[發明專利]一種用于碳捕獲吸收劑再生系統的蒸汽余熱梯級利用系統

在審

• 申請號: 202010335004.0
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111420516A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 黃忠源;張富信;張金良;梁文玉;李鳳善;劉猛
• 申請（專利權）人: 北京中冶設備研究設計總院有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;F22D1/32;F01K17/02
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 王振佳

本發明公開了一種用于碳捕獲吸收劑再生系統的蒸汽余熱梯級利用系統中再沸器通過供低壓過飽和蒸汽管路與汽輪機的低壓缸相連通，減溫單元對低壓過飽和蒸汽進行冷卻減溫，再沸器通過供凝結水管路與低壓閃蒸單元相連通，低壓閃蒸單元通過供低溫蒸汽管路與低溫多效蒸餾單元相連通，低壓閃蒸單元內的冷凝水在70℃以下返回余熱鍋爐的汽水循環系統。本發明中在進行碳捕獲的條件下，利用捕獲機組余熱進行海水淡化或高鹽度廢水處理，不僅實現天然氣?蒸汽聯合循環?CO₂捕獲機組能源的梯級利用，同時實現了聯產，增加了整體的經濟性，還降低了返回余熱鍋爐的汽水循環系統中冷凝水的溫度，進而使得余熱鍋爐系統內的煙氣余熱得到充分利用。

技術領域

本發明涉及蒸汽余熱利用技術領域，特別是涉及一種用于碳捕獲吸收劑再生系統的蒸汽余熱梯級利用系統。

背景技術

天然氣-蒸汽聯合循環發電是把燃氣輪機的伯萊頓(Brayton)循環與蒸汽輪機的朗肯(Rankin)循環組合在一起，形成聯合循環系統。以美國GE公司的9F級燃機為例，燃氣初溫為1427℃，ISO工況下的簡單循環功率接近300MW，效率超過38％；燃機排氣溫度可達600℃以上，流量超過2400t/h，滿足三壓再熱汽水循環的設計要求(燃機排煙溫度高于560℃，流量大于120kg/s)。蒸汽輪機采用超高壓循環，ISO工況下汽輪機的出力約為153MW，聯合循環的發電效率達到56％。

燃燒后化學吸收法CO₂捕獲系統的基本流程包括：原煙氣由火電廠煙道引出，降溫后從吸收塔底部進入，與吸收劑貧液逆流直接接觸反應，凈化后的煙氣經水洗后排入大氣；吸收CO₂后的富液經貧富液換熱器(再沸器)加熱后從再生塔上部進入，與塔內蒸汽逆流操作；富液經二次升溫、汽提后，解吸出的CO₂混合氣經冷凝、氣水分離后進入壓縮液化，解吸后的貧液經冷卻后再次進入吸收塔循環吸收；再生塔底部再沸器所需的換熱蒸汽一般由電廠蒸汽系統提供。

碳捕獲系統與電廠蒸汽系統集成界面包括以下5個方面：1)原煙氣進入碳捕獲系統的直接接觸冷卻塔；2)汽輪機低壓蒸汽抽取作為再生塔釜式再沸器熱源；3)再沸器冷凝水回注至汽水循環作為余熱鍋爐給水；4)電廠水處理系統為碳捕獲提供工藝用水和冷卻水；5)廠用電系統為碳捕獲用電設備提供電力。其中，對發電系統熱效率影響最大的是低壓蒸汽抽取以及再沸器高溫冷凝水回注，余熱鍋爐給水溫度過高，改變了余熱鍋爐末端省煤器換熱溫差，進而導致煙氣余熱沒有得到充分利用。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種蒸汽余熱利用效果好且有效降低CO₂捕獲系統集成對天然氣-蒸汽聯合循環熱效率影響的用于碳捕獲吸收劑再生系統的蒸汽余熱梯級利用系統。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種用于碳捕獲吸收劑再生系統的蒸汽余熱梯級利用系統，所述碳捕獲吸收劑再生系統包括相連通的再生塔和再沸器，所述蒸汽余熱梯級利用系統包括減溫單元、低壓閃蒸單元和低溫多效蒸餾單元，所述再沸器通過供低壓過飽和蒸汽管路與汽輪機的低壓缸相連通，所述減溫單元對低壓過飽和蒸汽進行冷卻減溫，所述再沸器通過供凝結水管路與所述低壓閃蒸單元相連通，所述低壓閃蒸單元通過供低溫蒸汽管路與所述低溫多效蒸餾單元相連通，所述低壓閃蒸單元內的冷凝水在70℃以下返回余熱鍋爐的汽水循環系統。

優選地，所述減溫單元將低壓過飽和蒸汽的參數調整為壓力0.4MPa、溫度140～160℃，所述減溫單元為用于冷卻所述供低壓過飽和蒸汽管路的冷卻風機，或者為設置在所述供低壓過飽和蒸汽管路上且直接對低壓過飽和蒸汽進行減溫減壓的變頻式減溫減壓裝置；

優選地，低壓過飽和蒸汽的溫度為150℃；

優選地，所述供凝結水管路中經所述再沸器產生的凝結水參數為壓力0.4MPa、溫度135～145℃；

優選地，凝結水的溫度為140℃；