碳捕获系统和方法技术方案

提供了主要用于热气候的系统和方法，使用氨溶液从来自化石燃料发电厂的含水蒸气的经脱硫的烟道气中除去二氧化碳，同时输出有用的水和肥料的物流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及气候保护
，特别涉及使用其中用氨基溶液或浆液从发电厂烟 道气中吸收二氧化碳的系统对化石燃料电厂中碳捕获的方法进行改进。
技术介绍
化石燃料发电厂能够在首次建成时或作为翻新装备有二氧化碳(CO2)捕获装置。 一种显示大规模实际应用的近期前景的技术包括使用富氨溶液和浆液从发电厂烟道气中 吸收CO2的方法。例如，国际专利申请公布号WO 2006/022885 Al (E. Gal)描述了急冷氨型方法，其 中在常规污染控制装置(例如静电沉降器和烟道气脱硫器)下游，将该烟道气冷却到远低 于环境饱和温度，并用冷水对其湿法洗涤以除去常规装置未除去的残余污染物。然后将该 清洁的烟道气通过一个或多个在约大气压和在0°c 20°C范围内的低温下操作的CO2吸收 器，在其中该烟道气中的气态CO2与氨化溶液反应。在通入该CO2吸收器中之前将该烟道 气冷却降低了其水分含量和其体积，由此提高了该CO2的浓度，并使其得到更有效地捕获。 而且，在该吸收器中相对低的洗涤温度提高了 CO2向氨溶液的传质，同时降低了该氨的蒸汽 压，由此容易防止其蒸发到烟道气体物流中。然后将来自该吸收器容器的该富含CO2的氨溶 液加压加热以将吸收的CO2作为相对清洁的加压CO2气体物流(其包含低浓度的氨)释放， 通过随后的冷洗涤工艺将后者除去。该氨溶液现在是贫CO2的，将其再循环用于进一步的 CO2吸收任务。同时，能够将该CO2气流冷却并进一步加压以储存并封存(sequestration)。 读者参照上述专利公开文件以获得对该方法的更完整描述。碳捕获方法当然旨在减缓由于大气中温室气体的浓度提高而造成的环境变化的 发生。然而，大多数气候专家都同意一些全球变暖已经发生，而且将持续至少几十年。全 球变暖引发的气候变化的结果将包括在世界上的一些区域中干旱的增加，其伴随着水的短 缺。此外，还存在对用于提高农作物产量的肥料的增加需求。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了用于从化石燃料发电厂的含水蒸气的、经脱硫的烟道气中除 去二氧化碳同时输出肥料和水的物流的系统。该系统包括(a)第一烟道气冷却阶段，包括水冷却装置和连接用于接收来自该水冷却装置的 冷却循环水以冷却该烟道气并同时冷凝其中的水的第一烟道气冷却器；(b)第二烟道气冷却阶段，包括在闭合回路中与第二烟道气冷却器连接的冷却剂 冷却装置，由此该第二烟道气冷却器接收来自该冷却剂冷却装置的循环冷却剂以进一步冷 却该烟道气并由此冷凝另外的其中的水；(c)排放装置，通过其从该系统中分别除去至少等于由第一和第二烟道气冷却阶 段中冷凝的量的各自的水物流用于进一步的应用；(d) 二氧化碳吸收阶段，使用循环的富氨溶液以从该冷却的脱水的烟道气中吸收 二氧化碳并输出包括夹带的氨的贫二氧化碳的烟道气的物流；(e) 二氧化碳再生阶段，接收来自该二氧化碳吸收阶段的包含二氧化碳的富氨溶 液，通过加热该富氨溶液以从其中释放吸收的二氧化碳来输出包括夹带的氨的二氧化碳物 流，并将该贫二氧化碳的富氨溶液再循环到该二氧化碳吸收阶段；(f)从该系统中除去二氧化碳物流用于长期储存的装置；(g)硫酸洗涤阶段，接收来自该二氧化碳吸收阶段的该贫二氧化碳的烟道气体物 流，通过将氨与硫酸反应以制备浓缩的硫酸铵溶液而从其中除去氨，并输出贫二氧化碳的 清洁烟道气体物流；(h)排放装置，通过其从该系统中除去该浓缩的硫酸铵溶液物流用于进一步的应 用；和(i)接收来自该硫酸洗涤阶段的该清洁烟道气并将其排放到大气中的装置。以下可以是必须或合意的将水洗涤阶段位于该二氧化碳吸收阶段和该硫酸洗涤 阶段之间以从该贫二氧化碳的烟道气体物流中回收初始比例的氨，该回收的氨循环到该二 氧化碳吸收阶段中的氨化溶液中。水洗涤阶段也可以位于该二氧化碳再生阶段之后以在将 该二氧化碳从该系统中除去用于长期储存之前从该二氧化碳物流中回收氨，该回收的氨循 环到该二氧化碳再生阶段中的该氨化溶液中。优选地，该第一烟道气冷却器是直接接触式气体冷却器。有利地，将已经在第一烟 道气冷却器中被该烟道气加热的该循环水在该二氧化碳再生阶段中通过热交换器，由此加 热该包含二氧化碳的富氨溶液并释放其中的吸收的二氧化碳。在通过该二氧化碳再生阶段 之后，将该循环水通过该第一烟道气冷却阶段中的该水冷却装置。在该第一烟道气冷却阶段中的该水冷却装置应当通过不会导致该循环水通过蒸 发而损失的方法冷却该循环水。