以下、本発明の第１実施形態について説明する。
　図６には、本実施形態に係るＣＯ2回収装置の基本的な構成が示されている。
　図６に示されるように、ＣＯ2回収装置では、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１００が、図示されないブロワによって冷却塔１０２へと供給されている。冷却塔１０２へと供給された排ガス１００は、冷却水１０１によって冷却される。排ガス１００を冷却するのに用いられた冷却水１０１は、ポンプ１３１により、冷却器１３２を通り再び冷却塔１０２へと供給されて塔内で噴射されている。なお、冷却器１３２には、冷却塔１０２へと供給される冷却水１０１を冷やす冷却水１０１ａが用いられている。
　冷却されたＣＯ2を含有する排ガス１００は、排ガスライン１０３を介して吸収塔１０４の下部から供給される。吸収液１１３は、吸収塔１０４の上部から供給されて下部へと噴射されている。吸収塔１０４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１１３（アミン溶液）は、充填剤１２０を通過する間に排ガス１００と対向流接触される。これにより排ガス１００中のＣＯ2は、ＣＯ2吸収液１１３に吸収され、産業設備から排出された排ガス１００からＣＯ2が除去される。吸収塔１０４の塔頂部１０４ａからはＣＯ2が除去された浄化ガス１５０が排出されている。
　吸収液１１３にＣＯ２が吸収されることによって、吸収液１１３は発熱して液温が上昇するため、浄化ガス１５０には水蒸気等が含まれ得る。浄化ガス１５０中の水蒸気は、吸収塔１０４上部の充填層１２０上で冷却水と対向流接触で冷却されることで凝縮する。ミストエリミネータ１２１は、充填層１２０の上方に設けられ、浄化ガス１５０中のミストを捕集する。吸収塔１０４外には、冷却器１２２と、凝縮水の一部を冷却器１２２と吸収塔１０４内との間で循環させるポンプ１２３とが設けられている。
　吸収塔１０４でＣＯ2を吸収した吸収液１１３は、塔底部１０４ｂに貯溜され、吸収塔１０４の塔底部１０４ｂと再生塔１０７の上部とを接続する送液ラインＬ1から再生塔１０７へ、ポンプ１０６によって供給され塔内で充填剤１４０へ向けて噴射される。送液ラインＬ1とＬ２の交差部分においてリッチ溶液１１３（ＣＯ2が吸収された吸収液）とリーン溶液１１４（ＣＯ2が除去された吸収液）とを熱交換する熱交換器１０９が設けられている。熱交換器１０９でリッチ溶液１１３は加熱され、リーン溶液１１４は冷却される。
　ＣＯ2を吸収したＣＯ2吸収液１１３（リッチ溶液）は、再生塔１０７において充填剤１４０を通過する間の対向流接触による吸熱反応によりＣＯ2が放出される。再生塔１０７の塔底部１０７ｂに至る頃には、大部分のＣＯ2が除去され、リーン溶液１１４として再生される。この再生されたリーン溶液１１４は、ＣＯ2吸収液（アミン溶液）としてポンプ１０８によりリーン溶液冷却装置１０５を介して再び吸収塔１０４に供給され、再利用されるものである。
　再生塔１０７でＣＯ2を放出して再生されたリーン溶液１１４は、再生塔１０７の塔底部１０７ｂと吸収塔１０４の上部とを接続する送液ラインＬ２を通じてポンプ１０８によって吸収塔１０４に還流され、その間に、熱交換器１０９において、吸収塔１０４から再生塔１０７に供給される吸収液１１３との間で熱交換して冷却され、更に、水冷式冷却器１０５によって、ＣＯ2の吸収に適した温度まで充分に冷却される。
　Ｌ3は再生塔１０７の塔頂部１０７ａと接続されたＣＯ2排出ラインである。Ｌ3により再生塔１０７においてＣＯ2吸収液１１３から放出されたＣＯ2は、冷却水１０１を用いた冷却器１１５を介して充分に冷却されて気液分離器１１１へと送気される。気液分離器１１１に送気されたＣＯ2は、ＣＯ2除去後に同伴された凝縮水１１０と分離される。分離後のＣＯ2は、図示されないＣＯ2圧縮装置へと送気される。その後回収された炭酸ガス（ＣＯ2）はＣＯ2圧縮装置により圧縮して、高圧ＣＯ2を得ている。気液分離器１１１において分離された凝縮水１１０は、ポンプ１１２によって再生塔１０７上部に還流される。
