JPH029414A

JPH029414A - 燃焼ガス処理装置

Info

Publication number: JPH029414A
Application number: JP63159222A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kudome; 正敏久留; Kazuaki Oshima; 大嶋　一晃; Jun Izumi; 順泉
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1990-01-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、燃焼ガス、殊にクリーン燃料といわれている
ＩＪＧやメタノール等を燃焼させて得られる燃焼ガスを
処理する装置に関する。更に詳細には、本発明は、この
ような燃焼ガスに含有されている水分（湿分）、炭酸ガ
ス及び最適にはこれらに加えて窒素ガスを回収するとと
もに、排熱回収を図るようにした装置に関する。

従来の技術従来技術によれば、ＬＮＧ燃焼ボイラ等から排出される
燃焼ガスは冷却水（海水）で冷却され、その含有する湿
分が凝縮回収されている。

発明が解決しようとする課題このような従来技術は、しかし、次のような問題を有し
、これらの問題が燃焼ガス中の湿分回収技術の実用化へ
の妨げとなっていた。

（１）一般に、燃焼ガスの温度は１００℃〜１５０℃程
度であり、その含有する湿分的２０％ＶＯＩ・に相当す
る飽和温度約６０℃以下にして水分を凝傭させるには、
凝縮器伝熱面の伝熱特性が低く、したがって設備が大型
化し、建設費が高く、所要スペースも大きかった。

（２）また、燃焼ガスの保有熱は、冷却水に廃棄され、
温排水の増加の原因となるとともに、多量の冷却水量を
必要とした。

（３）排ガス保有熱の有効利用がなされていなかった。

（４）排ガス中に含まれている炭酸ガスが凝縮水中に混
入するので、凝縮水系の炭酸腐食等の対策のため、大型
の気曝装置やイオン交換樹脂塔を用いて、炭酸ガスや炭
酸イオンを除く必要があった。

課題を解決するための手段本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
、燃焼ガスの流れの上流側から順次、排熱回収給水加熱
装置、圧力スイング吸着式水分回収装置及び圧力スイン
グ吸着式炭酸ガス回収装置を配置し、前記水分回収装置
から取出される再生ガス中の湿分を凝縮をする湿分凝縮
装置を設けるとともに、前記炭酸ガス回収装置から取出
される再生ガス中の炭酸ガスを液化炭酸ガス又は高圧ガ
ースとする炭酸ガス処理装置を設け、かつ前記湿分凝縮
装置で生成される水を前記排熱回収給水加熱装置へ送っ
て燃焼ガスにより加熱させる給水ラインを設けるととも
に、同湿分凝縮装置から排出されるガスを再循環させて
前記水分回収装置の入口燃焼ガスに混合させるガス再循
環ラインを設けたものである。

作用このような手段によれば、したがって、燃焼ガスは、そ
の中に含有されている水分がまず水分回収装置で吸着除
去され、それから炭酸ガスが炭酸ガス回収装置で吸着除
去された後大気中へ排出される。一方、給水加熱装置で
排熱が回収されて温水（給水）が製造されるとともに、
炭酸ガス処理装置で液化炭酸ガス又は高圧ガスが製造さ
れる。

また、湿分凝縮装置から排出されるガスが再循環されて
、水分回収装置の入口燃焼ガスに混合され、その湿分濃
度を高めるので、水分回収装置の除湿性能が高められる
。

実施例以下図面を参照して、本発明の最適な実施例について詳
述する。

単一の図において、ｌは燃焼ガス発生源の一例としてＬ
ＮＧ燃焼ボイラを示し、その炉内にバーナより供給され
たＬＮＧ　２が、ダンパ等の流量制御装置３、押込ファ
ン４、空気予熱装置５及びバーナ風箱６を経て導入され
た空気中の酸素を得て燃焼し、燃焼ガス７が発生する。

しかして、ＬＩＩＧ　Ｚ中には通常８０％〜９５％のメ
タンガス（ＣＨ，）が含有されており、その燃焼ガス７
ｖｏｌ。

中には約１５〜２０％　　の水分、約工０％ｖｏ１．程
度の炭酸ガス及び約７０〜７５％ｖｏ１．の窒素ガスが
含有されている。

このように水分、炭酸ガス及び窒素ガスを含有する燃焼
ガス７は、ボイラｌで熱交換を行なった後、ダンパ等の
流量制御装置８を経て、前述した空気予熱装置５に導か
れ、ここで燃焼用空気と熱交換を行ない、その結果通常
１００’Ｃ〜１５０　’ＣＮ　度ノガス温度となる。

