再生钙循环系统中的脱硫技术方案

本发明专利技术涉及燃烧燃料和处理所得烟道气的方法和系统，所述方法包括：用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的热烟道气流；在碳酸化反应器(120)中使烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述碳酸化反应器(120)在烟道气中的CO2与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO3)的温度下操作；在煅烧反应器(130)中加热在碳酸化反应器中生成的CaCO3，所述煅烧反应器(130)在CaCO3转化成CaO和CO2的温度下操作，其中通过与来自燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述加热；并且使在煅烧反应器中生成的CaO再循环回到碳酸化反应器，其特征在于随后使在煅烧反应器中用于间接热交换的烟道气在干燥脱硫器中经受干燥脱硫，然后使它在碳酸化反应器中与CaO接触。

Desulphurization in regenerated calcium cycle system

The invention relates to a method and system for burning fuel and treating the obtained flue gas. The method includes: combustion of fuel by air or oxygen to produce a hot flue gas containing at least CO2 and SO2; the flue gas is exposed to a solid calcium oxide (CaO) in a carbonation reactor (120), and the carbonation is reversed. The apparatus (120) is operated at the temperature of CO2 and CaO in the flue gas to produce solid calcium carbonate (CaCO3); the CaCO3 generated in the carbonated reactor is heated in the calcining reactor (130), and the calcined reactor (130) operates at the temperature of CaCO3 into CaO and CO2, by indirect heat exchange with the burning hot flue gas flow. At least part of the heating is realized; and the CaO generated in the calcining reactor is recirculated back to the carbonation reactor, which is characterized by the subsequent drying of flue gas that is used for indirect heat exchange in the calcining reactor to undergo dry desulphurization in a dry desulfurizer, and then to contact the CaO in the carbonation reactor.

