一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统技术方案

本发明专利技术公开了一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统，该系统主要包括汽水发电系统，脱碳系统以及余热回收系统三个部分；本系统针对脱碳系统释放的余热，将温度较高的余热用于加热空气预热器的进口空气，置换出品位较高的烟气余热用于干燥褐煤，提高电厂的锅炉效率；将温度较低的余热用于加热供热系统的地暖热网水，提高系统的能源利用效率。本发明专利技术基于能源梯级利用原理，高效回收了脱碳系统释放的余热，降低了脱碳系统带来的效率损失，提高了电厂脱碳耦合系统的热力性能与经济效益，具有良好的创新性和实践性。良好的创新性和实践性。良好的创新性和实践性。

【技术实现步骤摘要】
一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统


[0001]本专利技术涉及一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统，属于节能减排


技术介绍

[0002]近年来，二氧化碳(CO2)排放所带来的全球变暖问题已经引起人们广泛的关注。在中国，以燃煤电厂为主导的电力行业一直是CO2排放的最大贡献者，尽管我国正在逐步降低对化石燃料的依赖，但短期内以煤炭为主的能源结构并不会发生根本改变。因此，大力发展燃煤电厂CO2捕集技术具有极其重要的现实意义。
[0003]鉴于电厂烟气流量大、CO2分压低等特点，以化学吸收法为代表的燃烧后CO2捕集技术最具备工业应用前景。化学吸收法是一种利用化学反应对CO2进行吸附，然后通过再生过程对CO2进行解析，从而达到分离CO2的目的。在诸多化学吸收剂中，固体胺吸附剂具有反应能耗低、吸附效率高以及对设备腐蚀低等优点，近年来成为国内外研究的热点。
[0004]当脱碳系统与汽水发电系统耦合时，再生过程所需的热量通常由汽轮机抽取的蒸汽提供，大量的抽汽降低了汽轮机内做功的蒸汽量，给电厂带来巨大的效率损失。
[0005]同时，脱碳系统也会释放出许多余热。这些余热在能量品位上存在差异，回收利用的方式有所不同。其中，CO2多级冷凝余热和CO2‑
H2O冷凝余热温度相对较高，这部分余热可回收用于加热发电系统中的凝结水；吸附剂循环冷却水余热和吸收反应器冷凝余热温度相对较低，需要借助低温余热回收装置，如地暖装置、热泵装置等。
[0006]我国褐煤资源丰富，且价格低廉，越来越多的电厂开始采用褐煤发电。但褐煤含水量大，直接燃烧需要大量的热量用于水分的蒸发，排烟热损失大，因而近年来针对褐煤预热干燥处理的研究引起广泛的关注。当褐煤电厂与脱碳系统耦合时，若能利用脱碳系统的余热干燥褐煤，必然能取得显著的节能效果。然而，关于电厂脱碳耦合系统与褐煤干燥技术相结合的方法却仍处于技术空白阶段。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统，通过高效回收脱碳系统释放的余热，实现电厂脱碳耦合系统与褐煤干燥技术的高效结合。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统，其特征在于，包括汽水发电系统，脱碳系统以及余热回收系统；
[0009]所述汽水发电系统包括锅炉、高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机、背压汽轮机、凝汽器、高压加热器、除氧器和低压加热器，所述锅炉的过热蒸汽出口连接高压汽轮机的进汽口，并且过热蒸汽经过高压汽轮机后分成两路，一路返回至锅炉，另一路连接高压加热器，所述锅炉的再热蒸汽出口连接中压汽轮机的进汽口，并且再热蒸汽经过中压汽轮机后分成三路，一路连接低压汽轮机，一路连接背压汽轮机，另一路连接除氧器，所述低压汽轮机的排汽分为两路，一路连接凝汽器，另一路连接低压加热器，所述背压汽轮机的排汽口通
过管道与脱碳系统的再生反应器连接，所述凝汽器的出口依次通过低压加热器、除氧器和高压加热器连接至锅炉的给水口；
[0010]所述脱碳系统包括吸附反应器、再生反应器、CO2多级冷凝器、CO2‑
H2O冷凝器、吸附剂预热器、吸附剂冷凝器、CO2多级压缩器、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述锅炉的烟气出口连接至吸附反应器的进口，所述吸附反应器的出口连接第一旋风分离器的进口，所述第一旋风分离器的气体出口通入大气，固体出口连接经过吸附剂预热器后连接至再生反应器，再生反应器的出口连接第二旋风分离器的进口，第二旋风分离器的气体出口依次连接CO2‑
H2O冷凝器、CO2多级压缩器和CO2多级冷凝器，固体出口经过吸附剂冷凝器后连接至吸附反应器；
[0011]所述余热回收系统利用所述脱碳系统释放的余热，将温度较低的余热用于加热供暖系统的地暖热网水，将温度较高的余热用于预热空气预热器的入口空气，置换出更高品位的烟气余热，并且置换出的烟气余热通过烟气余热换热器将热量传递至褐煤干燥器，褐煤干燥器释放的水蒸气余热通过水蒸气余热换热器进行回收利用。