この燃焼ガスは、それから、ダンパ等の流量制御装置９
、昇圧ファン１ｏ及び排熱回収給水加熱装置ＩＩを経て
、圧力スイング吸着式の水分回収装置１２に導かれる。

この場合、燃焼ガスは、昇圧ファンＩＯにより水分回収
装置１２に必要な圧力である約１．５気圧迄昇圧され、
また給水加熱装置１１で給水を加熱した後約８０℃〜１
３０℃の温度となる。

圧力スイング吸着式水分回収装置１２は、それ自体よく
知られているように、γ−アルミナ系水分吸着剤を充填
した吸着塔を包含し、燃焼ガスをこの吸着塔に導き、大
気圧近傍からより低圧の真空圧側を用いた圧力スイング
吸着法により、燃焼ガスに含有されている水分を選択的
に吸着回収する。

この水分回収袋［１２で水分を吸着除去された乾燥燃焼
ガスは、それから、同様に圧力スイング吸着式の炭酸ガ
ス回収装置１３に導かれる。

この炭酸ガス回収装置１３も、それ自体よく知られてい
るように、Ｆｉｇ−Ｘ型ゼオライトあるいはＩｌａの一
部又は全てをＣａ等の金属に置換したＭａ−Ｘ型ゼオラ
イトを充填した吸着塔を包含し、乾燥燃焼ガスをこの吸
着塔に導き、大気圧近接からより低圧の真空圧側を用い
た圧力スイング吸着法により、燃焼ガス中に含有されて
いる炭酸ガスを選択的に吸着回収する。

この炭酸ガス回収装置１３で炭酸ガスを吸着除去された
燃焼ガス（乾燥窒素ガス−濃度的９８％ｖｏｌ・）は、
それから、同様に圧力スイング式の窒素ガス回収装置１
４に導かれる。

この窒素ガス回収装置１４も、それ自体よく知られてい
るように、Ｎａ　　Ｘ型ゼオライトを充填した吸着塔を
包含し、燃焼ガスをこの吸着塔に導き、大気圧近傍から
より低圧の真空圧側を用いた圧力スイング吸着法により
、燃焼ガス中に含有されている窒素ガスを選択的に吸着
回収する。

この室木ガス回収装置１１４で窒素ガスを吸着除去され
た燃焼ガスは、最終的に約１％ｖｏｌ°程度の酸素であ
り、煙突ライン１５を通して大気中に排出される。この
煙突ライン１５には、また、空気予熱装置５をバイパス
するライン１６、及び／又は排熱回収給水加熱装置１１
、水分回収装置１２、炭酸ガス回収装置１３、窒素ガス
回収装置１４をバイパスするライン１７を通して、空気
予熱装置５の上流側及び／又は下流側の燃焼ガスを導く
ことができるようになっている。

そして、これらのバイパスライン１８．１７の途中には
、それぞれ、ダンパ等のバイパス流量制御装置１８．１
９が設けられている。

後者の流量制御装置１９は、給水加熱装置１１を通過す
る燃焼ガス量を＊＊するために作動される。

すなわち、以上述べたシステムにおいて、回収水量は燃
焼ガス中の湿分量により一義的に決定されるため、その
流量制御は給水加熱装置ｕｌｌをｉ！１過する燃焼ガス
量を制御して行なわれるが、この燃焼ガス量の制御は、
給水加熱装Ｗ１１１の出口給水流量を検出し、所要流量
となる様に、流量制御装置１９を作動させて行なう。

さて、水分回収装置１２で吸着された燃焼ガス中の水分
は、炭酸ガス回収装置１３より排出される窒素富化ガス
の一部分例えば水分回収装置１１２の入口燃焼ガスの約
１０〜１５％ｖｏｌ・程度が水分回収装置１２の再生ガ
ス用としてう゛イン２０．２１を通して分流供給され、
水分回収装置１２で吸着された燃焼ガス中の水分が、こ
の再生ガスと共に、真空ポンプ２２によって約０．５気
圧〜０．２気圧迄減圧して回収され、その後昇圧＠２３
によって大気圧近傍（１，７気圧程度）まで昇圧されて
、湿分凝縮装［２４に導かれる。

