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用于从气流中、尤其烟气流中分离二氧化碳的方法和分离设备,包括冷却水回路技术

阅读:3 留言:0更新日期:2016-12-24 19:17
本发明专利技术涉及一种用于气流中、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备(1),所述分离设备包括:吸收器(3),所述吸收器用于借助于清洗介质从气流中分离二氧化碳;与吸收器(3)流体连接的解吸器(5),所述解吸器用于从清洗介质中释放吸收的二氧化碳;在吸收器(3)上游流体连接的气体冷却器(7),所述气体冷却器用于冷却气流;以及在气体冷却器(7)下游连接的处理单元(9),所述处理单元构建和构成为用于清洁出自气体冷却器(7)的水。此外,本发明专利技术涉及一种用于从气流中分离二氧化碳的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于气流中、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备。此外,本专利技术涉及一种用于从气流中、尤其从烟气流中分离二氧化碳的方法。
技术介绍
在气候变化的背景下,全球目标是减少到大气中的有害物质的排放。这尤其适用于二氧化碳(CO2)的排放,二氧化碳在大气中聚集,阻碍地球的热辐射,进而作为温室效应引起地表温度的升高。尤其在矿物燃料燃烧的用于产生电能或热量的发电厂中,通过燃烧矿物燃料,产生含二氧化碳的气体或烟气。为了避免或减少到大气中的二氧化碳排放,必须将二氧化碳从烟气中分离。相应地,尤其在现有的矿物燃料燃烧的发电厂中,讨论适合的措施,以便在燃烧之后将产生的二氧化碳从烟气中分离(Post-Combustion-Capture,燃烧后捕获)。作为技术上的实施方案,为此将包含在烟气中的二氧化碳在分离设备中通过借助于适合的清洗介质或吸收介质的吸收-解吸过程从相应的烟气流中洗出。在这种过程中,需要对在分离设备中使用的设备部件或相应的流体流进行冷却。因此,例如需要在进入到分离设备的吸收器之前对气流进行冷却,对用于吸收二氧化碳的清洗介质进行冷却,同样需要在解吸器顶部处对富含二氧化碳的气体出流进行冷却。通常为此使用液体冷却的冷却单元和尤其水冷却的冷却单元。然而,水冷却尤其在如下地点是成问题的,在所述地点,无水可用或仅少量的水可用。水冷却的冷却单元的使用在此是不经济的,因为水至期望的地点的供应与高的耗费关联进而因此与相应高的成本关联。
技术实现思路
本专利技术基于的第一目的是,对于用于二氧化碳的分离设备,提出一种尽可能成本适宜的且在方法以及设备方面可尽可能简单实现的用于冷却所使用的设备部件的可能性。本专利技术基于的第二目的是,提出一种用于分离二氧化碳的方法,其中对流体流的必要的冷却是尽可能成本适宜且有效的。根据本专利技术,本专利技术的第一目的通过一种用于气流中、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备来实现,所述分离设备包括:吸收器,所述吸收器用于借助于清洗介质将二氧化碳从气流中分离;与吸收器流体连接的解吸器,所述解吸器用于从清洗介质中释放吸收的二氧化碳;在吸收器上游流体连接的气体冷却器,所述气体冷却器用于冷却气流;以及在气体冷却器下游连接的处理单元,所述处理单元构建和构成为用于清洁出自气体冷却器的水。在第一步骤中,本专利技术基于如下事实:在无法获取水的地点,代替常用的水冷却的冷却单元,通常使用空气冷却的冷却单元。然而,在这种空气冷却器中,由于高的气体侧的传热阻力,需要大的冷却面和高性能的风扇,使得空气冷却器具有相应大的空间需求并且造成高的噪音排放以及高的投资和运行成本。然而,在缺少替选方案的情况下,容忍上述缺点。在第二步骤中,本专利技术考虑如下事实:由于包含在燃料中的含氢的化合物,水此外作为燃烧产物包含在矿物燃料燃烧的发电厂的烟气中。因为烟气在进入到分离设备或相应的吸收器之前必须冷却,所以包含在烟气中的水在吸收器上游连接的气体冷却器中冷凝出来。