JP4370038B2 - 排ガス冷却システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば火力発電所などの動力発生設備に組み込まれるボイラ等の燃焼により発生した排ガス中には、多くの二酸化炭素が含まれている。二酸化炭素は、地球の温暖化現象の原因である温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務になっている。このため、前記排ガスをアルカノールアミン水溶液等の吸収剤と接触させて排ガス中の二酸化炭素を除去して回収する方法および回収した二酸化炭素を大気に放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。ただし、ボイラ等の燃焼により発生した排ガスは高温（例えば１９０℃前後）であるため、この排ガスを前記アルカノールアミン水溶液に直接接触させることができないため、予め例えば４０℃前後に冷却した後に前記アルカノールアミン水溶液に導入して二酸化炭素の吸収、回収を行なっている。
【０００３】
ところで、前記排ガスを冷却するための冷却システムとしては、従来から図５に示す構造のものが知られている。すなわち、この排ガスの冷却システムは下部に排ガスの導入口１０１を有し、かつ上部に排ガスの排出管１０２を有する排ガス処理塔１０３を備えている。冷却された水の分散放出部材１０４は、前記排ガス処理塔１０３の上方内部に配置されている。循環流路１０５は、一端が前記排ガス処理塔１０３の下部側壁に接続され、他端が前記分散放出部材１０４に接続されている。第１ポンプ１０６は、前記排ガス処理塔１０３の排ガス処理水排出口近傍の前記循環流路１０５部分に介装されている。前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器１０７は、前記循環流路１０５に介装されている。
【０００４】
上部にファン１０８を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔１０９は、前記排ガス処理塔１０３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材１１０は、前記冷却塔１０９の上方内部に配置されている。冷却水用循環流路１１１は、一端が前記冷却塔１０９の下部側壁に接続され、他端が前記熱交換器１０７を経由して前記冷却用水分散放出部材１１０に接続され、前記冷却塔１０９底部の冷却水を前記熱交換器１０７を通して前記冷却用水分散放出部材１１０に循環させる。第２ポンプ１１２は、前記冷却塔１０９近傍の前記冷却水用循環流路１１１部分に介装されている。メイクアップ用流路１１３は、前記冷却塔１０９の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔１０９底部に補給している。ブローダウン用流路１１４は、前記冷却塔１０９の底部に接続され、前記冷却塔１０９底部の水を連続的または定期的に排出する。
【０００５】
前述した従来の排ガスの冷却システムにおいて、水分を含む排ガス、例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスを排ガスの導入口１０１から排ガス処理塔１０３に導入する。第１ポンプ１０６を作動して排ガス処理塔１０３底部の排ガス処理水を循環流路１０５を通して熱交換器１０７に供給する。この時、前記熱交換器１０７には冷却塔１０９底部の冷却水が第２ポンプ１１２の作動により冷却水用循環流路１１１を通して前記熱交換器１０７に供給される。このため、前記排ガス処理水が冷却され、その冷却された水は前記循環流路１０５を通して分散放出部材１０４に供給され、ここから前記排ガス処理塔１０３内に噴射され、前記排ガス処理塔１０３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管１０２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。また、前記熱交換器１０７で前記排ガス処理水と熱交換して温度上昇された冷却水は冷却水用循環流路１１１を通して前記冷却塔９の冷却用水分散放出部材１１０に供給される。温度上昇された冷却水は、前記冷却用水分散放出部材１１０から冷却塔１０９内に噴射されるとともに、ファン１０８の作動により前記冷却塔１０９底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔１０９底部に溜められる。水の蒸発に伴なって前記冷却塔１０９の水が消費され、この消費水を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路１１３を通して前記冷却塔１０９内に補給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した排ガス冷却システムにおいては水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により発生した排ガス）を前記排ガス処理塔１０３に導入し、分散放出部材１０４から冷却された水を前記排ガス処理塔１０３上部から噴射すると、前記排ガス中の水分が凝縮して凝縮水として前記排ガス処理塔１０３の底部に収容される。このような凝縮水の生成により排ガス処理水の量が実効的に増大するため、前記排ガス処理塔１０３の底部から排ガス処理水の一部を排水流路１１５を通して系外に排出する必要がある。その結果、廃水処理の負荷が増大するという問題を生じる。
【０００７】
また、前記冷却塔１０９においては水の蒸発を利用して冷却水用循環流路１１１を循環する水を冷却するため、系外から水を前記冷却塔１０９底部にメイクアップ用流路１１３通して補給している。この水には、カルシウム等の塩分が含まれているため、前記冷却水用循環流路１１１での循環過程でその塩分が濃縮される。その結果、前記冷却塔１０９底部の塩分濃度の高い水をブローダウン用流路１１４を通して頻繁に排出する必要がある。
【０００８】
本発明は、排ガス処理塔において排ガス中の水分の凝縮により生成した凝縮水が取り込まれた排ガス処理水の一部を冷却塔に補給水として導入することによって、廃水処理の負荷を低減するとともに、冷却塔への水の補給量を節減することを可能にし、かつ冷却塔からのブローダウンの回数を低減することが可能な排ガス冷却システムを提供するものである。
【０００９】
本発明は、熱交換器を省略でき、システムの低価格を図るとともに、冷却塔の小型化、能力の低減化を図ることが可能な排ガス冷却システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排ガス冷却システムは、下部に水分を含む排ガスの導入口を有し、かつ上方内部に冷却された水の分散放出部材を有する排ガス処理塔と、前記排ガス処理塔底部の排ガス処理水を前記分散放出部材に循環させるための循環流路と、前記循環流路に介装され、前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器と、上方内部に前記熱交換器により熱交換して温度上昇された冷却水が冷却水用循環流路を通して供給される冷却用水分散放出部材が配置され、下部側壁にメイクアップ用流路が接続され、底部にブローダウン用流路が接続され、水の蒸発熱を利用して冷却水を生成し、この冷却水を前記熱交換器に循環させるための冷却塔と、前記循環流路を流通する前記排ガス処理水を前記冷却塔に補給水の一部として供給するための水補給用流路とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る排ガス冷却システムにおいて、前記排ガス処理塔の排ガス処理水排出口と前記熱交換器の間に位置する前記循環流路部分に空気冷却器をさらに介装することを許容する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排ガス冷却システムを図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。
【００１６】
この排ガス冷却システムは、下部に排ガスの導入口１を有し、かつ上部に排ガスの排出管２を有する排ガス処理塔３を備えている。冷却された水の分散放出部材４は、前記排ガス処理塔３の上方内部に配置されている。循環流路５は、一端が前記排ガス処理塔３の下部側壁に接続され、他端が前記分散放出部材４に接続されている。第１ポンプ６は、前記排ガス処理塔３の排ガス処理水排出口近傍の前記循環流路５部分に介装されている。前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器７は、前記循環流路５に介装されている。
【００１７】
