卡琳娜循环的碳捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种卡琳娜循环的碳捕集系统及方法，属于碳捕集领域，所述碳捕集系统包括：所述碳捕集系统包括吸收再生装置、卡琳娜循环装置和分离装置；其中，所述吸收再生装置用于利用吸收剂对烟气中二氧化碳进行吸收，并对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，获得第一气体混合物和第一液体；所述卡琳娜循环装置用于对第一气体和第一液体进行换热处理，从第一气体和第一液体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物和冷凝水，回收的热量用于参与氨水的热力循环工艺；所述分离装置用于将换热处理后的气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。本发明专利技术回收再生塔排气的余热和回收煮沸器出口130～150℃的凝结水的部分显热。水的部分显热。水的部分显热。

【技术实现步骤摘要】
卡琳娜循环的碳捕集系统及方法


[0001]本专利技术涉及碳捕集系统领域，具体地，涉及一种卡琳娜循环的碳捕集系统及方法。

技术介绍

[0002]燃煤发电产生的二氧化碳排放量约占全国碳排放总量的40％，是我国温室气体的主要排放源，成为制约电力行业可持续发展的瓶颈之一。化学吸收法碳捕集技术作为实现煤电规模减碳和净零排放必不可少的技术路径，减排潜力巨大。然而，当前化学吸收法碳捕集系统中，再生塔排气含有的大量水蒸气潜热未得到有效回收利用，且加热煮沸器的蒸汽被冷却为130～150℃的凝结水，该部分显热也未得到有效利用，导致碳捕集系统综合能耗较高。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中二氧化碳捕集系统能量未有效利用的技术问题，本专利技术提供了一种卡琳娜循环的碳捕集系统及方法，采用该方法能够一方面有效利用再生塔排气余热，另一方面回收煮沸器饱和水显热。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供的一种卡琳娜循环的碳捕集系统，包括吸收再生装置、卡琳娜循环装置和分离装置；其中，所述吸收再生装置用于利用吸收剂对烟气中二氧化碳进行吸收，并对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，获得第一气体混合物和第一液体；其中，所述第一气体混合物为二氧化碳和水蒸气混合气体，所述第一液体为饱和水，所述吸收剂包括第一吸收剂和第二吸收剂；所述卡琳娜循环装置用于对第一气体和第一液体进行换热处理，从第一气体和第一液体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物和冷凝水，回收的热量用于参与氨水的热力循环工艺，其中，所述换热处理后的气体混合物为二氧化碳和水蒸气；所述分离装置用于将换热处理后的气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。
[0005]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述吸收再生装置可包括碱洗塔、吸收塔和再生塔；其中，所述碱洗塔用于利用第一吸收剂对烟气进行酸碱中和反应，获得碱洗后的气体和碱洗后的液体，碱洗后气体为脱除硫氧化物和氮氧化物；所述吸收塔用于利用第二吸收剂将碱洗后的液体进行酸碱中和反应，获得吸收二氧化碳后的吸收剂；所述再生塔用于将吸收二氧化碳后的吸收剂进行加热解吸反应，获得解吸二氧化碳后的吸收剂和第一解吸二氧化碳。
[0006]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述吸收再生装置还可包括煮沸器；其中，所述煮沸器用于利用水蒸气将一部分解吸二氧化碳后的吸收剂进行加热处理，产生的第二解吸二氧化碳和水蒸气再返回再生塔中，获得煮沸器输出的第一液体和再生塔输出的第一气体。
[0007]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述卡琳娜循环装置可包括第一换热器、第二换热器、第一分离器、膨胀机、回热器、节流阀、混合器、第一冷却器和工质泵；其中，所述第
一换热器用于从第一气体混合物中回收热量对第一氨水混合物进行第一加热处理；所述第二换热器用于从第一液体中回收热量对第一氨水混合物进行第二加热处理；所述第一分离器用于将第二加热处理的氨水的气液混合物进行分离处理，得到分离后的氨气和第二氨水混合物；所述的膨胀机用于利用氨气膨胀做功发电；所述回热器用于将第二氨水混合物进行回收热量处理；所述节流阀用于将回收热量处理后的第二氨水混合物进行降压处理；所述混合器用于将降压处理后的第二氨水混合和膨胀做功后的氨气进行混合处理，得到气液混合物；所述第一冷却器用于将气液混合物进行冷却处理；所述工质泵用于将冷却处理的气液混合物进行升压处理，将升压处理后的气液混合物送入回热器进行第三加热处理；所述将第三加热处理的气液混合物返回至第一换热器进行第一加热处理。
[0008]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述分离装置可包括第二冷却器和第二分离器；其中，所述第二冷却器用于将将第一气体进行换热处理，从第一气体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物进行冷却处理，得到气液混合物，所述气液混合物为二氧化碳和冷凝水；所述第二分离器用于将所述气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。
[0009]本专利技术另一方面提供了一种卡琳娜循环的碳捕集方法，采用上述卡琳娜循环的碳捕集装置实现，所述方法包括：利用吸收剂对烟气中二氧化碳进行吸收，并对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，获得第一气体混合物和第一液体；其中，所述第一气体混合物为二氧化碳和水蒸气混合气体，所述第一液体为饱和水，所述吸收剂包括第一吸收剂和第二吸收剂；对第一气体和第一液体进行换热处理，从第一气体和第一液体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物和冷凝水，回收的热量用于参与氨水的热力循环工艺，其中，所述换热处理后的气体混合物为二氧化碳和水蒸气；将换热处理后的气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。
