一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法，涉及烟气处理及储能技术领域，包括依次连接的烟气预处理单元、气体压缩单元、二氧化碳分离单元和后处理单元；气体压缩单元包括至少两级烟气压缩机，每级烟气压缩机后均设有中冷器；二氧化碳分离单元包括捕集塔和解吸塔，捕集塔和解吸塔之间设有贫富液换热器；储能单元，分别与气体压缩单元、二氧化碳分离单元连接。本发明专利技术实现了烟气二氧化碳减排，又能起到储能的效果，实现了高效减排的目的。高效减排的目的。高效减排的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法


[0001]本专利技术涉及烟气处理及储能
，尤其涉及一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法。

技术介绍

[0002]工业革命以来的巨量碳排放导致了严重的温室效应，与1861
‑
1900年相比，2015
‑
2019年全球陆地温度上升了1.6℃。海平面上升和气温上升所带来的极端气候已经开始严重威胁人类的生存。因此，降低二氧化碳排放以减缓温室效应已经成为全球的共识。到目前为止，化石燃料发电仍然是最主要的CO2排放源，其占到了全球二氧化碳总排放量的40％。二氧化碳捕集与封存技术是最具前景的减排方法之一。
[0003]近年来，风电、太阳能等可再生能源迅速发展。但这些能源输出的稳定性不足，需要通过储能技术来将能量进行储存，再在用户需要的时候将能量进行释放。储能技术不仅能提升热力系统的经济表现，同时能实现电力峰谷的调节平衡。烟气压缩储能技术作为目前效率较高，且工业化应用程度最高的储能技术。烟气压缩储能技术是通过压缩空气形成高压气体进行储能，在需要释能的时候将压缩气体通入汽轮机中释放能量。
[0004]基于压差式二氧化碳捕集系统的特点，大量未被捕集液吸收的高压气体未被利用，为了利用这部分高压气体，亟需设计开发一种新型的热力系统。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法，既实现了烟气二氧化碳减排，又能起到储能的效果，实现了高效减排的目的。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，包括：依次连接的烟气预处理单元、气体压缩单元、二氧化碳分离单元和后处理单元；
[0008]气体压缩单元包括至少两级烟气压缩机，每级烟气压缩机后均设有中冷器；
[0009]二氧化碳分离单元包括捕集塔和解吸塔，捕集塔和解吸塔之间设有贫富液换热器；
[0010]储能单元，分别与气体压缩单元、二氧化碳分离单元连接。
[0011]可选的，烟气预处理单元为旋风分离器，旋风分离器的出口与气体压缩单元的入口连接。
[0012]可选的，气体压缩单元为两级烟气压缩机，对应的为一级烟气压缩机和二级烟气压缩机，中冷器包括一级中冷器和二级中冷器；
[0013]一级烟气压缩机的出口连接一级中冷器的第一入口，一级中冷器的第一出口连接二级烟气压缩机的入口，二级烟气压缩机的出口连接二级中冷器的第一入口，二级中冷器的第一出口与捕集塔的第一入口连接。
[0014]可选的，二氧化碳分离单元还包括富液泵和贫液泵；捕集塔的第一出口通过富液
泵与贫富液换热器的第一入口连接，捕集塔的第二入口与贫富液换热器的第一出口连接；解吸塔第一出口通过贫液泵与贫富液换热器的第二入口连接，解吸塔的第一入口与贫富液换热器的第二出口连接。
[0015]可选的，二氧化碳分离单元还包括再沸器，解吸塔的第二出口与再沸器的入口连接，再沸器的出口与解吸塔的第二入口连接。
[0016]可选的，储能单元包括：压缩气体储罐、第一阀门、低温储能器、回热器、汽轮机、储热仓、储冷仓；
[0017]压缩气体储罐的出口通过第一阀门与低温储能器的第一入口连接，压缩气体储罐的入口与捕集塔的第二出口连接；
[0018]低温储能器的第一出口与回热器的第一入口连接，回热器的第一出口与汽轮机的入口连接，汽轮机的出口与回热器的第二入口连接；
[0019]低温储能器的第二入口与储热仓的出口连接，储热仓的入口分别与一级中冷器的第二出口、二级中冷器的第二出口连接；
[0020]储冷仓的出口分别与一级中冷器的第二入口、二级中冷器的第二入口连接，储冷仓的入口与低温储能器的第二出口连接。
[0021]可选的，后处理单元与解吸塔的第三入口连接。
[0022]一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力方法，应用于上述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，包括以下步骤：
[0023]S1：烟气通入旋风分离器中脱除固体杂质，然后烟气由旋风分离器顶部排出输送至一级烟气压缩机中进行一级压缩；
[0024]S2：一级压缩后的烟气通入一级中冷器中与储热介质进行换热，进行第一次降温，得到经过一次压缩和一次降温的烟气并通入二级烟气压缩机中进行第二次压缩，得到经过二次压缩和一次降温的烟气；
