[發明專利]處理富含二氧化碳的煙道氣的方法和煙道氣處理系統

有效

• 申請號: 201310509497.5
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103785289A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: O.斯塔爾曼恩
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: B01D53/90
• 分類號: B01D53/90;B01D53/56;B01D53/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;林森

技術領域

本申請涉及一種處理富含二氧化碳的煙道氣的方法，所述富含二氧化碳的煙道氣還包含污染物、氧氣、水蒸氣、一種或多種氮氧化物和任選的易燃物。

本申請還涉及一種用于處理富含二氧化碳的煙道氣的煙道氣處理系統和包含所述煙道氣處理系統的鍋爐系統。

背景技術

在燃燒設備(例如發電廠)中，在燃料(例如煤、油、泥煤、廢料等)的燃燒中，產生熱的過程氣體，除了其它組分以外，這樣的過程氣體通常還含有二氧化碳CO₂、氧氣O₂和氮氧化物NO_x。隨著環境要求的提高，已開發用于從過程氣體中除去二氧化碳和處理被除去的二氧化碳的各種過程，以降低二氧化碳向大氣的排放。目的為從富含二氧化碳的煙道氣中回收具有高純度的二氧化碳的一種這樣的過程涉及煙道氣的壓縮、煙道氣的干燥、存在于煙道氣中的二氧化碳的液化和隨后二氧化碳的氣化和壓縮。用于實施這樣的過程的設備通常稱為氣體加工單元GPU。

氣體加工單元的一個實例在EP?2?457?637?A1中公開。EP?2?457?637?A1的GPU將來自氣體清潔系統的富含二氧化碳的煙道氣壓縮到至少70巴的絕對壓力，使得二氧化碳適于處理，或者適于運走用于處理。這樣的處理可例如包括將二氧化碳泵送至鹽水層，將二氧化碳深入泵送至海洋，或者在工業過程中再利用二氧化碳。所公開的GPU包括作為其主要單元的低壓壓縮單元、中間脫水單元、中間非可冷凝的氣體除去單元(例如CO₂液化單元)和高壓壓縮單元。

在壓縮單元中容易出現的問題是在待處理的氣體中存在氮氧化物和水蒸氣，導致在壓縮單元中硝酸和亞硝酸的形成。形成的酸可腐蝕處理GPU中的煙道氣的設備的表面，或者可以其他方式不利地影響處理GPU中的煙道氣的設備的運轉。

氣體加工單元的能量要求對發電廠的凈效率度具有負面影響。因此，有需要改進GPU的能量利用。

發明內容

根據本文說明的各方面，提供了一種處理富含二氧化碳的煙道氣的方法，所述富含二氧化碳的煙道氣還包含污染物、氧氣、水蒸氣、一種或多種氮氧化物和任選的易燃物，其中

存在于富含二氧化碳的煙道氣中的污染物的至少一部分被除去，以得到清潔的富含二氧化碳的煙道氣；

存在于富含二氧化碳的煙道氣中的一種或多種氮氧化物的至少一部分被除去，以得到氮耗盡的富含二氧化碳的煙道氣；和

在第一加壓階段中，清潔的和氮氧化物耗盡的富含二氧化碳的煙道氣的至少一部分被加壓和冷卻，使得存在于富含二氧化碳的煙道氣中的水蒸氣的至少一部分被冷凝。

該方法的一個優點在于，一種或多種氮氧化物的減少限制在存在于富含二氧化碳的煙道氣中的水蒸氣的冷凝期間酸的形成，或限制在存在于富含二氧化碳的煙道氣中的二氧化碳的冷凝期間二氧化碳產物流的聚集。限制由一氧化氮形成氮氧化物，即，保持更多的氮氧化物為一氧化氮，通過存在于富含二氧化碳的煙道氣中的二氧化碳的冷凝，進一步促進將富含二氧化碳的煙道氣分離成為缺乏NOx的二氧化碳產物和富含NO的排出氣。

在存在于富含二氧化碳的煙道氣中的氮氧化物被除去之前，在所謂的氣體-氣體熱交換器中，熱量可從富含二氧化碳的煙道氣轉移至清潔的富含二氧化碳的煙道氣。換言之，在存在于富含二氧化碳的煙道氣中的氮氣被除去之前，利用還未清潔的富含二氧化碳的煙道氣的熱量，可實施清潔的富含二氧化碳的煙道氣的加熱。這樣的熱傳遞的一個優點在于，清潔的富含二氧化碳的煙道氣的溫度可提高至氮氧化物除去反應的溫度。因此，這樣的熱傳遞可有助于通過所述方法有效地利用能量。

氮氧化物耗盡的富含二氧化碳的煙道氣的至少一部分可通過吸附至水蒸氣的干燥劑或通過水蒸氣的干燥劑吸收進一步脫水，所述水蒸氣存在于氮氧化物耗盡的富含二氧化碳的煙道氣中。在氣體的這樣的吸附或吸收干燥期間，所述氣體(在這種情況下為氮耗盡的富含二氧化碳的煙道氣)分別與吸附劑或吸收劑接觸。術語干燥劑用作術語吸附劑和吸收劑的統稱術語。由于如果與酸接觸，干燥劑材料(例如分子篩或沸石)分解或其功能以其他方式受到削弱，所以在其中酸形成受到限制的方法中利用吸附干燥或吸收干燥是有利的。