一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统技术方案

一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述燃煤机组包括通过管路连接的燃煤锅炉、汽轮机组、发电机、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵汽轮机、各级低压加热器、除氧器、给水泵、各级高压加热器、由光伏系统加热和/或由汽轮机组抽出的蒸汽提供热能的碳捕集系统；光伏系统从凝结水泵与轴封加热器之间的管路抽取凝结水进行加热，汽轮机组抽出的蒸汽分别从中压缸、低压缸、以及凝汽器与凝结水泵之间的管路抽汽，两者以并联方式连接到碳捕集系统；碳捕集系统包括再沸器、解吸塔、贫富液热交换器、吸收塔、烟囱。本发明专利技术将太阳能耦合到火电机组中，可使电厂的效率和太阳能的利用率得到进一步提高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统
本专利技术涉及一种火力电厂烟气脱碳工艺系统，具体的说是一种利用光伏辅助燃煤机组进行碳捕集的工艺系统。
技术介绍
面对当前资源限制及环境制约的压力，提高能源转换率、优化能源结构及大力发展可再生能源是各国能源可持续发展的重要保障。人类利用太阳能虽已有3000多年的历史，但视太阳能为一种能源和动力加以作功，却不到400年。当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源短缺导致国际社会经济发展处于瓶颈时，越来越多的国家开始实施“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。近年来全球温室效应加剧，气温上升、冰川融化、海洋风暴、土地沙漠化等自然灾害不断显现。据国际环境保护组织数据，相较二十年前世界气温已上升0.75℃，其罪魁祸首即大气中二氧化碳的含量逐年攀升，其中随锅炉烟气排入环境的约占总量的30％。作为以化石燃料为能源消耗主体的我国来说，烟气脱碳已是降低环境中二氧化碳含量的有效途径。就国内外对烟气脱碳研究的现状来看，燃烧后碳捕集的方法主要有四种：吸收法、吸附法、低温法、膜分离法。其中吸收法研究较多，技术也相对成熟。吸收剂的选择以乙醇胺为主，再生塔的供能途径以汽轮机抽汽为研究重点，即富液解吸所需的能量由汽机抽汽来提供。但随着碳捕集率的提高，大量抽汽势必会影响汽轮机的热效率，降低出力；且碳捕集环节还会引起耗功的增加，即加大了锅炉的燃煤量，不利于机组的节能减排。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，能减少传统燃煤机组碳捕集的煤耗、降低环境污染。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述燃煤机组包括通过管路连接的燃煤锅炉、汽轮机组、发电机、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵汽轮机、各级低压加热器、除氧器、给水泵、各级高压加热器，改进后，还包括碳捕集系统、以及为碳捕集系统提供热能的光伏系统和/或从汽轮机组抽出的蒸汽，所述光伏系统从凝结水泵与轴封加热器之间的管路抽取凝结水进行加热，所述汽轮机组抽出的蒸汽分别从中压缸、低压缸、以及凝汽器与凝结水泵之间的管路抽汽，光伏系统加热凝结水生成的蒸汽以及汽轮机组抽出的蒸汽以并联方式连接碳捕集系统；光伏系统抽取凝结水的管路上设置开启阀门，开启阀门与光伏系统的两端连接一并联旁路，并联旁路上设置备用阀门；汽轮机组抽出蒸汽的管路上对应设置启动阀门和流量控制阀；所述碳捕集系统包括再沸器、解吸塔、贫富液热交换器、吸收塔、烟囱，所述再沸器的汽路端入口连接光伏系统加热凝结水生成的蒸汽和/或汽轮机组抽出的蒸汽；再沸器的汽路端出口连接燃煤机组的疏水管路，所述再沸器的液路端入口连接解吸塔解析生成的贫液，再沸器的液路端出口连接解吸塔的底部；从解吸塔的底部收集的由再沸器的液路端出口引出的贫液通过一设置有贫液泵的管路连接到贫富液热交换器的贫液端入口，贫富液热交换器的贫液端出口连接吸收塔的顶部，吸收塔内从贫富液热交换器的贫液端出口引出的贫液与进入吸收塔的除尘脱硫后的烟气热交换进行脱碳处理，脱碳处理净化后的烟气通过烟道进入烟囱；吸收塔内的贫液进行脱碳处理后生成的富液从吸收塔的底部经富液泵引到贫富液热交换器的富液端入口，贫富液热交换器的富液端出口连接到解吸塔的顶部，解吸塔内从贫富液热交换器的富液端出口引出的富液与解吸塔内流经的由光伏系统加热后的蒸汽和/或从汽轮机组抽出的蒸汽热交换解吸，蒸汽解吸后生成的疏水引入燃煤机组的疏水管路。