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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-17
(45)【発行日】2024-05-27
(54)【発明の名称】二酸化炭素回収装置
(51)【国際特許分類】
B01D 53/62 20060101AFI20240520BHJP
B01D 53/78 20060101ALI20240520BHJP
B01D 53/14 20060101ALI20240520BHJP
C01B 32/50 20170101ALI20240520BHJP
【ＦＩ】
B01D53/62 ZAB
B01D53/78
B01D53/14 200
C01B32/50
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2022515230
(86)(22)【出願日】2021-02-22
(86)【国際出願番号】 JP2021006674
(87)【国際公開番号】W WO2021210271
(87)【国際公開日】2021-10-21
【審査請求日】2022-10-07
(31)【優先権主張番号】16/849,132
(32)【優先日】2020-04-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100172524
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 大輔
(72)【発明者】
【氏名】宮本 修
(72)【発明者】
【氏名】上條 孝
(72)【発明者】
【氏名】岸本 真也
【審査官】壷内 信吾
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－１８４８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１１５７２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０５１３８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１５／１２２０５０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０５－１８４８６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第８０８００８９（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開２０１９－０７６８１０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｄ ５３／３４－５３／７３，５３／７４－５３／８５，５３／９２，５３／９６
Ｂ０１Ｄ ５３／１４－５３／１８
Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、
前記排ガス洗浄水として前記供給流路を介して前記排ガス水洗部に供給される前記循環水であって、前記排ガス水洗部で前記排ガスを水洗した後の前記排ガス洗浄水を前記排ガス水洗部から抜き出して前記排ガス水洗部へ戻す排ガス洗浄水循環流路と、を備える二酸化炭素回収装置。
【請求項2】
流通する流体を冷却するための冷却媒体を冷却する冷却塔を備え、前記排出流路は、前記循環流路から排出された前記循環水を、前記冷却媒体を冷却する冷却水として前記冷却塔へ供給する請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項3】
前記供給流路には、前記供給流路を流通する前記循環水中の不純物を捕集する捕集部が設けられている請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項4】
前記再生部から排出された二酸化炭素を洗浄水で水洗する二酸化炭素水洗部と、前記供給流路を流通する前記循環水を、前記洗浄水として前記二酸化炭素水洗部へ供給する洗浄水流路と、を備える請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項5】
前記吸収液の不純物を除去するリクレーマと、前記供給流路を流通する前記循環水を、前記リクレーマへ供給するリクレーマ流路と、を備える請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項6】
前記排ガス水洗部は、前記供給流路から供給された前記循環水のみによって、前記排ガスを水洗し、前記排ガス水洗部には、前記排ガス洗浄水を循環させる装置を備えていない請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項7】
前記排ガス冷却部及び前記吸収部を収容する外殻を備え、前記吸収部は、前記排ガス冷却部の上方に設けられている請求項１に記載の二酸化炭素回収装置。
【請求項8】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、
流通する流体を冷却するための冷却媒体を冷却する冷却塔と、を備え、
前記排出流路は、前記循環流路から排出された前記循環水を、前記冷却媒体を冷却する冷却水として前記冷却塔へ供給する二酸化炭素回収装置。
【請求項9】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、を備え、
前記供給流路には、前記供給流路を流通する前記循環水中の不純物を捕集する捕集部が設けられている二酸化炭素回収装置。
【請求項10】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、
前記再生部から排出された二酸化炭素を洗浄水で水洗する二酸化炭素水洗部と、
前記供給流路を流通する前記循環水を、前記洗浄水として前記二酸化炭素水洗部へ供給する洗浄水流路と、を備えた二酸化炭素回収装置。
【請求項11】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、
前記吸収液の不純物を除去するリクレーマと、
前記供給流路を流通する前記循環水を、前記リクレーマへ供給するリクレーマ流路と、を備えた二酸化炭素回収装置。
【請求項12】
排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、
前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、
前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、
前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、
系内の水分量を所定の範囲内に保ち、前記吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う制御装置と、
前記排ガス冷却部及び前記吸収部を収容する外殻と、を備え、
前記吸収部は、前記排ガス冷却部の上方に設けられている二酸化炭素回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、二酸化炭素回収装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
燃料の燃焼等により生成される排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置が知られている。二酸化炭素回収装置には、流通する様々な流体を冷却する複数の冷却装置（例えば、排ガスを冷却する冷却装置や、二酸化炭素を冷却する冷却装置等）が設けられているものがある。各冷却装置は、流体を冷却するために、大量の冷却水を使用する。したがって、二酸化炭素回収装置全体の冷却水の使用量も大量となる。このため、二酸化炭素回収装置で使用される冷却水の量を低減することが検討されている（例えば、特許文献１）。
【0003】
特許文献１には、二酸化炭素を含有するガスＧを吸収液に接触させて二酸化炭素を吸収液に吸収させるための吸収塔と、二酸化炭素を吸収した吸収液を加熱して二酸化炭素を吸収液から放出させ、吸収液を再生する再生塔と、吸収塔に供給されるガスＧを予め冷却して二酸化炭素の吸収に適した適正温度に調整する排ガス冷却塔としての機能を有する前処理塔とを、有する回収装置が記載されている。前処理塔には、ガスＧを冷却する排ガス冷却水が循環する循環路が外部に付設されている。前処理塔の底部の排ガス冷却水は、循環路を通じて前処理塔内の気液接触部の上方に還流する。前処理塔は、循環路から還流した排ガス冷却水によって、気液接触部を通過するガスＧを冷却する。排ガス冷却水を循環させる循環路には、排ガス冷却水を分流するための分岐路が設けられている。回収装置は、気液接触部での冷却により、ガスＧから凝縮水が生じると、凝縮水（詳細には、凝縮水に相当する量の循環水）を循環路から分岐路を通じて分流し、分流した循環水を最終的には吸収液（吸収塔）に添加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６２２５５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
二酸化炭素回収装置では、系内（排ガス冷却塔、吸収塔及び再生塔における流れの中）の水分量によって、系内の吸収液の濃度が変化する。詳細には、系内の水分量が増加すると、吸収液の濃度が低くなる。一方、系内の水分量が低減すると、吸収液の濃度が高くなる。吸収塔において二酸化炭素を好適に吸収するためには、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ必要がある。したがって、吸収塔において二酸化炭素を好適に吸収するためには、系内の水分量を所定の範囲内に保ち（以下、系内の水分量を所定の範囲内とすることを「水バランスを保つ」と称する。）、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ必要がある。
【0006】
