[發明專利]一種燃煤電廠二氧化碳捕集耦合空氣壓縮儲能工藝

在審

• 申請號: 201810108522.1
• 申請日: 2018-02-03
• 公開（公告）號: CN108266964A
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 楊正山
• 申請（專利權）人: 楊正山
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02;F23J15/02;F04B41/02;F01K13/00;B01D53/22
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本發明公開了一種燃煤電廠二氧化碳捕集耦合空氣壓縮儲能工藝，所述工藝由燃煤電廠膜捕集版塊、微藻固碳版塊、沼氣提純版塊、空氣壓縮儲能版塊組成；空氣壓縮儲能版塊為燃煤電廠膜捕集版塊中煙氣的壓縮提供動力，為微藻固碳版塊提供碳源；燃煤電廠膜捕集版塊中截留氣為微藻固碳版塊提供碳源，同時為沼氣提純版塊煙氣的加壓提供動力，在空氣壓縮儲能版塊能量不足時，壓縮機采用電力驅動保證捕集過程的持續進行；沼氣提純版塊采用膜—低溫深冷技術獲得的液化二氧化碳為燃煤電廠膜捕集版塊提供低溫能量后部分為微藻固碳版塊提供萃取劑，利用完液化天然氣冷能量后為空氣壓縮儲能版塊提供甲烷原料；微藻固碳環版塊產出的生物柴油有利于降低交通行業碳排放。

技術領域

本發明涉及二氧化碳捕集和儲能技術領域，尤其涉及一種燃煤電廠二氧化碳捕集耦合空氣壓縮儲能工藝。

背景技術

工業革命以來，化石燃料的大量燃燒導致空氣中二氧化碳濃度迅速增加，根據世界氣象組織報道，現大氣中二氧化碳濃度超過了400ppm，以二氧化碳為主的溫室氣體使溫室效應加劇，北極、南極冰川的融化，海平面的上升，以及其它自然災害的發生。在人類活動排放的二氧化碳中，燃煤發電排放的二氧化碳所占比例最大，約占總量的40%左右。為實現2050年全球增溫控制在2攝氏度以內的目標，對燃煤電廠排放的煙氣中的二氧化碳進行捕集勢在必行。

燃煤電廠發電過程中，并非均滿負荷運行，會根據不同的時間段的負荷進行調整，夜間調峰階段，有些電廠停止運行，有的低負荷運行，不僅有害鍋爐的壽命，而且還增加了單位發電的能耗和二氧化碳排放量。

抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學電池儲能適用于系統調峰，目前最成熟的儲能方式是抽水儲能，但是受到地理水文條件約束太大，不能滿足大部分地區，壓縮空氣儲能技術通過將空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中，然后可以在電網負荷高峰期將壓縮空氣釋放推動汽輪機發電具有很大的發展空間，可以充分利用風力資源，有利于提高我國能源結構中可再生能源所占的比例。目前壓縮空氣儲能系統的形式根據工作介質、存儲介質與熱源可以分為：傳統壓縮空氣儲能系統（需要化石燃料燃燒）、帶儲熱裝置的壓縮空氣儲能系統和液氣壓縮儲能系統。

生物能源與碳捕獲和儲存技術(BECCS)是一種非常有效的溫室氣體減排技術，該技術結合了二氧化碳捕與封存(CCS)和生物能源的使用，能夠實現負碳排放。

目前二氧化碳捕集技術中主要有溶劑吸收法、吸附法、膜分離法、低溫深冷分離法等，目前醇胺吸收法應用最廣泛，但是存在吸收劑再生溫度較高，所需能耗較大，化學吸收劑的泄露或揮發等會造成環境污染。膜分離法以其占地面積小、能耗低、無相變、操作簡便的優點，具有廣闊的應用前景，但是當煙氣的壓強較小，二氧化碳的濃度較低時，實際運行中所需通過壓縮機增加煙氣組分的濃度，當純度滿足不低于95%時，隨著捕集率的增加所需的膜面積以及壓縮等設備的能耗也將隨之增加，這是目前阻礙膜分離法工業應用的主要因素。

微藻可以通過光合作用固定二氧化碳，同時釋放氧氣并產生有機質，產生的有機物可以加工成生物柴油等產品，微藻的光合作用效率與玉米、大豆、花生、向日葵、油菜籽等產油作物相比光合作用效率更高。微藻提取完油脂后產生的固體藻粉富含有機質和碳元素既可以作為牲畜的飼料同時可以作為煤炭替代燃料。牲畜的糞便通過厭氧發酵可以產生沼氣，可以通過這種可再生能源制備純凈的甲烷。

因此，研究一種燃煤電廠煙道氣二氧化碳混合捕集技術降低燃煤電廠碳排放同時利用空氣壓縮儲能技術為捕集系統提供動力，降低捕集系統的能耗，提高工藝整體的能源利用效率，增加碳捕集系統的經濟性，對于全球二氧化碳減排具有十分重要的意義。

發明內容