[發明專利]水泥窯余熱發電輔助二氧化碳捕集的系統裝置

無效

• 申請號: 201310278125.6
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103372365A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 趙力;譚雨亭
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;F01K11/02;F01D15/10
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

技術領域

本發明涉及一種余熱輔助碳捕集技術，具體涉及一種水泥窯余熱發電輔助CO₂的捕集系統裝置。

背景技術

根據國際能源署的目標，在2050年之前全球氣溫升溫應嚴格控制在2℃之內，實現目標的關鍵在于控制溫室氣體的排放量。碳捕捉與存儲（CCS）技術能夠十分顯著地減少已建能源設施19%的溫室氣體排放量。在工業生產過程中現有的碳捕集技術可分為燃燒后與燃燒前的捕集以及富氧燃燒技術。目前應用較為廣泛的是燃燒后捕集，即在捕集系統裝置中，利用物理吸附或化學吸收等方法對燃燒生成的煙氣進行二氧化碳分離和捕捉。眾所周知在水泥的生產過程中，將耗費大量的熱能，而目前乙醇胺吸收法（MEA）溶液的再生也需要大量能耗。如果利用水泥窯余熱發電作為對MEA方法碳捕集系統裝置的能源供應，則既能完成水泥窯廢氣的CO₂捕集，又能對水泥窯廢氣進行梯級利用，提高了水泥窯的經濟性。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種水泥窯余熱發電輔助CO₂捕集的系統裝置。

以下對本發明的技術方案和系統組成原理進行說明。水泥窯余熱發電輔助二氧化碳捕集系統裝置包括：窯尾鍋爐、窯頭鍋爐、汽輪機、發電機、凝汽器、水泵、吸收塔、第一溶液泵、解析塔、冷凝器、再沸器、第二溶液泵以及熱交換器等。其中由窯尾鍋爐、窯頭鍋爐、汽輪機、發電機、凝汽器以及水泵構成水泥窯余熱發電系統；由吸收塔、第一溶液泵、解析塔、冷凝器、再沸器、第二溶液泵以及換熱器構成乙醇胺CO₂吸收系統。其具體組成方案是：通過窯頭鍋爐設有的廢熱送氣管接至吸收塔、和低壓蒸汽管接至再沸器將所述水泥窯余熱發電系統和乙醇胺CO₂吸收系統連接起來，構成余熱發電輔助CO₂捕集裝置。窯尾鍋爐和窯頭鍋爐的高溫蒸汽管并聯接至汽輪機進口，汽輪機與發電機軸連，汽輪機出口乏汽管接至凝汽器，凝汽器產生的凝結水通過水泵返回窯尾和窯頭鍋爐進行再循環。吸收塔頂部設有排氣管；吸收塔底部設有第一溶液泵。第一溶液泵接于換熱器低溫側的進口，換熱器低溫側的出口與解析塔連接。解析塔上部設有冷凝器，冷凝器將解析塔內含有CO₂的吸收溶液解析，將CO₂解析排出，吸收溶液在冷凝器中與解析塔構成自循環。解析塔下部設有再沸器，再沸器利用從窯頭鍋爐低壓蒸汽管獲取的熱源對解析塔中釋放CO₂后的溶液進行再熱，再沸器中的高溫溶液側與第二溶液泵相接，將溶液通過換熱器的高溫側送入吸收塔。

本發明的原理是：水泥窯煅燒后窯頭和窯尾含有大量富含CO₂的高溫廢氣，在水泥余熱回收系統中，應用于廢氣回收的窯尾鍋爐也被稱作SP爐，用于水泥冷卻熱空氣余熱回收的窯頭鍋爐也稱作AQC爐。水（蒸汽）在SP爐和AQC爐分別吸收余熱升溫，并聯后進入汽輪機做功推動發電機發電。通過窯頭鍋爐設有的廢熱送氣管和低壓蒸汽管將水泥窯余熱發電、和乙醇胺CO₂吸收兩個系統連接構成本發明裝置。水泥窯廢氣經過余熱鍋爐梯級利用后溫度降低，經冷卻后含有大量的CO₂的低溫廢氣從底部進入吸收塔，與塔頂噴射的乙醇胺吸收溶液進行逆向反應，廢氣中CO₂被溶液吸收，其它廢氣從吸收塔塔頂排出。吸收CO₂的溶液經第一溶液泵加壓后從頂部進入解析塔，與底部上升的溶液蒸汽進行逆向換熱反應，CO₂從吸收溶液中解析并從解析塔塔頂排出。釋放CO₂的溶液進入解析塔底部，經再沸器提供解析塔所需水蒸氣后，經第二溶液泵與解析塔進口溶液換熱后進入吸收塔循環使用。

本發明的特點及產生的有益效果是：（1）通過乙醇胺捕集系統對水泥窯廢氣中CO₂的捕集，可有效減少燃煤電廠的碳排放。（2）采用余熱發電技術回收高品位廢氣余熱，并對余熱進行梯級利用，減少了能源的消耗，提高了經濟效益。

附圖說明

所示附圖是本發明原理以及系統連接示意簡圖。

具體實施方式

以下結合附圖并通過實施例對本發明的系統原理以及結構組成作進一步的說明。