一种冷却法二氧化碳捕集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种冷却法二氧化碳捕集系统，包括空气通路和烟气通路，其特征在于，空气通路包括依次通过管道连接的空气压缩机、压缩空气冷却器、压缩空气储集器、压缩空气膨胀机；烟气通路包括依次通过管道连接的烟气处理器、烟气压缩机、烟气冷却器、二氧化碳冷凝器，以及多个与二氧化碳冷凝器并列连接的二氧化碳固化器；压缩空气膨胀机通过机械传动机构连接烟气压缩机；二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器均为间壁式换热器结构；空气在空气通路中进行压缩、冷却、储存、膨胀，对二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器进行制冷，烟气在烟气通路中进行脱硫脱硝脱水、压缩、冷却、冷凝、固化后得到固态二氧化碳，实现二氧化碳的捕集。实现二氧化碳的捕集。实现二氧化碳的捕集。

【技术实现步骤摘要】
一种冷却法二氧化碳捕集系统


[0001]本技术涉及二氧化碳捕集
，特别涉及针对烟气采用冷却法进行二氧化碳捕集的系统。

技术介绍

[0002]碳捕集与封存(Carbon Capture and Sequestration，简称CCS，也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等)是指将大型发电厂所产生的二氧化碳(CO2)收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。二氧化碳的捕集方式主要有三种：燃烧前捕集(Pre
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combustion)、富氧燃烧(Oxy
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fuel combustion)和燃烧后捕集(Post
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combustion)。燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2，如今常用的CO2分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附)。从理论上说，燃烧后捕集技术适用于任何一种火力发电厂。然而，普通烟气的压力小体积大，CO2浓度低，而且含有大量的氮气，因此捕集系统庞大，耗费大量的能源。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是针对现有技术中燃烧后捕集方式面临的困难，提供一种利用空气制冷方法，通过将烟气中的CO2进行液化和固化的工艺和系统实现CO2的捕集。
[0004]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种冷却法二氧化碳捕集系统，包括空气通路和烟气通路，其特征在于，所述空气通路包括依次通过管道连接的空气压缩机、压缩空气冷却器、压缩空气储集器、压缩空气膨胀机；所述烟气通路包括依次通过管道连接的烟气处理器、烟气压缩机、烟气冷却器、二氧化碳冷凝器，以及多个与二氧化碳冷凝器并列连接的二氧化碳固化器；所述压缩空气膨胀机通过机械传动机构连接烟气压缩机；所述二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器均采用间壁式换热器结构，所述二氧化碳冷凝器设有烟气入口和液态二氧化碳出口、空气入口和排气口，所述二氧化碳固化器设有二氧化碳入口和排气口、空气入口和空气出口；其中，二氧化碳冷凝器的液态二氧化碳出口通过管道并列连接多个二氧化碳固化器的二氧化碳入口，多个二氧化碳固化器的空气出口通过管道并列连接二氧化碳冷凝器的空气入口；所述压缩空气膨胀机的出口通过管道并列连接到多个二氧化碳固化器的空气入口。
[0006]上述冷却法二氧化碳捕集系统，空气在空气通路中依次经过空气压缩机、压缩空气冷却器、压缩空气储集器、压缩空气膨胀机进行压缩、冷却、储存、膨胀，再经过对二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器的制冷环节后排出系统；烟气依次经过烟气通路的烟气处理器、烟气压缩机、烟气冷却器、二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器进行脱硫脱硝脱水、压缩、冷却、冷凝、固化后得到固态二氧化碳，其余成分直接排放到大气环境。空气与烟气在本技术的系统中都是通过各自的工艺流程进行流动换热，在二氧化碳冷凝器以及多个二氧化碳固化器中空气与烟气发生热量交换，空气温度升高，烟气温度降低，分离出二氧化碳。
本系统流程中的多个二氧化碳固化器是错时、轮次使用的，这样可以保障二氧化碳捕集工艺的连续性，二氧化碳固化器中分离的固态二氧化碳需要采用机械手段进行收集和移除。本系统中烟气处理器的作用是进行脱硫、脱硝等具有管路腐蚀性的气体，以及脱水干燥，避免工艺过程中水分凝结堵塞管路。
[0007]在本技术的冷却法二氧化碳捕集系统中，空气经过压缩、冷却、储存、膨胀、制冷环节后排出系统；烟气经过压缩、冷却、冷凝、固化后得到固态二氧化碳，其余成分直接排放到大气环境。
[0008]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统中，设置多个二氧化碳固化器。在进行二氧化碳固化时，二氧化碳固化器的排气是轮次进行的，有一定的时间间隔。