上部にファン８を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔９は、前記排ガス処理塔３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材１０は、前記冷却塔９の上方内部に配置されている。冷却水用循環流路１１は、一端が前記冷却塔９の底部に接続され、他端が前記熱交換器７を経由して前記冷却用水分散放出部材１０に接続され、前記冷却塔９底部の冷却水を前記熱交換器７を通して前記冷却用水分散放出部材１０に循環させる。第２ポンプ１２は、前記冷却塔９近傍の前記冷却水用循環流路１１部分に介装されている。
【００１８】
水補給用流路１３は、前記第１ポンプ６と前記熱交換器７の間に位置する前記循環流路５部分から分岐され、その先端が前記冷却塔９の下部側壁に接続され、前記循環流路５を流通する前記排ガス処理水を前記冷却塔９に補給水の一部として供給する。メイクアップ用流路１４は、前記冷却塔９の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔９底部に補給している。ブローダウン用流路１５は、前記冷却塔９の底部に接続され、前記冷却塔９底部の水を定期的に排出する。
【００１９】
前述した図１に示す第１実施形態の排ガスの冷却システムにおいて、水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガス）を排ガスの導入口１から排ガス処理塔３に導入する。第１ポンプ６を作動して排ガス処理塔３底部の排ガス処理水を循環流路５を通して熱交換器７に供給する。この時、前記熱交換器７には冷却塔９底部の冷却水が第２ポンプ１２の作動により冷却水用循環流路１１を通して前記熱交換器７に供給される。このため、前記排ガス処理水が冷却され、その冷却された水は前記循環流路５を通して分散放出部材４に供給され、ここから前記排ガス処理塔３内に噴射され、前記排ガス処理塔３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。
【００２０】
前記排ガスの冷却過程において、前記排ガス中の水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として前記排ガス処理塔３の底部に収容される。
【００２１】
一方、前記熱交換器７で前記排ガス処理水と熱交換して温度上昇された冷却水は冷却水用循環流路１１を通して前記冷却塔９の冷却用水分散放出部材１０に供給される。温度上昇された冷却水は、前記冷却用水分散放出部材１０から冷却塔９内に噴射されるとともに、ファン８の作動により前記冷却塔９底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔９底部に溜められる。
【００２２】
このような前記冷却塔９における水の蒸発に伴なって水が消費される。このため、前記水蒸発に伴なう消費を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路１４を通して前記冷却塔９内に補給される。また、前記凝縮水を取り込んだ排ガス処理水は、前記第１ポンプ６と前記熱交換器７の間に位置する前記循環流路５部分から分岐され、その先端が前記冷却塔９の下部側壁に接続された水補給用流路１３を通して前記冷却塔９に補給水の一部として補給される。
【００２３】
以上、第１実施形態によれば水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガス）を排ガス処理塔３で冷却する時に前記水分が凝縮して凝縮水として取り込まれた排ガス処理水の一部を第１ポンプ６の作動により循環流路５および水補給用流路１３を通して冷却塔９に補給し、補給水（メイクアップ水）の一部として利用することによって、従来のように前記処理塔から排出する場合に比べて廃水処理の負荷を低減することが可能な排ガス冷却システムを実現できる。
【００２４】
また、前記冷却塔９に補給されるメイクアップ水の量を節減できるため、中近東のような海水を淡水化して水を得るような水が貴重な地域では極めて経済的な有益さをもたらすことができる。
【００２５】
さらに、前記排ガス処理塔３で排ガス中の水分の凝縮により生成された凝縮水はカルシウム等の塩分を含有しないため、これをメイクアップ水の一部として前記冷却塔９に補給することによって、水の蒸発を利用して冷却水用循環流路１１を循環させて水を冷却する前記冷却塔９内での冷却水の塩分の濃縮を従来のように塩分を含むメイクアップ水のみを補給する場合に比べて抑制できる。その結果、前記冷却塔９からブローダウン用流路１５を通してその塩分濃度の高い水をブローダウンさせる回数を低減することができる。
【００２６】
このような図１に示す第１実施形態の排ガス冷却システムを下記表１に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表１に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表１に示す。なお、表１の項目（Ａ）は排ガス処理塔３の排ガスの導入口１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ６から供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は熱交換器７から分散放出部材４に供給される冷却された水、項目（Ｅ）は水補給用流路１３から冷却塔９へ供給される排ガス処理水、項目（Ｆ）は第２ポンプ１２と熱交換器７間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｇ）は熱交換器７と冷却用水分散放出部材１０間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｈ）はメイクアップ用流路１４から供給されるメイクアップ水、項目（Ｉ）はブローダウン用流路１５から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｉ）は図１に付記する。
【００２７】
また、前述した図５に示す従来の排ガス冷却システムを下記表２に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表２に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表２に示す。なお、表２の項目（Ａ）は排ガス処理塔１０３の排ガスの導入口１０１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管１０２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ１０６から供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は排水流路１１５の排ガス処理水、項目（Ｅ）は熱交換器１０７から分散放出部材１０４に供給される冷却された水、項目（Ｆ）は第２ポンプ１１２と熱交換器１０７間の冷却水用循環流路１１１部分の冷却水、項目（Ｇ）は熱交換器１０７と冷却用水分散放出部材１１０間の冷却水用循環流路１１１部分の冷却水、項目（Ｈ）はメイクアップ用流路１１３から供給されるメイクアップ水、項目（Ｉ）はブローダウン用流路１１４から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｉ）は図５に付記する。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
前記表１および表２から明らかなように図１に示す第１実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図５に示す従来の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔へのメイクアップ水量および冷却塔からのブローダウン量を図５の示す従来の排ガス冷却システムに比べて低減できることがわかる。
【００３１】
（第２実施形態）
図２は、この第２実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。なお、図２において図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３２】
この排ガス冷却システムは、第１ポンプ６と熱交換器７との間の循環流路５にファン１６を有する空気冷却器１７を介装した構造を有する。
【００３３】
このような構成の排ガス冷却システムによれば、第１ポンプ６の作動により排ガス処理塔３底部の排ガス処理水を循環流路５を通して熱交換器７に供給する際、前記循環流路５に介装された空気冷却器１７により事前に冷却できる。その結果、前述した第１実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、前記熱交換器７に冷却水用循環流路１１を通して冷却水を供給するための冷却塔９の小型化、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００３４】
