[發明專利]一種利用地熱的二氧化碳捕集、發電與封存系統

在審

• 申請號: 201510216551.6
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104785073A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 劉練波;尚航;郜時旺;許世森
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18;F01B23/10;F01D15/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于二氧化碳捕集、利用與封存技術領域，尤其適用于燃煤鍋爐、燃氣輪機等產生的煙氣中低濃度CO₂的捕集，并且在將二氧化碳封存地下的同時利用地熱能發電，特別涉及一種利用地熱的二氧化碳捕集、發電與封存系統。

背景技術

氣候變化是本世紀人類面臨的最重大的生存和發展問題之一。工業革命以來的人類活動，尤其是發達國家在工業化過程中大量溫室氣體的排放，引起全球氣候近50年來以變暖為主要特征的顯著變化，對全球自然生態系統產生了明顯影響，對人類社會的生存和發展帶來嚴重挑戰，而工業排放的二氧化碳被認為是導致氣候變暖的主要原因之一，為避免對氣候系統造成不可逆轉的不利影響，必須采取有效措施減少和控制二氧化碳氣體的產生和排放，或將產生的二氧化碳封存。

相關研究表明，我國超過50％的二氧化碳排放來自于燃煤電廠的火力發電。燃煤電廠煙氣排放量大，并且相對集中，基于燃煤電廠開發的碳捕集技術是二氧化碳減排的重要途徑之一。在傳統的二氧化碳地質封存技術中，一種是將超臨界狀態下的CO₂壓入地底下800m深的含水層，利用防止氣體和液體向儲存層上部滲透的冠巖層，可將CO₂長期、穩定地密封在地底下，此種方法投資成本高，并且無任何經濟收益；與地質封存關聯的另一種處理方式是CO₂的再利用。CO₂的再利用通常有兩種方式，一種是煤氣層封存，是指將二氧化碳注入比較深的煤層當中，置換出含有甲烷的煤層氣，所以這項技術具有一定的經濟性，但必須選在較深的煤層中，以保證不會因開采而造成泄漏，問題在于二氧化碳進入煤氣層后發生融脹反應，導致煤氣層的空隙變小，注入二氧化碳會越來越難，逐漸再也無法注入；另一種則是即將CO₂注入正接近枯竭的油田以提高石油采收,這種方案比較具有吸引力，因其能夠從額外開采的石油中部分補償CO₂的儲存成本，但缺點是這類油田的地理分布不均，且開采潛力有限。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在于提供一種利用地熱的二氧化碳捕集、發電與封存系統，該系統可用于燃煤鍋爐、燃氣輪機等產生的煙氣中低濃度CO₂的捕集，并且再將所捕集的二氧化碳封存在地下的同時利用地熱能，利用二氧化碳作為發電工質，同時提供二氧化碳捕集系統的一部分再生熱，此系統不僅能降低二氧化碳捕集能耗，又能實現封存和利用一體化，并產生一定的經濟效益，降低了由封存產生的高額成本。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用地熱的二氧化碳捕集、發電與封存系統，包括吸收塔2，吸收塔2底部的富液出口經過貧富液換熱器3與再生塔4上端富液進口連通，再生塔4底部的貧液出口經過貧富液換熱器3與吸收塔2上填料段連通；

所述的再生塔4底部設有再沸器10，再沸器10的熱源由兩路提供，一路蒸汽入口與來自蒸汽管網的低壓蒸汽連通，另一路與CO₂膨脹機8的二氧化碳氣體出口連通；

所述的再生塔4頂部的CO₂氣體出口與冷凝器5上端氣體進口連通，冷凝器5下端與再生塔4上端冷凝液回流入口連通，冷凝器5頂部的CO₂氣體與再沸器10二氧化碳氣體出口連通后再與CO₂冷卻器6入口連通，CO₂冷卻器6出口與壓縮機7進口連通，壓縮機7出口連至地熱層；

所述再沸器10二氧化碳氣體入口與CO₂膨脹機8氣體出口連通，CO₂膨脹機8氣體入口與地熱層噴出的二氧化碳連通，CO₂膨脹機8軸端與CO₂發電機9連通，CO₂發電機9產生的電力送往電網。

所述的CO₂膨脹機8為活塞式或者透平式膨脹機。

所述的再沸器10設置有兩路熱源，蒸汽與膨脹發電后的二氧化碳，單獨使用或同時使用均可。