[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

本發明提供一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統以及一種耦合變溫吸附碳捕集的方法，涉及超臨界二氧化碳循環發電技術領域，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，燃煤鍋爐本體生成含有二氧化碳的煙氣，并通過煙道排放煙氣；碳捕集吸附塔通過物理性變溫吸附法捕集煙氣中的二氧化碳；中溫段的煙氣作為第一解吸熱源；以高溫回熱器的高溫側出口工質乏氣作為第二解吸熱源。本發明的物理性變溫吸附法，充分利用了低品位的熱量，提高整體能源利用率，能有效緩解排煙溫度過高的問題，大規模減少二氧化碳的排放。

技術領域

本發明涉及超臨界二氧化碳循環發電技術領域，特別是一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統以及一種耦合變溫吸附碳捕集的方法。

背景技術

全球變暖是當前各國面對的全球性戰略問題。中國一次能源以煤炭為主，2014年底煤電機組約占發電機組的62％，2013年中國二氧化碳，二氧化硫，氮氧化物和煙塵排放量均居世界第一，其中燃煤鍋爐所造成的排放量占比極高，因此針對燃煤鍋爐進行節能減排優化是非常重要的，燃煤發電不能再是一種污染環境的發電模式，必須做到大規模降低二氧化碳的排放。

基于上述問題，目前已經提出超臨界二氧化碳循環集成燃煤鍋爐電廠的發電站系統，該系統具有較高的效率，且系統布置簡單緊湊。但這類發電站系統同時伴隨著煙氣碳捕集消耗發電凈效率，碳捕集設備結構復雜、易被腐蝕，吸收劑成本較高等多種問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統以及一種耦合變溫吸附碳捕集的方法，極好的解決了上述問題。

本發明實施例提供了一種耦合變溫吸附碳捕集的發電站系統，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并將壓縮后的高純度二氧化碳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。

可選地，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；