[0009]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统具备压缩空气储能功能。空气压缩机与压缩空气膨胀机可以同时运行，也可以利用低谷电压缩空气储存在压缩空气储集器中，此时压缩空气膨胀机是不运行的。
[0010]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统可仅依靠压缩空气实现运转。压缩空气储集器中具有充足的压缩空气时，便可驱动压缩空气膨胀机运转带动烟气压缩机。
[0011]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统所处理的烟气可以是任意包含二氧化碳的工、商、交通业废气。
[0012]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统中，二氧化碳固化器需要在二氧化碳固化后对固体二氧化碳进行收集和转移。
[0013]本技术的冷却法二氧化碳捕集系统中，烟气处理器是处理根据不同行业烟气排放处理规定中除二氧化碳以外成分的装置。
[0014]在本技术的一个实施例中，所述烟气冷却器采用间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口、烟气入口和烟气出口；多个二氧化碳固化器的排气口通过管道并列连接烟气冷却器的热汇入口，烟气压缩机的出口通过管道连接烟气冷却器的烟气入口，烟气冷却器的烟气出口通过管道连接二氧化碳冷凝器的烟气入口；烟气冷却器利用二氧化碳固化器的低温排气作为冷源对来自烟气压缩机的高温烟气进行冷却，实现冷量回收。在另一个实施例中，二氧化碳冷凝器的排气口也通过管道连接烟气冷却器的热汇入口，利用二氧化碳固化器中完成CO2捕集后的烟气的冷量与二氧化碳冷凝器排出空气的冷量同时作为烟气冷却器的冷源，实现冷量回收。
[0015]在本技术的一个实施例中，所述压缩空气冷却器采用间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口，二氧化碳冷凝器的排气口通过管道连接压缩空气冷却器的热汇入口，利用二氧化碳冷凝器排出空气的冷量作为压缩空气冷却器的冷源，实现冷量回收。
[0016]在本技术的一个实施例中，所述烟气冷却器采用间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口、烟气入口和烟气出口，烟气压缩机的出口通过管道连接烟气冷却器的烟气入口，烟气冷却器的烟气出口通过管道连接二氧化碳冷凝器的烟气入口，二氧化碳冷凝器的排气口通过管道连接烟气冷却器的热汇入口，热汇与烟气在烟气冷却器中进行非接直接接触式热交换，实现冷量回收。
[0017]在本技术的一个实施例中，所述压缩空气冷却器采用间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口；多个二氧化碳固化器的排气口通过管道并列连接压缩空气冷却器的热汇入口，热汇与压缩空气在压缩空气冷却器中进行非接直接接触式热交换，实现冷量回
收。在另一个实施例中，二氧化碳冷凝器的排气口也通过管道连接压缩空气冷却器的热汇入口，利用二氧化碳固化器中完成CO2捕集后的烟气的冷量与二氧化碳冷凝器排出空气的冷量同时作为压缩空气冷却器的冷源，实现冷量回收。在又一个实施例中，所述烟气冷却器也采用间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口、烟气入口和烟气出口；二氧化碳冷凝器的排气口通过管道连接烟气冷却器的热汇入口，在利用二氧化碳固化器中完成CO2捕集后的烟气的冷量作为压缩空气冷却器的冷源的同时，利用二氧化碳冷凝器排出空气的冷量作为烟气冷却器的冷源，实现冷量回收。
[0018]在本技术的冷却法二氧化碳捕集系统中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷却法二氧化碳捕集系统，包括空气通路和烟气通路，其特征在于，所述空气通路包括依次通过管道连接的空气压缩机、压缩空气冷却器、压缩空气储集器、压缩空气膨胀机；所述烟气通路包括依次通过管道连接的烟气处理器、烟气压缩机、烟气冷却器、二氧化碳冷凝器，以及多个与二氧化碳冷凝器并列连接的二氧化碳固化器；所述压缩空气膨胀机通过机械传动机构连接烟气压缩机；所述二氧化碳冷凝器和二氧化碳固化器均为间壁式换热器结构，所述二氧化碳冷凝器设有烟气入口和液态二氧化碳出口、空气入口和排气口，所述二氧化碳固化器设有二氧化碳入口和排气口、空气入口和空气出口；其中，二氧化碳冷凝器的液态二氧化碳出口通过管道并列连接多个二氧化碳固化器的二氧化碳入口，多个二氧化碳固化器的空气出口通过管道并列连接二氧化碳冷凝器的空气入口；所述压缩空气膨胀机的出口通过管道并列连接到多个二氧化碳固化器的空气入口。2.如权利要求1所述的冷却法二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述烟气冷却器为间壁式换热器结构，设有热汇入口和排气口、烟气入口和烟气出口，多个二氧化碳固化器的排气口通过管道并列连接烟气冷却器的热汇入口，烟气压缩机的出口通过管道连接烟气冷却器的烟气入口，烟气冷却器的烟气出口通过管道连接二氧化碳冷凝器的烟气入口。3.如权利要求2所述的冷却法二氧化碳捕集系统，其特征在于，二氧化碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，张信荣，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：新型
国别省市：