CN217340799U - 基于节能减排的燃煤电厂烟气co2捕集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,包括分相器、混合器和热泵,分相器包括位于其上部的稀相排口和位于其下部的浓相排口,分相器的稀相排口通过管路与热泵换热降温排管的输入端连接,热泵换热降温排管的输出端通过管路与混合器的输入端连接,分相器的浓相排口通过管路与富液泵的输入端连接,富液泵的一路输出端通过管路与热泵换热升温排管的输入端连接,热泵换热升温排管的输出端与再生塔顶部的富液输入端连接。本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统采用化学吸收法捕集CO2的同时可充分利用余热资源进行换热以提高CO2的转化率,特别适用于对燃煤电厂排出的混合烟气进行处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种CO2捕集提纯系统,具体是一种基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,属于CO2捕集技术领域。
背景技术
CO2捕集技术是CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕获、利用与封存) 中决定CO2资源化利用的纯度和成本的最为关键环节,其过程耗能占CCUS项目总能耗的 60%以上,因此降低能耗对烟气CO2捕集至关重要,是CCUS规模化推广重点攻关的技术瓶颈难题。CCUS技术中捕集回收CO2的化学吸收法主要采用碱性胺基吸收剂选择性地与混合烟气中的CO2发生化学反应来实现CO2与其他气体的分离,并借助该反应的逆反应进行再生,释放出高纯度CO2进行富集,因其烟气适应性好、捕集效率高、技术相对成熟,是最具大规模捕集CO2潜力的技术路线之一,但目前限制化学吸收法大规模应用的最主要的瓶颈就是其耗能较大,成本较高。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本实用新型提供一种基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,采用化学吸收法捕集CO2的同时可充分利用余热资源进行换热以提高CO2的转化率,特别适用于对燃煤电厂排出的混合烟气进行处理。
为了实现上述目的,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统包括吸收塔和再生塔,吸收塔底端的富液排放口通过富液泵和管路与再生塔顶部的富液输入端连接,再生塔顶端的再生气排放口与再生气压缩机的输入端连接,再生气压缩机的输出端通过再生气换热器和再生气冷却器与再生气液分离器的输入端连接,再生气液分离器顶端的CO2排放口与CO2输送管道连接,再生塔底端的贫液排口通过贫液泵和贫液冷却器与吸收塔的贫液回液口连接;
还包括分相器、混合器和热泵,分相器设置在吸收塔底端的富液排放口与富液泵之间,分相器包括位于其上部的稀相排口和位于其下部的浓相排口,混合器设置在贫液泵与贫液冷却器之间,分相器的稀相排口通过管路与热泵换热降温排管的输入端连接,热泵换热降温排管的输出端通过管路与混合器的输入端连接,分相器的浓相排口通过管路与富液泵的输入端连接,富液泵的一路输出端通过管路与热泵换热升温排管的输入端连接,热泵换热升温排管的输出端与再生塔顶部的富液输入端连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,还包括贫富液换热器,富液泵的泵出端通过贫富液换热器与再生塔顶部的富液输入端连接,贫液泵的泵入端或泵出端通过管路与贫富液换热器的换热排管输入端连接,贫富液换热器的换热排管输出端通过贫液冷却器与吸收塔的贫液回液口连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,还包括再沸器,再生塔底部的贫液循环口通过循环管路与再沸器连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,还包括凝结水换热器,凝结水换热器的输入端通过管路与富液泵的泵出端连接,凝结水换热器的输出端通过管路与贫富液换热器的输出端连接,凝结水换热器的换热排管输入端通过管