【技术实现步骤摘要】
再生钙循环系统中的脱硫本申请是以下申请的分案申请：申请日：2013年10月16日；申请号：201310483393.1；专利技术名称：“再生钙循环系统中的脱硫”。专利
本专利技术涉及用再生钙循环系统（regenerativecalciumcyclesystem）从烟道气捕集二氧化碳的系统和方法。专利技术背景在燃烧设备(例如，发电设备)燃烧燃料（例如煤、油、泥煤、废物、天然气等）中，过程气体除其它组分外还包含大量二氧化碳。二氧化碳对气候变化的负面影响众所周知，强烈需要减少产生的二氧化碳排放。这种需要不仅适用于以上不同的发电设备，而且适用于在其过程中或通过其能量消耗产生CO2的其它情况和其它工业，例如在水泥工业和钢铁工业。有很多不同的方法和布置用于减少二氧化碳排放。然而，对于这些方法，常见的是从以上不同工业设备中产生的废气分离二氧化碳能量需求高并且昂贵，需要发现更有效的方法。在捕集CO2的方法之一，称为再生钙循环(RCC)之中，从烟道气分离CO2可通过经由组合碳酸化和煅烧循环的捕集来进行。在这些方法中，可用石灰(CaO)作为二氧化碳的吸收剂，在所谓的碳酸化反应期间生成钙的碳酸盐(CaCO3)。随后，通过加热使生成的CaCO3再生，由此所谓的煅烧反应产生二氧化碳和CaO。再生钙循环(RCC)所用的方法和系统描述于US6,737,031。更具体地讲，其中描述捕集二氧化硫(SO2)和二氧化碳(CO2)的方法。为了捕集二氧化碳，该方法包括以下步骤，其中通过在炉床中碳化而捕集烟道气中存在的二氧化碳，然后通过脱碳释放，并转移释放的二氧化碳供进一步处理或储存。虽然可使RCC系统(例如，US6,737,031中所述)比用于碳捕集和储存的其它可用系统更为能量有效，但它仍对发电设备的总效率有负面影响。需要进一步减小影响发电设备的总效率的改进RCC系统。专利技术概述本专利技术涉及用再生钙循环(RCC)改进用于燃烧和CO2捕集的集成方法和系统。更具体地讲，本专利技术预期在发电设备中实施。根据本文说明的一个方面，提供一种燃烧燃料和处理所得烟道气的方法，所述方法包括：用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的热烟道气流，在碳酸化反应器(120)中使所述烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述碳酸化反应器(120)在所述烟道气中的CO2与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO3)的温度下操作，在煅烧反应器(130)中加热在所述碳酸化反应器中生成的CaCO3，所述煅烧反应器(130)在CaCO3转化成CaO和CO2的温度下操作，其中通过与来自所述燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述加热，并且使在所述煅烧反应器中生成的CaO再循环回到碳酸化反应器，其特征在于随后使在所述煅烧反应器中用于间接热交换的烟道气经受干燥脱硫，然后使它与CaO在所述碳酸化反应器中接触。用于燃烧和CO2捕集的使用再生钙循环(RCC)的集成方法和系统中的脱硫先前已通过以下进行：在碳酸化反应器中CaO吸附SO2同时CaO吸附CO2。虽然SO2和CO2的这种共吸附提供从烟道气有效去除SO2，但也有一些缺陷。SO2与CaO反应生成CaSO4(石膏)。CaSO4热稳定，并且不连同CaCO3在煅烧反应器中分解。由于CaSO4在RCC吸附循环中积累，系统的吸附能力减小，因此必须增加RCC的循环速率。现在已发现，在使烟道气与CaO在碳酸化反应器中接触之前可有利地进行烟道气的脱硫。此布置允许大幅度减小RCC系统中所需的再循环速率。最常见在湿洗器过程中使用例如石灰石进行脱硫。然而，已发现，通过在比常规湿洗器过程中所用温度更高的温度下进行脱硫过程，可实现一些有益的协同效应。更具体地讲，已发现，在本公开的方法和系统中，应优选在200℃-700℃的温度下进行脱硫。这可通过用干燥脱硫方法(在本文中也称为DFGD)实现。干燥脱硫方法可例如包括，在烟道气中的SO2与CaO反应生成固体硫酸钙(CaSO4)的温度下使烟道气与固体氧化钙(CaO)接触，随后用适合的除尘技术去除生成的固体硫酸钙，例如，使用高温过滤元件(基于金属或陶瓷)和/或静电沉淀(ESP)。另外，已发现，可有利地用从例如系统的烟道气过滤器回收的废CaO作为干燥脱硫过程所用的CaO。这当然减少方法/系统的总CaO/CaCO3消耗和废物总量。根据一些实施方案，脱硫在200℃-700℃的温度下进行。根据一些实施方案，脱硫在200℃-400℃的温度下进行，优选250℃-350℃。根据一些实施方案，脱硫在500℃-700℃的温度下进行，优选550℃-650℃。根据一些实施方案，脱硫包括在烟道气中的SO2与CaO反应生成固体硫酸钙(CaSO4)的温度下使烟道气与固体氧化钙(CaO)接触。通过用专用CaO注入设备将CaO注入烟道气流，可简单地进行脱硫。可在加热煅烧反应器所用的炉的燃烧区域内或其下游进行注入。根据一些实施方案，将CaO注入加热煅烧反应器所用的炉的燃烧区域内。根据一些实施方案，将CaO注入加热煅烧反应器所用的炉的燃烧区域下游的烟道气流内。根据一些实施方案，将CaO注入加热煅烧反应器所用的炉的燃烧区域下游布置的专用脱硫器中的烟道气流内。或者，通过将烟道气注入从煅烧反应器分离的CaO的循环或鼓泡流化床内，可进行脱硫。根据一些实施方案，该方法进一步包括在与CaO在碳酸化反应器中接触之前从经脱硫的烟道气除尘的步骤。此除尘步骤可用于至少部分去除在干燥脱硫后存在于烟道气中的固体CaSO4。根据一些实施方案，烟道气脱硫所用的CaO至少部分包含从以下回收的CaO：从煅烧反应器中生成的富CO2烟道气、从碳酸化反应器下游的烟道气流和/或从煅烧反应器中生成的CaO。根据一些实施方案，碳酸化反应器中的温度在550℃-750℃的范围内，优选约650℃。根据一些实施方案，煅烧反应器中的温度在800℃-1100℃的范围内，优选约900℃。根据本文说明的另一个方面，提供一种燃烧燃料和处理所得烟道气的系统(100)，所述系统包括：炉(101)，碳酸化反应器(120)，煅烧反应器(130)，干燥脱硫器(110)，其中所述炉(101)操作用于用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的热烟道气流，所述碳酸化反应器(120)操作用于在所述烟道气中的CO2与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO3)的温度下使所述烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述煅烧反应器(130)操作用于在CaCO3转化成CaO和CO2的温度下加热在所述碳酸化反应器中生成的CaCO3，所述煅烧反应器(130)包括用于间接加热的设备(104)，其中通过与来自所述燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述CaCO3的加热，并且其中所述干燥脱硫器(110)操作用于在所述烟道气流与所述碳酸化反应器(120)中的CaO接触之前使所述烟道气流经受干燥脱硫。所述系统可进一步包括固体再循环系统，所述固体再循环系统操作用于将CaCO3从碳酸化反应器送到煅烧反应器，并用于将CaO从煅烧反应器送到碳酸化反应器。系统还可进一步包括新鲜CaO和/或CaCO3供应系统，用于补充在整个过程损失的CaO和/或CaCO3。根据一些实施方案，干燥脱硫器设置为在200℃-700℃的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃烧燃料和处理所得烟道气的方法，所述方法包括：用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的热烟道气流，在碳酸化反应器(120)中使所述烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述碳酸化反应器(120)在所述烟道气中的CO2与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO3)的温度下操作，在煅烧反应器(130)中加热在所述碳酸化反应器中生成的CaCO3，所述煅烧反应器(130)在CaCO3转化成CaO和CO2的温度下操作，其中通过与来自所述燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述加热，并且使在所述煅烧反应器中生成的CaO再循环回到碳酸化反应器，其特征在于随后使在所述煅烧反应器中用于间接热交换的烟道气经受干燥脱硫，然后使它与CaO在所述碳酸化反应器中接触；并且在与CaO在所述碳酸化反应器接触之前从所述经脱硫的烟道气除尘；其中所述脱硫在200℃‑700℃的温度下进行。