[0025]S3：将经过二次压缩和一次降温的烟气通入二级中冷器中与储热介质进行换热，进行第二次降温，得到经过二次压缩和二次降温的烟气并通入捕集塔中吸收二氧化碳；
[0026]S4：捕集液由捕集塔塔顶进入捕集塔中与经过二次压缩和二次降温的烟气混合吸收经过二次压缩和二次降温的烟气中的二氧化碳形成富液，富液落入捕集塔底部，经由捕集塔塔底第一出口排出；
[0027]S5：由捕集塔第一出口排出的富液经由富液泵加压后通入贫富液换热器中进行预热，预热后的富液由解吸塔塔顶第一入口进入解吸塔进行减压升温解吸；
[0028]S6：锅炉的余热蒸汽通过再沸器加热解吸塔促进二氧化碳的解吸，解吸出的二氧化碳由解吸塔塔顶第三出口排出，然后流至后处理单元中；
[0029]S7：解吸后的贫液由解吸塔塔底第一出口流出，经贫液泵流至贫富液换热器中预热贫液，随后，由捕集塔第二入口流入捕集塔，完成捕集循环；
[0030]S8：未被捕集液吸收的气体由捕集塔塔顶第二出口流出至压缩气体储罐中，当需要释放能量的时候，压缩空气由压缩气体储罐中释放出来，经由第一阀门流至低温储能器中由储热介质进行第一次预热，随后，流入回热器中由汽轮机排出的乏汽进行第二次预热；
[0031]S9：预热两次的空气流入汽轮机中进行做功，输出能量；从汽轮机中排出的气体流入回热器中预热压缩气体；
[0032]S10：低温储热介质由储冷仓排出，分两路进入一级中冷器和二级中冷器中分别对一级烟气压缩机和二级烟气压缩机排出的压缩气体进行冷却；两路吸收热量升温后的储热介质在储热仓中混合之后，储存于储热仓中，再流入低温储能器热侧入口预热压缩气体，完成储热介质循环。
[0033]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统及方法：基于物理吸收法二氧化碳捕集技术的特点，利用二氧化碳在不同压力下的溶解度差对烟气中的二氧化碳进行了捕集；利用了未被吸收的高压氮气氧气混合气作为储能介质，实现了烟气压缩储能和二氧化碳捕集技术的结合，既能够储存能量，又能够实现高效的二氧化碳捕集；同时利用储热介质对压缩气体进行中间冷却，降低压缩过程能耗，同时将这部分热量用于预热压缩气体，提升汽轮机进口气体温度，提升汽轮机效率和储能效率。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，包括：依次连接的烟气预处理单元、气体压缩单元、二氧化碳分离单元和后处理单元；气体压缩单元包括至少两级烟气压缩机，每级烟气压缩机后均设有中冷器；二氧化碳分离单元包括捕集塔和解吸塔，捕集塔和解吸塔之间设有贫富液换热器；储能单元，分别与气体压缩单元、二氧化碳分离单元连接。2.根据权利要求1所述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，烟气预处理单元为旋风分离器，旋风分离器的出口与气体压缩单元的入口连接。3.根据权利要求2所述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，气体压缩单元为两级烟气压缩机，对应的为一级烟气压缩机和二级烟气压缩机，中冷器包括一级中冷器和二级中冷器；一级烟气压缩机的出口连接一级中冷器的第一入口，一级中冷器的第一出口连接二级烟气压缩机的入口，二级烟气压缩机的出口连接二级中冷器的第一入口，二级中冷器的第一出口与捕集塔的第一入口连接。4.根据权利要求3所述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，二氧化碳分离单元还包括富液泵和贫液泵；捕集塔的第一出口通过富液泵与贫富液换热器的第一入口连接，捕集塔的第二入口与贫富液换热器的第一出口连接；解吸塔第一出口通过贫液泵与贫富液换热器的第二入口连接，解吸塔的第一入口与贫富液换热器的第二出口连接。5.根据权利要求4所述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，二氧化碳分离单元还包括再沸器，解吸塔的第二出口与再沸器的入口连接，再沸器的出口与解吸塔的第二入口连接。6.根据权利要求5所述的一种耦合烟气压缩储能和二氧化碳捕集的热力系统，其特征在于，储能单元包括：压缩气体储罐、第一阀门、低温储能器、回热器、汽轮机、储热仓、储冷仓；压缩气体储罐的出口通过第一阀门与低温储能器的第一入口连接，压缩气体储罐的入口与捕集塔的第二出口连接；低温储能器的第一出口与回热器的第一入口连接，回热器的第一出口与汽轮机的入口连接，汽轮机的出口与回热器的第二入口连接；低温储能器的第二入口与储热仓的出口连接，储热仓的入口分别与一级中冷器的第二出口、二级中冷器的第二出口连接；储冷仓的出口分别与一级中冷器的第二入口、二级中冷器的第二入口连接，储冷仓的入口...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，黄少轩，侯坤，王培基，何茂刚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：