このような図２に示す第２実施形態の排ガス冷却システムを下記表３に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表３に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表３に示す。なお、表３の項目（Ａ）は排ガス処理塔３の排ガスの導入口１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ６から空気冷却器１７に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は空気冷却器１７から熱交換器７に供給される排ガス処理水、項目（Ｅ）は熱交換器７から分散放出部材４に供給される冷却された水、項目（Ｆ）は水補給用流路１３から冷却塔９へ供給される排ガス処理水、項目（Ｇ）は第２ポンプ１２と熱交換器７間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｈ）は熱交換器７と冷却用水分散放出部材１０間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｉ）はメイクアップ用流路１４から供給されるメイクアップ水、項目（Ｊ）はブローダウン用流路１５から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｊ）は図２に付記する。
【００３５】
【表３】
【００３６】
前記表３から明らかなように図２に示す第２実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図１の示す第１実施形態の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔へのメイクアップ水量および冷却塔からのブローダウン量を図１の示す第１実施形態の排ガス冷却システムに比べてさらに低減できることがわかる。これは、第２実施形態の排ガス冷却システムでは空気冷却器１７を熱交換器７上流側の循環流路５に付設することによって冷却塔９の小型化、冷却能力の低減化が図られたためである。
【００３７】
（第３実施形態）
図３は、本発明に関連して検討した検討例を第３実施形態とし、この第３実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。
【００３８】
この排ガス冷却システムは、下部に排ガスの導入口２１を有し、かつ上部に排ガスの排出管２２を有する排ガス処理塔２３を備えている。冷却された水の分散放出部材２４は、前記排ガス処理塔２３の上方内部に配置されている。
【００３９】
上部にファン２５を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔２６は、前記排ガス処理塔２３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材２７は、前記冷却塔２６の上方内部に配置されている。排ガス処理水供給用流路２８は、一端が前記排ガス処理塔２３の下部側壁に接続され、他端が前記冷却用水分散放出部材２７に接続されている。第１ポンプ２９は、前記排ガス処理塔２３の下部側壁近傍の前記排ガス処理水供給用流路２８に介装されている。
【００４０】
冷却水供給用流路３０は、一端が前記冷却塔２６の下部側壁に接続され、他端が前記排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に接続されている。第２ポンプ３１は、前記冷却塔２６の下部側壁近傍の前記冷却水供給用流路３０に介装されている。
【００４１】
メイクアップ用流路３２は、前記冷却塔２６の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔２６底部に補給している。ブローダウン用流路３３は、前記冷却塔２６の底部に接続され、前記冷却塔２６底部の水を定期的に排出する。
【００４２】
前述した図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムにおいて、例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを排ガスの導入口２１から排ガス処理塔２３に導入する。第１ポンプ２９を作動して排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給する。供給された排ガス処理水は、前記冷却用水分散放出部材２７から前記冷却塔２６内に噴射されるとともに、ファン２５の作動により前記冷却塔２６底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔２６底部に溜められる。つまり、排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水は冷却塔２６に直接供給され、ここで冷却される。
【００４３】
前記冷却塔２６底部の冷却水は、第２ポンプ３１を作動することにより冷却水供給用流路３０を通して前記排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給され、ここから前記排ガス処理塔２３内に噴射され、前記排ガス処理塔２３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管２２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。
【００４４】
前記排ガスの冷却過程において、前記排ガス中の水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として前記排ガス処理塔２３の底部に収容される。
【００４５】
一方、前記冷却塔２６ではその冷却過程における水の蒸発に伴なって水が消費される。このため、その消費を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路３２を通して前記冷却塔２６内に補給される。
【００４６】
以上、第３実施形態によれば排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に直接供給する構成にすることによって、図５に示す従来の排ガス冷却システムに組み込まれる熱交換器を省略できるため、システムの低価格を図ることができる。
【００４７】
また、冷却塔２６による冷却は、排ガス処理塔２３から直接供給された排ガス処理水を対象とする、つまり１段冷却になるため、前記冷却塔２６の小型化と、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００４８】
すなわち、前述した図５に示すように冷却塔からの冷却水が循環され、排ガス処理塔底部の排ガス処理水を熱交換して冷却する熱交換器を有する排ガス冷却システム（排ガス処理塔と冷却塔とを分離したタイプ）では、排ガス処理水／冷却水の熱交換を行う熱交換器と、熱交換後の冷却水／水の蒸発熱の熱交換を行う冷却塔において、それぞれ所定の温度を保持する２段階冷却を必要とする。このため、冷却塔では前記温度を保持するような冷却能力が必要になるため、大型化と、冷却能力を上げるための機能の増大化が要求される。
【００４９】
前述した第３実施形態の排ガス冷却システムでは、冷却塔２６による１段冷却で、従来の排ガス処理塔と冷却塔とを分離したタイプの排ガス冷却システムに比べて冷却効率を向上できるため、前記冷却塔２６の小型化と、冷却能力の低減化を図ることができる。その上、第２ポンプ３１の作動によって排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給する冷却水量を低減できる。
【００５０】
さらに、排ガス処理塔２３内に導入される排ガスとして例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを対象とすることによって、前述した排ガス処理塔２３で冷却水を分散放出部材２４から前記排ガスに噴射して冷却する時に前記水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として排ガス処理水に取り込まれる。このため、凝縮水が取り込まれた排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６に直接供給することによって、前記凝縮水を冷却塔２６の補給水（メイクアップ水）の一部として利用することができる。
【００５１】