为了在尽管出现冷凝物的情况下仍将用于冷却烟气的冷却剂的量保持恒定,必须在运行时从气体冷却器中提取相应的子流。所述子流通常未经使用地作为废水丢弃。在考虑上述内容的情况下,本专利技术在第三步骤中令人惊讶地认识到,能够将从气体冷却器中提取的子流——代替丢弃——有针对性地用作为冷却水。这能够通过在气体冷却器下游连接的处理单元实现,借助于所述处理单元,能够有针对性地清洁气体冷却器中的过量的水。能够将从气体冷却器中提取的水的子流输送给处理单元,将其在所述处理单元中清洁并且然后在用于二氧化碳的分离过程的范围中用于冷却设备部件和/或流体流。作为替选方案,能够储备在处理单元中清洁的水,以备稍后的使用。换言之,通过提取和随后清洁至今丢弃的废水,能够在现场生成冷却水并且有针对性地使用所述冷却水。尤其,清洁的水能够用于无腐蚀地喷射冷却(Spraycooling)已经使用的空气冷却器。在此,清洁的水近似无残留地蒸发。通过排出蒸发焓,冷却空气流并且改进热传递。由此,一方面空气冷却器的尺寸能够更小地设计,并且另一方面能够在工艺方面实现更低的温度。总的来说,对废气组分水的有针对性的获取、清洁和可能的储存和其随后的使用有利于用于气流中的二氧化碳的分离过程的更有效的冷却。由此,在使用空气冷却器时,除了节约投资和运行成本之外,同时能够实现减少所需要的安置面和噪音排放。附加地,在现场有针对性地生成冷却水能够即使在无法直接获取水的地点也实现水冷却的冷却单元的使用。在气体冷却器下游连接的处理单元例如能够在冷凝侧上与所述气体冷却器流体连接,使得能够将要清洁的水从冷却器直接输送给处理单元。作为替选方案,使用不直接连接的处理单元也是可行的,将要清洁的水首先运输至所述处理单元并且在那里清洁。作为气体冷却器优选使用常规的烟气冷却器、所谓的烟道-气体-冷却器。对从气体冷却器提取的水的清洁和随后——间接地或直接地——继续使用的可能性同样使得使用水冷却的冷却单元是可行的,所述水冷却的冷却单元迄今在相应的分离设备的地点处缺水的情况下是不可行的或仅在有限的情况下是可行的。在本专利技术的一个有利的设计方案中,处理单元经由输入管路与气体冷却器的冷凝侧流体连接。输入管路在此能够直接与气体冷却器连接,并且能够实现将在气体冷却器中产生的水的至少一个子流输送至处理单元。在此,从气体冷却器提取所产生的水适当地持续进行,以便在运行时将在气体冷却器之内的冷却气流所需要的水量保持恒定。也就是说,作为冷凝物从烟气中产生的水在典型的烟道-气体-冷却器中与用于冷却气流的水混合。在此,提取的水量尤其与通过冷却从气流或烟气中冷凝出的水量相关。换言之,取出的水量基本上与从烟气中冷凝出的水量成比例。在一个优选的变型方案中,气体冷却器连接到冷却剂回路中,所述冷却剂回路经由输入管路与处理单元流体连接。冷却剂回路适当地包括热水管路、冷水管路以及在这两个管路之间设置的冷却单元。输入管路优选连接于冷却剂回路的热水管路。在气体冷却器中加热的冷却水经由热水管路尤其与出自气体冷却器的冷凝物一起引出。经由输入管路,将从气体冷却器中流出的水的子流输送给处理单元并且在那里相应地清洁。将其余的水、即主流输送给冷却单元,在那里冷却,并且经由冷水管路再次输送给气体冷却器,以重新冷却流入的气流。为了能够实现对输送给处理单元的废水的期望的清洁,处理单元优选包括反渗透设备。在此,将废水挤压穿过合成的半渗透的薄膜,所述薄膜允许水穿过,然而不允许包含的杂质穿过。清洁的水在薄膜的一侧上聚集,随后能够输送所述水以使用和/或储存。在薄膜的另一侧上,能够将分离的杂质作为废物流丢弃。能够将在处理单元中尤其借助于反渗透设备清洁的水随后输送给暂时的储存装置并且根据需要使用。对此,在一个有利的设计方案中,处理单元包括储备箱。储备箱例如能够流体连接于反渗透设备。作为替选方案,使用单独分开的储备箱是可行的,将清洁的水从处理单元开始运输至所述储备箱。如果在分离设备中使用的冷却单元构成为空气冷却器,那么对清洁的水的储存或储备是特别有利的。因此,尤其能够在外界温度低时并且与季节和/或白昼相关地储存清洁的水,并且借助纯的空气冷却运行分离设备。在室外温度较高时,当纯的空气冷却不再足够时,能够将储存的水用于空气冷却器的喷射冷却法。在此,在储备箱中储存的水原则上能够用于本文档来自技高网...