[0012]进一步的,所述锅炉的烟气出口依次通过空气预热器和烟气余热换热器后连接至吸附反应器，通过烟气为空气预热器和烟气余热换热器提供交换的热量；所述烟气余热换热器设置在空气预热器后端，用于利用置换的高品位烟气余热将饱和水加热至饱和蒸汽，并将饱和蒸汽送至褐煤干燥器中恒温放热，用于干燥褐煤。
[0013]进一步的,所述余热回收系统包括烟气余热换热器、褐煤干燥器、第一水蒸气余热换热器和第二水蒸气余热换热器，所述烟气余热换热器的供热侧气体进口通过空气预热器连接至锅炉的烟气出口，供热侧气体出口连接至吸附反应器，烟气余热换热器的吸热侧进出口分别连接褐煤干燥器的饱和水出口和饱和蒸汽进口，所述褐煤干燥器的水蒸汽出口分为两路，一路连接第一水蒸气余热换热器，另一路连接第二水蒸气余热换热器。
[0014]进一步的,所述第一水蒸气余热换热器设置在凝汽器和低压加热器之间，用于加热凝汽器出口的凝结水，所述第二水蒸气余热换热器设置在空气预热器的空气进口前端，用于配合CO2多级冷凝器一起加热空气预热器的入口空气。
[0015]进一步的,所述CO2多级冷凝器的吸热侧进口通入空气，吸热侧出口连接空气预热器的空气进口，用于加热空气预热器的入口空气，提高空气预热器的入口空气温度。
[0016]进一步的,所述地暖热网水的循环水分为两路，一路通过CO2‑
H2O冷凝器的吸热进出口进行热量吸收后供给用户，另一路先通过吸附反应器的吸热进出口吸收吸附反应器的反应热，再依次通过吸附剂冷凝器和吸附剂预热器进行热量吸收后供给用户。
[0017]综上，本系统主要包括汽水发电系统，脱碳系统，余热回收系统三大部分；各系统工作原理如下：
[0018]在汽水发电系统中，锅炉内生成的热量将给水加热至过热蒸汽，过热蒸汽依次进入高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机内做功，做功后的乏汽进入凝汽器降温至凝结水；凝结水返回锅炉前，会依次经过低压加热器、除氧器和高压加热器，各个加热器从汽轮机中抽取适量的蒸汽对凝结水进行预热。
[0019]当脱碳系统与汽水发电系统耦合后，从中压汽轮机和低压汽轮机之间的连接管道中抽取蒸汽，抽汽先经过新增的背压汽轮机进行降压降温，再送往脱碳系统中提供再生过程所需的热量，抽汽放热后形成的疏水返回至汽水发电系统中。
[0020]脱碳系统中，通过脱硝、除尘以及脱硫后，烟气经过增压后进入吸附反应器，发生CO2吸附反应，反应后的烟气和固体吸附剂在旋风分离器中实现分离，烟气排入到大气中，固体吸附剂被送往再生反应器；再生后的固体吸附剂降温后重新返回吸收反应器中吸收CO2；再生过程得到的CO2和H2O混合气体在CO2‑
H2O冷凝器中除水，得到的高浓度CO2气体经过多级压缩和冷凝后形成液态CO2。
[0021]为降低固体吸附剂再生所需的热耗，通过吸附剂预热器和吸附剂冷凝器以及循环冷却水，回收再生反应器出口的固体吸附剂释放的热量，并将回收的热量用于预热再本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合褐煤干燥技术的电厂脱碳耦合系统，其特征在于，包括汽水发电系统，脱碳系统以及余热回收系统；所述汽水发电系统包括锅炉、高压汽轮机、中压汽轮机、低压汽轮机、背压汽轮机、凝汽器、高压加热器、除氧器和低压加热器，所述锅炉的过热蒸汽出口连接高压汽轮机的进汽口，并且过热蒸汽经过高压汽轮机后分成两路，一路返回至锅炉，另一路连接高压加热器，所述锅炉的再热蒸汽出口连接中压汽轮机的进汽口，并且再热蒸汽经过中压汽轮机后分成三路，一路连接低压汽轮机，一路连接背压汽轮机，另一路连接除氧器，所述低压汽轮机的排汽分为两路，一路连接凝汽器，另一路连接低压加热器，所述背压汽轮机的排汽口通过管道与脱碳系统的再生反应器连接，所述凝汽器的出口依次通过低压加热器、除氧器和高压加热器连接至锅炉的给水口；所述脱碳系统包括吸附反应器、再生反应器、CO2多级冷凝器、CO2‑
H2O冷凝器、吸附剂预热器、吸附剂冷凝器、CO2多级压缩器、第一旋风分离器和第二旋风分离器；所述锅炉的烟气出口连接至吸附反应器的进口，所述吸附反应器的出口连接第一旋风分离器的进口，所述第一旋风分离器的气体出口通入大气，固体出口连接经过吸附剂预热器后连接至再生反应器，再生反应器的出口连接第二旋风分离器的进口，第二旋风分离器的气体出口依次连接CO2‑
H2O冷凝器、CO2多级压缩器和CO2多级冷凝器，固体出口经过吸附剂冷凝器后连接至吸附反应器；所述余热回收系统利用所述脱碳系统释放的余热，将温度较低的余热用于加热供暖系统的地暖热网水，将温度较高的余热用于预热空气预热器的入口空气，置换出更高品位的烟气余热，并且置换出的烟气余热通过烟气余热换热器将热量传递至褐煤干燥器，褐煤干燥器释放的水蒸气余热通过水蒸气余热换热器进行回收利用。2.根据权利要求1所述的一种结合褐煤干燥技术的电厂脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴影，戴颖，王雷，朱跃钊，陈海军，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：