本实用新型专利技术公开了一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统，主要由电厂发电子系统、二氧化碳捕集子系统、中低温地热能子系统以及相关的控制部件组成。各部分主要通过烟气净化装置、再沸器、地热换热器进行连接，从而形成整个系统。经过与地热流体换热后的工作流体依次通过再沸器和电厂低压给水换热器，在提供二氧化碳捕集过程中再沸器的热量的同时，也能提供电厂低压给水换热器的热需求，降低电厂低压给水加热的抽汽。本实用新型专利技术充分实现了地热能的梯级利用，可大幅降低从电厂汽轮机中抽蒸汽的能耗，在维持电厂稳定性的同时实现可再生能源利用与电厂二氧化碳减排的双重功效，有力推动我国地热能与烟气捕集集成技术的大规模应用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种中低温地热能辅助二氧化碳捕集集成技术，具体涉及中低温地热能与电厂烟气中二氧化碳捕集子系统以及电厂给水加热系统的集成，利用地热能提供二氧化碳捕集子系统的能量补偿，同时给给水加热系统提供低温热，在实现地热能梯级利用的同时，有效地降低电厂因抽蒸汽所带来的效率下降。
技术介绍
CO2的捕集、利用与封存被视为减排CO2的战略性技术和重要途径，是现阶段可以实现大规模CO2减排的最直接技术，也是未来具有最大减排潜力的碳捕集技术。目前我国发电厂以火力发电为主，其燃烧发电过程排放的二氧化碳占到了总排放量的近六成，因此，电厂应该加快节能减排的进程，尤其是实现发电过程中CO2的捕集。针对既有电厂方面烟气中CO2的捕集，燃烧后碳捕集这一技术方案被广泛认可，也是一种对现有电厂所需改造最少的捕集方式。在目前发展的捕集技术中，以化学吸收法，尤其是以单乙醇胺(MEA)为吸收剂的捕集方法发展最为快速和成熟，具有在示范和商业中应用的前景。但是，CO2捕集过程中需要消耗大量热能，对MEA法而言，再沸器的耗能达到3-4GJ/吨CO2，其热需求通常来源于电厂汽轮机中低压缸中的抽汽，从而造成电厂发电效率下降15-30％。地热能作为一种清洁能源，具有温度分布广泛，开发利用潜力十分巨大的特点。据原地矿部统计，我国地热资源十分丰富，其探明的藏南、滇西、川西以及台湾省的地热资源尤为丰富，且多为150℃以上的高温地热资源，而其开发利用目前仍处于初级阶段。将地热能与现有的二氧化碳捕集子系统结合，利用地热的中低温热进行捕集系统解吸的用热需求以及电厂低压给水预热，可大幅降低从电厂汽轮机中抽蒸汽的能耗，在维持电厂稳定性的同时实现可再生能源与电厂二氧化碳减排的双重功效，有力推动我国地热能与烟气捕集集成技术的大规模应用。
技术实现思路
为了降低电厂CO2捕集对电厂的影响，本技术提出了一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统，根据不同的集成方式实现地热能不同温度区间的梯级利用。在提供CO2捕集解吸热的同时降低电厂抽汽系统的影响。为了有效地解决上面的技术问题，本技术一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕
集的梯级利用系统，包括电厂发电子系统、二氧化碳捕集子系统、中低温地热能子系统；所述电厂发电子系统包括输煤器，锅炉、汽轮机、乏汽凝汽器、第一泵、低压给水换热器和高压给水换热器；所述锅炉、汽轮机、乏汽凝汽器、第一泵、低压给水换热器和高压给水换热器依次串联构成了一蒸汽循环系统；所述二氧化碳捕集子系统包括烟气净化处理装置、吸收塔、富液泵、贫/富液换热器、贫液泵、解吸塔、再沸器以及多级压缩装置；所述锅炉的烟气出口与所述烟气净化处理装置的入口连接，所述烟气净化处理装置的出口连接至吸收塔下部的气体入口；所述贫/富液换热器分别与所述贫液泵的出口、所述解吸塔上部的富液喷淋入口、所述富液泵的出口及所述吸收塔的上部贫液喷淋入口相连；所述解吸塔底部的入口分别与所述再沸器的出口及所述贫液泵的入口相连，所述解吸塔顶部的气体出口连接到所述多级压缩装置的入口；所述汽轮机与所述