その結果、図５に示す従来の排ガス冷却システムのように排ガス処理塔から凝縮水の増加分排出する場合に比べて廃水処理の負荷を低減することができる。また、前記冷却塔２６に補給されるメイクアップ水の量を削減できるため、中近東のような海水を淡水化して水を得るような水が貴重な地域では極めて経済的な有益さをもたらすことができる。その上、前記排ガス処理塔２３で排ガス中の水分の凝縮により生成された凝縮水はカルシウム等の塩分を含有しないため、これをメイクアップ水の一部として前記冷却塔２６に供給することによって、水の蒸発を利用して冷却する前記冷却塔２６内での冷却水の塩分の濃縮を従来のように塩分を含むメイクアップ水のみを補給する場合に比べて抑制できる。このため、前記冷却塔２６からブローダウン用流路３３を通してその塩分濃度の高い水をブローダウンさせる回数を低減することができる。
【００５２】
このような図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムを下記表４に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表４に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表４に示す。なお、表４の項目（Ａ）は排ガス処理塔２３の排ガスの導入口２１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ２９により冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は第２ポンプ３１により排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給される冷却水、項目（Ｅ）はメイクアップ用流路３２から供給されるメイクアップ水、項目（Ｆ）はブローダウン用流路３３から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｆ）は図３に付記する。
【００５３】
【表４】
【００５４】
前記表４から明らかなように図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図５の示す従来の排ガス冷却システム（前述した表２）と同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔２６へのメイクアップ水量および冷却塔２６からのブローダウン量を図５の示す従来の排ガス冷却システムに比べて低減できることがわかる。また、図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムは第２ポンプ３１の容量を図５の示す従来の排ガス冷却システムの第２ポンプ１１２の容量に比べて小さくでき、ポンプ動力も低減できる。
【００５５】
（第４実施形態）
図４は、本発明に関連して検討した他の検討例を第４実施形態とし、この第４実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。なお、図４において図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
この排ガス冷却システムは、第１ポンプ２９と冷却用水分散放出部材２７の間に位置する排ガス処理水供給用流路２８にファン３４を有する空気冷却器３５を介装した構造を有する。
【００５７】
このような構成の排ガス冷却システムによれば、第１ポンプ２９の作動により排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給する際、前記排ガス処理水供給用流路２８に介装された空気冷却器３５により事前に冷却できる。その結果、前述した第３実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、冷却塔２６のより一層の小型化、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００５８】
また、排ガス処理塔２３内に導入される排ガスとして例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを対象とすることによって、前述した排ガス処理塔２３で冷却水を分散放出部材２４から前記排ガスに噴射して冷却する時に前記水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として排ガス処理水に取り込まれる。このため、凝縮水が取り込まれた排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６に直接供給することによって、前記凝縮水を冷却塔２６の補給水（メイクアップ水）として利用でき、メイクアップ用流路３２からのメイクアップ水の供給を不要にすることが可能になる。
【００５９】
このような図４に示す第４実施形態の排ガス冷却システムを下記表５に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表５に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表５に示す。なお、表５の項目（Ａ）は排ガス処理塔２３の排ガスの導入口２１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ２９から空気冷却器３５に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は空気冷却器３５から冷却用水分散放出部材２７に供給される排ガス処理水、項目（Ｅ）は第２ポンプ３１により排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給される冷却水、項目（Ｆ）はメイクアップ用流路３２から供給されるメイクアップ水、項目（Ｇ）はブローダウン用流路３３から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｇ）は図４に付記する。
【００６０】
【表５】
【００６１】
前記表５から明らかなように図４に示す第４実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図３の示す第３実施形態の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔２６へのメイクアップ水量をゼロにでき、さらに冷却塔２６からのブローダウン量を図３の示す第３実施形態の排ガス冷却システムに比べてさらに低減できることがわかる。これは、第４実施形態の排ガス冷却システムでは空気冷却器３５を排ガス処理水供給用流路２８に付設することによって冷却塔２６のより一層の小型化、冷却能力の低減化が図られたためである。
【００６２】
なお、前述した第１〜第４の実施形態の排ガス冷却システムでは二酸化炭素を含む排ガスを対象にして二酸化炭素の吸収、除去に適した温度にまで下げる場合について説明したが、他の排ガスの冷却にも同様に適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、排ガス処理塔において排ガス中の水分の凝縮により生成した凝縮水が取り込まれた排ガス処理水の一部を冷却塔に補給水として導入することによって、廃水処理の負荷を低減するとともに、冷却塔への水の補給量を節減することを可能にし、かつ冷却塔からのブローダウンの回数を低減することが可能で、例えば排ガスをその中の二酸化炭素の吸収、除去に適した温度まで下げるために使用される排ガス冷却システムを提供できる。
【００６４】
また、本発明によれば熱交換器を省略でき、システムの低価格を図るとともに、冷却塔の小型化、能力の低減化を図ることが可能で、例えば排ガスをその中の二酸化炭素の吸収、除去に適した温度まで下げるために使用される排ガス冷却システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図２】 本発明の第２実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図３】 本発明に関連して検討した検討例を第３実施形態とし、この第３実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図４】 本発明に関連して検討した他の検討例を第４実施形態とし、この第４実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図５】 従来の排ガス冷却システムを示す概略図。
【符号の説明】
１，２１・・・排ガスの導入口、
３，２３・・・排ガス処理塔、
４，２４・・・分散放出部材、
５・・・循環流路、
７・・・熱交換器、
９，２６・・・冷却塔、
１０，２７・・・冷却用水分散放出部材、
１１・・・冷却水用循環流路、
１３・・・水補給用流路、
１４，３２・・・メイクアップ用流路、
１７，３５・・・空気冷却器、
２８・・・排ガス処理水供給用流路、
３０・・・冷却水供給用流路。
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス冷却システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば火力発電所などの動力発生設備に組み込まれるボイラ等の燃焼により発生した排ガス中には、多くの二酸化炭素が含まれている。二酸化炭素は、地球の温暖化現象の原因である温室効果が指摘され、地球環境を守る上で国際的にもその対策が急務になっている。このため、前記排ガスをアルカノールアミン水溶液等の吸収剤と接触させて排ガス中の二酸化炭素を除去して回収する方法および回収した二酸化炭素を大気に放出することなく貯蔵する方法が精力的に研究されている。ただし、ボイラ等の燃焼により発生した排ガスは高温（例えば１９０℃前後）であるため、この排ガスを前記アルカノールアミン水溶液に直接接触させることができないため、予め例えば４０℃前後に冷却した後に前記アルカノールアミン水溶液に導入して二酸化炭素の吸収、回収を行なっている。
【０００３】
ところで、前記排ガスを冷却するための冷却システムとしては、従来から図５に示す構造のものが知られている。すなわち、この排ガスの冷却システムは下部に排ガスの導入口１０１を有し、かつ上部に排ガスの排出管１０２を有する排ガス処理塔１０３を備えている。冷却された水の分散放出部材１０４は、前記排ガス処理塔１０３の上方内部に配置されている。循環流路１０５は、一端が前記排ガス処理塔１０３の下部側壁に接続され、他端が前記分散放出部材１０４に接続されている。第１ポンプ１０６は、前記排ガス処理塔１０３の排ガス処理水排出口近傍の前記循環流路１０５部分に介装されている。前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器１０７は、前記循環流路１０５に介装されている。
【０００４】
上部にファン１０８を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔１０９は、前記排ガス処理塔１０３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材１１０は、前記冷却塔１０９の上方内部に配置されている。冷却水用循環流路１１１は、一端が前記冷却塔１０９の下部側壁に接続され、他端が前記熱交換器１０７を経由して前記冷却用水分散放出部材１１０に接続され、前記冷却塔１０９底部の冷却水を前記熱交換器１０７を通して前記冷却用水分散放出部材１１０に循環させる。第２ポンプ１１２は、前記冷却塔１０９近傍の前記冷却水用循環流路１１１部分に介装されている。メイクアップ用流路１１３は、前記冷却塔１０９の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔１０９底部に補給している。ブローダウン用流路１１４は、前記冷却塔１０９の底部に接続され、前記冷却塔１０９底部の水を連続的または定期的に排出する。
【０００５】
前述した従来の排ガスの冷却システムにおいて、水分を含む排ガス、例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスを排ガスの導入口１０１から排ガス処理塔１０３に導入する。第１ポンプ１０６を作動して排ガス処理塔１０３底部の排ガス処理水を循環流路１０５を通して熱交換器１０７に供給する。この時、前記熱交換器１０７には冷却塔１０９底部の冷却水が第２ポンプ１１２の作動により冷却水用循環流路１１１を通して前記熱交換器１０７に供給される。このため、前記排ガス処理水が冷却され、その冷却された水は前記循環流路１０５を通して分散放出部材１０４に供給され、ここから前記排ガス処理塔１０３内に噴射され、前記排ガス処理塔１０３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管１０２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。また、前記熱交換器１０７で前記排ガス処理水と熱交換して温度上昇された冷却水は冷却水用循環流路１１１を通して前記冷却塔９の冷却用水分散放出部材１１０に供給される。温度上昇された冷却水は、前記冷却用水分散放出部材１１０から冷却塔１０９内に噴射されるとともに、ファン１０８の作動により前記冷却塔１０９底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔１０９底部に溜められる。水の蒸発に伴なって前記冷却塔１０９の水が消費され、この消費水を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路１１３を通して前記冷却塔１０９内に補給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した排ガス冷却システムにおいては水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により発生した排ガス）を前記排ガス処理塔１０３に導入し、分散放出部材１０４から冷却された水を前記排ガス処理塔１０３上部から噴射すると、前記排ガス中の水分が凝縮して凝縮水として前記排ガス処理塔１０３の底部に収容される。このような凝縮水の生成により排ガス処理水の量が実効的に増大するため、前記排ガス処理塔１０３の底部から排ガス処理水の一部を排水流路１１５を通して系外に排出する必要がある。その結果、廃水処理の負荷が増大するという問題を生じる。
【０００７】
また、前記冷却塔１０９においては水の蒸発を利用して冷却水用循環流路１１１を循環する水を冷却するため、系外から水を前記冷却塔１０９底部にメイクアップ用流路１１３通して補給している。この水には、カルシウム等の塩分が含まれているため、前記冷却水用循環流路１１１での循環過程でその塩分が濃縮される。その結果、前記冷却塔１０９底部の塩分濃度の高い水をブローダウン用流路１１４を通して頻繁に排出する必要がある。
【０００８】
本発明は、排ガス処理塔において排ガス中の水分の凝縮により生成した凝縮水が取り込まれた排ガス処理水の一部を冷却塔に補給水として導入することによって、廃水処理の負荷を低減するとともに、冷却塔への水の補給量を節減することを可能にし、かつ冷却塔からのブローダウンの回数を低減することが可能な排ガス冷却システムを提供するものである。
【０００９】
本発明は、熱交換器を省略でき、システムの低価格を図るとともに、冷却塔の小型化、能力の低減化を図ることが可能な排ガス冷却システムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る排ガス冷却システムは、下部に水分を含む排ガスの導入口を有し、かつ上方内部に冷却された水の分散放出部材を有する排ガス処理塔と、前記排ガス処理塔底部の排ガス処理水を前記分散放出部材に循環させるための循環流路と、前記循環流路に介装され、前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器と、上方内部に前記熱交換器により熱交換して温度上昇された冷却水が冷却水用循環流路を通して供給される冷却用水分散放出部材が配置され、下部側壁にメイクアップ用流路が接続され、底部にブローダウン用流路が接続され、水の蒸発熱を利用して冷却水を生成し、この冷却水を前記熱交換器に循環させるための冷却塔と、前記循環流路を流通する前記排ガス処理水を前記冷却塔に補給水の一部として供給するための水補給用流路とを具備したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明に係る排ガス冷却システムにおいて、前記排ガス処理塔の排ガス処理水排出口と前記熱交換器の間に位置する前記循環流路部分に空気冷却器をさらに介装することを許容する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排ガス冷却システムを図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、この第１実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。
【００１６】
この排ガス冷却システムは、下部に排ガスの導入口１を有し、かつ上部に排ガスの排出管２を有する排ガス処理塔３を備えている。冷却された水の分散放出部材４は、前記排ガス処理塔３の上方内部に配置されている。循環流路５は、一端が前記排ガス処理塔３の下部側壁に接続され、他端が前記分散放出部材４に接続されている。第１ポンプ６は、前記排ガス処理塔３の排ガス処理水排出口近傍の前記循環流路５部分に介装されている。前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器７は、前記循環流路５に介装されている。