特許文献１に記載の装置では、前処理塔に導入された排ガスで発生した凝縮水の全量を吸収塔に供給している。すなわち、系外（排ガス冷却塔、吸収塔及び再生塔における流れの外）に排出される水分は、再生塔から出ていく二酸化炭素ガスに含まれる少量の水分を除き、吸収塔から排出される排ガスに含まれる水分のみとなる。したがって、二酸化炭素回収装置内の水バランスを保つためには、前処理塔に導入される排ガスに含まれる水分量（以下、「導入水分量」と称する。）と、吸収塔から排出される排ガスに含まれる水分量（以下、「排出水分量」と称する。）と、を同程度にする必要がある。導入水分量は、排ガスを排出する装置の状態等に応じて変化する。したがって、特許文献１に記載の装置では、導入水分量に応じて、排出水分量を変化させる必要がある。
【0007】
例えば、導入水分量が多い場合には、吸収塔で二酸化炭素を吸収され吸収部を出た排ガスに含まれる水分量が、導入水分量よりも低い場合がある。このような場合に、特許文献１に記載の装置では、前処理塔から吸収塔に供給された凝縮水を加熱することで蒸発させる。そして、蒸発した凝縮水を吸収部を出た排ガスに加えることで、排出水分量を増加させている。このようにして、導入水分量と排出水分量とを同程度にしている。
【0008】
しかしながら、吸収塔に凝縮水を蒸発させる構造を設けると、二酸化炭素回収装置全体の構造が複雑化してしまう可能性があった。また、二酸化炭素回収装置全体の構造が複雑化することでコストが増大してしまう可能性があった。
【0009】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構造の二酸化炭素回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本開示の二酸化炭素回収装置は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、を備えている。
本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する排ガス冷却部と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記排ガス冷却部から抜き出して前記排ガス冷却部へ戻す循環流路と、前記排ガス冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部と、を有する吸収部と、前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部と、前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路と、前記排ガス冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路と、を備えている。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、二酸化炭素回収装置を簡素な構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図5】本開示の第２実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【図6】本開示の第３実施形態に係る二酸化炭素回収装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本開示に係る二酸化炭素回収装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0014】
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、本開示の第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１の概略図である。二酸化炭素回収装置１は、発電設備や工場等から排出された二酸化炭素を含有する排ガス（以下、「排ガス」と称する）から二酸化炭素を回収するための装置である。図１に示すように、二酸化炭素回収装置１は、排ガスを冷却する排ガス冷却塔（排ガス冷却部）１０と、排ガス冷却塔１０で冷却された排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔（吸収部）２０と、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するための再生塔（再生部）４０と、を備えている。また、二酸化炭素回収装置１は、再生塔４０で再生された吸収液から不純物（劣化物）を除去するリクレーマ５０を備えている。また、二酸化炭素回収装置１は、再生塔４０から排出された二酸化炭素を処理する二酸化炭素処理部６０を備えている。
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、本開示の第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１の概略図である。二酸化炭素回収装置１は、発電設備や工場等から排出された二酸化炭素を含有する排ガス（以下、「排ガス」と称する）から二酸化炭素を回収するための装置である。図１に示すように、二酸化炭素回収装置１は、排ガスを冷却する排ガス冷却塔（排ガス冷却部）１０と、排ガス冷却塔１０で冷却された排ガス中の二酸化炭素を吸収液に吸収させる吸収塔（吸収部）２０と、吸収塔２０で二酸化炭素を吸収した吸収液を再生するための再生塔（再生部）４０と、を備えている。また、二酸化炭素回収装置１は、再生塔４０で再生された吸収液から不純物（劣化物）を除去するリクレーマ５０を備えている。また、二酸化炭素回収装置１は、再生塔４０から排出された二酸化炭素を処理する二酸化炭素処理部６０を備えている。
【0015】
排ガス冷却塔１０は、外殻１１と、外殻１１の内部に収容された気液接触部１２と、気液接触部１２の上方から排ガス冷却水を供給する冷却水供給部１３と、を有している。外殻１１の下部には、排ガス導入ラインＬ１が接続している。排ガス冷却塔１０には、排ガス導入ラインＬ１を介して、図示省略の工場等からの排ガスが導入される。
【0016】
気液接触部１２には、冷却水供給部１３によって、排ガス冷却水が上方から供給される。気液接触部１２において、排ガス冷却水と排ガスとが接触することにより、排ガスが冷却される。気液接触部１２から降下した排ガス冷却水は、排ガス冷却塔１０の下部に貯留される。また、排ガスが冷却されると、排ガスに含まれていた水分が凝縮する。排ガスから発生した凝縮水も、排ガス冷却塔１０の底部に貯留される。したがって、排ガス冷却塔１０の底部には、排ガス冷却水と凝縮水とが混合した水が貯留されている。
【0017】
排ガス冷却塔１０には、排ガス冷却塔１０の底部に貯留する排ガス冷却水（凝縮水を含む）を冷却水供給部１３へ導く第１循環ライン（循環流路）Ｌ２が設けられている。第１循環ラインＬ２には、循環水ポンプ１４と、循環水を冷却する循環水冷却装置１５と、が設けられている。循環水とは、第１循環ラインＬ２を循環する水であって、具体的には排ガス冷却塔１０の凝縮水を含む排ガス冷却水である。循環水冷却装置１５では、循環水と冷却媒体（例えば、水等）とを伝熱管等を介して熱的に接触させ、循環水と冷却媒体とを熱交換させることで循環水を冷却している。すなわち、循環水冷却装置１５では、循環水と冷却媒体とは直接接触しない。排ガス冷却塔１０の上部と、吸収塔２０の下部とは、排ガスラインＬ３によって接続されている。排ガスラインＬ３は、排ガス冷却塔１０で冷却された排ガスを、吸収塔２０へ導く。
また、第１循環ラインＬ２には、循環水を吸収塔２０へ導く供給ラインＬ４（供給流路）が接続されている。また、第１循環ラインＬ２には、循環水を系外へ排出する排出ライン（排出流路）Ｌ５が接続されている。供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の詳細については、後述する。
また、第１循環ラインＬ２には、循環水を吸収塔２０へ導く供給ラインＬ４（供給流路）が接続されている。また、第１循環ラインＬ２には、循環水を系外へ排出する排出ライン（排出流路）Ｌ５が接続されている。供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の詳細については、後述する。
【0018】
吸収塔２０は、外殻３７と、排ガス中の二酸化炭素を吸収する二酸化炭素吸収部２１と、二酸化炭素吸収部２１の上方に設けられ、二酸化炭素を除去後の排ガスを水洗するための水洗部２２と、を備えている。二酸化炭素吸収部２１及び水洗部２２は、外殻３７に収容されている。
【0019】
二酸化炭素吸収部２１の上方には、二酸化炭素吸収部２１へ吸収液を供給する吸収液供給部２３が設けられている。二酸化炭素吸収部２１には、再生塔４０の底部に貯留された吸収液（リーン液）が、吸収液ラインＬ６を介して供給される。吸収液ラインＬ６は、吸収液供給部２３に接続されている。吸収液ラインＬ６には、吸収液を圧送するための吸収液ポンプ２４と、吸収液を冷却する吸収液冷却装置２５と、が設けられている。吸収液冷却装置２５では、吸収液と冷却媒体とを伝熱管等を介して熱的に接触させ、吸収液と冷却媒体とを熱交換させることで吸収液を冷却している。すなわち、吸収液冷却装置２５では、吸収液と冷却媒体とは直接接触しない。
【0020】
吸収液は、二酸化炭素吸収剤を含有する液体である。二酸化炭素吸収剤の種類は特に限定されないが、二酸化炭素吸収剤として、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンに代表されるアルカノールアミン等のアミン類や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及水酸化カルシウム等のアミン類以外の各種アルカリ水溶液を使用することができる。
【0021】
排ガスラインＬ３を介して吸収塔２０の内部に導入された排ガスは、吸収塔２０の内部（外殻３７の内部）を上方に流れる。上方に流れる排ガスは、二酸化炭素吸収部２１において、上方から吸収液供給部２３によって供給される吸収液と対向流接触する。これにより、排ガス中の二酸化炭素が吸収液に吸収されて、排ガス中から二酸化炭素が分離及び除去される。なお、二酸化炭素吸収部２１は、吸収液と排ガスとの気液接触を促進させるものであれば特に限定されない。例えば、二酸化炭素吸収部２１は、任意の材質の充填物が充填された充填層によって形成されてもよく、また、１段以上のトレイによって構成されてもよい。