因此，在该第一烟道气冷却阶段中的该水冷却装置可以是 如下的热交换器其将该循环水与在将该清洁烟道气体物流排放到大气中之前由该硫酸洗 涤阶段输出的清洁烟道气体物流或者与环境冷却剂(例如海水或大气)呈非接触式热交换 关系。例如，该水冷却装置可以是干冷却塔，其使用清洁烟道气体物流或大气来冷却该循环 水。作为另一替代方式，该第一烟道气冷却阶段中的该水冷却装置可以是吸收急冷器，其由 来自发电厂的热量提供能量，并可操作用于冷却该循环水并将如此得到的热量释放到环境 中。将该循环水与该清洁烟道气体物流在将后者排放到大气中之前呈非接触式热交 换关系是特别有利的，因为其避免了对环境冷却剂的加热，还因为在硫酸洗涤阶段之后对 该清洁烟道气体物流的加热将有助于废气烟羽分散(exhaust plume dispersal)。尽管该第一烟道气冷却器优选是直接接触式气体冷却器，但该第二烟道气冷却器 是其中该冷却剂不与烟道气体物流直接接触的热交换器形式。因此，该第二烟道气冷却器 可以包括该循环冷却剂通过其的热交换盘管阵列。该第二烟道气冷却阶段中的该冷却剂冷却装置可以是机械急冷器，其中该冷却剂 是致冷剂(例如氨、CO2或？代011 )，其通过与烟道气的热交换而蒸发并通过与环境冷却剂 (例如海水或大气)的热交换而冷凝。可替代地，该冷却剂冷却装置可以是吸收急冷器，其 由来自发电厂的热量提供能量，并可操作以冷却已经被该烟道气加热的循环水或其他冷却 剂并将如此得到的热量释放到环境中。本专利技术还提供了用于从化石燃料发电厂的含水蒸气的经脱硫的烟道气中除去二6氧化碳的方法。该方法包括以下步骤(a)在第一烟道气冷却阶段中冷却烟道气并冷凝其中的水；(b)在第二烟道气冷却阶段中进一步冷却该烟道气并冷凝进一步的其中的水；(c)将来自该第一和第二烟道气冷却阶段中的水分开排放到各自的水物流中，其 物流速至少等于由第一和第二烟道气冷却阶段冷凝的各自的量；(d)将该冷却的脱水烟道气中的二氧化碳吸收到富氨溶液中并输出包括夹带的氨 的贫二氧化碳的烟道气体物流；(e)加热该富氨溶液，并输出包括夹带的氨的释放二氧化碳的物流；(f)将贫二氧化碳的富氨溶液再循环以用于进一步的二氧化碳吸收；(g)从该方法中除去二氧化碳物流用于长期储存；(h)通过在硫酸洗涤阶段中对其洗涤而从该贫二氧化碳的烟道气体物流中除去夹 带的氨，并输出贫二氧化碳的清洁烟道气体物流，而同时通过该氨与硫酸的结合产生浓缩 的硫酸铵溶液；(i)排放来自该硫酸洗涤阶段的该浓缩的硫酸铵溶液物流用于进一步的应用；和(j)将该清洁烟道气排放到大气中。优选地，该化石燃料发电厂是燃烧气化的煤或油的燃气涡轮复合循环发电厂(gas turbine combined cycle power plant)0从以下描述和权利要求的仔细阅读中，本专利技术的其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从化石燃料发电厂的经脱硫的、含水蒸气的烟道气中除去二氧化碳的系统，该系统包括：（ａ）第一烟道气冷却阶段，包括水冷却装置和第一烟道气冷却器，所述第一烟道气冷却器经连接以接收来自该水冷却装置的冷却的循环水以冷却该烟道气并由此冷凝来自其的水；（ｂ）第二烟道气冷却阶段，包括在闭合回路中与第二烟道气冷却器连接的冷却剂冷却装置，由此该第二烟道气冷却器接收来自该冷却剂冷却装置的循环冷却剂以进一步冷却该烟道气并由此冷凝来自其的另外的水；（ｃ）排放装置，通过其从该系统中分开除去至少等于由第一烟道气冷却阶段和第二烟道气冷却阶段中冷凝的量的各自水物流用于进一步的应用；（ｄ）二氧化碳吸收阶段，其使用循环的富氨溶液以从该冷却的脱水的烟道气中吸收二氧化碳并输出包括夹带的氨的、贫二氧化碳的烟道气物流；（ｅ）二氧化碳再生阶段，其接收来自该二氧化碳吸收阶段的包含二氧化碳的富氨溶液，通过加热该富氨溶液以从中释放吸收的二氧化碳而输出包括夹带的氨的二氧化碳物流，并将该贫二氧化碳的富氨溶液循环到该二氧化碳吸收阶段；（ｆ）从该系统中除去该二氧化碳物流用于长期储存的装置；（ｇ）硫酸洗涤阶段，其接收来自该二氧化碳吸收阶段的该贫二氧化碳的烟道气物流，通过将氨与硫酸反应从其中除去氨以制备浓缩的硫酸铵溶液，并输出贫二氧化碳的清洁烟道气物流；（ｈ）排放装置，通过其从该系统中除去该浓缩的硫酸铵溶液的物流用于进一步的应用；和（ｉ）接收来自该硫酸洗涤阶段的该清洁烟道气并将其排放到大气中的装置。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：OM贝德，CD苏蒂尔，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]