一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统，包括尾气处理系统、吸收剂循环系统、二氧化碳液化系统、冷却水系统和蒸汽系统。贫液在吸收塔内吸收废气中的二氧化碳成为富液。富液引出后分流为四股流路，分别与解析塔引出的贫液、解析塔顶部的气液分离罐、二氧化碳液化系统中的一级和二级级间换热器换热，四路管路汇合后进入解析塔。在蒸汽的加热下解析出二氧化碳并进入二氧化碳液化系统。本发明专利技术一方面通过对富液出口处设置分流，实现对级间换热器的热量进行回收，节约能耗；另一方面解析塔中部设置出料口连接至吸收塔中部进料口，在不增加设备数量和占地的前提下提高系统碳捕集的效率。下提高系统碳捕集的效率。下提高系统碳捕集的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统


[0001]本专利技术涉及绿色船舶领域，具体涉及一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统。

技术介绍

[0002]发电厂烟气排放的碳捕集技术较为普及，而针对船舶特别是远洋航运船舶进行二氧化碳的捕集技术仍然存在局限性。船舶碳捕集技术主要短板在于船舱空间有限，能耗过大等问题。
[0003]首先是远洋航运船舶中二氧化碳捕集系统的能耗过大问题。MEA吸收塔具有吸收速率快、吸收效率高等特点。但其吸收工艺需要大量蒸汽提供解析所需热量，导致捕集成本高，能耗大。公告号为CN110152489B，名称为基于汽轮机排汽余热回收利用的二氧化碳捕集系统及方法的专利技术专利，其利用余热回收热泵子系统提升热能品质后供再沸器中二氧化碳吸收剂再生使用，显著降低了能耗。该专利仅对汽轮机排汽的余热进行回收利用，然而船舶用二氧化碳捕集系统中，除了再沸器中蒸汽消耗的热能可进行回收处理外，其排放出大量的低温热能也可回收利用。例如解析塔顶部出口的二氧化碳和水蒸气混合物的冷却放热(100℃
‑
40℃)，贫液冷却放热(65℃
‑
40℃)以及压缩机级间换热器放热(约160℃
‑
40℃)。
[0004]尤其是压缩机级间换热器的放热。考虑到运输储存要求和船舱空间局促，储存空间有限，解析塔回收得到的二氧化碳应进行多级压缩并降温，最终得到约12.1MPa，40℃的液态二氧化碳后在进行储存。而该流程中压缩机出口处的二氧化碳往往温度较高，需将其冷却至下一级压缩机入口所需温度。采用直接冷却的处理方式不仅会造成高品质能源的浪费，还会增大循环冷却水的需求量。如何将这三部分热量进行充分回收利用，以进一步降低系统能耗，是目前迫切需要解决的问题。
[0005]其次是远洋航运船舶中二氧化碳捕集系统占地过大，如何在有限的空间和不增加设备数量的前提下，使设备的吸收率和解析率达到最大仍有待解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决和克服现有技术存在的问题和缺陷，提供一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统。
[0007]本专利技术在不增加吸收装置和解析装置的前提下，更高效的进行碳捕集；且通过设置余热回收系统，针对级间换热器的热量进行回收利用，节约能耗。
[0008]为达到上述的目的，本专利技术专利是通过以下技术方案予以实现的。
[0009]一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统，包括尾气处理系统、吸收剂循环系统、二氧化碳液化系统、冷却水系统和蒸汽系统，
[0010]所述尾气处理系统包括吸收塔1，第三阀门8、第一单向阀9和第十单向阀52，
[0011]外界尾气第三阀门8出口与所述第一单向阀9进口相连，所述第一单向阀9出口与所述吸收塔1的气相进口1a相连，所述吸收塔1的气相出口1b与所述第十单向阀52进口相
连，所述第十单向阀52的出口与外界脱碳尾气相连，
[0012]所述吸收剂循环包括吸收塔1，富液泵14、第一换热器17、第二换热器18、第三换热器19、第四换热器20，第六换热器22、解析塔2、吸收剂储罐3、气液分离罐51和贫液泵31，