路与再沸器的凝结水排出端连接,凝结水换热器的换热排管输出端通过管路与去氧器连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,再生气换热器为串联设置的两组,第一组再生气换热器的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与再生塔底部的贫液循环口和再沸器连接,第二组再生气换热器的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与电厂发电机组轴封冷凝水的输出端和输入端连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,再生气液分离器底端的排液口通过回液泵与再生塔顶部的回液口连接。
作为本实用新型的进一步改进方案,还包括水洗塔,引风机的输入端通过管路与水洗塔顶端的烟气排放口连接,引风机的输出端通过管路与吸收塔底部的烟气输入口连接。
与现有技术相比,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统包括分相器和热泵,通过分相器将由吸收塔塔底排出的吸收CO2后的富液分成稀相和浓相、并对两相富液分别进行处理,稀相经热泵降温后进入混合器、并经贫液冷却器进一步降温后回至吸收塔再次进行吸收反应,浓相分流成四路,第一路浓相通过富液泵后与再生塔底部流出的半贫液在贫富液换热器进行热交换后被贫液泵送至混合器与稀相融合、然后再次回至吸收塔进行吸收反应,第二路浓相通过富液泵后经热泵与稀相热交换后直接送入再生塔进行再生反应,第三路浓相经贫富液换热器换热升温后进入再生塔进行再生反应,第四路浓相经凝结水换热器换热后与贫富液换热器换热后的富液一起进入再生塔进行再生反应,可充分利用余热资源进行换热的同时提高CO2的转化率,特别适用于对燃煤电厂排出的混合烟气进行处理。
附图说明
图1是本实用新型的工艺流程图。
图中:1、水洗塔,2、引风机,3、吸收塔,4、分相器,5、富液泵,6、贫富液换热器, 7、再生塔,8、贫液泵,9、混合器,10、贫液冷却器,11、热泵,12、再生气压缩机,13、再沸器,14、再生气换热器,15、再生气冷却器,16、再生气液分离器,17、凝结水换热器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统包括吸收塔3和再生塔7,吸收塔3底端的富液排放口通过富液泵5和管路与再生塔7顶部的富液输入端连接,再生塔 7顶端的再生气排放口与再生气压缩机12的输入端连接,再生气压缩机12的输出端通过再生气换热器14和再生气冷却器15与再生气液分离器16的输入端连接,再生气液分离器16顶端的CO2排放口与CO2输送管道连接,再生塔7底端的贫液排口通过贫液泵8和贫液冷却器10与吸收塔3的贫液回液口连接。
本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统还包括分相器4、混合器9和热泵11,分相器4设置在吸收塔3底端的富液排放口与富液泵5之间,分相器4包括位于其上部的稀相排口和位于其下部的浓相排口,混合器9设置在贫液泵8与贫液冷却器10之间,分相器4的稀相排口通过管路与热泵11换热降温排管的输入端连接,热泵11换热降温排管的输出端通过管路与混合器9的输入端连接,分相器4的浓相排口通过管路与富液泵5的输入端连接,富液泵5的一路输出端通过管路与热泵11换热升温排管的输入端连接,热泵11换热升温排管的输出端与再生塔7顶部的富液输入端连接。即,利用热泵11实现对富液的升温和对贫液的降温,热泵11的热源可来自于厂区蒸汽,可用于电厂发电机组轴封冷凝水的加热。
为了实现节能降耗的同时实现更好的CO2捕集效果,作为本实用新型的进一步改进方案,如图1所示,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统还包括贫富液换热器6,富液泵5 的泵出端通过贫富液换热器6与再生塔7顶部的富液输入端连接,贫液泵8的泵入端或泵出端通过管路与贫富液换热器6的换热排管输入端连接,贫富液换热器6的换热排管输出端通过贫液冷却器10与吸收塔3的贫液回液口连接。
