[發明專利]一種改進的熱集成的燃煤電站脫碳系統及脫碳方法

有效

• 申請號: 201310214482.6
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103272467A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 徐鋼;丁捷;唐寶強;劉文毅;楊勇平;李守成
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/62;B01D53/96;F01K17/00;F01D15/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種改進的熱集成的燃煤電站脫碳系統，其特征在于，由汽輪機發電單元（1）和CO₂捕獲單元（2）兩大部分組成，其中，

所述汽輪機發電單元（1）為小汽機（20）通過L1管路與中壓缸（5）排汽連接，小汽機（20）排汽經換熱器（33）與CO₂捕獲單元（2）的再沸器（30）入口連接，再沸器（30）出口經L2管路與解析塔頂部冷卻器（26）出口連接，解析塔頂部冷卻器（26）出口連接至換熱器（33）冷流入口，換熱器（33）的冷流出口經L6管路連接至除氧器（11）；冷凝器（12）的出口經L3管路分別連接至解析塔頂部冷卻器（26）和多級壓縮間冷換熱器（34），除氧器（11）與汽輪機高壓回熱裝置（15）連接，汽輪機高壓回熱裝置（15）經過鍋爐（3）分別連接至高壓缸（4）和中壓缸（5）；高壓缸（4）、中壓缸（5）、第一級低壓缸（6）和發電機（8）串聯，發電機（8）與第二級低壓缸（7）之間采用聯軸器（19）連接，且在第二級低壓缸（7）入口處連接第10調節閥，在中壓缸（5出口和第一級低壓缸（6）入口之間連接第9調節閥；

所述CO₂捕獲單元（2）為鍋爐尾部排煙經脫硫裝置（21）、增壓風機（22）后連接至CO₂吸收塔（23）的下部入口，CO₂吸收塔（23）的底部富液出口經第28泵、貧富液換熱器（29）連接至解析塔（24）的入口，解析塔（24）頂部經頂部冷卻器（26）、分離器（27）連接至CO₂多級壓縮單元（32；CO₂多級壓縮單元（32）的出口輸出高壓CO₂；CO₂多級壓縮單元（32）的內部設置多級壓縮間冷換熱器（34），多級壓縮間冷換熱器（34）冷流出口與除氧器（11）入口連接；解析塔（24）底部與再沸器（30）連接，再沸器（30提供CO₂解析過程的熱需求，解析塔（24）的貧液出口經第31泵與貧富液換熱器（29）連接、貧富液換熱器（29）經貧液冷卻器（25）連接至CO₂吸收塔（23）的頂部入口。

2.一種改進的熱集成的燃煤電站脫碳系統的脫碳方法，其特征在于，該方法是汽輪機發電單元（1）和CO₂捕獲單元（2）之間主要通過解析塔（24）頂部冷卻器（26）、再沸器（30）及CO₂多級壓縮間冷換熱器（34）連接；在汽輪機中壓缸（5）排汽管道處設置抽汽L1管道，抽取9-12bar的中壓蒸汽先送入小汽機（20），經小汽機汽機（20）回收部分壓能從而降壓至吸收液所需再生壓力，小汽機汽機（20）排汽2-3bar、210-270℃經過換熱器（33）回收蒸汽顯熱后，再供應CO₂捕獲單元（2）中的再沸器（30）提供CO₂解析過程中吸收劑再生所需的熱量；凝汽器（12）中的冷凝水經加壓泵（18）加壓后，經冷凝水L3管道分為兩股分別進入L4管道和L5管道，并分別進入解析塔（24）頂部冷卻器（26）和多級壓縮間冷換熱器（34）接收熱量，從解析塔（24）頂部冷卻器（26）出口的凝結水與再沸器（30）出口的蒸汽冷凝水混合后進入換熱器（33）加熱，后進入除氧器（11）；而從多級壓縮間冷換熱器（34）出來的凝結水直接進入除氧器（11）；所述在汽輪機中壓缸（5）排汽管道處設置抽汽L1管道，抽取大量中壓蒸汽后，剩余蒸汽流量為原低壓缸總蒸汽流量的一半，當處于脫碳工況時，聯軸器（19）斷開、第二級低壓缸（7）從主軸上脫開；同時第10調節閥關閉，使從中壓缸流入的蒸汽不進入第二級低壓缸（7）而全部進入第一級低壓缸（6）做功；將燃煤電站汽機發電與CO₂捕獲單元的系統集成，形成發電-脫碳一體化系統，實現能的梯級利用與CO₂的脫除。

3.根據權利要求2所述一種改進的熱集成的燃煤電站脫碳系統的脫碳方法，其特征在于所述CO₂捕獲單元（2）中，頂部冷卻器（26）所釋放的約40-110℃的熱量供給汽輪機發電單元（1），加熱后的冷凝水與來自再沸器（30）的加熱蒸汽冷凝水混合，并經換熱器（33）繼續加熱后，沿L6管路進入除氧器（11）；而CO₂捕獲單元（2）中的CO₂多級壓縮單元（32）所釋放的約40-160℃的熱量用來加熱自L3管道、L5管道而流入的另一部分凝汽器的凝結水；如此熱集成，替代電廠原汽輪機發電單元（1）中的四級低壓回熱器。