用于从气流中、尤其烟气流中分离二氧化碳的方法和分离设备,包括冷却水回路

【技术保护点】
一种用于气流中、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备(1),所述分离设备包括:吸收器(3),所述吸收器用于借助于清洗介质从所述气流中分离二氧化碳;与所述吸收器(3)流体连接的解吸器(5),所述解吸器用于从所述清洗介质中释放所吸收的二氧化碳;在所述吸收器(3)上游流体连接的气体冷却器(7),所述气体冷却器用于冷却所述气流;以及在所述气体冷却器(7)下游连接的处理单元(9),所述处理单元构建和构成为用于清洁出自所述气体冷却器(7)的水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.07 DE 102014206630.11.一种用于气流中、尤其烟气流中的二氧化碳的分离设备(1),所述分离设备包括:吸收器(3),所述吸收器用于借助于清洗介质从所述气流中分离二氧化碳;与所述吸收器(3)流体连接的解吸器(5),所述解吸器用于从所述清洗介质中释放所吸收的二氧化碳;在所述吸收器(3)上游流体连接的气体冷却器(7),所述气体冷却器用于冷却所述气流;以及在所述气体冷却器(7)下游连接的处理单元(9),所述处理单元构建和构成为用于清洁出自所述气体冷却器(7)的水。2.根据权利要求1所述的分离设备(1),其中所述处理单元(9)经由输入管路(25)与所述气体冷却器(7)流体连接。3.根据权利要求2所述的分离设备(1),其中所述气体冷却器(7)连接到冷却剂回路(13)中,所述冷却剂回路经由所述输入管路(25)与所述处理单元(9)流体连接。4.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中所述处理单元(9)包括反渗透设备(27)。5.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中所述处理单元(9)包括储备箱(29)。6.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中所述处理单元(9)构成为用于将清洁的水输出给所述气体冷却器(7)。7.根据权利要求3至6中任一项所述的分离设备(1),其中所述处理单元(9)构成为用于将清洁的水输出给所述气体冷却器(7)的所述冷却剂回路(13)。8.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中作为气体冷却器(7)使用直接接触冷却器。9.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中所述吸收器(3)经由输出管路(35)与所述解吸器(5)的输入管路(43,51)流体连接。10.根据上述权利要求中任一项所述的分离设备(1),其中出自所述解吸器(5)的输出管路(71)与所述吸收器(3)的输入管路(73)流体连接。11.根据权利要求10所述的分离设备(1),其中所述吸收器的输入管路(73)连接有与所述处理单元(9)流体连...

【专利技术属性】
技术研发人员:本杰明·黑夫纳阿尔贝特·赖希尔提姆·罗加林斯基亨宁·施拉姆约尔格·韦贝尔
申请(专利权)人:西门子公司
类型:发明
编号:201580018507
国别省市:德国;DE

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