【0022】
二酸化炭素吸収部２１で二酸化炭素を吸収した吸収液は、吸収塔２０の底部へ落下する。吸収塔２０の底部へ落下した吸収液は、底部に貯留される。この底部に貯留される吸収液は、再生塔４０の底部に貯留された吸収液よりも二酸化炭素濃度が高い。以下の説明では、二酸化炭素を吸収して二酸化炭素濃度が高い吸収液を、リッチ液と称する。
吸収塔２０には、底部に貯留される吸収液の液面の高さ（レベル）を検出するレベル計２０ａが設けられている。
吸収塔２０には、底部に貯留される吸収液の液面の高さ（レベル）を検出するレベル計２０ａが設けられている。
【0023】
水洗部２２は、二酸化炭素除去後の排ガスに含まれる二酸化炭素吸収剤を回収するために、該排ガスを水洗する。水洗部２２は、排ガス流れにおける上流側に配置される第１水洗部２６と、第１水洗部２６の下流側に配置される第２水洗部（排ガス水洗部）３２と、を有している。第１水洗部２６は、排ガスの水洗とともに、排ガスの冷却も目的としている。なお、第１水洗部２６と第２水洗部３２との間に、排ガス中のミストを除去するためのデミスタを設けてもよい。
【0024】
第１水洗部２６は、第１排ガス水洗部２７と、第１排ガス水洗部２７の上方から洗浄水を供給する第１洗浄水供給部２８と、第１排ガス水洗部２７の下方に設けられる第１チムニートレイ２９と、を有している。
【0025】
二酸化炭素吸収部２１を通過した排ガスは、第１チムニートレイ２９の開口部を介して、第１排ガス水洗部２７へ導かれる。第１チムニートレイ２９は、開口部を介して下方から上方へと気体が通過可能であるとともに、上方から下方へは液体が通過できないように構成されている。
【0026】
第１排ガス水洗部２７には、第１洗浄水供給部２８によって、洗浄水が上方から供給される。第１排ガス水洗部２７において、洗浄水と排ガスとが接触することにより、排ガスが水洗されるとともに冷却される。排ガスを水洗すると、排ガスに含まれる二酸化炭素吸収剤が洗浄水に溶解される。これにより、排ガスから二酸化炭素吸収剤を回収することができる。第１排ガス水洗部２７から降下した洗浄水は、第１チムニートレイ２９に貯留される。
【0027】
第１水洗部２６には、第１チムニートレイ２９に貯留する洗浄水を第１洗浄水供給部２８へ導く第２循環ラインＬ７が設けられている。第２循環ラインＬ７には、第１洗浄水ポンプ３０と、洗浄水を冷却する洗浄水冷却装置３１と、が設けられている。洗浄水冷却装置３１では、洗浄水と冷却媒体とを伝熱管等を介して熱的に接触させ、洗浄水と冷却媒体とを熱交換させることで洗浄水を冷却している。すなわち、洗浄水冷却装置３１では、洗浄水と冷却媒体とは直接接触しない。
【0028】
第２水洗部３２は、第２排ガス水洗部３３と、第２排ガス水洗部３３の上方から洗浄水を供給する第２洗浄水供給部３４と、第２排ガス水洗部３３の下方に設けられる第２チムニートレイ３５と、を有している。
【0029】
第１水洗部２６を通過した排ガスは、第２チムニートレイ３５の開口部を介して、第２排ガス水洗部３３へ導かれる。第２チムニートレイ３５は、開口部を介して下方から上方へと気体が通過可能であるとともに、上方から下方へは液体が通過できないように構成されている。
【0030】
第２排ガス水洗部３３には、第２洗浄水供給部３４によって、洗浄水が上方から供給される。第２排ガス水洗部３３において、洗浄水と排ガスとが接触することにより、排ガスが水洗される。第２排ガス水洗部３３から降下した洗浄水は、第２チムニートレイ３５に貯留される。
【0031】
第２水洗部３２には、第２チムニートレイ３５に貯留する洗浄水を第２洗浄水供給部３４へ導く第３循環ラインＬ８が設けられている。第３循環ラインＬ８には、第２洗浄水ポンプ３６が設けられている。第３循環ラインＬ８には、供給ラインＬ４が接続されている。
【0032】
水洗部２２で二酸化炭素吸収剤が除去された排ガスは、吸収塔２０の塔頂部に接続された排ガス排出ラインＬ９を介して、吸収塔２０の外部へ排出される。排ガス排出ラインＬ９には、吸収塔２０から排出される排ガスの温度を計測する温度計２０ｂが設けられている。
【0033】
吸収塔２０の底部に貯留された吸収液（リッチ液）は、リッチ液ラインＬ１０を介して、吸収塔２０から再生塔４０に供給される。リッチ液ラインＬ１０には、リッチ吸収液を再生塔４０に圧送するためのリッチ液ポンプ３８が設けられている。また、リッチ液ラインＬ１０には、リッチ液ラインＬ１０を流れるリッチ液と、吸収液ラインＬ６を流れる吸収液とを熱交換するための熱交換器３９が設けられている。熱交換器３９は、比較的高温の吸収液とリッチ液とを熱交換することで、吸収液を冷却するとともにリッチ液を加熱している。リッチ液を加熱することで、後述する再生塔４０での吸収液（リッチ液）の再生を促進することができる。
【0034】
再生塔４０は、外殻４１と、外殻４１の内部に収容された気液接触部４２と、気液接触部４２の上方からリッチ液を供給するリッチ液供給部４３と、気液接触部４２の下方に設けられる第３チムニートレイ４４と、を有している。また、再生塔４０は、リッチ液供給部４３の上方に設けられる還流部４５と、還流部４５の上方に設けられるデミスタ４６と、を有している。
【0035】
気液接触部４２には、リッチ液供給部４３によって、リッチ液が上方から供給される。気液接触部４２において、リッチ液が後述する飽和蒸気により加熱されることにより、リッチ液から二酸化炭素が放出され、相対的に二酸化炭素濃度が低い吸収液となる。気液接触部４２から降下した吸収液は、第３チムニートレイ４４に受け止められる。
【0036】
再生塔４０の下部には、リボイララインＬ１１が接続されている。リボイララインＬ１１には、再生加熱器４７が設けられている。リボイララインＬ１１は、第３チムニートレイ４４に貯留された吸収液を抜き出し、再生加熱器４７を介して再生塔４０に戻す。再生加熱器４７は、リボイララインＬ１１を介して導かれる吸収液（リーン液）を、加熱媒体（例えば、飽和蒸気）との熱交換により加熱する。再生加熱器４７には、加熱媒体が第１加熱媒体ラインＬ１２を介して供給される。再生加熱器４７において加熱された吸収液は、その少なくとも一部が飽和蒸気に相変化し、気液混相状態で再生加熱器４７から排出される。再生加熱器４７から排出された吸収液は、リボイララインＬ１１を介して再生塔４０の下部（第３チムニートレイ４４の下方）に導かれる。リボイララインＬ１１から再生塔４０の底部に導かれた飽和蒸気は、第３チムニートレイ４４を介して再生塔４０内を上昇し、上述したように、気液接触部４２にてリッチ液の加熱に用いられる。
【0037】
一方、リボイララインＬ１１を介して再生塔４０の底部に導かれた吸収液（即ち再生加熱器４７において相変化しなかった吸収液）は、再生塔４０の底部に貯留される。この吸収液は、吸収液ラインＬ６を介して再生塔４０の底部から抜き出され、吸収液ラインＬ６に設けられた吸収液ポンプ２４によって、吸収塔２０の吸収液供給部２３に供給される。このようにして吸収塔２０に戻された吸収液は、二酸化炭素吸収部２１にて、排ガスに含まれる二酸化炭素を吸収するための吸収液として再利用される。なお、吸収液ラインＬ６を流れる吸収液は、熱交換器３９においてリッチ液ラインＬ１０を流れるリッチ液と熱交換することで、冷却される。また、熱交換器３９で熱交換を終えた吸収液は、吸収液冷却装置２５によってさらに冷却される。
【0038】
一方、気液接触部４２でリッチ液から放出された二酸化炭素は、気液接触部４２の上方に設けられた還流部４５へ向かう。還流部４５には、後述する第１還流水ラインＬ１３から還流水が導入される。還流部４５に導入された二酸化炭素は、還流水と接触することで、洗浄されて二酸化炭素が除去される。還流部４５から排出された二酸化炭素は、デミスタ４６でミストを除去される。デミスタ４６を通過した二酸化炭素は、再生塔４０の塔頂部から放出され、第１二酸化炭素ラインＬ１４に流入する。
【0039】
吸収液ラインＬ６の熱交換器３９よりも上流側には、吸収液ラインＬ６を流通する吸収液の一部を抽出して、リクレーマ５０に供給するリクレーマ導入ラインＬ１５が接続している。
リクレーマ５０は、吸収液の一部を導入して貯留する貯留タンク５１と、貯留タンク５１に貯留された吸収液を加熱する加熱部５２と、を備えている。
リクレーマ５０は、吸収液の一部を導入して貯留する貯留タンク５１と、貯留タンク５１に貯留された吸収液を加熱する加熱部５２と、を備えている。
【0040】
貯留タンク５１は、リクレーマ導入ラインＬ１５を介して導入される吸収液と、第１還流水ラインＬ１３から分岐する第２還流水ラインＬ１６を介して導入される還流水と、を貯留している。すなわち、貯留タンク５１は、吸収液と還流水とが混合した液体が貯留している。第２還流水ラインＬ１６の下流端は、リクレーマ導入ラインＬ１５に接続されている。なお、第２還流水ラインＬ１６の下流端は、貯留タンク５１に接続されていてもよい。
【0041】
加熱部５２は、貯留タンク５１に貯留されている吸収液（還流水を含む）を、加熱媒体（例えば、飽和蒸気）との熱交換により加熱する。加熱部５２には、加熱媒体が第２加熱媒体ラインＬ１７を介して供給される。加熱部５２において加熱された吸収液は、一部が飽和蒸気に相変化し、貯留タンク５１から排出される。貯留タンク５１から排出された吸収液は、リクレーマ排出ラインＬ１８を介して再生塔４０の下部（第３チムニートレイ４４の下方）に導かれる。リクレーマ排出ラインＬ１８から再生塔４０の下部に導かれた飽和蒸気は、第３チムニートレイ４４を介して再生塔４０内を上昇し、上述したように、気液接触部４２にてリッチ液の加熱に用いられる。
【0042】
一方、吸収液に含まれる劣化物（不純物）は、吸収液よりも沸点が高いので、加熱部５２の加熱によって気化しない。したがって、劣化物は、リクレーマ排出ラインＬ１８から排出されず、貯留タンク５１に残留する。貯留タンク５１に蓄積された劣化物は、劣化物排出ラインＬ１９を介して、貯留タンク５１から抜き出される。貯留タンク５１から抜き出された劣化物は、別途処理される。
【0043】