　還流された凝縮水１１０は、凝縮部１４１を冷却して吸収剤等の放出が抑制される。
　吸収塔１０４内のＣＯ2を含む吸収液１１３は、再生塔１０７の上部に供給され、充填材１４０を通過して塔底部１０７ｂに貯溜される。再生塔１０７の塔底部１０７ｂには、リボイラ１３０が付設されている。また、吸収液１１３を塔外に循環させる循環路Ｌ４と、吸収液１１３を加熱するための伝熱管１３０ａが付設される。塔底部１０７ｂの吸収液１１３の一部は、循環路Ｌ４を通してリボイラ１３０に供給され、高温蒸気との熱交換によって加熱された後に塔内へ還流される。この加熱によって、塔底部１０７ｂの吸収液１１３からＣＯ2が放出され、又、間接的に加熱される充填材１４０上での気液接触間にも吸収液１１３からＣＯ2が放出される。
　図１には、図６に示した再生塔１０７の塔底部１０７ｂに付設したリボイラ１３０周りの構成が示されている。リボイラ１３０の内部には、蒸気供給管２に接続されている多数の伝熱管１３０ａが、循環路Ｌ４を流れる吸収液と接触するように設けられている。各伝熱管１３０ａは、凝縮水ドラム５と接続されている蒸気排出管４と接続される。
　凝縮水ドラム５には、圧力計測のための測定部１０ｂが設けられている。また、蒸気供給管２には、圧力計測のための測定部１０ａが設けられている。これら測定部１０ａ，１０ｂから得られる圧力によって制御部１０にて差圧が得られるようになっている。さらに、凝縮水ドラム５には、ベント管１３（減圧手段）が設けられ、ベント管１３には、ベント管１３の流量を調整する制御弁１２が設けられている。このベント管１３を介して、凝縮水ドラム５内の気相分（蒸気）が外部（例えば大気）へと放出されるようになっている。
　凝縮水ドラム５の底部には、蒸気ドレン抜き出し管７が接続され、ポンプ８の吸入部へと接続されている。
　ポンプ８の吐出部は蒸気ドレン管９と接続され、蒸気ドレン管９には、加熱器１５が設けられている。加熱器１５の内部には、複数の伝熱管が蒸気ドレン管９から導かれた蒸気ドレンと接触するように設けられている。伝熱管の内部を流れる熱媒１４には、例えば、ＣＯ2を放出して再生されたリーン溶液１１４（図６参照）が用いられる。
　次に上記構成の蒸気供給システムの動作について説明する。
　塔底部１０７ｂの吸収液１１３の一部は、循環路Ｌ４を通してリボイラ１３０に供給され、蒸気供給管２から供給される蒸気が流れる伝熱管１３０ａとの熱交換によって加熱された後に再生塔１０７内へ還流される。
　熱交換後の蒸気は、凝縮水ドラム５内へと供給されて凝縮水ドラム５内で気液分離されている。
　凝縮水ドラム５の内部に設けられた制御部１０の測定部１０ｂによって、凝縮水ドラム５の内圧が測定されている。制御部１０は、蒸気供給管２の管内圧力を測定する測定部１０ａと測定部１０ｂとが差圧を設けるように制御される。制御部１０は、測定部１０ｂの圧力が上昇して測定部１０ａとの差圧が、一定値を超えて均圧に近い状態となった場合に、ベント管１３に設けられた制御弁１２に信号１１を送信している。信号１１を受信した制御弁１２は、差圧に基づいて制御弁１２の開度が決定される。
　凝縮水ドラム５により気液分離された凝縮水６は、蒸気ドレン抜き出し管７を介してポンプ８へと供給される。ポンプ８へと供給された凝縮水６は、蒸気ドレン管９内を通って送液される。また、凝縮水６は蒸気ドレン管９に設けられた加熱器１５の内部を通る伝熱管内を流れる熱媒１４（例えばリーン溶液）と間接加熱される。
　本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
　凝縮水ドラム５内の圧力が上昇し、リボイラ１３０の伝熱管１３０ａ内の圧力と均圧に近い状態となった場合に、凝縮水ドラム５内の圧力を低下させる減圧手段としてベント管１３が設けられている。ベント管１３によりリボイラ１３０と凝縮水ドラム５の間に圧力差が生じ、凝縮水６が高圧側のリボイラ１３０から低圧側の凝縮水ドラム５に流れやすくなる。これにより、リボイラ１３０の性能および凝縮水ドラム５の液面を安定させることができる。