[0013]所述吸收剂储罐3的出口与所述贫液泵31的进口相连，所述贫液泵31的出口与所述第二换热器18的下部进口18a相连，所述第二换热器18的下部出口18b与所述吸收塔1的上部液相进口1c相连，所述吸收塔1的底部液相出口1e与所述富液泵14的进口相连，所述富液泵14的出口并联四路管路，分别是，第一路与所述第一换热器17的上部进口17a相连，第二路与所述第三换热器19的下部进口19a相连，第三路与所述第四换热器20的下部进口20a相连，第四路与所述第六换热器22的下部进口22a相连，
[0014]所述第一换热器17的上部出口17b与所述第二换热器18的上部进口18c相连，所述第二换热器18的上部出口18d、所述第三换热器19的下部出口19b、所述第四换热器20的下部出口20b和所述第六换热器22的下部出口22b通过管路连接汇合后共同与所述解析塔2的液相进口2a相连，
[0015]所述解析塔2的顶部气相出口2d与所述第三换热器19的上部进口19c相连，所述第三换热器19的上部出口19d与所述气液分离罐51进口相连，所述气液分离罐51的液相出口与所述第四换热器20的下部出口20b、所述第六换热器22的下部出口22b、所述第二换热器18的上部出口18d以及所述第三换热器19的下部出口19b汇合后的管路汇合，与所述解析塔2的液相进口2a相连，
[0016]所述气液分离罐51的气相出口与所述二氧化碳液化系统中的第一压缩机28进口相连，
[0017]所述解析塔2的底部液相出口2c与所述吸收剂储罐3的进口相连，
[0018]所述解析塔2的中部液相出口2b与所述第一换热器17的下部进口17c相连，所述第一换热器17的下部出口17d与所述吸收塔1的中部液相进口1d相连，
[0019]所述二氧化碳液化系统包括第一压缩机28、第二压缩机29、第四换热器20、第五换热器21、第六换热器22和第七换热器23，
[0020]所述气液分离罐51的气相出口与所述第一压缩机28进口相连，所述第一压缩机28出口与所述第四换热器20的上部进口20c，所述第四换热器20的上部出口20d与所述第五换热器21的下部进口21a相连，所述第五换热器21的下部出口21b与所述第二压缩机29进口相连，所述第二压缩机29出口与所述第六换热器22的上部进口22c相连，所述第六换热器22的上部出口22d与所述第七换热器23的下部进口23a相连，所述第七换热器23的下部出口23b与外界的二氧化碳收集系统相连，
[0021]所述冷却水系统包括冷却水泵41、第七换热器23和第五换热器21，
[0022]所述外界冷却水与所述冷却水泵41进口相连，所述冷却水泵41出口处并联有所述第七换热器23的上部进口23d和所述第五换热器21的上部进口21d，所述第七换热器23的上部出口23c与所述第五换热器21的上部出口21c汇合后与外界冷却水出口相连，
[0023]所述蒸汽系统包括第五单向阀34、第九阀门33、第五温度传感器32和第十阀门35，
[0024]所述外界蒸汽与所述第五单向阀34进口相连，所述第五单向阀34出口与所述第九阀门33进口相连，所述第九阀门33出口与所述解析塔2的蒸汽进口相连，所述解析塔2的蒸汽出口与所述第十阀门35进口相连，所述第十阀门35出口与外界蒸汽相连，所述解析塔2的
中下部设置有所述第五温度传感器32，所述第五温度传感器32的控制信号通过导线与所述第九阀门33相连，所述解析塔2的底部设置有所述第五温度传感器32，所述第五温度传感器32的控制信号通过导线与所述第九阀门33相连。
[0025]进一步优选的，所述贫液泵31与所述第二换热器18的下部入口18a之间的管路上设置有第四单向阀30。
[0026]进一步优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于级间压缩机余热回收利用的高效碳捕集系统，其特征在于，包括尾气处理系统、吸收剂循环系统、二氧化碳液化系统、冷却水系统和蒸汽系统，所述尾气处理系统包括吸收塔(1)，第三阀门(8)、第一单向阀(9)和第十单向阀(52)；外界尾气第三阀门(8)出口与所述第一单向阀(9)进口相连，所述第一单向阀(9)出口与所述吸收塔(1)的气相进口(1a)相连，所述吸收塔(1)的气相出口(1b)与所述第十单向阀(52)进口相连，所述第十单向阀(52)的出口与外界脱碳尾气相连；所述