上述利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述光伏系统包括依次连接的太阳电池板、充电控制器、逆变器，所述充电控制器连接若干并联设置的蓄电池。上述利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述光伏系统与碳捕集系统之间的管路上串联设置太阳能集热器，太阳能集热器的两侧均设置第二开启阀门，两个第二开启阀门的两端设置并联支路，并联支路上设置第二备用阀门。上述利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述贫液为乙醇胺贫液，富液对应为乙醇胺富液。本专利技术在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：本专利技术在传统燃煤机组的基础上将光伏系统、太阳能集热器和碳捕集系统与之串联，除尘脱硫后的烟气从吸收塔底部进入，吸收塔内的乙醇胺溶液将烟气中的二氧化碳吸收，净化后的烟气再从烟囱排出，而吸收二氧化碳的乙醇胺富液则进入解吸塔，在太阳能集热场、光伏系统联合或单独供能的作用下使其加热分解，放出的二氧化碳被回收，得到的乙醇胺贫液回流至吸收塔中循环再利用。本专利技术将太阳能集热场和光伏系统引至传统燃煤机组，不仅利用了太阳能丰富无污染的优势，还可根据不同的参数选用相应的供能途径，提高了能源利用效率。采用太阳能作为热源为富液解吸提供能量，使原燃煤机组在同等出力的条件下降低了煤炭的使用量，同时提高了汽轮机的热效率。光伏系统中当太阳能辐射强度达到设计参数时，将自动按照所述流程工作；当太阳能辐射强度不足时，光伏系统中的蓄电池组会接替其继续工作，必要时也可引入汽轮机组的抽汽来辅助供能，且可以通过控制抽汽量来调节二者的供能比。本专利技术基于对烟气中二氧化碳低分压力和乙醇胺性质的考虑，选用乙醇胺湿法脱碳。乙醇胺具有较高的载气容量，只需较少的溶剂循环，就能达到良好的分离效果；同时，乙醇胺(MEA)的反应速度远远大于二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)。在能量来源上本装置选用太阳能集热场和光伏系统为碳捕集系统供能，从经济角度讲，其不仅有助于提高汽轮机效率还减少了煤炭的使用量；从环保角度讲，集成系统在降低二氧化碳排放量的同时还使得非化石燃料的利用比重加大。最重要的是将太阳能耦合到火电机组中可使电厂的效率和太阳能的利用率得到进一步提高。这符合节能减排的宗旨，是能源利用体系改革的必然趋势。附图说明图1是本专利技术的结构原理示意图；图2是图1中碳捕集系统的工作原理示意图；图3是图1中的光伏系统的工作原理示意图。图中各标号表示为：1、燃煤锅炉，2、高压缸，3、中压缸，4、低压缸，5、发电机，6、凝汽器，7、凝结水泵，8、轴封加热器，9、一级低压加热器，10、二级低压加热器，11、三级低压加热器，12、四级低压加热器，13、除氧器，14、给水泵，15、一级高压加热器，16、二级高压加热器，17、三级高压加热器，18、给水泵汽轮机，19、碳捕集系统，20、光伏系统，a、开启阀门，b、备用阀门，40、太阳能集热器，c、第二开启阀门，d、第二备用阀门，21、除尘脱硫后的烟气，22、吸收塔，23、净化后的烟气，24、烟囱，25、富液泵，26、贫富液热交换器，27、贫液泵，28、解吸塔，29、再沸器，30、解吸出的二氧化碳，31、太阳电池板，32、充电控制器，33、逆变器，34、蓄电池，35、交流负载。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明：本专利技术利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，如图1～3所示，主要包括燃煤机组的发电系统、碳捕集系统19、以及为碳捕集系统19提供热能的太阳能集热器40和光伏系统20。