　リボイラ１３０の性能を安定させることができるので、再生塔１０７に循環するＣＯ2吸収液１１３に安定して熱を与えることができる。これにより、ＣＯ2吸収液内のＣＯ2を確実に分離させることができる。
　制御部１０により、自動的にベント管１３に設けられた制御弁１２の開閉が行われる。これにより、凝縮水ドラム５内の圧力を調整するための制御弁１２のハンドル操作が不要となる。従って、オペレータ等が弁操作に費やす時間や労力を軽減することができる。
［第２実施形態］
　次に、本発明の第２実施形態について、図２および図３を用いて説明する。
　本実施形態は、第１実施形態に示した凝縮水ドラム５の減圧手段であるベント管１３に代えて、凝縮水ドラム５内の凝縮水６を冷却する冷却手段によって凝縮水ドラム５内を減圧するものである。したがって、第１実施形態と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
　図２で示されているように、凝縮水ドラム５から凝縮水６を排出する蒸気ドレン配管９から分岐され、凝縮水ドラム５へと凝縮水６を返送するドレン循環路２０が設けられている。このドレン循環路２０には、凝縮水６を冷却する冷却器２１（冷却手段）が設けられている。凝縮水ドラム５から排出された凝縮水６は、ポンプ８により蒸気ドレン配管９内を流れる。凝縮水ドラム５へと凝縮水６を返送するドレン循環路２０がドレン蒸気配管９から分岐されることにより、凝縮水６の一部は、冷却器２１を通る際に冷却器２１内に設けられた複数の伝熱管内を流れる冷媒２２（例えばリッチ溶液）に間接冷却されて凝縮水ドラム５へと供給される。
　冷却器２１の内部を流れる冷媒２２は、制御部１０により制御される。制御部１０は、凝縮水ドラム５の内部圧力を測定する測定部１０ｂと、リボイラ１３０に供給される蒸気圧力を測定する測定部１０ａとの差圧を得て、得られた差圧が所望値となるように制御弁１２ａを制御している。制御部１０は、ドレン循環路２０に設けられた制御弁１２ａに信号１１を送信している。信号１１を受信した制御弁１２ａは、差圧に基づいて制御弁１２ａの開度が決定され、冷却器２１によって冷却された凝縮水６の凝縮水ドラム５へと返送される量が制御される。
　本実施形態によれば、凝縮水６は、凝縮水ドラム５から凝縮水６を排出する蒸気ドレン配管９から分岐されるドレン循環路２０を流れ、冷却器２１を通って冷却されて凝縮水ドラム５に戻される。冷却器２１によって冷やされた凝縮水６を凝縮水ドラム５に戻すことにより、飽和温度および飽和圧力を下げることができる。これにより、凝縮水ドラム５の圧力を下げることができる。
　図３には、本発明の第２実施形態に係る蒸気供給システムの変形例を示す概略構成が示されている。図３に示されているように、凝縮水ドラム５から凝縮水６を排出する蒸気ドレン配管９に設けられた冷却器２１と、冷却器２１の下流側から分岐され、凝縮水ドラム５へと凝縮水６を返送する蒸気ドレン循環路２０とが設けられている。
　本実施形態の変形例によれば、冷却器２１の下流側から分岐され、凝縮水ドラム５へと凝縮水６を返送する蒸気ドレン循環路２０が設けられている。これにより、循環路２０に冷却器２１を設ける必要がない。
［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態について、図４を用いて説明する。
　本実施形態は、第１実施形態および第２実施形態に示した凝縮水ドラム５の減圧手段に代えて、凝縮水ドラム５内の凝縮水６を冷却する冷却手段によって凝縮水ドラム５内を減圧するものである。したがって、第１実施形態および第２実施形態と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
　図４で示されているように、リボイラ１３０と凝縮水ドラム５とを接続するリボイラ１３０の出口配管４に冷却器２１（冷却手段）が設けられている。
　本実施形態では、出口配管４に冷却器２１が設けられていることにより、出口配管４内を流れる圧力損失が発生する
