一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，包括第一分离器、干燥器以及过滤单元，所述第一分离器的出气口通过管路与所述过滤单元的进气端相连接，所述干燥器的进气口通过管路与所述过滤单元的出气端相连接，所述过滤单元包括换热器和膜组件，二者按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述过滤单元的进气端与出气端之间并通过管路相连接。与现有技术相比，该系统富集程度高，工艺简单，并且能耗低，占地小，操作简单，维护成本低，安全可靠，能够完美地解决火力发电厂的二氧化碳分离与捕集的问题。

A system of carbon dioxide separation, capture, cooling and drying

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统
本技术涉及环保
，尤其涉及一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统。
技术介绍
随着社会发展与人民生活水平的提高，人们对能源的需求量越来越大，2017年我国能源消费总量约为45亿吨标准煤，相比2007年增长了44％，与此同时，我国的二氧化碳排放总量也达到了惊人的92亿吨。由于大气中的二氧化碳吸收长波辐射，因而会造成温室效应，导致全球变暖，数据显示，1880到2012年间，全球海洋和陆地的平均表面温度升高了0.85℃，而全球变暖的最终结果就是冰川融化，海平面上升，危及人类的生存环境。为应对全球气候变化，中国启动了碳排放交易市场，承诺将在2030年达到碳排放峰值。在我国目前的能源消费结构中，化石能源仍然占据主导地位，煤炭、石油、天然气的消费比重占能源消费总量的86％。而火力发电厂是化石能源消耗与碳排放大户，全球35％左右的二氧化碳排放来自电力及热能行业，以630MW燃煤机组为例，单位电能碳排放量约900g/(kWh)，年二氧化碳排放量可达490万吨，因此，火力发电厂具有二氧化碳排放量大，且排放集中的特点，也正是如此，将二氧化碳减排技术应用于火力发电厂的可操作空间较大，并且具有重要的意义。采取某种方法将发电厂排放的二氧化碳进行捕集、压缩后输送并封存或利用的一种技术，称为碳捕集、利用与封存技术，这种技术可有效缓解温室效应，被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖可行的方法。发电厂烟气二氧化碳捕集技术可分为：富氧燃烧技术、燃烧前捕集技术、燃烧后捕集技术，其中，燃烧后捕集技术是指对燃料燃烧后产生烟气中的二氧化碳进行分离回收，该技术对现有发电厂系统改造较小，只须在现有烟气处理系统后增加二氧化碳捕集装置即可，因此是当前最具市场化潜力的捕集技术。目前，燃烧后捕集技术中针对二氧化碳的主要分离方法有：物理吸附法(利用吸附剂材料吸附二氧化碳)、化学吸收法(利用碱性溶液吸收二氧化碳)、膜分离法(利用薄膜材料过滤二氧化碳)，所捕集到的二氧化碳，经压缩提纯后可广泛应用于食品加工、离岸驱油、化学产品生产等工业化利用领域。在上述分离方法当中，膜分离法具有能耗低，占地小，操作简单，维护便宜等优点，其原理在于：当含有不同气体的混合物通过高分子膜时，由于不同气体的扩散系数和溶解度不同，因而不同气体的渗透量有所差别，据此，二氧化碳可以从烟气中分离出来。然而，对于火力发电厂而言，由于其产生的烟气量巨大，要求捕集的二氧化碳量也巨大，因此，现有技术工艺中利用膜分离法处理燃煤电厂烟气时仍旧存在富集程度低、工艺复杂的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，该系统富集程度高，工艺简单，并且能耗低，占地小，操作简单，维护成本低，安全可靠，能够完美地解决火力发电厂的二氧化碳分离与捕集的问题。基于此，本技术提供了一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，包括第一分离器、干燥器以及过滤单元，所述第一分离器的出气口通过管路与所述过滤单元的进气端相连接，所述干燥器的进气口通过管路与所述过滤单元的出气端相连接，所述过滤单元包括换热器和膜组件，二者按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述过滤单元的进气端与出气端之间并通过管路相连接。作为优选方案，所述过滤单元还包括鼓风机，所述鼓风机设于所述换热器之前，所述鼓风机的进气口即为所述过滤单元的进气端，所述鼓风机的出气口通过管路与所述换热器的进气口相连接。作为优选方案，所述过滤单元还包括第二分离器，所述第二分离器设于所述换热器与所述膜组件之间，所述第二分离器的进气口通过管路与所述换热器的出气口相连接，所述第二分离器的出气口通过管路与所述膜组件的进气口相连接。作为优选方案，所述过滤单元还包括真空泵，所述真空泵设于所述膜组件之后，所述真空泵的进气口通过管路与所述膜组件的渗透气体出口相连接，所述真空泵的出气口即为所述过滤单元的出气端。作为优选方案，所述过滤单元设为两个或两个以上，各所述过滤单元按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述第一分离器与所述干燥器之间，所述第一分离器的出气口通过管路与最前的所述过滤单元的进气端相连接，所述干燥器的进气口通过管路与最后的所述过滤单元的出气端相连接，而对于任意相邻的两个所述过滤单元而言，在前的所述过滤单元的出气端通过管路与在后的所述过滤单元的进气端相连接。作为优选方案，对于任意相邻的两个所述过滤单元而言，在后的所述过滤单元的膜组件的渗余气体出口通过管路与在前的所述过滤单元的膜组件的进气口相连接。作为优选方案，还包括冷却系统，所述冷却系统包括蒸发器和第一冷却泵，所述换热器和所述干燥器并联后与所述蒸发器、所述第一冷却泵依次串联并形成第一冷却回路。作为优选方案，所述冷却系统还包括压缩机、冷凝器以及膨胀阀，所述蒸发器、所述压缩机、所述冷凝器以及所述膨胀阀依次串联并形成第二冷却回路，所述第二冷却回路通过所述蒸发器冷却所述第一冷却回路。作为优选方案，所述冷却系统还包括第二冷却泵和冷却塔，所述冷凝器、所述第二冷却泵以及所述冷却塔依次串联并形成第三冷却回路，所述第三冷却回路通过所述冷凝器冷却所述第二冷却回路。作为优选方案，所述换热器所在的并联支管上设有第一调节阀，所述干燥器所在的并联支管上设有第二调节阀。实施本技术实施例，具有如下有益效果：1、通过将部分工序集中化和单元化，本技术提供的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统富集程度高，工艺简单，并且能耗低，占地小，操作简单，维护成本低，安全可靠，能够完美地解决火力发电厂的二氧化碳分离与捕集的问题；2、设有干燥器，克服了传统膜法分离得到的二氧化碳纯度低、含有水蒸汽杂质等问题，据统计，采用该系统最终捕集得到的二氧化碳的纯度可达95％以上；3、相比直接用自来水冷却，本技术提供的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统所用的冷却系统的水温更低，冷却效果好，并且所需的水流量更小，可节约大量的水资源；4、设有DCS自动控制系统，可对压力，温度、液位等实行自控操作，可对超压、超温、超液位等状况实行自动报警与联锁停车。附图说明图1是本技术实施例的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统的结构示意图；图2是本技术实施例的过滤单元的结构示意图；图3是本技术实施例的冷却系统的结构示意图。附图标记说明：1、第一分离器；11、排渣口；2、干燥器；3、过滤单元；3a、第一过滤单元；3b、第二过滤单元；3c、第三过滤单元；31、换热器；32、膜组件；321、渗透气体出口；322、渗余气体出口；33、鼓风机；34、第二分离器；35、真空泵；4、冷却系统；41、蒸发器；42、第一冷却泵；43、压缩机；44、冷凝器；45、膨胀阀；46、第二冷却泵；47、冷却塔；48、第一调节阀；49、第二调节阀。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，包括第一分离器、干燥器以及过滤单元，所述第一分离器的出气口通过管路与所述过滤单元的进气端相连接，所述干燥器的进气口通过管路与所述过滤单元的出气端相连接，所述过滤单元包括换热器和膜组件，二者按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述过滤单元的进气端与出气端之间并通过管路相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，包括第一分离器、干燥器以及过滤单元，所述第一分离器的出气口通过管路与所述过滤单元的进气端相连接，所述干燥器的进气口通过管路与所述过滤单元的出气端相连接，所述过滤单元包括换热器和膜组件，二者按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述过滤单元的进气端与出气端之间并通过管路相连接。


