[發明專利]一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統以及方法

在審

• 申請號: 202011130808.3
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112178672A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 王長安;金麗艷;王超偉;周磊;高昕玥;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F23J15/02
• 分類號: F23J15/02;B01D53/04;F23L15/00
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 茍冬梅

1.一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統，其特征在于，所述發電站系統為采用超臨界二氧化碳循環發電的發電站系統，所述發電站系統包括：

燃煤鍋爐本體、煙道、碳捕集吸附塔、發電透平系統、工質壓縮系統、產品氣再利用系統，所述碳捕集吸附塔包括：吸附劑；

所述燃煤鍋爐本體與所述煙道、所述碳捕集吸附塔、所述發電透平系統以及所述工質壓縮系統分別連接，用于燃燒以加熱超臨界二氧化碳，同時生成含有二氧化碳的煙氣，并通過所述煙道排放所述煙氣；

所述煙道利用中溫段的煙氣預熱所述燃煤鍋爐燃燒所需的二次風，同時將所述中溫段的煙氣提供給所述碳捕集吸附塔，作為所述碳捕集吸附塔的第一解吸熱源；

所述發電透平系統以所述超臨界二氧化碳為工質進行發電，發電后工質超臨界二氧化碳的壓力降低成為工質乏氣，并將所述工質乏氣送入所述工質壓縮系統；

所述工質壓縮系統對所述工質乏氣進行壓縮，以生成高壓工質超臨界二氧化碳，并對所述高壓工質超臨界二氧化碳進行加熱，再送入所述燃煤鍋爐本體；

所述碳捕集吸附塔接收所述煙道排放的煙氣，通過物理性變溫吸附法捕集所述煙氣中的二氧化碳；

所述碳捕集吸附塔以所述工質壓縮系統中高溫回熱器的高溫側出口的部分工質乏氣作為第二解吸熱源；

所述碳捕集吸附塔利用所述第一解吸熱源和所述第二解吸熱源，加熱所述吸附劑解吸以得到高純度二氧化碳，并將所述高純度二氧化碳送入所述產品氣再利用系統；

所述產品氣再利用系統對所述高純度二氧化碳進行壓縮、冷卻并送至后續處理設備中，同時，所述工質壓縮系統中的主壓縮機抽取部分所述壓縮、冷卻后的高純度二氧化碳至自身進口處，以防止所述主壓縮機在準備發電階段出現兩相狀態；

所述主壓縮機產生的部分工質超臨界二氧化碳，通過所述產品氣再利用系統中壓縮后的高純度二氧化碳的余熱對其進行加熱。

2.根據權利要求1所述的發電站系統，其特征在于，所述碳捕集吸附塔為管殼式結構，內管鋪設所述吸附劑，殼程通過高溫介質；

所述殼程包括：第一殼程和第二殼程，所述第一殼程中通過所述中溫段的煙氣，作為所述第一解吸熱源，所述第二殼程中通過所述高溫回熱器的高溫側出口工質乏氣，作為所述第二解吸熱源。

3.根據權利要求2所述的發電站系統，其特征在于，所述吸附劑包括：5A沸石分子篩；

所述碳捕集吸附塔利用部分的所述高純度二氧化碳吹掃床層，以清理所述吸附劑的孔隙和所述床層的空隙中的其他氣體，進一步促進所述吸附劑解吸。

4.根據權利要求1所述的發電站系統，其特征在于，所述煙道包括：第一空氣預熱器和第二空氣預熱器；

所述第一空氣預熱器和所述第二空氣預熱器在所述煙道內交錯布置；

所述第二空氣預熱器利用低溫段的煙氣對所述一次風和所述二次風進行第一次預熱，并將預熱后的一次風送入所述燃煤鍋爐本體，將預熱后的二次風送入所述第一空氣預熱器；

所述第一空氣預熱器利用所述中溫段的煙氣對所述預熱后的二次風再次加熱，并將再次加熱后的所述預熱后的二次風送入所述燃煤鍋爐本體。

5.根據權利要求1所述的發電站系統，其特征在于，所述產品氣再利用系統包括：產品氣壓縮機和所述冷卻器；

所述產品氣壓縮機對所述高純度二氧化碳進行壓縮并將壓縮后的高純度二氧化碳送至所述冷卻器；

所述冷卻器對所述壓縮后的高純度二氧化碳進行換熱冷卻，并送入后續處理設備中，同時，所述冷卻器利用換熱的方式對所述主壓縮機產生的部分工質超臨界二氧化碳進行加熱，并在加熱后送入所述高溫回熱器的低溫側入口前。

6.根據權利要求5所述的發電站系統，其特征在于，所述主壓縮機抽取部分經過所述冷卻器換熱冷卻后的高純度二氧化碳至自身進口處，以防止自身在準備發電階段出現兩相狀態。