二酸化炭素処理部６０は、再生塔４０から排出された二酸化炭素を処理する。二酸化炭素処理部６０は、第１二酸化炭素ラインＬ１４に設けられるコンデンサ６１と、コンデンサ６１から排出された二酸化炭素が導かれる還流水ドラム７０と、還流水ドラム７０から排出された二酸化炭素が導かれる二酸化炭素水洗塔６２と、を有する。また、二酸化炭素処理部６０は、二酸化炭素水洗塔６２から排出された二酸化炭素を圧縮する圧縮機６３と、圧縮機６３で圧縮した二酸化炭素を冷却する二酸化炭素冷却装置６４と、二酸化炭素冷却装置６４で冷却された二酸化炭素から水分を分離するドラム６５と、を有する。
【0044】
コンデンサ６１は、第１二酸化炭素ラインＬ１４を流通する二酸化炭素を冷却し、二酸化炭素に含まれる水分を凝縮する。コンデンサ６１で冷却された二酸化炭素は、第１二酸化炭素ラインＬ１４を介して、還流水ドラム７０へ導かれる。
【0045】
還流水ドラム７０は、二酸化炭素とコンデンサ６１で凝縮された水分とを分離する。還流水ドラム７０に導入された気相の二酸化炭素は、還流水ドラム７０の内部を上昇して、還流水ドラム７０から排出される。還流水ドラム７０から排出された二酸化炭素は、第２二酸化炭素ラインＬ２９を介して、二酸化炭素水洗塔６２へ導かれる。還流水ドラム７０に導入された凝縮水は、還流水ドラム７０の底部に貯留する。
【0046】
還流水ドラム７０の底部には、第１還流水ラインＬ１３が接続されている。還流水ドラム７０に貯留されている凝縮水は、第１還流水ラインＬ１３を介して還流水ドラム７０の底部から抜き出され、第１還流水ラインＬ１３に設けられた還流水ポンプ６９によって、還流水として、再生塔４０の還流部４５に供給される。なお、上述のように、第１還流水ラインＬ１３には、第２還流水ラインＬ１６が接続されている。
【0047】
二酸化炭素水洗塔６２は、二酸化炭素を水洗する。二酸化炭素水洗塔６２は、外殻６６と、外殻６６の内部に収容された二酸化炭素水洗部６７と、二酸化炭素水洗部６７の上方から洗浄水を供給する第３洗浄水供給部６８と、を有している。再生塔４０において吸収液が再生される際に、リッチ液から二酸化炭素ガスが放出される。リッチ液から放出された二酸化炭素は、還流部４５において洗浄させるが、還流部４５において二酸化炭素吸収剤を完全に回収することは難しい。これにより、再生塔４０から排出される二酸化炭素には、少量の二酸化炭素吸収剤が含まれている。二酸化炭素水洗部６７は、洗浄水で二酸化炭素を水洗することで、二酸化炭素に残留した二酸化炭素吸収剤を除去する。
【0048】
二酸化炭素水洗塔６２に導入された二酸化炭素は、上昇して二酸化炭素水洗部６７へ導入される。二酸化炭素水洗部６７には、第３洗浄水供給部６８によって、洗浄水が上方から供給される。二酸化炭素水洗部６７において、洗浄水と二酸化炭素とが接触することにより、二酸化炭素が水洗される。二酸化炭素水洗部６７から降下した洗浄水は、二酸化炭素水洗塔６２の底部に貯留される。
【0049】
二酸化炭素水洗塔６２の底部には、洗浄水排出ラインＬ２６が接続されている。二酸化炭素水洗塔６２に貯留されている洗浄水は、洗浄水排出ラインＬ２６を介して二酸化炭素水洗塔６２の底部から抜き出され、洗浄水排出ラインＬ２６に設けられたポンプ（図示省略）によって、供給ラインＬ４に供給される。
【0050】
一方、二酸化炭素水洗部６７で水洗された二酸化炭素は、二酸化炭素水洗塔６２の頂部から排出される。二酸化炭素水洗塔６２から排出された二酸化炭素は、第３二酸化炭素ラインＬ２０を介して、圧縮機６３へ導入される。圧縮機６３では、導入された二酸化炭素を圧縮する。圧縮機６３で圧縮された二酸化炭素は、第４二酸化炭素ラインＬ２１を介して、二酸化炭素冷却装置６４へ導入される。二酸化炭素冷却装置６４では、二酸化炭素と冷却媒体とを熱交換させることで二酸化炭素を冷却する。冷却された二酸化炭素は、第５二酸化炭素ラインＬ２２を介して、ドラム６５へ導入される。ドラム６５では、二酸化炭素と凝縮水とを分離する。ドラム６５で分離された凝縮水は、ドラム６５の底部に接続された凝縮水排出ラインＬ２４を介して、外部へ排出される。また、ドラム６５で分離された二酸化炭素は、ドラム６５の頂部に接続された第６二酸化炭素ラインＬ２３を介して、外部へ放出される。
【0051】
次に、供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５について詳細に説明する。
供給ラインＬ４は、循環水を吸収塔２０の第２水洗部３２へ導いている。供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２に接続されている。詳細には、供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水ポンプ１４の下流側であって、循環水冷却装置１５の上流側に接続されている。なお、供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水冷却装置１５の下流側に接続されていてもよい。また、供給ラインＬ４の下流端は、第３循環ラインＬ８に接続されている。
供給ラインＬ４は、循環水を吸収塔２０の第２水洗部３２へ導いている。供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２に接続されている。詳細には、供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水ポンプ１４の下流側であって、循環水冷却装置１５の上流側に接続されている。なお、供給ラインＬ４の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水冷却装置１５の下流側に接続されていてもよい。また、供給ラインＬ４の下流端は、第３循環ラインＬ８に接続されている。
【0052】
供給ラインＬ４の途中位置には、洗浄水供給ライン（洗浄水流路）Ｌ２５の上流端が接続されている。洗浄水供給ラインＬ２５は、供給ラインＬ４を流通する循環水の一部または全部を、二酸化炭素水洗塔６２の第３洗浄水供給部６８に供給している。また、供給ラインＬ４には、洗浄水排出ラインＬ２６の下流端が接続されている。詳細には、洗浄水排出ラインＬ２６の下流端は、供給ラインＬ４のうち、供給ラインＬ４と洗浄水供給ラインＬ２５との接続位置よりも下流側に接続されている。また、洗浄水排出ラインＬ２６は、二酸化炭素水洗塔６２の底部に貯留する洗浄水を、供給ラインＬ４へ導いている。なお、供給ラインＬ４にリクレーマライン（リクレーマ流路）Ｌ２７の上流端が接続されていてもよい。リクレーマラインＬ２７の下流端は、第２還流水ラインＬ１６に接続されている。リクレーマラインＬ２７は、供給ラインＬ４を流通する循環水の一部または全部を、第２還流水ラインＬ１６を介して、リクレーマ５０に供給している。また、洗浄水供給ラインＬ２５及び洗浄水排出ラインＬ２６は、省略してもよい。
【0053】
なお、図１の破線で示すように、供給ラインＬ４に不純物除去部（捕集部）１７を設けてもよい。不純物除去部１７は、供給ラインＬ４のうち、供給ラインＬ４と洗浄水供給ラインＬ２５との接続位置よりも上流側に設けられている。不純物除去部１７は、循環水に含まれる不純物（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）や、二酸化窒素（ＮＯ２）や、煤塵等）を捕集する。不純物除去部１７は、例えば、イオン成分を除去するイオン交換樹脂であってもよい。また、不純物除去部１７は、例えば、浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solids）を除去するフィルタであってもよい。また、不純物除去部１７は、例えば、ＲＯ膜であってもよく、活性炭フィルタであってもよい。
【0054】
排出ラインＬ５は、循環水を系外へ導いている。系外とは、二酸化炭素回収装置１において、排ガス冷却塔１０、吸収塔２０及び再生塔４０における主たる流れの外を意味する。また、主たる流れとは、排ガス冷却塔１０、吸収塔２０及び再生塔４０が機能を発揮するために、各塔の間で行われる流体（排ガス、循環水、吸収液等）の受け渡しの流れであってもよい。
【0055】
排出ラインＬ５の上流端は、第１循環ラインＬ２に接続されている。詳細には、排出ラインＬ５の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水ポンプ１４の下流側であって、循環水冷却装置１５の上流側に接続されている。なお、排出ラインＬ５の上流端は、第１循環ラインＬ２のうち、循環水冷却装置１５の下流側に接続されていてもよい。
また、系外へ排出される排出ラインＬ５の下流端は、冷却媒体（例えば、冷却水）を製造する冷却塔８０への補給水として冷却塔システムに接続してもよい。詳細には、図２に示すように、排出ラインＬ５の下流端は、冷却塔８０へ補給水を供給する補給水ラインＬ３０の途中位置に接続されていてもよい。すなわち、排出ラインＬ５を介して系外へ排出された循環水は、冷却塔８０へ導かれ、冷却塔で補給水として利用される。
また、系外へ排出される排出ラインＬ５の下流端は、冷却媒体（例えば、冷却水）を製造する冷却塔８０への補給水として冷却塔システムに接続してもよい。詳細には、図２に示すように、排出ラインＬ５の下流端は、冷却塔８０へ補給水を供給する補給水ラインＬ３０の途中位置に接続されていてもよい。すなわち、排出ラインＬ５を介して系外へ排出された循環水は、冷却塔８０へ導かれ、冷却塔で補給水として利用される。
【0056】
冷却塔８０は、熱交換部８１と、熱交換部８１へ冷却媒体を供給する冷却媒体供給部８２と、冷却塔８０内への外気の導入及び排出を行うファン８３と、を備えている。冷却塔８０は、二酸化炭素回収装置１００内を流通する流体（例えば、循環水や吸収液や二酸化炭素等）を冷却するための冷却媒体を冷却する。具体的には、冷却塔８０は、二酸化炭素回収装置１００に設けられた各種冷却装置（循環水冷却装置１５や吸収液冷却装置２５や二酸化炭素冷却装置６４等）で使用される冷却媒体と、他の冷却用の流体（例えば、外気）とを熱交換部８１で熱交換することで、冷却媒体を冷却している。熱交換部８１へは、熱交換部８１の上方に設けられた冷却媒体供給部８２から冷却媒体が供給される。また、冷却塔８０の下部には、熱交換部８１で熱交換を終えた冷却媒体が貯留している。なお、図２では、二酸化炭素回収装置１００に設けられた各種冷却装置（循環水冷却装置１５や吸収液冷却装置２５や二酸化炭素冷却装置６４等）をまとめて、冷却装置として図示している。
