一种锅炉低温冷却碳捕集系统及该系统的设置方法技术方案

本发明专利技术公开了一种锅炉低温冷却碳捕集系统及该系统的设置方法，其中，锅炉低温冷却碳捕集系统，包括：脱硫脱硝装置，用于脱去烟气中的含硫含硝物质；除尘器，用于除去烟气中的固体杂质；低温冷却器，用于将烟气中的二氧化碳凝华成干冰；固相混合物收集器，用于分离收集干冰；脱硫脱硝装置、除尘器及低温冷却器通过管路依次连通，固相混合物收集器设置在低温冷却器的底部，且脱硫脱硝装置还与锅炉排烟口连通，使锅炉产生的烟气经过脱硫脱硝装置、除尘器、低温冷却器及固相混合物收集器的处理后达到锅炉碳减排的要求。该系统能够低成本地实现化石燃料锅炉的近零碳排放；并且物理的低温液化二氧化碳工艺简单，没有任何化学或污染物的产生。

A kind of carbon capture system for low temperature cooling of boiler and its setting method

【技术实现步骤摘要】
一种锅炉低温冷却碳捕集系统及该系统的设置方法
本专利技术涉及环境保护
，尤其涉及一种锅炉低温冷却碳捕集系统及该系统的设置方法。
技术介绍
快速的工业发展进程给人们带来便捷生活的同时，也给人们带来巨大的环境问题。全球超过85％的能量需求来自于化石燃料的燃烧。在世界各国，燃烧化石燃料的锅炉是二氧化碳排放的主要来源。全球的科学家从20世纪七八十年代开始致力于研究二氧化碳的捕集与封存(CCS)，各种各样二氧化碳捕集方法应运而生。从化石燃料的燃烧中捕集二氧化碳主要有3条技术路线：燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧法。二氧化碳的捕集方法有溶液吸收法、膜分离法、电化学法、酶法、光生物合成法、催化剂法、化学链法以及这些方法的混合使用等，烟气与天然气中二氧化碳的捕集目前主要采用溶液吸收法。但上述这些方法都存在系统能耗高、设备及运行成本高的问题，难以经济可行地大面积推广。
技术实现思路
(一)专利技术目的本专利技术的目的是提供一种锅炉低温冷却碳捕集系统及该系统的设置方法以解决化石燃料锅炉的碳排放问题。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种锅炉低温冷却碳捕集系统，包括：脱硫脱硝装置，用于脱去烟气中的含硫含硝物质；除尘器，用于除去所述烟气中的固体杂质；低温冷却器，用于将所述烟气中的二氧化碳凝华成干冰；固相混合物收集器，用于分离收集所述干冰；所述脱硫脱硝装置、所述除尘器及所述低温冷却器通过管路依次连通，所述固相混合物收集器设置在所述低温冷却器的底部，且所述脱硫脱硝装置还与锅炉排烟口连通，使所述锅炉产生的烟气经过所述脱硫脱硝装置、所述除尘器、所述低温冷却器及所述固相混合物收集器的处理后达到锅炉碳减排的要求。进一步地，所述低温冷却器内部排布有供冷却介质进行换冷的冷却介质循环管路。进一步地，所述冷却介质为单一元素的液相介质或单一化合物的液相介质的单一工质介质；所述单一工质介质为液氮、液氢、液氧、液氩、液氦等单一元素的液相介质，或液态甲烷、乙烷、丙烷等单一化合物的液相介质中的任意一种；或含有或不含有氟利昂的混合制冷剂、液化天然气混合物、碳氢化合物混合物、溴化物混合物、其他二元溶液混合物中的任意一种。进一步地，所述冷却介质的冷源为电站锅炉或汽机的蒸汽驱动的制冷压缩机。进一步地，所述冷却介质的冷源为电站锅炉驱动的火电机组产生的调峰电力、电网调峰调频电力或电网低谷电力驱动的电制冷压缩机。进一步地，所述低温冷却器为单级低温冷却器或多级低温冷却器。进一步地，所述低温冷却器为两级低温冷却器，包括：第一级低温冷却器和第二级低温冷却器；所述固相混合物收集器为两个，包括：第一固相混合物收集器和第二固相混合物收集器；所述第一级低温冷却器用于分离烟气中的水分，使所述水分形成的冰及粉尘固相混合物，并由与所述第一级低温冷却器连通的所述第一固相混合物收集器分离收集；所述第二级低温冷却器用于分离烟气中的二氧化碳，使所述二氧化碳形成的干冰及粉尘固相混合物，并由所述与所述第二级低温冷却器连通的第二固相混合物收集器分离收集。根据本专利技术的另一个方面，提供一种锅炉低温冷却碳捕集方法，利用上述技术方案任一项所述的锅炉低温冷却碳捕集系统捕集锅炉烟气中的二氧化碳。根据本专利技术的又一方面，提供一种锅炉低温冷却碳捕集系统设置方法，包括：检测烟气中成分含量；根据所述成分含量选择低温冷却器，并将所述低温冷却器设置在锅炉的排烟管路中；在所述低温冷却器底部设置固相混合物收集器；所述低温冷却器与所述固相混合物收集器配合分离收集所述烟气中的水分和二氧化碳，使所述烟气达到碳减排的要求。