【技术特征摘要】
2012.10.16 EP 12188666.71.一种燃烧燃料和处理所得烟道气的方法，所述方法包括：用空气或氧使燃料燃烧，以产生包含至少二氧化碳(CO2)和二氧化硫(SO2)的热烟道气流，在碳酸化反应器(120)中使所述烟道气流与固体氧化钙(CaO)接触，所述碳酸化反应器(120)在所述烟道气中的CO2与CaO反应生成固体碳酸钙(CaCO3)的温度下操作，在煅烧反应器(130)中加热在所述碳酸化反应器中生成的CaCO3，所述煅烧反应器(130)在CaCO3转化成CaO和CO2的温度下操作，其中通过与来自所述燃烧的热烟道气流间接热交换来至少部分实现所述加热，并且使在所述煅烧反应器中生成的CaO再循环回到碳酸化反应器，其特征在于随后使在所述煅烧反应器中用于间接热交换的烟道气经受干燥脱硫，然后使它与CaO在所述碳酸化反应器中接触；并且在与CaO在所述碳酸化反应器接触之前从所述经脱硫的烟道气除尘；其中所述脱硫在200℃-700℃的温度下进行。2.权利要求1的方法，其中所述脱硫在200℃-400℃的温度下进行，优选250℃-350℃。3.权利要求1的方法，其中所述脱硫在500℃-700℃的温度下进行，优选550℃-650℃。4.前述权利要求中任一项的方法，其中所述脱硫包括在所述烟道气中的SO2与CaO反应生成固体硫酸钙(CaSO4)的温度下使所述烟道气与固体氧化钙(CaO)接触。5.权利要求1或4的方法，其中用于所述烟道气脱硫的CaO至少部分包含从以下回收的CaO：从所述煅烧反应器中生成的富CO2烟道气、从所述碳酸化反应器下游的烟道气流和/或从所述煅烧反应器中生成的CaO。6.前述权利要求中任一项的方法，其中所述碳酸化反应器中的温度在550℃-750℃的范围内，优选约650℃。7.前述权利要求中任一项的方法，其中所述煅烧反应器中的温度在800℃-1100℃的范围内，优选约900℃。8.一种燃烧燃料和处理所得烟道...

【专利技术属性】
技术研发人员：O斯塔尔曼恩，G海恩兹，PU科斯，
申请(专利权)人：通用电器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH