[發(fā)明專利]一種基于熱力蒸汽壓縮及噴霧調(diào)溫的CO2捕集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210017652.7
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102580467A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉中良;張克舫;李艷霞;李達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18;C01B31/20
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的核心是提出了一種基于熱力蒸汽壓縮和噴霧調(diào)溫的CO₂捕集系統(tǒng)，主要用于降低化學(xué)吸收法CO₂捕集系統(tǒng)的能量消耗。

背景技術(shù)

圖1為采用化學(xué)吸收法進(jìn)行電廠煙氣CO₂的捕集系統(tǒng)圖，其主要工作流程為：電廠脫硫后的煙道氣1調(diào)節(jié)流量后由引風(fēng)機(jī)送入吸收塔2，其中一部分CO₂被吸收劑吸收，尾氣3由塔頂排入大氣。吸收CO₂后的富液4由吸收塔底經(jīng)富液泵送入貧富液換熱器5，回收熱量后的CO₂富液6送入再生塔7進(jìn)行解吸。解吸出的CO₂氣體14連同水蒸氣經(jīng)冷卻器15冷卻后，經(jīng)過再生氣氣液分離器17分離除去水分后得到純度99.5％以上的產(chǎn)品CO₂氣18，再送入CO₂壓縮機(jī)增壓、制冷液化，最終儲(chǔ)存并裝車外輸。

從貧富液換熱器5出來的富液6從再生塔7上部進(jìn)入，通過汽提解吸部分CO₂，然后進(jìn)入溶液煮沸器8，使其中的CO₂進(jìn)一步解吸。溶液煮沸器中投入的加熱蒸汽12，來自于電廠汽輪機(jī)提供高溫高壓的過熱蒸汽9。為了滿足溶液煮沸器中較低的解吸溫度要求(與吸收劑有關(guān)，一般在100℃左右)，系統(tǒng)將過熱蒸汽9和減溫減壓水10混合得到工藝要求的參數(shù)。這一系統(tǒng)的熱力學(xué)完善度很低，這主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一個(gè)是高溫、高壓的過熱蒸汽經(jīng)過混合過程減壓為中壓蒸汽，是一個(gè)典型的高品位能直接轉(zhuǎn)換為低品位能利用的過程，產(chǎn)生了很大的可用能損失。再一個(gè)是該系統(tǒng)的熱量是過剩的，但由于其品位低而不能得到利用。例如，加熱蒸汽在溶液煮沸器中冷凝下來的冷凝水11溫度相對較高，而這部分熱量并沒有得到充分利用；離開再生塔的CO₂貧液21經(jīng)換熱器5換熱器后，進(jìn)一步進(jìn)入冷卻器23放出熱量后進(jìn)入吸收塔2，CO₂貧液在貧液冷卻器23中放出的熱量也沒有得到利用；離開再生塔的再生氣14的溫度很高(約等于解析溫度)，在冷卻器15放出的熱量也直接作為廢熱排棄。

綜上所述，在現(xiàn)有電廠煙氣CO₂捕集系統(tǒng)中，高溫、高壓的過熱蒸汽與減溫減壓水混合得到工藝要求的中壓蒸汽，引起可用能損失，過熱蒸汽高品位能量沒有得到有效利用；加熱蒸汽在溶液煮沸器中冷凝下來的冷凝水沒有得到合理利用；貧液冷卻器23和再生氣冷卻器15放出的熱量也沒有回收利用，這樣的能量利用系統(tǒng)不利于系統(tǒng)能耗的降低。本發(fā)明旨在充分利用過熱蒸汽的高品位能量，借助熱力蒸汽壓縮機(jī)(Thermal?Vapor?Compressor，TVC)回收利用系統(tǒng)沒有回收利用的熱量，降低系統(tǒng)能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為有效利用過熱蒸汽高品位的能量，回收利用冷凝水、CO₂貧液和再生氣的熱量，降低系統(tǒng)能耗。

本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：用汽輪機(jī)抽出的高溫、高壓的過熱蒸汽作為工作蒸汽(驅(qū)動(dòng)蒸汽)驅(qū)動(dòng)單級或多級熱力蒸汽壓縮機(jī)，將冷凝水13引入閃蒸器閃蒸，閃蒸得到的水蒸汽送入熱力蒸汽壓縮機(jī)壓縮至溶液煮沸器要求的蒸汽參數(shù)。為了閃蒸盡可能多的蒸汽，充分利用系統(tǒng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低品位熱量，可以將離開換熱器5的貧液22和離開再生塔的再生氣14引入閃蒸-加熱器30中對冷凝水13的閃蒸過程加熱。從熱力壓縮機(jī)出來的蒸汽參數(shù)可能高于所需要的中壓蒸汽(解析)溫度，為此，可采用冷凝水回流，對蒸汽進(jìn)行噴霧冷卻，將之調(diào)節(jié)到工藝過程所需要的溫度。本發(fā)明的技術(shù)方案示意圖如圖2所示。

本發(fā)明具有下列主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1.過熱蒸汽的高品位熱能得到合理利用。采用熱力蒸汽壓縮機(jī)，以來自汽輪機(jī)的高壓蒸汽(驅(qū)動(dòng)蒸汽)為工作介質(zhì)，對來自凝結(jié)水閃蒸的低參數(shù)水蒸氣進(jìn)行壓縮，使低品位的冷凝水和系統(tǒng)其它部位產(chǎn)生的低品位熱能得到回收利用，大大提高了系統(tǒng)的能效，降低了能耗。

2.系統(tǒng)冷凝水、CO₂貧液和再生氣的熱量得到完全回收利用，大大提高了系統(tǒng)的熱力學(xué)完善度，減少了工作蒸汽31的消耗量。

3.實(shí)用性強(qiáng)。熱力蒸汽壓縮機(jī)29結(jié)構(gòu)簡單、無轉(zhuǎn)動(dòng)部件、壽命長、運(yùn)行可靠，是技術(shù)上成熟的設(shè)備；閃蒸-加熱器30是一個(gè)閃蒸器和換熱器的集合體，技術(shù)發(fā)展也非常成熟。而且，若合理設(shè)計(jì)，可以省去原系統(tǒng)的貧液冷卻器23和再生氣冷卻器15。因此，改進(jìn)系統(tǒng)的可操作性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為電廠煙氣CO₂的捕集系統(tǒng)圖；

圖2為本發(fā)明的技術(shù)方案示意圖；