[0010]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述利用吸收剂对烟气中二氧化碳进行吸收并对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，可包括：利用第一吸收剂对烟气进行酸碱中和反应，获得碱洗后的气体和碱洗后的液体，碱洗后气体为脱除硫氧化物和氮氧化物；利用第二吸收剂将碱洗后的液体进行酸碱中和反应，获得吸收二氧化碳后的吸收剂；将吸收二氧化碳后的吸收剂进行加热解吸反应，获得解吸二氧化碳后的吸收剂和第一解吸二氧化碳。
[0011]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，还可包括：利用水蒸气将一部分解吸二氧化碳后的吸收剂进行加热处理，产生的第二解吸二氧化碳和水蒸气再返回再生塔中，获得第一液体和第一气体。
[0012]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述氨水的热力循环工艺可包括：从第一气体混合物中回收热量对第一氨水混合物进行第一加热处理；从第一液体中回收热量对第一氨水混合物进行第二加热处理；将第二加热处理的氨水的气液混合物进行分离处理，得到分离后的氨气和第二氨水混合物；利用氨气膨胀做功发电；将第二氨水混合物进行回收热量处理；将回收热量处理后的第二氨水混合物进行降压处理；将降压处理后的第二氨水混合和膨胀做功后的氨气进行混合处理，得到气液混合物；将气液混合物进行冷却处理；将冷却处理的气液混合物进行升压处理，将升压处理后的气液混合物送入回热器进行第三加热处理；将第三加热处理的气液混合物返回进行第一加热处理。
[0013]在本专利技术的一个示例性实施例中，所述分离处理可包括：将第一气体进行换热处理，从第一气体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物进行冷却处理，得到气液混合物，所述气液混合物为二氧化碳和冷凝水；将所述气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。
[0014]通过本专利技术提供的技术方案，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0015]1)现有技术方案中再生塔排气含有的大量水蒸气潜热未得到有效回收利用，本专利技术利用卡琳娜循环的低温工质冷却再生塔排气，在回收该部分余热的，同时加热卡琳娜循环工质；
[0016]2)现有技术方案中加热再沸器的蒸汽被冷却为130～150℃的凝结水，该部分显热未得到有效利用，本专利技术使用该部分热量进一步加热卡琳娜循环工质，并进入膨胀机做功发电；
[0017]3)本专利技术通过回收余热用于发电，可进一步降低碳捕集系统电耗。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卡琳娜循环的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集系统包括吸收再生装置、卡琳娜循环装置和分离装置；其中，所述吸收再生装置用于利用吸收剂对烟气中二氧化碳进行吸收，并对吸收二氧化碳后的吸收剂进行蒸汽加热再生处理，获得第一气体混合物和第一液体；其中，所述第一气体混合物为二氧化碳和水蒸气混合气体，所述第一液体为饱和水，所述吸收剂包括第一吸收剂和第二吸收剂；所述卡琳娜循环装置用于对第一气体和第一液体进行换热处理，从第一气体和第一液体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物和冷凝水，回收的热量用于参与氨水的热力循环工艺，其中，所述换热处理后的气体混合物为二氧化碳和水蒸气；所述分离装置用于将换热处理后的气液混合物进行分离处理，得到二氧化碳产品气和冷凝水。2.根据权利要求1所述的卡琳娜循环的碳捕集系统，其特征在于，所述吸收再生装置包括碱洗塔、吸收塔和再生塔；其中，所述碱洗塔用于利用第一吸收剂对烟气进行酸碱中和反应，获得碱洗后的气体和碱洗后的液体，碱洗后气体为脱除硫氧化物和氮氧化物；所述吸收塔用于利用第二吸收剂将碱洗后的液体进行酸碱中和反应，获得吸收二氧化碳后的吸收剂；所述再生塔用于将吸收二氧化碳后的吸收剂进行加热解吸反应，获得解吸二氧化碳后的吸收剂和第一解吸二氧化碳。3.根据权利要求2所述的卡琳娜循环的碳捕集系统，其特征在于，所述吸收再生装置还包括煮沸器；其中，所述煮沸器用于利用水蒸气将一部分解吸二氧化碳后的吸收剂进行加热处理，产生的第二解吸二氧化碳和水蒸气再返回再生塔中，获得煮沸器输出的第一液体和再生塔输出的第一气体。4.根据权利要求1所述的卡琳娜循环的碳捕集系统，其特征在于，所述卡琳娜循环装置包括第一换热器、第二换热器、第一分离器、膨胀机、回热器、节流阀、混合器、第一冷却器和工质泵；其中，所述第一换热器用于从第一气体混合物中回收热量对第一氨水混合物进行第一加热处理；所述第二换热器用于从第一液体中回收热量对第一氨水混合物进行第二加热处理；所述第一分离器用于将第二加热处理的氨水的气液混合物进行分离处理，得到分离后的氨气和第二氨水混合物；所述的膨胀机用于利用氨气膨胀做功发电；所述回热器用于将第二氨水混合物进行回收热量处理；所述节流阀用于将回收热量处理后的第二氨水混合物进行降压处理；所述混合器用于将降压处理后的第二氨水混合和膨胀做功后的氨气进行混合处理，得到气液混合物；所述第一冷却器用于将气液混合物进行冷却处理；所述工质泵用于将冷却处理的气液混合物进行升压处理，将升压处理后的气液混合物
送入回热器进行第三加热处理；所述将第三加热处理的气液混合物返回至第一换热器进行第一加热处理。5.根据权利要求1所述的卡琳娜循环的碳捕集系统，其特征在于，所述分离装置包括第二冷却器和第二分离器；其中，所述第二冷却器用于将第一气体进行换热处理，从第一气体中回收热量，获得换热处理后的气体混合物进行冷却处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩涛，徐冬，余学海，王志勇，张帅，冯蕾，常林，
申请(专利权)人：国家能源集团新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：