吸收剂循环包括吸收塔(1)，富液泵(14)、第一换热器(17)、第二换热器(18)、第三换热器(19)、第四换热器(20)，第六换热器(22)、解析塔(2)、吸收剂储罐(3)、气液分离罐(51)和贫液泵(31)；所述吸收剂储罐(3)的出口与所述贫液泵(31)的进口相连，所述贫液泵(31)的出口与所述第二换热器(18)的下部进口(18a)相连，所述第二换热器(18)的下部出口(18b)与所述吸收塔(1)的上部液相进口(1c)相连，所述吸收塔(1)的底部液相出口(1e)与所述富液泵(14)的进口相连，所述富液泵(14)的出口并联四路管路，分别是，第一路与所述第一换热器(17)的上部进口(17a)相连，第二路与所述第三换热器(19)的下部进口(19a)相连，第三路与所述第四换热器(20)的下部进口(20a)相连，第四路与所述第六换热器(22)的下部进口(22a)相连；所述第一换热器(17)的上部出口(17b)与所述第二换热器(18)的上部进口(18c)相连，所述第二换热器(18)的上部出口(18d)、所述第三换热器(19)的下部出口(19b)、所述第四换热器(20)的下部出口(20b)和所述第六换热器(22)的下部出口(22b)通过管路连接汇合后共同与所述解析塔(2)的液相进口(2a)相连；所述解析塔(2)的顶部气相出口(2d)与所述第三换热器(19)的上部进口(19c)相连，所述第三换热器(19)的上部出口(19d)与所述气液分离罐(51)进口相连，所述气液分离罐(51)的液相出口与所述第四换热器(20)的下部出口(20b)、所述第六换热器(22)的下部出口(22b)、所述第二换热器(18)的上部出口(18d)以及所述第三换热器(19)的下部出口(19b)汇合后的管路汇合，与所述解析塔(2)的液相进口(2a)相连；所述气液分离罐(51)的气相出口与所述二氧化碳液化系统中的第一压缩机(28)进口相连；所述解析塔(2)的底部液相出口(2c)与所述吸收剂储罐3的进口相连；所述解析塔(2)的中部液相出口(2b)与所述第一换热器(17)的下部进口(17c)相连，所述第一换热器(17)的下部出口(17d)与所述吸收塔(1)的中部液相进口(1d)相连；所述二氧化碳液化系统包括第一压缩机(28)、第二压缩机(29)、第四换热器(20)、第五换热器(21)、第六换热器(22)和第七换热器(23)；所述气液分离罐(51)的气相出口与所述第一压缩机(28)进口相连，所述第一压缩机(28)出口与所述第四换热器(20)的上部进口(20c)，所述第四换热器(20)的上部出口(20d)与所述第五换热器(21)的下部进口(21a)相连，所述第五换热器(21)的下部出口(21b)与所述第二压缩机(29)进口相连，所述第二压缩机(29)出口与所述第六换热器(22)的上部进口(22c)相连，所述第六换热器(22)的上部出口(22d)与所述第七换热器(23)的下部进口(23a)相连，所述第七换热器(23)的下部出口(23b)与外界的二氧化碳收集系统相连；所述冷却水系统包括冷却水泵(41)、第七换热器(23)和第五换热器(21)，
所述外界冷却水与所述冷却水泵(41)进口相连，所述冷却水泵(41)出口处并联有所述第七换热器(23)的上部进口(23d)和所述第五换热器(21)的上部进口(21d)，所述第七换热器(23)的上部出口(23c)与所述第五换热器(21)的上部出口(21c)汇合后与外界冷却水出口相连；所述蒸汽系统包括第五单向阀(34)、第九阀门(33)、第五温度传感器(32)和第十阀门(35)，所述外界蒸汽与所述第五单向阀(34)进口相连，所述第五单向阀(34)出口与所述第九阀门(33)进口相连，所述第九阀门(33)出口与所述解析塔(2)的蒸汽进口相连，所述解析塔(2)的蒸汽出口与所述第十阀门(35)进口相连，所述第十阀门(35)出口与外界蒸汽相连，所述解析塔(2)的中下部设置有所述第五温度传感器(32)，所述第五温度传感器(32)的控...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋庆峰，宋肖，冯汉升，陈育平，潘崇耀，段文清，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：