2.根据权利要求1所述的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，所述过滤单元还包括鼓风机，所述鼓风机设于所述换热器之前，所述鼓风机的进气口即为所述过滤单元的进气端，所述鼓风机的出气口通过管路与所述换热器的进气口相连接。


3.根据权利要求1所述的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，所述过滤单元还包括第二分离器，所述第二分离器设于所述换热器与所述膜组件之间，所述第二分离器的进气口通过管路与所述换热器的出气口相连接，所述第二分离器的出气口通过管路与所述膜组件的进气口相连接。


4.根据权利要求1所述的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，所述过滤单元还包括真空泵，所述真空泵设于所述膜组件之后，所述真空泵的进气口通过管路与所述膜组件的渗透气体出口相连接，所述真空泵的出气口即为所述过滤单元的出气端。


5.根据权利要求1所述的二氧化碳分离捕集及冷却干燥系统，其特征在于，所述过滤单元设为两个或两个以上，各所述过滤单元按照烟气通过的先后顺序依次地设置于所述第一分离器与所述干燥器之间，所述第一分离器的出气口通过管路与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张先提，王春磊，黄燕娜，张旭明，杨锋斌，王琳，袁兢，贾智刚，任利华，王峰，刘英伦，吕季平，梁希，
申请(专利权)人：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东南方碳捕集与封存产业中心，华润电力海丰有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44