【００１７】
上部にファン８を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔９は、前記排ガス処理塔３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材１０は、前記冷却塔９の上方内部に配置されている。冷却水用循環流路１１は、一端が前記冷却塔９の底部に接続され、他端が前記熱交換器７を経由して前記冷却用水分散放出部材１０に接続され、前記冷却塔９底部の冷却水を前記熱交換器７を通して前記冷却用水分散放出部材１０に循環させる。第２ポンプ１２は、前記冷却塔９近傍の前記冷却水用循環流路１１部分に介装されている。
【００１８】
水補給用流路１３は、前記第１ポンプ６と前記熱交換器７の間に位置する前記循環流路５部分から分岐され、その先端が前記冷却塔９の下部側壁に接続され、前記循環流路５を流通する前記排ガス処理水を前記冷却塔９に補給水の一部として供給する。メイクアップ用流路１４は、前記冷却塔９の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔９底部に補給している。ブローダウン用流路１５は、前記冷却塔９の底部に接続され、前記冷却塔９底部の水を定期的に排出する。
【００１９】
前述した図１に示す第１実施形態の排ガスの冷却システムにおいて、水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガス）を排ガスの導入口１から排ガス処理塔３に導入する。第１ポンプ６を作動して排ガス処理塔３底部の排ガス処理水を循環流路５を通して熱交換器７に供給する。この時、前記熱交換器７には冷却塔９底部の冷却水が第２ポンプ１２の作動により冷却水用循環流路１１を通して前記熱交換器７に供給される。このため、前記排ガス処理水が冷却され、その冷却された水は前記循環流路５を通して分散放出部材４に供給され、ここから前記排ガス処理塔３内に噴射され、前記排ガス処理塔３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。
【００２０】
前記排ガスの冷却過程において、前記排ガス中の水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として前記排ガス処理塔３の底部に収容される。
【００２１】
一方、前記熱交換器７で前記排ガス処理水と熱交換して温度上昇された冷却水は冷却水用循環流路１１を通して前記冷却塔９の冷却用水分散放出部材１０に供給される。温度上昇された冷却水は、前記冷却用水分散放出部材１０から冷却塔９内に噴射されるとともに、ファン８の作動により前記冷却塔９底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔９底部に溜められる。
【００２２】
このような前記冷却塔９における水の蒸発に伴なって水が消費される。このため、前記水蒸発に伴なう消費を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路１４を通して前記冷却塔９内に補給される。また、前記凝縮水を取り込んだ排ガス処理水は、前記第１ポンプ６と前記熱交換器７の間に位置する前記循環流路５部分から分岐され、その先端が前記冷却塔９の下部側壁に接続された水補給用流路１３を通して前記冷却塔９に補給水の一部として補給される。
【００２３】
以上、第１実施形態によれば水分を含む排ガス（例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガス）を排ガス処理塔３で冷却する時に前記水分が凝縮して凝縮水として取り込まれた排ガス処理水の一部を第１ポンプ６の作動により循環流路５および水補給用流路１３を通して冷却塔９に補給し、補給水（メイクアップ水）の一部として利用することによって、従来のように前記処理塔から排出する場合に比べて廃水処理の負荷を低減することが可能な排ガス冷却システムを実現できる。
【００２４】
また、前記冷却塔９に補給されるメイクアップ水の量を節減できるため、中近東のような海水を淡水化して水を得るような水が貴重な地域では極めて経済的な有益さをもたらすことができる。
【００２５】
さらに、前記排ガス処理塔３で排ガス中の水分の凝縮により生成された凝縮水はカルシウム等の塩分を含有しないため、これをメイクアップ水の一部として前記冷却塔９に補給することによって、水の蒸発を利用して冷却水用循環流路１１を循環させて水を冷却する前記冷却塔９内での冷却水の塩分の濃縮を従来のように塩分を含むメイクアップ水のみを補給する場合に比べて抑制できる。その結果、前記冷却塔９からブローダウン用流路１５を通してその塩分濃度の高い水をブローダウンさせる回数を低減することができる。
【００２６】
このような図１に示す第１実施形態の排ガス冷却システムを下記表１に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表１に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表１に示す。なお、表１の項目（Ａ）は排ガス処理塔３の排ガスの導入口１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ６から供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は熱交換器７から分散放出部材４に供給される冷却された水、項目（Ｅ）は水補給用流路１３から冷却塔９へ供給される排ガス処理水、項目（Ｆ）は第２ポンプ１２と熱交換器７間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｇ）は熱交換器７と冷却用水分散放出部材１０間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｈ）はメイクアップ用流路１４から供給されるメイクアップ水、項目（Ｉ）はブローダウン用流路１５から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｉ）は図１に付記する。
【００２７】
また、前述した図５に示す従来の排ガス冷却システムを下記表２に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表２に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表２に示す。なお、表２の項目（Ａ）は排ガス処理塔１０３の排ガスの導入口１０１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管１０２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ１０６から供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は排水流路１１５の排ガス処理水、項目（Ｅ）は熱交換器１０７から分散放出部材１０４に供給される冷却された水、項目（Ｆ）は第２ポンプ１１２と熱交換器１０７間の冷却水用循環流路１１１部分の冷却水、項目（Ｇ）は熱交換器１０７と冷却用水分散放出部材１１０間の冷却水用循環流路１１１部分の冷却水、項目（Ｈ）はメイクアップ用流路１１３から供給されるメイクアップ水、項目（Ｉ）はブローダウン用流路１１４から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｉ）は図５に付記する。
【００２８】
【表１】
【表２】
前記表１および表２から明らかなように図１に示す第１実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図５に示す従来の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔へのメイクアップ水量および冷却塔からのブローダウン量を図５の示す従来の排ガス冷却システムに比べて低減できることがわかる。
【００３１】
（第２実施形態）
図２は、この第２実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。なお、図２において図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３２】
この排ガス冷却システムは、第１ポンプ６と熱交換器７との間の循環流路５にファン１６を有する空気冷却器１７を介装した構造を有する。
【００３３】
