燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统及方法技术方案

燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统及方法，涉及烟气污染物净化处理领域。解决了现有燃机电厂二氧化碳捕集时，采用物理分离法存在能耗高、不适用于大规模捕集，化学吸收法存在环境污染、捕集难度大的问题。本发明专利技术对烟气依次通过冷水换热器和制冷剂换热器前后进行两次降温后，通过二氧化碳分子筛组分子筛对低浓度二氧化碳烟气进行吸附富集，分离出二氧化碳混合气体二氧化碳和高压的杂质混合气体混合气体，并通过压缩机和制冷剂换热器对二氧化碳混合气体二氧化碳进行压缩降温，从而实现低浓度二氧化碳的液化分离。本发明专利技术主要对烟气污染物净化处理。化处理。化处理。

【技术实现步骤摘要】
燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统及方法


[0001]本专利技术涉及烟气污染物净化处理领域。

技术介绍

[0002]工业生产中化石燃料的燃烧会释放大量的二氧化碳气体，二氧化碳气体的过量排放造成了各种各样的气候问题，随着世界环境形式的日趋严峻，世界各国都对二氧化碳排放提出了更严格的要求，碳捕集技术是目前最直接、快捷的二氧化碳减排方法，并且能够实现大规模工业应用。
[0003]目前，火力发电厂最常用二氧化碳捕集方法是燃烧后捕集，但是燃机电厂烟气流量大、二氧化碳浓度低，采用常规的化学吸收法会消耗大量能源用于试剂再生，此外，化学试剂的使用会对运行设备造成腐蚀、对环境造成影响、；常规的物理分离适用于小流量、二氧化碳烟气中的碳捕集，捕集低浓度烟气的二氧化碳会消耗大量能源，不适用于大规模捕集。因此，以上问题亟需解决。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是为了解决现有燃机电厂二氧化碳捕集时，采用物理分离法存在能耗高、不适用于大规模捕集，化学吸收法存在环境污染、捕集难度大的问题；本专利技术提供了燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统。
[0005]燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，包括冷水换热器、气水分离器、储水罐、第一压缩机、第二压缩机、第一制冷剂换热器、第二制冷剂换热器、二氧化碳分子筛组、二氧化碳分离器、二氧化碳储罐；
[0006]冷水换热器的进气口用于接收烟气，冷水换热器的出气口与气水分离器的进气口连通，气水分离器的液体输出口与储水罐的输入口连通，气水分离器的出气口与第一压缩机的进气口连通，第一压缩机的出气口第一制冷剂换热器的进气口连通，第一制冷剂换热器的出气口与二氧化碳分子筛组的进气口连通；
[0007]二氧化碳分子筛组的第一出气口输出杂质混合气体；
[0008]二氧化碳分子筛组的第二出气口输出二氧化碳混合气体，二氧化碳分子筛组的第二出气口与第二压缩机的进气口连通，第二压缩机的出气口与第二制冷剂换热器的进气口连通，第二制冷剂换热器的出气口与二氧化碳分离器的进气口连通，二氧化碳分离器的出气口输出杂质气体，二氧化碳分离器的液体输出口输出液态二氧化碳送至二氧化碳储罐进行存储。
[0009]优选的是，二氧化碳分子筛组包括第一二氧化碳分子筛和第二二氧化碳分子筛；
[0010]第一二氧化碳分子筛的进气口和第二二氧化碳分子筛的进气口均作为二氧化碳分子筛组的进气口；第一二氧化碳分子筛的第一出气口和第二二氧化碳分子筛的第一出气口均作为二氧化碳分子筛组的第一出气口；第一二氧化碳分子筛的第二出气口和第二二氧化碳分子筛的第二出气口均作为二氧化碳分子筛组的第二出气口；
[0011]第一二氧化碳分子筛的进气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛的进气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上均设有阀门；
[0012]第一二氧化碳分子筛的第二出气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛的第二出气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上均设有阀门。
[0013]优选的是，第一二氧化碳分子筛和第二二氧化碳分子筛分时工作。
[0014]优选的是，所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统还包括压缩气体储能单元和发电单元；
[0015]压缩气体储能单元，用于对二氧化碳分子筛组的第一出气口输出的杂质混合气体进行储存；
[0016]发电单元，用于对压缩气体储能单元输出的杂质混合气体进行加热，并利用加热后的杂质混合气体进行气体做功发电后排出。
[0017]优选的是，压缩气体储能单元采用压缩气体储罐实现；
[0018]压缩气体储罐的进气口与二氧化碳分子筛组的第一出气口连通，且二者之间的管路上设有阀门。
[0019]优选的是，发电单元的第一种结构为：
[0020]发电单元包括一个热水换热器和一个膨胀机，且二者构成一个做功单元；热水换热器的进气口作为发电单元的进气口与压缩气体储能单元的出气口连通，热水换热器的出气口与膨胀机的进气口连通；
[0021]热水换热器的出气口输出的杂质混合气体用于对膨胀机进行做功。
[0022]优选的是，发电单元的第二种结构为：
[0023]发电单元包括N个热水换热器和N个膨胀机，且每个热水换热器与其对应的一个膨胀机作为一个做功单元；其中，每个做功单元中的热水换热器的出气口与膨胀机的进气口连通，且热水换热器的进气口和膨胀机的出气口分别作为该做功单元的进气口和出气口；每个做功单元中热水换热器的出气口输出的杂质混合气体用于对与其连通的膨胀机进行做功；
[0024]N个做功单元依次串联连通，且位于首端的做功单元的进气口作为发电单元的进气口，位于末端的做功单元的出气口作为发电单元的出气口；
[0025]N为整数，且2≤N≤10。
[0026]优选的是，二氧化碳分子筛组的压力范围为0.1Mpa至4Mpa，温度范围为10℃至80℃。
[0027]优选的是，二氧化碳分离器的压力范围为2Mpa至4Mpa，温度范围为
‑
25℃至
‑
50℃。
[0028]采用所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统实现的提纯方法，该方法包括如下步骤：