　リボイラ１３０の伝熱管１３０ａの内部を流れる蒸気と凝縮水６が混合した流体が、出口配管４内を流れ、出口配管４に設けられた冷却器２１によって冷却される。冷却された蒸気と凝縮水６の混合流体は、凝縮水ドラム５へと供給される。
　冷却器２１の内部に設けられた複数の伝熱管内を流れる冷媒２２（例えばリッチ溶液）は、制御部１０により制御される。制御部１０は、凝縮水ドラム５の内部圧力を測定する測定部１０ｂと、リボイラ１３０に供給される蒸気圧力を測定する測定部１０ａとの差圧を得て、測定部１０ａおよび測定部１０ｂにて得られた差圧が所望値となるように制御弁１２ｂが制御される。
　本実施形態によれば凝縮水ドラム５により回収される凝縮水６の温度を下げることができる。凝縮水ドラム５には、冷却器２１によって冷やされた蒸気と凝縮水６の混合流体が供給される。凝縮水ドラム５を冷やすことで飽和温度および飽和圧力を下げることができる。したがって、凝縮水ドラム５の内圧を下げることができる。
　また、本実施形態では、出口配管４に冷却器２１を設けることとしたが、これに限定されることなく、蒸気ドレン抜き出し配管７に設けても良い。さらには、凝縮水ドラム５の蒸気ドレン抜き出し配管７とは別に抜き出し口を設けて、凝縮水６を循環するリサイクルラインを形成して、リサイクルライン上に冷却器２１を設けることとしても良い。
２　蒸気供給管
４　出口配管
５　凝縮水ドラム
６　凝縮水
７　蒸気ドレン抜き出し配管
８　ポンプ
９　蒸気ドレン配管
１０　制御部
１０ａ，ｂ　測定部
１１　信号
１２，１２ａ，１２ｂ　制御弁
１３　ベント管
１４　熱媒
１５　加熱器
２０　循環路
２１　冷却器
２２　冷媒
１３０　リボイラ
１３０ａ　伝熱管
Ｌ４　循環路

Claims (8)

  1. 　ボイラから排出される排ガスと接触させて排ガス中のＣＯ2を吸収した後に、加熱されてＣＯ2が離脱された吸収液を昇温するためのリボイラを備え、
    　該リボイラは、加熱用の蒸気が供給される伝熱管と、
    　該伝熱管から導かれる蒸気の凝縮水を蒸気ドレンとして回収する凝縮水ドラムと、を備え、
    　前記凝縮水ドラムには、該凝縮水ドラム内の圧力を低下させる減圧手段が設けられている蒸気供給システム。
  2. 　前記減圧手段は、前記凝縮水ドラム内の凝縮水を冷却する冷却手段とされている請求項１に記載の蒸気供給システム。
  3. 　前記冷却手段は、前記凝縮水ドラムから前記蒸気ドレンを排出する蒸気ドレン配管から分岐され、該凝縮水ドラムへと前記蒸気ドレンを返送するドレン循環路と、
    　該ドレン循環路側に分岐された前記蒸気ドレンを冷却する冷却器と、
    　を備えている請求項２に記載の蒸気供給システム。
  4. 　前記冷却手段は、前記凝縮水ドラムから前記蒸気ドレンを排出する蒸気ドレン配管に設けられた冷却器と、
    　該冷却器の下流側から分岐され、前記凝縮ドラムへと前記蒸気ドレンを返送する蒸気ドレン循環路と、
    　を備えている請求項２に記載の蒸気供給システム。
  5. 　前記冷却手段は、前記リボイラと前記凝縮水ドラムとを接続するリボイラ出口配管に設けられた冷却器を備えている請求項２に記載の蒸気供給システム。
  6. 　前記減圧手段は、前記凝縮水ドラム内の気相分を排出するベント管を備えている請求項２に記載の蒸気供給システム。
  7. 　前記凝縮水ドラムの内部圧力と、前記リボイラに供給される蒸気圧力との差圧を得る圧力測定部と、
    　該圧力測定部にて得られた差圧が所望値となるように前記減圧手段を制御する制御手段と、
    　を備えている請求項１から請求項６のいずれかに記載の蒸気供給システム。
  8. 　排気ガス中のＣＯ2を前記吸収液と接触させて吸収する吸収塔と、
    　前記吸収塔で吸収されたＣＯ2を前記吸収液から放出する再生塔と、を備えたＣＯ2回収設備であって、
    　前記再生塔には、請求項１から７のいずれかに記載の蒸気供給システムを備えたリボイラが設けられているＣＯ2回収設備。
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