【0057】
冷却塔８０は、冷却装置（循環水冷却装置１５や吸収液冷却装置２５や二酸化炭素冷却装置６４等）との間で、冷却媒体を循環させている。冷却塔８０から冷却装置へ冷却媒体を導く第１冷却媒体ラインＬ３１と、冷却装置から冷却塔８０へ冷却媒体を導く第２冷却媒体ラインＬ３２と、の間で冷却媒体を循環させている。第１冷却媒体ラインＬ３１は、冷却塔８０に貯留されている冷却媒体を冷却装置へ導く。第２冷却媒体ラインＬ３２は、冷却装置からの冷却媒体を冷却媒体供給部８２へ導く。循環する冷却媒体は、各冷却装置で流体と熱交換することで加熱される。また、循環する冷却媒体は、冷却塔８０で他の冷却用の流体と熱交換することで冷却される。第１冷却媒体ラインＬ３１には、冷却媒体を循環させる駆動源となる冷却媒体ポンプ８５が設けられている。
【0058】
冷却塔８０では、冷却媒体の冷却に伴って、冷却媒体が減少する。したがって、冷却媒体を補うために、冷却塔には、補給水ラインＬ３０を介して、補給水が供給される。排出ラインＬ５を流通する循環水は、補給水の一部として冷却塔８０へ供給される。
【0059】
また、図１に示すように、排出ラインＬ５には、排出ラインＬ５の内部を流通する循環水の流量を計測する流量計１０ｂが設けられている。また、排出ラインＬ５には、開閉弁１０ａが設けられている。開閉弁１０ａは、開状態と閉状態とを切り換えることで、排出ラインＬ５を循環水が流通する状態と、排出ラインＬ５を循環水が流通しない状態とを切り換える。なお、開閉弁１０ａの代わりに、流量調整弁を設けてもよい。流量調整弁は、開度を調整することで、内部を流通する循環水の流量を調整する。流量調整弁の開度には、開度１００％（全開状態）及び開度０％（全閉状態）が含まれる。
【0060】
また、二酸化炭素回収装置１は、制御装置を備えている。制御装置は、温度計２０ｂ、流量計１０ｂ及びレベル計２０ａからの送信される情報を受信する。また、制御装置は、開閉弁１０ａの開度、第１水洗部２６の第２循環ラインＬ７に設置される洗浄水冷却装置３１のキャパシティの増減を制御する。第２循環ラインＬ７に設置される洗浄水冷却装置３１のキャパシティを調整する方法は、特に限定されない。第２循環ラインＬ７に設置される洗浄水冷却装置３１を調整する方法としては、例えば、プロセス側をバイパスする方法や、第２循環ラインＬ７に設置される洗浄水冷却装置３１に供給する洗浄水の供給量を調整する方法等が挙げられる。また、制御装置は、吸収塔２０の底部に貯留される吸収液の液面の高さが所定の高さとなるように、吸収塔２０の底部に貯留される吸収液の量を制御している。
【0061】
制御装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
【0062】
次に、制御装置が行う処理について説明する。
制御装置は、系内（排ガス冷却塔１０、吸収塔２０及び再生塔４０における主たる流れの中）の水分量を所定の範囲内に保ち（以下、系内の水分量を所定の範囲内とすることを「水バランスを保つ」と称する。）、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う。
制御装置は、系内（排ガス冷却塔１０、吸収塔２０及び再生塔４０における主たる流れの中）の水分量を所定の範囲内に保ち（以下、系内の水分量を所定の範囲内とすることを「水バランスを保つ」と称する。）、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ処理を行う。
【0063】
制御装置は、レベル計２０ａからの送信される情報に基づいて、水バランスが保たれているか否かを判断する。詳細には、制御装置は、吸収塔２０の底部に貯留される吸収液の液面の高さが所定の範囲内の場合には、水バランスが保たれていると判断する。また、制御装置は、吸収塔２０の底部に貯留される吸収液の液面の高さが所定の範囲外の場合には、水バランスが保たれていないと判断する。特に、制御装置は、吸収液の液面の高さが所定の範囲よりも高い場合には、系内の水分量が所定の範囲よりも多いと判断する。系内の水分量が所定の範囲よりも多いと判断すると、制御装置は、温度計２０ｂが計測する温度が所定の温度となるように、第１水洗部２６のキャパシティを低減させる。すなわち、第１水洗部２６を通過する排ガスの温度を上昇させる。また、第１水洗部２６のキャパシティを低減させても、水バランスが保たれていない場合（すなわち、吸収液の液面の高さが所定の範囲よりも高い場合）には、制御装置は、流量調整弁を開状態とする。
なお、上記説明の制御方法は一例であって、制御装置が行う処理はこれに限定されない。
なお、上記説明の制御方法は一例であって、制御装置が行う処理はこれに限定されない。
【0064】
次に、本実施形態の二酸化炭素回収装置１における系内の水分量について説明する。以下の説明では、排ガス導入ラインＬ１から排ガス冷却塔１０へ導入される排ガスが含む水分量をＷ１と称する。また、排ガス冷却塔１０から排出されて排ガスラインＬ３を介して吸収塔２０へ導入される排ガスが含む水分量をＷ２と称する。また、供給ラインＬ４を介して、吸収塔２０の第２水洗部３２へ供給される循環水の量をＷ３と称する。また、排ガス排出ラインＬ９を介して吸収塔２０から排出される排ガスが含む水分量をＷ４と称する。また、吸収塔２０の二酸化炭素吸収部２１から排出され、第１水洗部２６へ導入される前の排ガスが含む水分量をＷ５と称する。また、排出ラインＬ５を介して、系外へ排出される循環水の量をＷ６と称する。
【0065】
本実施形態の二酸化炭素回収装置１は、排出ラインＬ５を介して循環水を系外に排出していない状態（すなわち、Ｗ６＝０の状態）であって、かつ、水バランスが保たれている状態では、以下の式（１）が成立する。
【0066】
Ｗ１＝Ｗ２＋Ｗ３＝Ｗ４・・・（１）
【0067】
なお、厳密には、再生塔４０から排出される二酸化炭素にも微量の水分が随伴するために、Ｗ４は、Ｗ１及びＷ２＋Ｗ３よりも少なくなるが、ここでは説明を簡略化するために、上記式（１）が成立するとして説明する。
【0068】
排ガスを排出する装置の状態等に応じてＷ１は変化する。本実施形態では、常に排ガス冷却塔１０の気液接触部１２で凝縮した凝縮水と同量の循環水を供給ラインＬ４を介して第２水洗部３２へ供給するのではなく、以下の式（２）が常に成立するように、必要に応じて排出ラインＬ５を介して循環水の一部を系外へ排出する。換言すれば、以下の式（２）が常に成立するように、Ｗ６を調整している。
【0069】
Ｗ５＞Ｗ４・・・（２）
【0070】
また、本実施形態では、これに伴って、排ガス冷却塔１０から排出されて排ガスラインＬ３を介して吸収塔２０へ導入される排ガスの温度が略４０℃程度とされ、吸収塔２０の二酸化炭素吸収部２１から排出され、第１水洗部２６へ導入される前の排ガスの温度が略５０℃程度とされ、排ガス排出ラインＬ９を介して吸収塔２０から排出される排ガスの温度が略４５℃程度とされている。
【0071】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
二酸化炭素回収装置１では、系内の水分量によって、系内の吸収液の濃度が変化する。二酸化炭素回収装置１は、二酸化炭素吸収部２１において二酸化炭素を好適に吸収するために、系内の水バランスを保ち、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ必要がある。
本実施形態では、循環水を系外へ排出する排出ラインＬ５が設けられている。これにより、例えば、供給ラインＬ４を介して水洗部２２へ循環水を導くだけでは水バランスを保てない場合であっても、排出ラインＬ５から循環水の一部を系外へ排出することで、系内の水バランスを保つことができる。したがって、吸収液の濃度を所定の範囲に保ち、二酸化炭素吸収部２１において好適に二酸化炭素を吸収することができる。すなわち、本実施形態では、Ｗ１が多い場合であっても、Ｗ６を調整することで、系内の水分量を調整することができる。したがって、系内の水バランスを好適に保つことができる。
二酸化炭素回収装置１では、系内の水分量によって、系内の吸収液の濃度が変化する。二酸化炭素回収装置１は、二酸化炭素吸収部２１において二酸化炭素を好適に吸収するために、系内の水バランスを保ち、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ必要がある。
本実施形態では、循環水を系外へ排出する排出ラインＬ５が設けられている。これにより、例えば、供給ラインＬ４を介して水洗部２２へ循環水を導くだけでは水バランスを保てない場合であっても、排出ラインＬ５から循環水の一部を系外へ排出することで、系内の水バランスを保つことができる。したがって、吸収液の濃度を所定の範囲に保ち、二酸化炭素吸収部２１において好適に二酸化炭素を吸収することができる。すなわち、本実施形態では、Ｗ１が多い場合であっても、Ｗ６を調整することで、系内の水分量を調整することができる。したがって、系内の水バランスを好適に保つことができる。
【0072】
また、本実施形態では、排出ラインＬ５を設けるだけで、系内の水バランスを保つことができる。これにより、例えば、供給ラインＬ４を介して二酸化炭素吸収部２１へ供給された凝縮水を加熱により蒸発させることで系内の水バランスを保つ場合と比較して、二酸化炭素回収装置１の構造を簡素な構造とすることができる。したがって、二酸化炭素回収装置１全体のイニシャルコスト及びランニングコストの増大を抑制することができる。
【0073】
また、本実施形態では、系外へ排出した循環水を、冷却塔で、循環水を冷却する冷却媒体の冷却に利用している。これにより、系外へ排出した循環水を利用せずに破棄する場合と比較して、二酸化炭素排出装置全体における水の使用量を低減することができる。
【0074】
排ガス中に含まれる水分が凝縮した凝縮水は、排ガスに含まれる不純物（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）や、二酸化窒素（ＮＯ２）や、煤塵等）が混入している。よって、凝縮水が含んでいる循環水には、不純物が混入している。本実施形態において、図１の破線で示すように、供給ラインＬ４に不純物除去部１７を設けた場合には、供給ラインＬ４を流通する循環水に混入している不純物を捕集することができる。したがって、不純物を取り除いた循環水を第２水洗部３２へ供給することができる。