この湿分凝縮装置２４には、冷却水供給管２５により冷
却水が供給される。冷却水はＬＮＧ冷熱を利用し、１５
℃〜２０℃以下となっていることが好ましく、その流量
は、真空ポンプ２２によって回収された湿分が湿分凝縮
装置２４の器内圧力（はぼ大気圧）及び温度（室温付近
）における飽和湿分を除いて、全て凝縮され、かつ排熱
回収給水加熱器１１の出口給水温度が所定の温度となる
様に、制御される。

また、湿分凝縮装！！２４の器内圧力は、前述したバイ
パスライン１７の途中部分に接続したライン２６に設け
たバイパス弁２７により大気圧近傍に制御されており、
過渡応答時等に過剰な湿分が真空ポンプ２２により回収
され、昇圧機２３によって導入された場合には、このバ
イパス弁２７によって系外に放出され、水分回収装置１
２が過負荷により破過するのを防止している。

一方、定常状態においては、湿分凝縮装置１２４に昇圧
機２３により導入された再生ガスが、湿分凝縮装置２４
の器内圧力及び温度における飽和湿分を含有したまま、
ライン２８及びダンパ等の流量制御袋置２９を通して水
分回収装置１２へ再循環されて、その入口燃焼ガスに混
合され、これにより循環系及び湿分再生回収系の湿分濃
度を上げて、水分回収装置１２の除湿性能を向上せしめ
る。

湿分凝縮装置２４において、凝縮水は、凝縮水冷却管３
０により室温（約３０℃）迄過冷却され、その後、給水
ポンプ３１及び水位制御弁３２を経て、ライン３３を通
して排熱回収給水加熱装置１１へ導かれ、燃焼ガスによ
り所定の温度（約５０℃〜８０℃）迄加熱された後、温
水として取り出される。制御弁３２は、湿分凝縮装置２
４の凝縮水レベルを制御している。

そして、排熱回収給水加熱装置１１の入口給水量、ある
いは入口の燃焼ガス温度の変化に応じて、給水加熱装置
１１の入口給水温度を、冷却水量を変えることにより変
化せしめ、最終的には、取り出される温水温度を所定の
値に制御する。

また、過渡応答時、あるいは炭酸ガス回収量を優先する
場合において、排熱回収給水加熱装置１１を通過する燃
焼ガス流量と給水流量のバランスが異なった運転をする
ときには、排熱回収給水加熱装置１１をバイパスするラ
イン３４に設けた給水バイパス弁３５を、冷却水量制御
に先行させて作動させ、取り出される温水の温度を制御
する。この場合、温水量は所定量とは一致せず、過剰な
場合には、給水（温水）供給ライン３６から分岐したラ
イン３７に設けた弁３８を開けて、系外に廃棄する。

一方、炭酸ガス回収装置１３で吸着された燃焼ガス中の
炭酸ガスは、真空ポンプ３９によって約０．５〜０．２
気圧迄減圧して回収され、炭酸ガス凝縮装置４０に導か
れる。この炭酸ガス凝縮装置４０には、ＬＮＧ冷熱を利
用して一８０℃〜−１００℃以下に冷却された窒素ガス
等のキャリアガスが供給される冷却管４１が設けてあり
、炭酸ガスは大気圧近傍で凝縮液化される。このように
して得られた液化炭酸ガスは、それから移送ポンプ４２
及び液レベル制御弁４３を経て、移送される。

また、窒素ガス回収装置１４で吸着された燃焼ガス中の
窒素ガスは、真空ポンプ４４によって、約０．５〜０．
２気圧迄減圧して、回収される。

窒素ガスを回収する必要が無い場合、あるいは煙突から
の燃焼ガスの拡散及びバイパスガス中に含有する湿分の
煙突出口での凝縮による白煙の発生防止の観点から、煙
突人口ガス温度の調整が必要な場合には、窒素ガス回収
装置１４を全く省くか、又は小容量の装置とし、炭酸ガ
ス回収装置１３より排出される燃焼ガスの流量をダンパ
等の流量制御装置４５．４６により制御し、またバイパ
スライン１６゜１７を通過する燃焼ガスの流量をそれぞ
れ流量制御装置１８．１９により制御することによって
、煙突入口ガス温度を調節するようにする。

