[發明專利]一種提升燃煤鍋爐煙氣中CO2

有效

• 申請號: 202111130056.5
• 申請日: 2021-09-26
• 公開（公告）號: CN113813744B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王利民;邵亞茹;唐春麗;郭亞龍;劉鎧瑞;李宇航;王長安;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01D53/06
• 分類號: B01D53/06;B01D53/02;B01D53/14;B01D53/18;F23J15/04;F23J15/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 崔方方

本發明公開了一種提升燃煤鍋爐煙氣中CO₂捕集經濟性的系統和方法。該系統以回轉式CO₂吸脫附裝置為基礎，主要包括除塵器、煙氣加熱器、回轉式CO₂吸脫附裝置、脫硫塔、煙氣調質裝置、溶液吸收法碳捕集裝置和煙囪。本發明通過利用回轉式二氧化碳吸脫附裝置對進入溶液吸收法碳捕集系統煙氣的CO₂濃度進行提升。該方法可在較低能耗的條件下提升進入溶液吸收工藝碳捕集裝置的煙氣CO₂初始濃度，從而可大幅降低溶液吸收法碳捕集系統的能耗或減小溶液吸收法碳捕集系統的體積，最終大幅降低燃煤鍋爐的二氧化碳捕集成本，有效提高系統碳捕集經濟性。

技術領域

本發明涉及一種提升燃煤鍋爐煙氣中CO₂捕集經濟性的系統和方法。

背景技術

化石燃料發電廠尤其是燃煤電廠只有結合碳捕集與封存技術，才能具有足夠低的碳強度來滿足減慢全球變暖的目標。CO₂初始濃度的增加與分離CO₂所需的相關最小功耗的減少直接相關，提高煙氣中CO₂的初始濃度對于降低成本具有重要作用。燃煤發電廠產生的煙氣流量大且濃度較低，這兩個因素直接影響了所部署的CO₂捕集設備和系統的大小，進而直接影響了捕集成本。

胺溶液吸收法是一種成熟的CO₂脫除工藝，在捕集燃煤電廠煙氣中CO₂的方面具有良好的推廣應用潛力。但是，對于胺溶液化學吸收法，由于CO₂與溶液的反應動力學比較快，CO₂的傳質是化學吸收過程中的限制步驟。傳質速率取決于整體傳質系數和可用傳質驅動力，可用的傳質驅動力與氣相中的CO₂分壓成正比。當CO₂吸收速率受到傳質驅動力限制時，CO₂分壓較低會導致平衡條件下其對應的溶液CO₂負載量較低。也就是要捕獲相同數量的CO₂需要更多的溶劑，從而增加了再沸器的能量消耗，同時要達到一定的CO₂吸收效率需要更大的表面接觸面積，從而增加了吸收塔中填料體積。如果能通過較低能耗來提升進入溶液吸收工藝碳捕集裝置的煙氣CO₂初始濃度，燃煤電站的二氧化碳捕集成本將大大降低。然而，現有燃煤電站中尚未有一種能夠提升現有煙氣CO₂初始濃度的工藝路線。

發明內容

針對現有燃煤電站中溶液吸收法碳捕集經濟性差的問題，本發明提出一種提升燃煤鍋爐煙氣中CO₂捕集經濟性的系統和方法。本發明通過二氧化碳吸附與脫附原理的回轉式吸附再生裝置，可利用煙氣的自身能量提升現有煙氣CO₂濃度，從而實現對現有燃煤電廠中溶液吸收法碳捕集經濟性的提升。該方法可在較低能耗的條件下提升進入溶液吸收工藝碳捕集裝置的煙氣CO₂初始濃度，從而大大降低燃煤電站的二氧化碳捕集成本，提高經濟效益。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種提升燃煤鍋爐煙氣中CO₂捕集經濟性的系統，包括除塵器、煙氣加熱器、回轉式CO₂吸脫附裝置、脫硫塔、煙氣調質裝置、溶液吸收法碳捕集系統和煙囪；

除塵器入口與鍋爐低溫煙氣相連，除塵器出口分別與煙氣加熱器的熱煙氣入口和回轉式CO₂吸脫附裝置的脫附側入口相連；煙氣加熱器的熱煙氣出口與脫硫塔的入口相連，回轉式CO₂吸脫附裝置的脫附側出口與脫硫塔入口相連；脫硫塔出口與煙氣調質裝置的入口相連；煙氣調質裝置的出口分別與回轉式 CO₂吸脫附裝置的吸附側入口和溶液吸收法碳捕集系統的入口相連；回轉式 CO₂吸脫附裝置的吸附側出口與煙囪相連，溶液吸收法碳捕集系統的出口與煙氣加熱器的冷煙氣進口相連，煙氣加熱器的冷煙氣出口與煙囪相連。