このような構成の排ガス冷却システムによれば、第１ポンプ６の作動により排ガス処理塔３底部の排ガス処理水を循環流路５を通して熱交換器７に供給する際、前記循環流路５に介装された空気冷却器１７により事前に冷却できる。その結果、前述した第１実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、前記熱交換器７に冷却水用循環流路１１を通して冷却水を供給するための冷却塔９の小型化、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００３４】
このような図２に示す第２実施形態の排ガス冷却システムを下記表３に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表３に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表３に示す。なお、表３の項目（Ａ）は排ガス処理塔３の排ガスの導入口１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ６から空気冷却器１７に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は空気冷却器１７から熱交換器７に供給される排ガス処理水、項目（Ｅ）は熱交換器７から分散放出部材４に供給される冷却された水、項目（Ｆ）は水補給用流路１３から冷却塔９へ供給される排ガス処理水、項目（Ｇ）は第２ポンプ１２と熱交換器７間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｈ）は熱交換器７と冷却用水分散放出部材１０間の冷却水用循環流路１１部分の冷却水、項目（Ｉ）はメイクアップ用流路１４から供給されるメイクアップ水、項目（Ｊ）はブローダウン用流路１５から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｊ）は図２に付記する。
【００３５】
【表３】
前記表３から明らかなように図２に示す第２実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図１の示す第１実施形態の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔へのメイクアップ水量および冷却塔からのブローダウン量を図１の示す第１実施形態の排ガス冷却システムに比べてさらに低減できることがわかる。これは、第２実施形態の排ガス冷却システムでは空気冷却器１７を熱交換器７上流側の循環流路５に付設することによって冷却塔９の小型化、冷却能力の低減化が図られたためである。
【００３７】
（第３実施形態）
図３は、本発明に関連して検討した検討例を第３実施形態とし、この第３実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。
【００３８】
この排ガス冷却システムは、下部に排ガスの導入口２１を有し、かつ上部に排ガスの排出管２２を有する排ガス処理塔２３を備えている。冷却された水の分散放出部材２４は、前記排ガス処理塔２３の上方内部に配置されている。
【００３９】
上部にファン２５を有する水の蒸発熱を利用して冷却水を生成するための冷却塔２６は、前記排ガス処理塔２３に隣接して配置されている。冷却用水分散放出部材２７は、前記冷却塔２６の上方内部に配置されている。排ガス処理水供給用流路２８は、一端が前記排ガス処理塔２３の下部側壁に接続され、他端が前記冷却用水分散放出部材２７に接続されている。第１ポンプ２９は、前記排ガス処理塔２３の下部側壁近傍の前記排ガス処理水供給用流路２８に介装されている。
【００４０】
冷却水供給用流路３０は、一端が前記冷却塔２６の下部側壁に接続され、他端が前記排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に接続されている。第２ポンプ３１は、前記冷却塔２６の下部側壁近傍の前記冷却水供給用流路３０に介装されている。
【００４１】
メイクアップ用流路３２は、前記冷却塔２６の下部側壁に接続され、系外から水を前記冷却塔２６底部に補給している。ブローダウン用流路３３は、前記冷却塔２６の底部に接続され、前記冷却塔２６底部の水を定期的に排出する。
【００４２】
前述した図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムにおいて、例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを排ガスの導入口２１から排ガス処理塔２３に導入する。第１ポンプ２９を作動して排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給する。供給された排ガス処理水は、前記冷却用水分散放出部材２７から前記冷却塔２６内に噴射されるとともに、ファン２５の作動により前記冷却塔２６底部の水が蒸発されることによる蒸発熱によって冷却され、冷却水は前記冷却塔２６底部に溜められる。つまり、排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水は冷却塔２６に直接供給され、ここで冷却される。
【００４３】
前記冷却塔２６底部の冷却水は、第２ポンプ３１を作動することにより冷却水供給用流路３０を通して前記排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給され、ここから前記排ガス処理塔２３内に噴射され、前記排ガス処理塔２３に導入された排ガスを冷却する。冷却された排ガスは、排出管２２を通して例えば二酸化炭素の吸収塔に送られる。
【００４４】
前記排ガスの冷却過程において、前記排ガス中の水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として前記排ガス処理塔２３の底部に収容される。
【００４５】
一方、前記冷却塔２６ではその冷却過程における水の蒸発に伴なって水が消費される。このため、その消費を補うために系外から水（メイクアップ水）がメイクアップ用流路３２を通して前記冷却塔２６内に補給される。
【００４６】
以上、第３実施形態によれば排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に直接供給する構成にすることによって、図５に示す従来の排ガス冷却システムに組み込まれる熱交換器を省略できるため、システムの低価格を図ることができる。
【００４７】
また、冷却塔２６による冷却は、排ガス処理塔２３から直接供給された排ガス処理水を対象とする、つまり１段冷却になるため、前記冷却塔２６の小型化と、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００４８】
すなわち、前述した図５に示すように冷却塔からの冷却水が循環され、排ガス処理塔底部の排ガス処理水を熱交換して冷却する熱交換器を有する排ガス冷却システム（排ガス処理塔と冷却塔とを分離したタイプ）では、排ガス処理水／冷却水の熱交換を行う熱交換器と、熱交換後の冷却水／水の蒸発熱の熱交換を行う冷却塔において、それぞれ所定の温度を保持する２段階冷却を必要とする。このため、冷却塔では前記温度を保持するような冷却能力が必要になるため、大型化と、冷却能力を上げるための機能の増大化が要求される。
【００４９】
前述した第３実施形態の排ガス冷却システムでは、冷却塔２６による１段冷却で、従来の排ガス処理塔と冷却塔とを分離したタイプの排ガス冷却システムに比べて冷却効率を向上できるため、前記冷却塔２６の小型化と、冷却能力の低減化を図ることができる。その上、第２ポンプ３１の作動によって排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給する冷却水量を低減できる。
【００５０】
さらに、排ガス処理塔２３内に導入される排ガスとして例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを対象とすることによって、前述した排ガス処理塔２３で冷却水を分散放出部材２４から前記排ガスに噴射して冷却する時に前記水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として排ガス処理水に取り込まれる。このため、凝縮水が取り込まれた排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６に直接供給することによって、前記凝縮水を冷却塔２６の補給水（メイクアップ水）の一部として利用することができる。
【００５１】
その結果、図５に示す従来の排ガス冷却システムのように排ガス処理塔から凝縮水の増加分排出する場合に比べて廃水処理の負荷を低減することができる。また、前記冷却塔２６に補給されるメイクアップ水の量を削減できるため、中近東のような海水を淡水化して水を得るような水が貴重な地域では極めて経済的な有益さをもたらすことができる。その上、前記排ガス処理塔２３で排ガス中の水分の凝縮により生成された凝縮水はカルシウム等の塩分を含有しないため、これをメイクアップ水の一部として前記冷却塔２６に供給することによって、水の蒸発を利用して冷却する前記冷却塔２６内での冷却水の塩分の濃縮を従来のように塩分を含むメイクアップ水のみを補給する場合に比べて抑制できる。このため、前記冷却塔２６からブローダウン用流路３３を通してその塩分濃度の高い水をブローダウンさせる回数を低減することができる。