なお、図中、４７〜６２は、それぞれ、水分回収装置１
２、炭酸ガス回収装置１３及び窒素ガス回収装置１４に
関連して設けられたダンパ等のガス切替装置を示す。

以上添付図面を参照して本発明の最適な実施例について
説明してきたが、本発明は、この特定の実施例に決して
限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱することな
く種々の変形がなし得ることは勿論である。

例えば、炭酸ガス凝縮装置４０に代えて、炭酸ガス圧縮
機及び膨張弁等からなる炭酸ガス液化装置を設けたり、
又は高圧ガスとするための昇圧装置を設けたりすること
もできる。

また、水分回収装置１２及び湿分凝縮装置２４に代えて
、熱交換器方式の湿分凝縮回収装置を設けることもでき
る。

発明の効果本発明によれば、次のような効果を有する。

（１）排熱回収給水加熱装置の設置により、排ガス保有
熱を回収して温水を製造することができるとともに、排
ガス保有熱の有効利用ができる。

（２）圧力スイング吸着式水分回収装置により排ガス中
の水分が選択的に吸着回収されるため、湿分凝縮装置を
通過するガス量が低減し凝縮装置が大幅にコンパクト化
される。

（３）湿分凝縮装置から排出されるガスが再循環されて
、水分回収装置の入口燃焼ガスに混合され、その湿分濃
度を高めるので、水分回収装置の除湿性能が高められる
。

（４）回収された水分中に含まれる炭酸成分は、はとん
ど存在しない。

（５）圧力スイング吸着式炭酸ガス回収装置により、炭
酸ガスを併産できる。

また、上述した実施例によれば、次のような効果らある
。

（１）圧力スイング吸着式窒素ガス回収装置により、窒
素ガスを併産できる。

（２）空気予熱装置及び排熱回収給水加熱装置にそれぞ
れバイパスラインを設けて、そのバイパス流量を制御す
ることにより、煙突入口ガス温度を制御できる。

【図面の簡単な説明】

単一の図は、本発明による燃焼ガス処理装置の一例を示
す系統図である。 ■・・ＬＮＧ燃焼ボイラ、５・・空気予熱装置、７・・
燃焼ガス、１１・・排熱回収給水加熱装置、１２・・水
分回収装置、１３・・炭酸ガス回収装置、１４・・窒素
ガス回収装置、１５・・煙突ライン、２０゜２１・・再
生ガス供給ライン、２４・・湿分凝縮装置、・ガス再循
環ライン、・炭酸ガス凝縮装（ほか１名）

Claims

【特許請求の範囲】１　燃焼ガスの流れの上流側から順次、排熱回収給水加
熱装置、圧力スイング吸着式水分回収装置及び圧力スイ
ング吸着式炭酸ガス回収装置を配置し、前記水分回収装
置から取出される再生ガス中の湿分を凝縮をする湿分凝
縮装置を設けるとともに、前記炭酸ガス回収装置から取
出される再生ガス中の炭酸ガスを液化炭酸ガス又は高圧
ガスとする炭酸ガス処理装置を設け、かつ前記湿分凝縮
装置で生成される水を前記排熱回収給水加熱装置へ送っ
て燃焼ガスにより加熱させる給水ラインを設けるととも
に、同湿分凝縮装置から排出されるガスを再循環させて
前記水分回収装置の入口燃焼ガスに混合させるガス再循
環ラインを設けたことを特徴とする燃焼ガス処理装置。２　炭酸ガス回収装置の燃焼ガス流れ下流に圧力スィン
グ吸着式窒素ガス回収装置を設けたことを特徴とする請
求項１記載の燃焼ガス処理装置。３　炭酸ガス回収装置から排出される乾燥窒素ガスの一
部分を水分回収装置の再生ガスとして供給する再生ガス
供給ラインを設けたことを特徴とする請求項１又は２記
載の燃焼ガス処理装置。４　水分回収装置及び湿分凝縮装置に代えて、熱交換器
方式の湿分凝縮回収装置を設けたことを特徴とする請求
項１〜４のうちいずれか一項記載の燃焼ガス処理装置。