进一步地，所述低温冷却器为两级低温冷却器，包括：第一级低温冷却器和第二级低温冷却器；所述固相混合物收集器为两个，包括：第一固相混合物收集器和第二固相混合物收集器；所述第一级低温冷却器用于分离烟气中的水分，使所述水分形成的冰及粉尘固相混合物，并由与所述第一级低温冷却器连通的所述第一固相混合物收集器分离收集；所述第二级低温冷却器用于分离烟气中的二氧化碳，使所述二氧化碳形成的干冰及粉尘固相混合物，并由所述与所述第二级低温冷却器连通的第二固相混合物收集器分离收集。进一步地，所述低温冷却器换热平衡计算方法为：Q冷总＝Q一级+Q二级+……+QN级＝F水*(Q水固潜+(T烟-T水固)*Cp汽)+FCO2*[QCO2固潜+(T烟-TCO2固)*CpCO2]；其中：Q冷总为低温冷却器总的冷却换热量，单位为kJ/h；Q一级、Q二级、……、QN级为一级、二级、……、N级低温冷却器的冷却换热量，单位为kJ/kg；F水为烟气中含有的水蒸汽的流量，单位为kg/h；FCO2为烟气中含有的二氧化碳的流量，单位为kg/h；T烟为烟气进入低温冷却器入口温度，单位为℃；Q水固潜为水凝结为固态的相变潜热，单位为kJ/h；QCO2固潜为二氧化碳凝结的干冰的相变潜热，单位为kJ/h；T水固为水蒸汽或水固化温度，单位为℃；TCO2固为气态或液态二氧化碳的固化温度，单位为℃；Cp汽为水蒸汽的比热容，单位为kJ/kg℃；CpCO2为气态二氧化碳的比热容，单位为kJ/kg℃。本专利技术旨在提供一种锅炉低温冷却碳捕集系统，包括：脱硫脱硝装置，用于脱去烟气中的含硫含硝物质；除尘器，用于除去烟气中的固体杂质；低温冷却器，用于将烟气中的二氧化碳凝华成干冰；固相混合物收集器，用于分离收集干冰；脱硫脱硝装置、除尘器及低温冷却器通过管路依次连通，固相混合物收集器设置在低温冷却器的底部，且脱硫脱硝装置还与锅炉排烟口连通，使锅炉产生的烟气经过脱硫脱硝装置、除尘器、低温冷却器及固相混合物收集器的处理后达到锅炉碳减排的要求。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本专利技术的锅炉低温冷却碳捕集系统能够低成本地实现化石燃料锅炉的近零碳排放，可有效的防止温室效应的发生；并且使用物理的方法低温固化二氧化碳的工艺简单，没有任何化学或污染物的产生。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的锅炉低温冷却碳捕集系统结构示意图；图2是根据本专利技术一可选实施方式的锅炉低温冷却碳捕集系统的结构示意图；图3是根据本专利技术另一可选实施方式的锅炉低温冷却碳捕集系统的结构示意图；图4是根据本专利技术一可选实施方式的锅炉低温冷却碳捕集系统设置方法的流程图；图5是根据本专利技术又一可选实施方式的锅炉低温冷却碳捕集系统结构示意图。附图标记：1：脱硫脱硝装置；2：除尘器；3：低温冷却器；4：固相混合物收集器；5：锅炉；6：烟囱；7：冷却介质循环管路；31：第一级低温冷却器；32：第二级低温冷却器；41：第一固相混合物收集器；42：第二固相混合物收集器；8：分烟管路；9：挡板。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，包括：/n脱硫脱硝装置(1)，用于脱去烟气中的含硫含硝物质；/n除尘器(2)，用于除去所述烟气中的固体杂质；/n低温冷却器(3)，用于将所述烟气中的二氧化碳凝华成干冰；/n固相混合物收集器(4)，用于分离收集所述干冰；/n所述脱硫脱硝装置(1)、所述除尘器(2)及所述低温冷却器(3)通过管路依次连通，所述固相混合物收集器(4)设置在所述低温冷却器(3)的底部，且所述脱硫脱硝装置(1)还与锅炉(5)排烟口连通，使所述锅炉(5)产生的烟气经过所述脱硫脱硝装置(1)、所述除尘器(2)、所述低温冷却器(3)及所述固相混合物收集器(4)的处理后达到锅炉碳减排的要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，包括：
脱硫脱硝装置(1)，用于脱去烟气中的含硫含硝物质；
除尘器(2)，用于除去所述烟气中的固体杂质；
低温冷却器(3)，用于将所述烟气中的二氧化碳凝华成干冰；
固相混合物收集器(4)，用于分离收集所述干冰；
所述脱硫脱硝装置(1)、所述除尘器(2)及所述低温冷却器(3)通过管路依次连通，所述固相混合物收集器(4)设置在所述低温冷却器(3)的底部，且所述脱硫脱硝装置(1)还与锅炉(5)排烟口连通，使所述锅炉(5)产生的烟气经过所述脱硫脱硝装置(1)、所述除尘器(2)、所述低温冷却器(3)及所述固相混合物收集器(4)的处理后达到锅炉碳减排的要求。