【0075】
また、本実施形態では、供給ラインＬ４を流通する循環水を、洗浄水として二酸化炭素水洗部６７へ供給している。循環水は、吸収液と接触していない。これにより、循環水は、二酸化炭素吸収剤の成分（例えば、アミン等）が含まれていない。したがって、二酸化炭素吸収剤の成分が含まれていない水（循環水）を、二酸化炭素水洗部６７へ供給することができる。よって、二酸化炭素水洗部６７において、好適に二酸化炭素を水洗することができる。
【0076】
また、本実施形態では、供給ラインＬ４を介して、循環水を第２水洗部３２へ導くことで、吸収液の濃度の希釈化を抑制しつつ、吸収塔２０へ導入される排ガスの温度（略４０℃程度）よりも、排ガス排出ラインＬ９を介して吸収塔２０から排出される排ガス（略４５℃程度）の温度を高くしている。これにより、排ガスを冷却するために要する排ガス冷却水の量を低減することができる。
【0077】
［変形例１］
次に、本実施形態の変形例について図３を用いて説明する。
吸収塔は、上記説明の構造に限定されない。例えば、図３に示すように、第３循環ラインＬ８、第２チムニートレイ３５及び第２洗浄水ポンプ３６を省略してもよい。この場合には、供給ラインＬ４の下流端は、第２洗浄水供給部３４に接続される。すなわち、第２洗浄水供給部３４には、供給ラインＬ４を介して供給される循環水のみが供給される。また、この場合には、第１水洗部２６と第２水洗部３２との間には、デミスタは設けられていない。
次に、本実施形態の変形例について図３を用いて説明する。
吸収塔は、上記説明の構造に限定されない。例えば、図３に示すように、第３循環ラインＬ８、第２チムニートレイ３５及び第２洗浄水ポンプ３６を省略してもよい。この場合には、供給ラインＬ４の下流端は、第２洗浄水供給部３４に接続される。すなわち、第２洗浄水供給部３４には、供給ラインＬ４を介して供給される循環水のみが供給される。また、この場合には、第１水洗部２６と第２水洗部３２との間には、デミスタは設けられていない。
【0078】
このように構成した場合には、第２排ガス水洗部３３から落下した洗浄水（循環水）は、第１排ガス水洗部２７を通過して、第１チムニートレイ２９に貯留される。
【0079】
本実施形態では、循環水を第２排ガス水洗部３３へ供給している。これにより、比較的多量の水を第２排ガス水洗部３３へ供給することができる。したがって、第２排ガス水洗部３３において、排ガス洗浄水を循環させることなく、排ガスを水洗することができる。よって、排ガス洗浄水を循環させる装置を備えていない構造であっても、排ガスを好適に水洗することができる。よって、排ガス洗浄水を循環させる装置を備える場合と比較して、構造を簡素化することができる。
【0080】
［変形例２］
なお、図４に示すように、第２チムニートレイ３５は省略せずに、第３循環ラインＬ８及び第２洗浄水ポンプ３６のみを省略してもよい。この場合には、第２チムニートレイ３５に貯留した排ガス洗浄水を第１洗浄水供給部２８へ導く洗浄水ラインＬ２８を設ける。
なお、図４に示すように、第２チムニートレイ３５は省略せずに、第３循環ラインＬ８及び第２洗浄水ポンプ３６のみを省略してもよい。この場合には、第２チムニートレイ３５に貯留した排ガス洗浄水を第１洗浄水供給部２８へ導く洗浄水ラインＬ２８を設ける。
【0081】
このように構成した場合には、第２排ガス水洗部３３から落下した洗浄水（循環水）は、第２チムニートレイ３５に貯留される。第２チムニートレイ３５に貯留された洗浄水は、洗浄水ラインＬ２８を介して第１洗浄水供給部２８へ供給され、第１洗浄水供給部２８によって第１排ガス水洗部２７へ供給される。
【0082】
このように構成した場合であっても、排ガス洗浄水を循環させる装置を備える場合と比較して、構造を簡素化することができる。
【0083】
［第２実施形態］
次に、本開示の第２実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００について、図５を用いて説明する。
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００は、吸収塔２０において、第２水洗部３２が設けられていない点で第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１と異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であるので、同一の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
次に、本開示の第２実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００について、図５を用いて説明する。
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００は、吸収塔２０において、第２水洗部３２が設けられていない点で第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１と異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であるので、同一の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0084】
本実施形態に係る吸収塔２０の水洗部２２は、図５に示すように、第１水洗部２６のみを有している。また、本実施形態では、供給ラインＬ４の下流端は、第２循環ラインＬ７に接続されている。
【0085】
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置１００であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【0086】
［第３実施形態］
次に、本開示の第３実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００について、図６を用いて説明する。
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００は、排ガス冷却塔１０及び吸収塔２０の代わりに、冷却吸収塔２１０を設けた点で第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１と異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であるので、同一の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
次に、本開示の第３実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００について、図６を用いて説明する。
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００は、排ガス冷却塔１０及び吸収塔２０の代わりに、冷却吸収塔２１０を設けた点で第１実施形態に係る二酸化炭素回収装置１と異なっている。その他の点は、第１実施形態と同様であるので、同一の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0087】
本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００は、図６に示すように、冷却吸収塔２１０を備えている。冷却吸収塔２１０は、第１実施形態に係る排ガス冷却塔１０及び吸収塔２０を一体化させたものである。また、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置２００は、排ガス冷却塔１０及び吸収塔２０を一体化したことで、排ガス冷却塔１０と吸収塔２０とを接続する排ガスラインＬ３が省略されている。
【0088】
冷却吸収塔２１０は、外殻２１１と、外殻２１１の内部に収容される排ガス冷却部２１２及び吸収部２１３と、を備えている。吸収部２１３は、排ガス冷却部２１２の上方に設けられている。冷却吸収塔２１０では、下部から導入された排ガスが、まず排ガス冷却部２１２で冷却される。排ガス冷却部２１２で冷却された排ガスは、外殻内を上方へ向かい吸収部２１３へ導入される。吸収部２１３へ導入された排ガスは、二酸化炭素を吸収され、冷却吸収塔２１０の頂部から排出される。
【0089】
本実施形態に係る吸収部２１３は、第１実施形態の吸収塔２０に設けられる二酸化炭素吸収部２１及び水洗部２２等と同様の構造を有している。したがって、第１実施形態の二酸化炭素吸収部２１及び水洗部２２等と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0090】
また、本実施形態に係る吸収部２１３は、二酸化炭素吸収部２１の下方に、第４チムニートレイ２１４を有している。第４チムニートレイ２１４には、二酸化炭素吸収部２１から落下した吸収液が貯留する。第４チムニートレイ２１４に貯留された吸収液（リッチ液）は、リッチ液ラインＬ１０を介して、再生塔４０へ導かれる。
【0091】
また、本実施形態に係る冷却部２１２は、第１実施形態の排ガス冷却塔１０に設けられる気液接触部１２及び冷却水供給部１３等と同様の構造を有している。したがって、第１実施形態の気液接触部１２及び冷却水供給部１３等と同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0092】
本実施形態に係る第１循環ラインＬ２は、冷却吸収塔２１０の底部に貯留する排ガス冷却水（凝縮水を含む）を冷却水供給部１３へ導いている。
また、本実施形態においても、冷却吸収塔２１０に、第１循環ラインＬ２を循環する循環水を第３循環ラインＬ８へ導く供給ラインＬ４が備えられている。また、第１循環ラインＬ２を循環する循環水を系外である循環水冷却装置１５へ導く排出ラインＬ５が備えられている。