[0029]首先冷水换热器将烟气冷却后送入气水分离器分离出液态水和烟气，并将气水分离器分离出的液态水存储至储水罐、同时还将气水分离器分离出的烟气通过第一压缩机进行气体压缩后，通过第一制冷剂换热器进行降温后，送至二氧化碳分子筛组；二氧化碳分子筛组用于对其所接收的烟气中的二氧化碳进行吸附富集，输出二氧化碳混合气体和杂质混合气体；其中、二氧化碳分子筛组中的第一二氧化碳分子筛和第二二氧化碳分子筛分时工
作；
[0030]二氧化碳分子筛组的第一出气口输出的杂质混合气体排出；
[0031]二氧化碳分子筛组的第二出气口输出的二氧化碳混合气体依次进入第二压缩机进行压缩、第二制冷剂换热器降温后，进入二氧化碳分离器对二氧化碳混合气体中的二氧化碳进行分离后，输出液态二氧化碳和杂质气体，并将输出的杂质气体排出，将输出的液态二氧化碳送至二氧化碳储罐，完成提纯。
[0032]本专利技术带来的有益效果：
[0033]本专利技术对烟气依次通过冷水换热器和制冷剂换热器前后进行两次降温后，通过二氧化碳分子筛组分子筛对低浓度二氧化碳烟气进行吸附富集，分离出二氧化碳混合气体和高压的杂质混合气体，捕集难度小，其中，烟气中二氧化碳浓度从10％以下提升到30％至50％，烟气总流量降低50％以上，二氧化碳分子筛组吸附二氧化碳，使其输出的混合气体中二氧化碳的分压力大大提高，大幅度降低二氧化碳液化捕集温度，从而降低液化捕集过程中的压缩能耗和制冷能耗；之后二氧化碳混合气体又通过压缩机和制冷剂换热器对二氧化碳混合气体二氧化碳进行压缩降温，从而实现低浓度二氧化碳的液化分离。和常规液化分离方法相比，单位碳捕集能耗降低60％以上。本专利技术所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统可针对燃机电厂低浓度二氧化碳烟气无污染、低耗能的物理分离二氧化碳，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括冷水换热器(1)、气水分离器(2)、储水罐(3)、第一压缩机(4)、第二压缩机(5)、第一制冷剂换热器(6)、第二制冷剂换热器(7)、二氧化碳分子筛组(8)、二氧化碳分离器(9)、二氧化碳储罐(10)；冷水换热器(1)的进气口用于接收烟气，冷水换热器(1)的出气口与气水分离器(2)的进气口连通，气水分离器(2)的液体输出口与储水罐(3)的输入口连通，气水分离器(2)的出气口与第一压缩机(4)的进气口连通，第一压缩机(4)的出气口第一制冷剂换热器(6)的进气口连通，第一制冷剂换热器(6)的出气口与二氧化碳分子筛组(8)的进气口连通；二氧化碳分子筛组(8)的第一出气口输出杂质混合气体；二氧化碳分子筛组(8)的第二出气口输出二氧化碳混合气体，二氧化碳分子筛组(8)的第二出气口与第二压缩机(5)的进气口连通，第二压缩机(5)的出气口与第二制冷剂换热器(7)的进气口连通，第二制冷剂换热器(7)的出气口与二氧化碳分离器(9)的进气口连通，二氧化碳分离器(9)的出气口输出杂质气体，二氧化碳分离器(9)的液体输出口输出液态二氧化碳送至二氧化碳储罐(10)进行存储。2.根据权利要求1所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，二氧化碳分子筛组(8)包括第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)和第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)；第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)的进气口和第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)的进气口均作为二氧化碳分子筛组(8)的进气口；第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)的第一出气口和第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)的第一出气口均作为二氧化碳分子筛组(8)的第一出气口；第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)的第二出气口和第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)的第二出气口均作为二氧化碳分子筛组(8)的第二出气口；第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)的进气口和第一制冷剂换热器(6)的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)的进气口和第一制冷剂换热器(6)的出气口之间的管路上均设有阀门(11)；第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)的第二出气口和第一制冷剂换热器(6)的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)的第二出气口和第一制冷剂换热器(6)的出气口之间的管路上均设有阀门(11)。3.根据权利要求2所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，第一二氧化碳分子筛(8
‑
1)和第二二氧化碳分子筛(8
‑
2)分时工作。4.根据权利要求1所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括压缩气体储能单元和发电单元(13)；压缩气体储能单元，用于对二氧化碳分子筛组(8)的第一出气口输出的杂质混合气体进行储存；发电单元(13)，用于对压缩气体储能单元输出的杂质混合气体进行加热，并利用加热后的杂质混合气体进行气体做功发电后排出。5.根据权利要求4所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，压缩气体储能单元采用压缩气体储罐(12)实现；压缩气体储罐(12)的进气口与二氧化碳分子筛组(8)的第一出气口连通，且二者之间的管路上设有阀门(11)。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：孟晓晓，王兴益，陈国伟，王志红，孙锐，周伟，梅东升，崔杰诗，陈永新，张凤阳，陈大宇，赵志刚，陈裕兴，赵岩，苏泽华，王方舟，
申请(专利权)人：北京京能能源技术研究有限责任公司北京京能清洁能源电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：