再沸器之间的连接管路上设有抽汽阀门；所述中低温地热能子系统包括第二泵和依次与生产井串联的第一控制阀、过滤器、地热换热器、第三泵以及注入井；所述地热换热器的低温测出口与再沸器的高温侧入口连接，所述汽轮机的抽汽口与所述再沸器的高温侧入口连接，所述再沸器的高温侧出口与第二泵的入口端之间的连接关系包括以下两种情形；一种是：所述再沸器的高温侧出口与第二泵的入口端直接相连；另一种是；所述再沸器的高温侧出口与低压给水换热器的热源端入口连接，所述低压给水换热器的热源端出口与第二泵的入口端相连；所述第二泵的出口端连接至所述地热换热器的低温测入口。本技术中，电厂发电子系统中锅炉燃烧后会产生大量含有一定浓度的烟气，烟气经过预处理装置处理后从塔底进入吸收塔，与塔顶喷淋的化学吸收液进行接触，吸收烟气中的二氧化碳，形成富液，富液经富液泵与贫/富液换热器换热后从塔顶喷淋到解吸塔进行再生，同时再沸器提供解吸所需的热量，解吸出的二氧化碳经过压缩后进行存储。解吸出二氧化碳后的贫液经贫液泵、贫/富液换热器后重新喷淋到吸收塔并形成整个吸收解吸循环。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)地热能与CO2捕集系统及电厂的结合，在利用CO2捕集降低电厂CO2排放降低的同时，引入的地热能也实现了碳减排的效果，同时也提升了可再生能源的占比。(2)地热能的回灌温度较低，既可以利用地热能直接提供CO2捕集的再生能耗，经过CO2捕集的低温地热也可以与电厂低压给水集成，实现地热能的梯级利用，避免了低品位能源的浪费。(3)与其它可再生能源相比，地热能具有的稳定性可以实现集成系统的稳定运行，并且基本能消除传统电厂抽汽方式对汽轮机的不利影响。附图说明图1为本技术地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统实施例1的示意图；图2为本技术地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统实施例2的示意图。图中：1-输煤器，2-锅炉，3-烟气净化处理装置，4-汽轮机，5-吸收塔，6-解吸塔，7-多级压缩装置，8-再沸器，9-贫/富液换热器，10-富液泵，11-贫液泵，12-低压给水换热器，13-高压给水换热器，14-乏汽凝汽器，15-第一泵，16-抽汽阀门，17-控制阀，18-第二控制阀，19-第一控制阀，20-过滤器，21-地热换热器，22-第三泵，23-第二泵，24-生产井，25-注入井。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术作进一步详细地描述。如图1和图2所示，本技术一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统，包括电厂发电子系统、二氧化碳捕集子系统和中低温地热能子系统。所述电厂发电子系统包括输煤器1，锅炉2、汽轮机4、乏汽凝汽器14、第一泵15、低压给水换热器12和高压给水换热器13；所述锅炉2、汽轮机4、乏汽凝汽器14、第一泵15、低压给水换热器12和高压给水换热器13依次串联，所述输煤器1出口与锅炉2入口相连；从锅炉2出口的蒸汽依次经过汽轮机4、乏汽凝汽器14、低压给水换热器12、高压给水换热器13后进入锅炉2中，从而构成了蒸汽发电系统。所述二氧化碳捕集子系统包括烟气净化处理装置3、吸收塔5、富液泵10、贫/富液换热器9、贫液泵11、解吸塔6、再沸器8以及多级压缩装置7；所述锅炉2的烟气出口与所述烟气净化处理装置3的入口连接，从而使所述锅炉2的出口烟气进入烟气净化处理装置3中。所述烟气净化处理装置3的出口连接至吸收塔5下部的气体入口，经过净化处理装置8除尘后的烟气从吸收塔5的底部进入塔内进行二氧化碳捕集；从吸收塔5出口的富液与富液泵10的入口连接；所述贫/富液换热器9分别与所述贫液泵11的出口、所述解吸塔6上部的富液喷淋入口、所述富液泵10的出口及所述吸收塔5的上部贫液喷淋入口相连；所述解吸塔6底部的入口分别与所述再沸器8的出口及所述贫液泵11的入口相连，所述解吸塔6顶部的气体出口连接到所述多级压缩装置7的入口，经过多级压缩后的CO2进入输运与存储系统。