また、本実施形態においても、冷却吸収塔２１０に、第１循環ラインＬ２を循環する循環水を第３循環ラインＬ８へ導く供給ラインＬ４が備えられている。また、第１循環ラインＬ２を循環する循環水を系外である循環水冷却装置１５へ導く排出ラインＬ５が備えられている。
【0093】
本実施形態によれば、以下の作用効果奏する。
本実施形態では、１つの外殻２１１の内部に、排ガス冷却部２１２と排ガス冷却部２１２の上方に位置する吸収部２１３とを収容している。これにより、１つの外殻２１１の内部で、排ガス冷却部２１２にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部２１３にて処理することができる。したがって、排ガス冷却部２１２と吸収部２１３の両方の機能を１つの外殻２１１に収めることができる。よって、例えば、排ガス冷却部２１２と吸収部２１３とを別々の外殻に収容する場合に比べて、外殻自体や、外殻同士を接続する接続ダクト等の設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
本実施形態では、１つの外殻２１１の内部に、排ガス冷却部２１２と排ガス冷却部２１２の上方に位置する吸収部２１３とを収容している。これにより、１つの外殻２１１の内部で、排ガス冷却部２１２にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部２１３にて処理することができる。したがって、排ガス冷却部２１２と吸収部２１３の両方の機能を１つの外殻２１１に収めることができる。よって、例えば、排ガス冷却部２１２と吸収部２１３とを別々の外殻に収容する場合に比べて、外殻自体や、外殻同士を接続する接続ダクト等の設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
【0094】
また、本実施形態では、吸収部２１３が排ガス冷却部２１２の上方に設けられている。これにより、吸収部２１３で用いられた吸収液の一部が落下することで、冷却部２１２で用いられる循環水に混入する場合がある。吸収液が混入した循環水を二酸化炭素回収装置２００の外部へ排出する場合には、循環水から吸収液を取り除く等の処理が必要である。このため、排出処理が煩雑となる。本実施形態では、供給ラインＬ４によって、循環水を吸収部２１３（第２排ガス水洗部３３）へ導いている。これにより、吸収液が混入した循環水を再度吸収部２１３で利用することができる。したがって、二酸化炭素回収装置２００の外部へ排出する循環水の量を低減することができる。よって、排出処理の煩雑化を抑制することができる。
【0095】
なお、本開示は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本開示の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記各実施形態では、供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の上流端が、第１循環ラインＬ２に接続されている例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の上流端は、排ガス冷却塔１０または冷却吸収塔２１０の底部に接続されていてもよい。
例えば、上記各実施形態では、供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の上流端が、第１循環ラインＬ２に接続されている例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、供給ラインＬ４及び排出ラインＬ５の上流端は、排ガス冷却塔１０または冷却吸収塔２１０の底部に接続されていてもよい。
【0096】
また、例えば、二酸化炭素回収装置１で処理する排ガスが、石炭焚き発電所から排出される排ガスのように、二酸化硫黄を多く含む場合には、排ガス冷却塔１０の外殻内に、排ガス冷却塔１０に導入される排ガスを脱硫する脱硫装置（図示省略）を設けてもよい。脱硫装置は、気液接触部１２の下方に設けられる。この場合には、脱硫装置で凝縮した凝縮水を排出ラインＬ５で系外へ排出し、気液接触部１２で凝縮した凝縮水を供給ラインＬ４で第２水洗部３２へ導いてもよい。このように構成することで、硫黄成分を多く含む凝縮水を、系外へ排出することができる。
【0097】
以上説明した各実施形態に記載の冷却装置は例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する冷却部（１０）と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記冷却部へ戻す循環流路（Ｌ２）と、前記冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部（２１）と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部（３２）と、を有する吸収部（２０）と、前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部（３０）と、前記冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路（Ｌ４）と、前記冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路（Ｌ５）と、を備えている。
本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、排ガス冷却水を排ガスに接触させて前記排ガスを冷却する冷却部（１０）と、前記排ガスを冷却した前記排ガス冷却水と、前記排ガスを冷却することで発生した凝縮水と、を前記冷却部へ戻す循環流路（Ｌ２）と、前記冷却部で冷却された前記排ガスと吸収液とを接触させて前記排ガスに含まれる二酸化炭素を前記吸収液に吸収させる二酸化炭素吸収部（２１）と、前記二酸化炭素吸収部で二酸化炭素を吸収された前記排ガスと排ガス洗浄水とを接触させて前記排ガスを水洗する排ガス水洗部（３２）と、を有する吸収部（２０）と、前記吸収部で二酸化炭素を吸収した前記吸収液から二酸化炭素を取り除く再生部（３０）と、前記冷却部及び前記循環流路を循環する循環水を、前記排ガス洗浄水として前記排ガス水洗部へ導く供給流路（Ｌ４）と、前記冷却部及び前記循環流路を循環する前記循環水を系外へ排出する排出流路（Ｌ５）と、を備えている。
【0098】
二酸化炭素回収装置は、吸収部において二酸化炭素を好適に吸収するために、系内（冷却部、吸収部及び再生部における流れの中）の水分量を所定の範囲内に保ち（以下、系内の水分量を所定の範囲内とすることを「水バランスを保つ」と称する。）、吸収液の濃度を所定の範囲に保つ必要がある。
上記構成では、冷却部及び循環流路を循環する循環水を系外へ排出する排出流路が設けられている。これにより、例えば、供給流路で排ガス水洗部へ循環水を導くだけでは水バランスを保てない場合であっても、排出流路から循環水の一部を系外へ排出することで、系内の水バランスを保つことができる。したがって、吸収液の濃度を所定の範囲に保ち、吸収部において好適に二酸化炭素を吸収することができる。
また、上記構成では、排出流路を設けるだけで、系内の水バランスを保つことができる。これにより、例えば、供給流路を介して吸収部へ供給された凝縮水を蒸発させる場合と比較して、二酸化炭素回収装置の構造を簡素な構造とすることができる。したがって、二酸化炭素回収装置全体のイニシャルコスト及びランニングコストの増大を抑制することができる。
なお、系外とは、二酸化炭素回収装置において、冷却部、吸収部及び再生部における主たる流れの外を意味する。また、主たる流れとは、冷却部、吸収部及び再生部が機能を発揮するために、各塔の間で行われる流体の受け渡しの流れを意味する。
上記構成では、冷却部及び循環流路を循環する循環水を系外へ排出する排出流路が設けられている。これにより、例えば、供給流路で排ガス水洗部へ循環水を導くだけでは水バランスを保てない場合であっても、排出流路から循環水の一部を系外へ排出することで、系内の水バランスを保つことができる。したがって、吸収液の濃度を所定の範囲に保ち、吸収部において好適に二酸化炭素を吸収することができる。
また、上記構成では、排出流路を設けるだけで、系内の水バランスを保つことができる。これにより、例えば、供給流路を介して吸収部へ供給された凝縮水を蒸発させる場合と比較して、二酸化炭素回収装置の構造を簡素な構造とすることができる。したがって、二酸化炭素回収装置全体のイニシャルコスト及びランニングコストの増大を抑制することができる。
なお、系外とは、二酸化炭素回収装置において、冷却部、吸収部及び再生部における主たる流れの外を意味する。また、主たる流れとは、冷却部、吸収部及び再生部が機能を発揮するために、各塔の間で行われる流体の受け渡しの流れを意味する。
【0099】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、流通する流体を冷却するための冷却媒体を冷却する冷却塔を備え、前記排出流路は、前記循環流路から排出された前記循環水を、前記冷却媒体を冷却する冷却水として前記冷却塔へ供給する。
【0100】
上記構成では、系外へ排出した循環水を冷却塔で冷却媒体の冷却に利用している。これにより、系外へ排出した循環水を利用せずに破棄する場合と比較して、二酸化炭素排出装置全体における水の使用量を低減することができる。
なお、冷却塔で冷却された冷却媒体は、例えば、循環水と冷却媒体とを熱交換させることで循環水を冷却する循環水冷却装置で利用されてもよい。また、再生部から排出された二酸化炭素と冷却媒体とを熱交換させることで二酸化炭素を冷却する二酸化炭素冷却装置で利用されてもよい。
なお、冷却塔で冷却された冷却媒体は、例えば、循環水と冷却媒体とを熱交換させることで循環水を冷却する循環水冷却装置で利用されてもよい。また、再生部から排出された二酸化炭素と冷却媒体とを熱交換させることで二酸化炭素を冷却する二酸化炭素冷却装置で利用されてもよい。
【0101】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、前記供給流路には、前記供給流路を流通する前記循環水中の不純物を捕集する捕集部（１７）が設けられている。