【００５２】
このような図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムを下記表４に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表４に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表４に示す。なお、表４の項目（Ａ）は排ガス処理塔２３の排ガスの導入口２１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ２９により冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は第２ポンプ３１により排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給される冷却水、項目（Ｅ）はメイクアップ用流路３２から供給されるメイクアップ水、項目（Ｆ）はブローダウン用流路３３から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｆ）は図３に付記する。
【００５３】
【表４】
前記表４から明らかなように図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図５の示す従来の排ガス冷却システム（前述した表２）と同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔２６へのメイクアップ水量および冷却塔２６からのブローダウン量を図５の示す従来の排ガス冷却システムに比べて低減できることがわかる。また、図３に示す第３実施形態の排ガス冷却システムは第２ポンプ３１の容量を図５の示す従来の排ガス冷却システムの第２ポンプ１１２の容量に比べて小さくでき、ポンプ動力も低減できる。
【００５５】
（第４実施形態）
図４は、本発明に関連して検討した他の検討例を第４実施形態とし、この第４実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図である。なお、図４において図３と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
この排ガス冷却システムは、第１ポンプ２９と冷却用水分散放出部材２７の間に位置する排ガス処理水供給用流路２８にファン３４を有する空気冷却器３５を介装した構造を有する。
【００５７】
このような構成の排ガス冷却システムによれば、第１ポンプ２９の作動により排ガス処理塔２３底部の排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６の冷却用水分散放出部材２７に供給する際、前記排ガス処理水供給用流路２８に介装された空気冷却器３５により事前に冷却できる。その結果、前述した第３実施形態と同様な効果を発揮できるとともに、冷却塔２６のより一層の小型化、冷却能力の低減化を図ることができる。
【００５８】
また、排ガス処理塔２３内に導入される排ガスとして例えば炭化水素の燃焼により生じた排ガスのような水分を含む排ガスを対象とすることによって、前述した排ガス処理塔２３で冷却水を分散放出部材２４から前記排ガスに噴射して冷却する時に前記水分が凝縮してカルシウム等の塩分を含まない凝縮水として排ガス処理水に取り込まれる。このため、凝縮水が取り込まれた排ガス処理水を排ガス処理水供給用流路２８を通して冷却塔２６に直接供給することによって、前記凝縮水を冷却塔２６の補給水（メイクアップ水）として利用でき、メイクアップ用流路３２からのメイクアップ水の供給を不要にすることが可能になる。
【００５９】
このような図４に示す第４実施形態の排ガス冷却システムを下記表５に示す温度、成分を有し、水分を含む排ガスを同表５に示す条件で稼働した時の冷却後の排ガス温度、冷却塔でのメイクアップ水量、ブローダウン量等を同表５に示す。なお、表５の項目（Ａ）は排ガス処理塔２３の排ガスの導入口２１に導入される排ガス、項目（Ｂ）は排出管２２の排ガス、項目（Ｃ）は第１ポンプ２９から空気冷却器３５に供給される排ガス処理水、項目（Ｄ）は空気冷却器３５から冷却用水分散放出部材２７に供給される排ガス処理水、項目（Ｅ）は第２ポンプ３１により排ガス処理塔２３の分散放出部材２４に供給される冷却水、項目（Ｆ）はメイクアップ用流路３２から供給されるメイクアップ水、項目（Ｇ）はブローダウン用流路３３から排出される水、の性状等を表す。なお、これらの項目（Ａ）〜（Ｇ）は図４に付記する。
【００６０】
【表５】
前記表５から明らかなように図４に示す第４実施形態の排ガス冷却システムは、排ガスを図３の示す第３実施形態の排ガス冷却システムと同様に十分に低い温度（４６℃）まで冷却できるとともに、冷却塔２６へのメイクアップ水量をゼロにでき、さらに冷却塔２６からのブローダウン量を図３の示す第３実施形態の排ガス冷却システムに比べてさらに低減できることがわかる。これは、第４実施形態の排ガス冷却システムでは空気冷却器３５を排ガス処理水供給用流路２８に付設することによって冷却塔２６のより一層の小型化、冷却能力の低減化が図られたためである。
【００６２】
なお、前述した第１〜第４の実施形態の排ガス冷却システムでは二酸化炭素を含む排ガスを対象にして二酸化炭素の吸収、除去に適した温度にまで下げる場合について説明したが、他の排ガスの冷却にも同様に適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、排ガス処理塔において排ガス中の水分の凝縮により生成した凝縮水が取り込まれた排ガス処理水の一部を冷却塔に補給水として導入することによって、廃水処理の負荷を低減するとともに、冷却塔への水の補給量を節減することを可能にし、かつ冷却塔からのブローダウンの回数を低減することが可能で、例えば排ガスをその中の二酸化炭素の吸収、除去に適した温度まで下げるために使用される排ガス冷却システムを提供できる。
【００６４】
また、本発明によれば熱交換器を省略でき、システムの低価格を図るとともに、冷却塔の小型化、能力の低減化を図ることが可能で、例えば排ガスをその中の二酸化炭素の吸収、除去に適した温度まで下げるために使用される排ガス冷却システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図２】 本発明の第２実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図３】 本発明に関連して検討した検討例を第３実施形態とし、この第３実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図４】 本発明に関連して検討した他の検討例を第４実施形態とし、この第４実施形態に係る排ガス冷却システムを示す概略図。
【図５】 従来の排ガス冷却システムを示す概略図。
【符号の説明】
１，２１・・・排ガスの導入口、
３，２３・・・排ガス処理塔、
４，２４・・・分散放出部材、
５・・・循環流路、
７・・・熱交換器、
９，２６・・・冷却塔、
１０，２７・・・冷却用水分散放出部材、
１１・・・冷却水用循環流路、
１３・・・水補給用流路、
１４，３２・・・メイクアップ用流路、
１７，３５・・・空気冷却器、
２８・・・排ガス処理水供給用流路、
３０・・・冷却水供給用流路。
Claims (2)
- 下部に水分を含む排ガスの導入口を有し、かつ上方内部に冷却された水の分散放出部材を有する排ガス処理塔と、
前記排ガス処理塔底部の排ガス処理水を前記分散放出部材に循環させるための循環流路と、
前記循環流路に介装され、前記排ガス処理水を冷却するための熱交換器と、
上方内部に前記熱交換器により熱交換して温度上昇された冷却水が冷却水用循環流路を通して供給される冷却用水分散放出部材が配置され、下部側壁にメイクアップ用流路が接続され、底部にブローダウン用流路が接続され、水の蒸発熱を利用して冷却水を生成し、この冷却水を前記熱交換器に循環させるための冷却塔と、
前記循環流路を流通する前記排ガス処理水を前記冷却塔に補給水の一部として供給するための水補給用流路とを具備したことを特徴とする排ガス冷却システム。 - さらに、空気冷却器は前記排ガス処理塔の排ガス処理水排出口と前記熱交換器の間に位置する前記循環流路部分に介装されることを特徴とする請求項１記載の排ガス冷却システム。
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