为了实现节能降耗的同时实现更好的CO2捕集效果,作为本实用新型的进一步改进方案,如图1所示,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统还包括再沸器13,再生塔7底部的贫液循环口通过循环管路与再沸器13连接,再沸器13的热源可来自于厂区蒸汽。
为了实现节能降耗的同时实现更好的CO2捕集效果,作为本实用新型的进一步改进方案,如图1所示,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统还包括凝结水换热器17,凝结水换热器17的输入端通过管路与富液泵5的泵出端连接,凝结水换热器17的输出端通过管路与贫富液换热器6的输出端连接,凝结水换热器17的换热排管输入端通过管路与再沸器13 的凝结水排出端连接,凝结水换热器17的换热排管输出端通过管路与去氧器连接。即,利用再沸器13的换热凝结水对富液进行二次换热升温,以实现节能降耗的同时实现更好的CO2捕集效果。
为了实现节能降耗的同时实现更好的CO2捕集效果,作为本实用新型的进一步改进方案,如图1所示,再生气换热器14为串联设置的两组,第一组再生气换热器14的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与再生塔7底部的贫液循环口和再沸器13连接,第二组再生气换热器14的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与电厂发电机组轴封冷凝水的输出端和输入端连接。即,先利用再生塔7底部的循环管路对再生气进行一次降温,再利用电厂发电机组轴封冷凝水对再生气进行二次降温,最后再利用再生气冷却器15对再生气进行三次降温,以充分利用资源实现节能降耗。
脱硫塔出口位置的烟气的温度超过50℃,并非吸收溶剂的理想吸收温度,为了降低烟气温度,作为本实用新型的进一步改进方案,如图1所示,本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统还包括水洗塔1,引风机2的输入端通过管路与水洗塔1顶端的烟气排放口连接,引风机2的输出端通过管路与吸收塔3底部的烟气输入口连接。即,在烟气进入吸收塔3前设置水洗塔进行喷淋降温除尘。
本基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统的具体工艺流程如下:
如图1所示,脱硫塔排出的脱硫脱硝烟气经水洗塔1喷淋降温至约40℃后,通过引风机 2自下而上进入吸收塔3,贫液吸收剂自上而下喷淋,二者逆流接触,完成CO2的吸收过程,脱碳后的气体经吸收塔3顶端的脱碳气体输出端排出,由于溶剂具有较高的蒸汽压,为减少溶剂蒸汽随烟气带出而造成吸收剂损失,在吸收塔3上段可设洗涤泵和洗涤液储槽进行洗涤,以降低烟气中的溶剂蒸汽含量。
吸收CO2后的富液(温度为50~60℃)由吸收塔3塔底排出进入分相器4进行分相,稀相经热泵11温度降为40~45℃后进入混合器9,并经贫液冷却器10进一步降温至40℃后,回至吸收塔3再次进行吸收反应;浓相分流成四路,第一路浓相通过富液泵5后与再生塔7底部流出的半贫液(温度为100~110℃)在贫富液换热器6进行热交换后(温度为50~60℃)被贫液泵8送至混合器9与稀相融合、然后再次回至吸收塔3进行吸收反应,第二路浓相通过富液泵5后经热泵11(驱动蒸汽144℃)与稀相热交换后(升温至60~65℃)直接送入再生塔7进行再生反应,第三路浓相经贫富液换热器6换热升温后(温度为90~100℃)进入再生塔7进行再生反应,第四路浓相经凝结水换热器17换热后与贫富液换热器6换热后的富液(温度为90~100℃)一起进入再生塔7进行再生反应。
再生塔7主要将吸收塔3排出的浓相进行再生反应获得再生气和半贫液;经再生塔7塔底排出的半贫液被分为三路,第一路半贫液经贫富液换热器6进行热交换后(温度为90~ 100℃)再次回再生塔进行反应,第二路半贫液经贫富液换热器6进行热交换后(温度为50~ 60℃)由贫液泵8送入混合器9、再回吸收塔3进行吸收反应,第三路半贫液先经第一组再生气换热器14进行换热降温、再经再沸器13(蒸汽144℃)加热至110~120℃后回至再生塔7进行再生反应,再沸器13中的凝结水(温度为120~130℃)经凝结水换热器17换热后去除氧器;经再生塔7塔顶排出的再生气(温度为80~100℃)经再生气压缩机12压缩升温后(温度为120~180℃),先进入第一组再生气换热器14进行换热降温(温度为100~120℃)、再进入第二组再生气换热器14进行换热降温(温度为60~80℃)、最后进入再生气冷却器15进行换热降温(温度为40~50℃),完全降温后的CO2再生气进入再生气液分离器16进行气液分离,分离出的CO2经再生气液分离器16顶端的CO2排放口进入CO2输送管道,其中第二组再生气换热器14可使40℃的电厂发电机组轴封冷凝水温度升至60℃,再生气冷却器15 可使循环水温度升至40℃,为保证再生率,再生气液分离器16底端的排液口可通过回液泵与再生塔7顶部的回液口连接。
