一种余热回收式碳捕集系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种余热回收式碳捕集系统及运行方法，该系统可有效减少解吸塔所需要的热量从而降低碳补集系统能耗，该系统包括燃煤发电系统、吸收式热泵以及碳捕集系统，充分利用锅炉排烟的中温余热，通过调节发生器和蒸发器出口的烟气的温度，进行碳捕集系统与机组的深度耦合，减少耦合碳捕集系统对燃煤机组的影响，同时解决了解吸塔出口的化学溶剂的温度和热量难以满足承载二氧化碳的化学溶剂的显热的问题。本发明专利技术通过对烟气的能量进行利用，降低了耦合碳捕集系统对燃煤机组的影响，改进了耦合碳捕集系统的系统设计，为清洁燃煤技术提供方向。供方向。供方向。

【技术实现步骤摘要】
一种余热回收式碳捕集系统及运行方法


[0001]本专利技术属于热力发电厂
，具体涉及一种余热回收式碳捕集系统及运行方法。

技术介绍

[0002]能源危机和环境污染促使电力行业深度变革，实现清洁能源和电力低碳化是未来电力系统的主要发展方向，2021年全球的电力需求为27369.4万亿千瓦时，其中燃煤发电占比为36％。从碳排放源的结构来看，电力行业是CO2排放的主要来源之一，具有排放量大、增速快等特点。研究碳捕集技术能够有效降低化石燃料机组的碳排放，并且减少电力行业造成的环境污染。根据国际能源署(international energy agency,IEA)发布的数据，碳捕集机组作为最优异的CCS技术的应用平台，到2050年将占据全球近一半的份额，发展碳捕集技术具有广阔的发展前景。但是碳捕集技术对机组效率的影响是巨大的，使得机组的效率下降10％左右。