如图1所示，所述燃煤机组的发电系统主要由燃煤锅炉1、汽轮机组、发电机5、凝汽器6、凝结水泵7、轴封加热器8、给水泵汽轮机18、一级低压加热器9、二级低压加热器10、三级低压加热器11、四级低压加热器12、除氧器13、给水泵14、一级高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述燃煤机组包括通过管路连接的燃煤锅炉（1）、汽轮机组、发电机（5）、凝汽器（6）、凝结水泵（7）、轴封加热器（8）、给水泵汽轮机（18）、各级低压加热器、除氧器（13）、给水泵（14）以及各级高压加热器，其特征在于：还包括碳捕集系统（19）、以及为碳捕集系统（19）提供热能的光伏系统（20）和/或从汽轮机组抽出的蒸汽，所述光伏系统（20）从凝结水泵（7）与轴封加热器（8）之间的管路抽取凝结水进行加热，所述汽轮机组抽出的蒸汽分别从中压缸（3）、低压缸（4）、以及凝汽器（6）与凝结水泵（7）之间的管路抽汽，光伏系统（20）加热凝结水生成的蒸汽以及汽轮机组抽出的蒸汽以并联方式连接碳捕集系统（19）；光伏系统（20）抽取凝结水的管路上设置开启阀门（a），开启阀门（a）与光伏系统（20）的两端连接一并联旁路，并联旁路上设置备用阀门（b）；汽轮机组抽出蒸汽的管路上对应设置启动阀门和流量控制阀；所述碳捕集系统包括再沸器（29）、解吸塔（28）、贫富液热交换器（26）、吸收塔（22）、烟囱（24），所述再沸器（29）的汽路端入口连接光伏系统（20）加热凝结水生成的蒸汽和/或汽轮机组抽出的蒸汽；再沸器（29）的汽路端出口连接燃煤机组的疏水管路，所述再沸器（29）的液路端入口连接解吸塔解析生成的贫液，再沸器（29）的液路端出口连接解吸塔（28）的底部；从解吸塔（28）的底部收集的由再沸器（29）的液路端出口引出的贫液通过一设置有贫液泵（27）的管路连接到贫富液热交换器（26）的贫液端入口，贫富液热交换器（26）的贫液端出口连接吸收塔（22）的顶部，吸收塔（22）内从贫富液热交换器（26）的贫液端出口引出的贫液与进入吸收塔（22）的除尘脱硫后的烟气（21）热交换进行脱碳处理，脱碳处理净化后的烟气（23）通过烟道进入烟囱（24）；吸收塔（22）内的贫液进行脱碳处理后生成的富液从吸收塔（22）的底部经富液泵（25）引到贫富液热交换器（26）的富液端入口，贫富液热交换器（26）的富液端出口连接到解吸塔（28）的顶部，解吸塔（28）内从贫富液热交换器（26）的富液端出口引出的富液与解吸塔（28）内流经的由光伏系统（20）加热后的蒸汽和/或从汽轮机组抽出的蒸汽热交换解吸，蒸汽解吸后生成的疏水引入燃煤机组的疏水管路。...

【技术特征摘要】
1.一种利用光伏辅助燃煤机组脱碳的工艺系统，所述燃煤机组包括通过管路连接的燃煤锅炉(1)、汽轮机组、发电机(5)、凝汽器(6)、凝结水泵(7)、轴封加热器(8)、给水泵汽轮机(18)、各级低压加热器、除氧器(13)、给水泵(14)、各级高压加热器，其特征在于：还包括碳捕集系统(19)、以及为碳捕集系统(19)提供热能的光伏系统(20)和从汽轮机组抽出的蒸汽，所述光伏系统(20)从凝结水泵(7)与轴封加热器(8)之间的管路抽取凝结水进行加热，所述汽轮机组抽出的蒸汽分别从中压缸(3)、低压缸(4)、以及凝汽器(6)与凝结水泵(7)之间的管路抽汽，光伏系统(20)加热凝结水生成的蒸汽以及汽轮机组抽出的蒸汽以并联方式连接碳捕集系统(19)；光伏系统(20)抽取凝结水的管路上设置开启阀门(a)，开启阀门(a)与光伏系统(20)的两端连接一并联旁路，并联旁路上设置备用阀门(b)；汽轮机组抽出蒸汽的管路上对应设置启动阀门和流量控制阀；所述碳捕集系统包括再沸器(29)、解吸塔(28)、贫富液热交换器(26)、吸收塔(22)、烟囱(24)，所述再沸器(29)的汽路端入口连接光伏系统(20)加热凝结水生成的蒸汽和汽轮机组抽出的蒸汽；再沸器(29)的汽路端出口连接燃煤机组的疏水管路，所述再沸器(29)的液路端入口连接解吸塔解析生成的贫液，再沸器(29)的液路端出口连接解吸塔(28)的底部；从解吸塔(28)的底部收集的由再沸器(29)的液路端出口引出的贫...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文升，白睿，王继选，白洁，王营营，赵博宇，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北;13