Claims (7)
1.一种基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,包括吸收塔(3)和再生塔(7),吸收塔(3)底端的富液排放口通过富液泵(5)和管路与再生塔(7)顶部的富液输入端连接,再生塔(7)顶端的再生气排放口与再生气压缩机(12)的输入端连接,再生气压缩机(12)的输出端通过再生气换热器(14)和再生气冷却器(15)与再生气液分离器(16)的输入端连接,再生气液分离器(16)顶端的CO2排放口与CO2输送管道连接,再生塔(7)底端的贫液排口通过贫液泵(8)和贫液冷却器(10)与吸收塔(3)的贫液回液口连接;其特征在于,
还包括分相器(4)、混合器(9)和热泵(11),分相器(4)设置在吸收塔(3)底端的富液排放口与富液泵(5)之间,分相器(4)包括位于其上部的稀相排口和位于其下部的浓相排口,混合器(9)设置在贫液泵(8)与贫液冷却器(10)之间,分相器(4)的稀相排口通过管路与热泵(11)换热降温排管的输入端连接,热泵(11)换热降温排管的输出端通过管路与混合器(9)的输入端连接,分相器(4)的浓相排口通过管路与富液泵(5)的输入端连接,富液泵(5)的一路输出端通过管路与热泵(11)换热升温排管的输入端连接,热泵(11)换热升温排管的输出端与再生塔(7)顶部的富液输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,还包括贫富液换热器(6),富液泵(5)的泵出端通过贫富液换热器(6)与再生塔(7)顶部的富液输入端连接,贫液泵(8)的泵入端或泵出端通过管路与贫富液换热器(6)的换热排管输入端连接,贫富液换热器(6)的换热排管输出端通过贫液冷却器(10)与吸收塔(3)的贫液回液口连接。
3.根据权利要求2所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,还包括再沸器(13),再生塔(7)底部的贫液循环口通过循环管路与再沸器(13)连接。
4.根据权利要求3所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,还包括凝结水换热器(17),凝结水换热器(17)的输入端通过管路与富液泵(5)的泵出端连接,凝结水换热器(17)的输出端通过管路与贫富液换热器(6)的输出端连接,凝结水换热器(17)的换热排管输入端通过管路与再沸器(13)的凝结水排出端连接,凝结水换热器(17)的换热排管输出端通过管路与去氧器连接。
5.根据权利要求4所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,再生气换热器(14)为串联设置的两组,第一组再生气换热器(14)的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与再生塔(7)底部的贫液循环口和再沸器(13)连接,第二组再生气换热器(14)的换热降温排管的输入端和输出端分别通过管路与电厂发电机组轴封冷凝水的输出端和输入端连接。
6.根据权利要求1所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,再生气液分离器(16)底端的排液口通过回液泵与再生塔(7)顶部的回液口连接。
7.根据权利要求1所述的基于节能减排的燃煤电厂烟气CO2捕集系统,其特征在于,还包括水洗塔(1),引风机(2)的输入端通过管路与水洗塔(1)顶端的烟气排放口连接,引风机(2)的输出端通过管路与吸收塔(3)底部的烟气输入口连接。
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