所述电厂发电子系统中的所述汽轮机4根据捕集温度的需要从中引出抽汽，因此，所述汽轮机4的抽汽口与所述再沸器8的高温侧入口连接。所述汽轮机4与所述再沸器8之本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统，包括电厂发电子系统、二氧化碳捕集子系统、中低温地热能子系统；其特征在于：所述电厂发电子系统包括输煤器(1)，锅炉(2)、汽轮机(4)、乏汽凝汽器(14)、第一泵(15)、低压给水换热器(12)和高压给水换热器(13)；所述锅炉(2)、汽轮机(4)、乏汽凝汽器(14)、第一泵(15)、低压给水换热器(12)和高压给水换热器(13)依次串联构成了一蒸汽循环系统；所述二氧化碳捕集子系统包括烟气净化处理装置(3)、吸收塔(5)、富液泵(10)、贫/富液换热器(9)、贫液泵(11)、解吸塔(6)、再沸器(8)以及多级压缩装置(7)；所述锅炉(2)的烟气出口与所述烟气净化处理装置(3)的入口连接，所述烟气净化处理装置(3)的出口连接至吸收塔(5)下部的气体入口；所述贫/富液换热器(9)分别与所述贫液泵(11)的出口、所述解吸塔(6)上部的富液喷淋入口、所述富液泵(10)的出口及所述吸收塔(5)的上部贫液喷淋入口相连；所述解吸塔(6)底部的入口分别与所述再沸器(8)的出口及所述贫液泵(11)的入口相连，所述解吸塔(6)顶部的气体出口连接到所述多级压缩装置(7)的入口；所述汽轮机(4)与所述再沸器(8)之间的连接管路上设有抽汽阀门(15)；所述中低温地热能子系统包括第二泵(23)和依次与生产井(24)串联的第一控制阀(19)、过滤器(20)、地热换热器(21)、第三泵(22)以及注入井(25)；所述地热换热器(21)的低温测出口与再沸器(8)的高温侧入口连接，所述汽轮机(4)的抽汽口与所述再沸器(8)的高温侧入口连接，所述再沸器(8)的高温侧出口与第二泵(23)的入口端之间的连接关系包括以下两种情形；一种是：所述再沸器(8)的高温侧出口与第二泵(23)的入口端直接相连；另一种是；所述再沸器(8)的高温侧出口与低压给水换热器(12)的热源端入口连接，所述低压给水换热器(12)的热源端出口与第二泵(23)的入口端相连；所述第二泵(23)的出口端连接至所述地热换热器(21)的低温测入口。...
【技术特征摘要】
1.一种利用中低温地热能辅助二氧化碳捕集的梯级利用系统，包括电厂发电子系统、二氧化碳捕集子系统、中低温地热能子系统；其特征在于：所述电厂发电子系统包括输煤器(1)，锅炉(2)、汽轮机(4)、乏汽凝汽器(14)、第一泵(15)、低压给水换热器(12)和高压给水换热器(13)；所述锅炉(2)、汽轮机(4)、乏汽凝汽器(14)、第一泵(15)、低压给水换热器(12)和高压给水换热器(13)依次串联构成了一蒸汽循环系统；所述二氧化碳捕集子系统包括烟气净化处理装置(3)、吸收塔(5)、富液泵(10)、贫/富液换热器(9)、贫液泵(11)、解吸塔(6)、再沸器(8)以及多级压缩装置(7)；所述锅炉(2)的烟气出口与所述烟气净化处理装置(3)的入口连接，所述烟气净化处理装置(3)的出口连接至吸收塔(5)下部的气体入口；所述贫/富液换热器(9)分别与所述贫液泵(11)的出口、所述解吸塔(6)上部的富液喷淋入口、所述富液泵(10)的出口及所述吸收塔(5)的上部贫液喷淋入口相连；所述解吸塔(6)底部的入口分别与所述再沸器(8)的出口及所述贫液泵(11)的入口相连，所述解吸塔(6)顶部的气体出口连接到所述多级压缩装置(7)的入口；...
【专利技术属性】
技术研发人员：王甫，赵军，严晋跃，邓帅，孙太尉，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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