2.根据权利要求1所述的锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述低温冷却器(3)内部排布有供冷却介质进行换冷的冷却介质循环管路(7)。


3.根据权利要求2所述的锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述冷却介质为单一元素的液相介质或单一化合物的液相介质的单一工质介质；所述单一工质介质为液氮、液氢、液氧、液氩、液氦等单一元素的液相介质，或液态甲烷、乙烷、丙烷等单一化合物的液相介质中的任意一种；或
含有或不含有氟利昂的混合制冷剂、液化天然气混合物、碳氢化合物混合物、溴化物混合物、其他二元溶液混合物中的任意一种。


4.根据权利要求2所述的锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述冷却介质的冷源为电站锅炉(5)或汽机的蒸汽驱动的制冷压缩机。


5.根据权利要求1所述的锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述冷却介质的冷源为电站锅炉(5)驱动的火电机组产生的调峰电力、电网调峰调频电力或电网低谷电力驱动的电制冷压缩机。


6.根据权利要求1-5任一项所述的锅炉低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述低温冷却器(3)为单级低温冷却器或多级低温冷却器。


7.根据权利要求1-5任一项所述的锅炉(5)低温冷却碳捕集系统，其特征在于，所述低温冷却器(3)为两级低温冷却器，包括：第一级低温冷却器(31)和第二级低温冷却器(32)；所述固相混合物收集器(4)为两个，包括：第一固相混...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨豫森，崔华，
申请(专利权)人：赫普能源环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11