技术实现思路

[0003]为了进一步减少碳捕集技术对机组的影响，并加速碳捕集技术的应用与发展，本专利技术提供了一种余热回收式碳捕集系统及运行方法，该系统包含燃煤系统、碳捕集系统和吸收式热泵，通过吸收式热泵充分利用了燃煤系统的烟气中蕴藏了中温的余热，并且将烟气的余热传递给负载二氧化碳的化学溶剂，以此来减少碳捕集系统中解吸塔再沸器对机组蒸汽的需求量，从而减少对机组效率的影响。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种余热回收式碳捕集系统，包括燃煤系统、碳捕集系统和吸收式热泵；
[0006]所述的燃煤系统包括依次连接的锅炉1
‑
1、汽轮机系统1
‑
2、凝汽器1
‑
3、回热加热器系统1
‑
4、空气预热器1
‑
5、电除尘1
‑
6、脱硫装置1
‑
7；所述的燃煤系统中的循环介质为水或者蒸汽，回热加热器系统1
‑
4出口的给水，进入锅炉1
‑
1中，煤粉在锅炉1
‑
1中燃烧，燃烧产生的热量传递给给水，使其变成高温高压的蒸汽，蒸汽进入汽轮机系统1
‑
2中，推动汽轮机转动做功，汽轮机系统的乏汽进入凝汽器1
‑
3中，从凝汽器1
‑
3出来的凝结水进入回热加热器系统1
‑
4中，回热加热器系统1
‑
4的输入的热量来自于汽轮机系统1
‑
2的抽汽和贫液换热器3
‑
4，锅炉1
‑
1中的排烟进入烟气预热器1
‑
5，再进入电除尘1
‑
6中，最后经过吸收式热泵2后进入脱硫装置1
‑
7中；
[0007]所述的吸收式热泵包括发生器G、冷凝器C、蒸发器E和吸收器A、溶液换热器2
‑
1、烟气分离器2
‑
2、溶液泵2
‑
3、节流阀2
‑
4和烟气换热器2
‑
5；所述的碳捕集系统包括烟气冷却器3
‑
1、碳吸收塔3
‑
2、富液泵3
‑
3、贫液换热器3
‑
4、贫富液换热器3
‑
5和解吸塔3
‑
6；所述的燃煤系统的排烟经过电除尘1
‑
6后，进入烟气分离器2
‑
2中，烟气分离器2
‑
2的出口分别与发生器G和烟气换热器2
‑
5热端入口相连接，烟气换热器2
‑
5热端出口与蒸发器E相连接，从发生器G和蒸发器E出来的烟气进入脱硫装置1
‑
7中，再进入烟气冷却器3
‑
1中，烟气冷却器3
‑
1的出
口与碳吸收塔3
‑
2的烟气入口相连接，净化后的烟气从碳吸收塔3
‑
2的塔顶排出，承载二氧化碳的化学溶剂从碳吸收塔3
‑
2的塔底排出并经由富液泵3
‑
3加压后送入吸收器A中，吸收器A的出口与烟气换热器2
‑
5的冷端入口相连接，烟气换热器2
‑
5的冷端出口与贫富液换热器3
‑
5的冷端入口相连接，贫富液换热器3
‑
5的冷端出口与解吸塔3
‑
6的入口相连接，解吸出来的二氧化碳从解吸塔3
‑
6的塔顶出口排出，化学试剂从解吸塔3
‑
6的塔底出口后进入贫富液换热器3
‑
5的热端入口，贫富液换热器3
‑
5的热端出口与贫液冷却器3
‑
4的热端入口相连接，贫液冷却器3
‑
4的热端出口与碳吸收塔3
‑
2的塔顶入口相连接。
[0008]所述的燃煤系统的汽轮机系统1
‑
2为包括高中低压缸的常规布置结构或带有回热汽轮机的新型布置结构。这样设置出来的碳捕集机组具有广泛的应用范围，能适应各种样式的机组热力系统构型。
[0009]所述的碳捕集系统采用的化学溶剂为醇胺溶液或者双相溶剂，所述的吸收式热泵采用的循环溶剂为溴化锂水溶液。在现有的碳捕集系统以及吸收式热泵的研究中，对醇胺溶液和溴化锂水溶液的研究较多，采用这两种物质作为循环溶液较为成熟，为后续的实际应用奠定基础；而双相溶剂是现在碳捕集系统的循环溶液的延伸，能有效减少碳捕集系统的能耗，现阶段的应用还处于实验研究阶段。
[0010]所述的碳捕集系统中富液泵3
‑
3出口的压力范围为180～220kPa，碳吸收塔3
‑
2的工作压力范围为100～120kPa，解吸塔3
‑
6的工作压力范围为140～170kPa。这样能让碳捕集系统中的溶液循环稳定的进行。
[0011]本专利技术还提供了一种余热回收式碳捕集系统的运行方法，化学溶剂在碳吸收塔3
‑
2中吸收烟气中的二氧化碳化碳，碳吸收塔3
‑
2的塔底流出的承载二氧化碳的化学溶剂，承载二氧化碳的化学溶剂先进入吸收式热泵的吸收塔A中，再进入烟气冷却器2
‑
5中吸热，随后进入贫富液换热器3
‑
5中吸热，最后进入解吸塔3
‑
6中进行吸热，实现能量的多级利用，在解吸塔3
‑
6中承载二氧化碳的化学溶剂中的二氧化碳和化学溶剂分离，完成溶液的闭合循环；承载二氧化碳的化学溶剂经过富液泵3
‑
3、吸收器A、烟气换热器2
‑
5和贫富液换热器3
‑
5，这一段过程为承载二氧化碳的化学溶剂预热，目的是减少解吸塔3
‑
6中需要的蒸汽；
[0012]电除尘1
‑
6出口的烟气，经过烟气分离器2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种余热回收式碳捕集系统，其特征在于：包括燃煤系统、碳捕集系统和吸收式热泵；所述的燃煤系统包括依次连接的锅炉(1
‑
1)、汽轮机系统(1
‑
2)、凝汽器(1
‑
3)、回热加热器系统(1
‑
4)、空气预热器(1
‑
5)、电除尘(1
‑
6)、脱硫装置(1
‑
7)；所述的燃煤系统中的循环介质为水或者蒸汽，回热加热器系统(1
‑
4)出口的给水，进入锅炉(1
‑
1)中，煤粉在锅炉(1
‑
1)中燃烧，燃烧产生的热量传递给给水，使其变成高温高压的蒸汽，蒸汽进入汽轮机系统(1
‑
2)中，推动汽轮机转动做功，汽轮机系统的乏汽进入凝汽器(1
‑
3)中，从凝汽器(1
‑
3)出来的凝结水进入回热加热器系统(1
‑
4)中，回热加热器系统(1
‑
4)的输入的热量来自于汽轮机系统(1
‑
2)的抽汽和贫液换热器(3
‑
4)，锅炉(1
‑
1)中的排烟进入烟气预热器(1
‑
5)，再进入电除尘(1
‑
6)中，最后经过吸收式热泵(2)后进入脱硫装置(1
‑
7)中；所述的吸收式热泵包括发生器(G)、冷凝器(C)、蒸发器(E)和吸收器(A)、溶液换热器(2
‑
1)、烟气分离器(2
‑
2)、溶液泵(2
‑
3)、节流阀(2
‑
4)和烟气换热器(2
‑
5)；所述的碳捕集系统包括烟气冷却器(3
‑
1)、碳吸收塔(3
‑
2)、富液泵(3
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3)、贫液换热器(3
‑
4)、贫富液换热器(3
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5)和解吸塔(3
‑
6)；所述的燃煤系统的排烟经过电除尘(1
‑
6)后，进入烟气分离器(2
‑
2)中，烟气分离器(2
‑
2)的出口分别与发生器(G)和烟气换热器(2
‑
5)热端入口相连接，烟气换热器(2
‑
5)热端出口与蒸发器(E)相连接，从发生器(G)和蒸发器(E)出来的烟气进入脱硫装置(1
‑
7)中，再进入烟气冷却器(3
‑
1)中，烟气冷却器(3
‑
1)的出口与碳吸收塔(3
‑
2)的烟气入口相连接，净化后的烟气从碳吸收塔(3
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2)的塔顶排出，承载二氧化碳的化学溶剂从碳吸收塔(3
‑
2)的塔底排出并经由富液泵(3
‑
3)加压后送入吸收器(A)中，吸收器(A)的出口与烟气换热器(2
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5)的冷端入口相连接，烟气换热器(2
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5)的冷端出口与贫富液换热器(3
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5)的冷端入口相连接，贫富液换热器(3
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5)的冷端出口与解吸塔(3
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6)的入口相连接，解吸出来的二氧化碳从解吸塔(3
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6)的塔顶出口排出，化学试剂从解吸塔(3
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6)的塔底出口后进入贫富液换热器(3
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5)的热端入口，贫富液换热器(3
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【专利技术属性】
技术研发人员：符悦，刘明，严俊杰，王立元，徐灿，王进仕，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：