【0102】
排ガス中に含まれる水分が凝縮した凝縮水は、排ガスに含まれる不純物（例えば、二酸化硫黄（ＳＯ２）や、二酸化窒素（ＮＯ２）や、煤塵等）が混入している。よって、凝縮水が含んでいる循環水には、不純物が混入している。上記構成では、供給流路に捕集部が設けられている。これにより、供給流路を流通する循環水に混入している不純物を捕集することができる。したがって、不純物を取り除いた循環水を排ガス水洗部へ供給することができる。
【0103】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、前記再生部から排出された二酸化炭素を洗浄水で水洗する二酸化炭素水洗部（６２）と、前記供給流路を流通する前記循環水を、前記洗浄水として前記二酸化炭素水洗部へ供給する洗浄水流路（Ｌ２５）と、を備える。
【0104】
上記構成では、供給流路を流通する循環水を、洗浄水として二酸化炭素水洗部へ供給している。循環水は、吸収液と接触していない。これにより、循環水は、吸収液の成分（例えば、アミン等）が含まれていない。したがって、吸収液の成分が含まれていない水（循環水）を、二酸化炭素水洗部へ供給することができる。よって、二酸化炭素水洗部において、好適に二酸化炭素を水洗することができる。
なお、二酸化炭素水洗部で二酸化炭素を水洗した洗浄水の一部を供給流路へ戻し、排ガス水洗部へ供給してもよい。
なお、二酸化炭素水洗部で二酸化炭素を水洗した洗浄水の一部を供給流路へ戻し、排ガス水洗部へ供給してもよい。
【0105】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、前記吸収液の不純物を除去するリクレーマ（５０）と、前記供給流路を流通する前記循環水を、前記リクレーマへ供給するリクレーマ流路（Ｌ２７）と、を備える。
【0106】
上記構成では、供給流路を流通する循環水を、リクレーマへ供給している。循環水は、吸収液と接触していない。これにより、循環水は、吸収液の成分（例えば、アミン等）が含まれていない。したがって、吸収液の成分が含まれていない水（循環水）をリクレーマへ供給することができる。
【0107】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、前記排ガス水洗部は、前記供給流路から供給された前記循環水のみによって、前記排ガスを水洗し、前記排ガス水洗部には、前記排ガス洗浄水を循環させる装置を備えていない。
【0108】
上記構成では、循環水を排ガス水洗部へ供給している。これにより、比較的多量の水を排ガス水洗部へ供給することができる。したがって、排ガス水洗部において、排ガス洗浄水を循環させることなく、排ガスを水洗することができる。よって、排ガス洗浄水を循環させる装置を備えていない構造であっても、排ガスを好適に水洗することができる。よって、排ガス洗浄水を循環させる装置を備える場合と比較して、構造を簡素化することができる。
【0109】
また、本開示の一態様に係る二酸化炭素回収装置は、前記冷却部及び前記吸収部を収容する外殻（２１１）を備え、前記吸収部は、前記冷却部の上方に設けられている。
【0110】
上記構成では、１つの外殻の内部に、冷却部と冷却部の上方に位置する吸収部とを収容している。これにより、１つの外殻の内部で、冷却部にて排ガスを処理した後、該排ガスを上昇させて吸収部にて処理することができる。したがって、冷却部と吸収部の両方の機能を１つの外殻に収めることができる。よって、例えば、冷却部と吸収部とを別々の外殻に収容する場合に比べて、外殻自体や、外殻同士を接続する接続ダクト等の設置スペースを削減することができるため、設備の設置面積を低減することができる。また、上述の接続ダクトやその支持部材が不要となるので、材料費や製作費等のコストを削減することができる。
また、上記構成では、吸収部が冷却部の上方に設けられている。これにより、吸収部で用いられた吸収液の一部が落下することで、冷却部で用いられる循環水に混入する場合がある。吸収液が混入した循環水を二酸化炭素回収装置の外部へ排出する場合には、循環水から吸収液を取り除く等の処理が必要である。このため、排出処理が煩雑となる。上記構成では、供給流路によって、循環水を吸収部（排ガス水洗部）へ導いている。これにより、吸収液が混入した循環水を再度吸収部で利用することができる。したがって、二酸化炭素回収装置の外部へ排出する循環水の量を低減することができる。よって、排出処理の煩雑化を抑制することができる。
また、上記構成では、吸収部が冷却部の上方に設けられている。これにより、吸収部で用いられた吸収液の一部が落下することで、冷却部で用いられる循環水に混入する場合がある。吸収液が混入した循環水を二酸化炭素回収装置の外部へ排出する場合には、循環水から吸収液を取り除く等の処理が必要である。このため、排出処理が煩雑となる。上記構成では、供給流路によって、循環水を吸収部（排ガス水洗部）へ導いている。これにより、吸収液が混入した循環水を再度吸収部で利用することができる。したがって、二酸化炭素回収装置の外部へ排出する循環水の量を低減することができる。よって、排出処理の煩雑化を抑制することができる。
【符号の説明】
【0111】
１ ：二酸化炭素回収装置
１０ ：排ガス冷却塔（排ガス冷却部）
１０ａ ：開閉弁
１０ｂ ：流量計
１１ ：外殻
１２ ：気液接触部
１３ ：冷却水供給部
１４ ：循環水ポンプ
１５ ：循環水冷却装置
１７ ：不純物除去部（捕集部）
２０ ：吸収塔（吸収部）
２０ａ ：レベル計
２０ｂ ：温度計
２１ ：二酸化炭素吸収部
２２ ：水洗部（排ガス水洗部）
２３ ：吸収液供給部
２４ ：吸収液ポンプ
２５ ：吸収液冷却装置
２６ ：第１水洗部
２７ ：第１排ガス水洗部
２８ ：第１洗浄水供給部
２９ ：第１チムニートレイ
３０ ：第１洗浄水ポンプ
３１ ：洗浄水冷却装置
３２ ：第２水洗部
３３ ：第２排ガス水洗部
３４ ：第２洗浄水供給部
３５ ：第２チムニートレイ
３６ ：第２洗浄水ポンプ
３７ ：外殻
３８ ：リッチ液ポンプ
３９ ：熱交換器
４０ ：再生塔（再生部）
４１ ：外殻
４２ ：気液接触部
４３ ：リッチ液供給部
４４ ：第３チムニートレイ
４５ ：還流部
４６ ：デミスタ
４７ ：再生加熱器
５０ ：リクレーマ
５１ ：貯留タンク
５２ ：加熱部
６０ ：二酸化炭素処理部
６１ ：コンデンサ
６２ ：二酸化炭素水洗塔
６３ ：圧縮機
６４ ：二酸化炭素冷却装置
６５ ：ドラム
６６ ：外殻
６７ ：二酸化炭素水洗部
６８ ：第３洗浄水供給部
６９ ：還流水ポンプ
１００ ：二酸化炭素回収装置
２００ ：二酸化炭素回収装置
２１０ ：冷却吸収塔
２１１ ：外殻
２１２ ：冷却部
２１３ ：吸収部
２１４ ：第４チムニートレイ
Ｌ１ ：排ガス導入ライン
Ｌ２ ：第１循環ライン（循環流路）
Ｌ３ ：排ガスライン
Ｌ４ ：供給ライン（供給流路）
Ｌ５ ：排出ライン（排出流路）
Ｌ６ ：吸収液ライン
Ｌ７ ：第２循環ライン
Ｌ８ ：第３循環ライン
Ｌ９ ：排ガス排出ライン
Ｌ１０ ：リッチ液ライン
Ｌ１１ ：リボイラライン
Ｌ１２ ：第１加熱媒体ライン
Ｌ１３ ：第１還流水ライン
Ｌ１４ ：第１二酸化炭素ライン
Ｌ１５ ：リクレーマ導入ライン
Ｌ１６ ：第２還流水ライン
Ｌ１７ ：第２加熱媒体ライン
Ｌ１８ ：リクレーマ排出ライン
Ｌ１９ ：劣化物排出ライン
Ｌ２０ ：第３二酸化炭素ライン
Ｌ２１ ：第４二酸化炭素ライン
Ｌ２２ ：第５二酸化炭素ライン
Ｌ２３ ：第６二酸化炭素ライン
Ｌ２４ ：凝縮水排出ライン
Ｌ２５ ：洗浄水供給ライン
Ｌ２６ ：洗浄水排出ライン
Ｌ２７ ：リクレーマライン
Ｌ２８ ：洗浄水ライン
Ｌ２９ ：第２二酸化炭素ライン
１０ ：排ガス冷却塔（排ガス冷却部）
１０ａ ：開閉弁
１０ｂ ：流量計
１１ ：外殻
１２ ：気液接触部
１３ ：冷却水供給部
１４ ：循環水ポンプ
１５ ：循環水冷却装置
１７ ：不純物除去部（捕集部）
２０ ：吸収塔（吸収部）
２０ａ ：レベル計
２０ｂ ：温度計
２１ ：二酸化炭素吸収部
２２ ：水洗部（排ガス水洗部）
２３ ：吸収液供給部
２４ ：吸収液ポンプ
２５ ：吸収液冷却装置
２６ ：第１水洗部
２７ ：第１排ガス水洗部
２８ ：第１洗浄水供給部
２９ ：第１チムニートレイ
３０ ：第１洗浄水ポンプ
３１ ：洗浄水冷却装置
３２ ：第２水洗部
３３ ：第２排ガス水洗部
３４ ：第２洗浄水供給部
３５ ：第２チムニートレイ
３６ ：第２洗浄水ポンプ
３７ ：外殻
３８ ：リッチ液ポンプ
３９ ：熱交換器
４０ ：再生塔（再生部）
４１ ：外殻
４２ ：気液接触部
４３ ：リッチ液供給部
４４ ：第３チムニートレイ
４５ ：還流部
４６ ：デミスタ
４７ ：再生加熱器
５０ ：リクレーマ
５１ ：貯留タンク
５２ ：加熱部
６０ ：二酸化炭素処理部
６１ ：コンデンサ
６２ ：二酸化炭素水洗塔
６３ ：圧縮機
６４ ：二酸化炭素冷却装置
６５ ：ドラム
６６ ：外殻
６７ ：二酸化炭素水洗部
６８ ：第３洗浄水供給部
６９ ：還流水ポンプ
１００ ：二酸化炭素回収装置
２００ ：二酸化炭素回収装置
２１０ ：冷却吸収塔
２１１ ：外殻
２１２ ：冷却部
２１３ ：吸収部
２１４ ：第４チムニートレイ
Ｌ１ ：排ガス導入ライン
Ｌ２ ：第１循環ライン（循環流路）
Ｌ３ ：排ガスライン
Ｌ４ ：供給ライン（供給流路）
Ｌ５ ：排出ライン（排出流路）
Ｌ６ ：吸収液ライン
Ｌ７ ：第２循環ライン
Ｌ８ ：第３循環ライン
Ｌ９ ：排ガス排出ライン
Ｌ１０ ：リッチ液ライン
Ｌ１１ ：リボイラライン
Ｌ１２ ：第１加熱媒体ライン
Ｌ１３ ：第１還流水ライン
Ｌ１４ ：第１二酸化炭素ライン
Ｌ１５ ：リクレーマ導入ライン
Ｌ１６ ：第２還流水ライン
Ｌ１７ ：第２加熱媒体ライン
Ｌ１８ ：リクレーマ排出ライン
Ｌ１９ ：劣化物排出ライン
Ｌ２０ ：第３二酸化炭素ライン
Ｌ２１ ：第４二酸化炭素ライン
Ｌ２２ ：第５二酸化炭素ライン
Ｌ２３ ：第６二酸化炭素ライン
Ｌ２４ ：凝縮水排出ライン
Ｌ２５ ：洗浄水供給ライン
Ｌ２６ ：洗浄水排出ライン
Ｌ２７ ：リクレーマライン
Ｌ２８ ：洗浄水ライン
Ｌ２９ ：第２二酸化炭素ライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】