电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法与装置，包括烟气预处理系统所包含的脱硝、除尘和脱硫系统，以及水洗塔、吸收塔和再生塔等主塔设备。该系统还包括有蒸汽供给系统、溶液储罐系统、烟气干燥/吸附和换热系统、溶液吸收-再生系统，以及胺回收加热器等组成。本发明专利技术将电厂和CCS有机集成于一个系统，有效利用了电厂大量的蒸汽供给条件，解决了烟道气带水进入脱碳循环系统破坏水平衡的问题，大大降低了脱碳溶剂消耗量。为脱碳溶剂设计的溶剂吸收-再生循环系统设置了贫液换热器、贫/富液换热器以及富液换热器，大大提高了系统能量利用效率，使CCS系统能耗明显下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法与装置，属于烟气净化与温室气体减排

技术介绍
大气中的C02、03以及水汽等气体，可以透过太阳短波辐射(吸收少)，但却阻挡地球表面向宇宙空间的长波辐射(吸收多)，随着CO2等浓度的增加，造成入射能量和逸散能量失去平衡，形成固定能量多于再辐射至空间的能量时，地球大气的温度必然增高，这种现象称作温室效应(greenhouse effect)。二氧化碳是最重要的认为温室气体，能源活动是其主要的排放源。据政府间气候变化专门委员会(简称IPCC)第四次评估报告，全球大气中CO2的浓度从1750年的0.280mL/L增加到2005年的0.379mL/L，增加了 35%, 2004年全球CO2的排放量比1970年增加了月80%。报告还指出，工业化时期以来大气CO2浓度的增加，主要源于化石燃料的使用。我国人均累计CO2排放量很低，但是排放总量已位居世界第一，而且中国能源结构以煤为主，在电源结构方面将继续维持燃煤机组为主体的基本格局。近年来随着火电装机容量的迅速增发，燃煤电厂CO2排放的绝对量和相应比例将进一步增加。2000年我国火电厂单位发电量的CO2排放量高达1.09kg/ (kff.h)，减少火电厂CO2排放及其捕集封存和资源化，对于控制和减少温室气体的排放，应对温室效应、全球变暖问题具有重要意义。目前，世界范围内的电厂还没有大规模二氧化碳捕集的工业化装置，现在已建成的最大规模燃煤电厂碳捕集示范工程为上海石洞口电厂年产10万吨CO2排装置。但也存在运行成本高、系统三废排放量大且难处理的等问题。国内外在电厂碳捕集方面的研究也从未间断过，被认为目前最成熟、最具有市场推广前景的电厂碳捕集技术为化学溶剂法脱碳。该技术方法已在国内外多个工业化示范装置上进行测试，如中国专利CN101314102公开了一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法与装置，该系统采用了双吸收塔串联的方法提升烟气处理量和处理效率。中国专利CNlO 1063405公开了一种锅炉烟道气回收净化注井采油装置。中国专利CN201010001164.8公开了一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集系统及处理方法，并在中国重庆合川双槐电厂建有年产I万吨的示范装置，但是由于工艺流程没有克服主要技术难题，导致运行过程中存在能耗高、水耗大和运行不稳定等问题。因此，解决电厂锅炉岛、锅炉尾部烟气净化岛、发电岛与CCS岛的优化整合问题是将来CCS技术在电站大规模应用的主要技术难题。该难题严重限制了 CCS技术在电厂中的大规模碳捕集应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适合于大规模化应用、运行稳定可靠、低能耗、高洁净的电站锅炉烟气中二氧化碳大规模捕集方法与装置。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括净化系统，净化系统的出口端连接由一个或两个以上并联连接的脱硫脱硝水洗塔组成的脱硫脱硝水洗系统中每个脱硫脱硝水洗塔的底部，脱硫脱硝水洗塔上部设有水洗段，水洗段的上方连接水洗液储罐；脱硫脱硝水洗塔的底部还连接一个再生罐，再生罐连接脱硫脱硝溶液储罐，脱硫脱硝溶液储罐与脱硫脱硝水洗塔的水洗段的下方连通；脱硫脱硝水洗塔的顶端通过置烟气换热器连接吸收塔的底部；吸收塔的顶部设有水洗段，吸收塔水洗段的下方通过洗涤液冷却器吸收塔洗涤液储罐连通，吸收塔洗涤液储罐与吸收塔的顶部连通；外部水蒸汽分别与再沸器、胺回收加热器及前置烟气换热器连通；再沸器与再生塔的底部相互连通形成循环；再生塔的底部分别连接胺回收加热器、贫/富液换热器，胺回收加热器还分别与再生塔的中部、净化系统连接；再生塔的顶部依次通过富液换热器与气液分离器连接；吸收塔的底部依次连接富液换热器、贫/富液换热器后，与再生塔的上部连接；贫/富液换热器通过贫液换热器与吸收塔水洗段的下方连通。优选地，所述的净化系统包括依次连接的脱硝系统、除尘系统及脱硫系统，所述脱硫脱硝水洗塔与所述胺回收加热器分别与脱硫系统连接。优选地，所述的脱硫脱硝水洗塔与所述前置烟气换热器之间设有至少一个干燥吸附塔。优选地，所述的水蒸汽通过减温减压系统分别与再沸器、胺回收加热器及前置烟气换热器连通。进一步地，所述的减温减压系统包括3个减温减压器，减温减压器一与所述再沸器连接；减温减压器二与所述胺回收加热器连接；减温减压器三与所述前置烟气换热器连接。优选地，所述的贫液换热器与所述吸收塔之间设有贫液过滤器。优选地，所述的富液换热器与所述气液分离器之间设有产品气冷凝器。优选地，所述吸收塔中的通入的烟气从吸收塔顶部烟 直接排空或经洗涤后循环至吸收塔顶部烟囱排空。优选地，所述减温减压系统中蒸汽压力不大于lOMpa，温度不大于540°C。本专利技术还提供了一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法，其特征在于，采用上述任意一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，烟气经过净化系统净化后通入脱硫脱硝水洗塔底部并向上流动，与从脱硫脱硝水洗塔上部喷入的脱硫脱硝溶液逆流接触，进一步脱除烟气中的SOx、NOx ;剩余烟气继续向上流动进入脱硫脱硝水洗塔顶部水洗段，再进入前置烟气换热器，使烟气温度低于40°C ;降温后的烟气从吸收塔底部进入向上流动与吸收塔上部喷入向下流动的脱碳吸收剂逆向混合，脱除烟气中的CO2 ;剩余烟气在吸收塔顶部水洗段被水洗液喷淋洗涤，洗除烟气中夹带的少量吸收液，烟气从吸收塔顶部排空；吸收塔内吸收了 CO2的富液进入富液换热器，在富液换热器内，富液与从再生塔顶部流出的CO2气体换热升温，再进入贫/富液换热器进行热交换后从再生塔中上部喷入再生塔；富液在再生塔内自上往下流动，在再生塔中下部被引出进入再沸器，与从减温减压系统通入的水蒸汽进行换热再生，贫液在再生塔底部引出后经贫/富液换热器后进入贫液换热器后从吸收塔水洗段下方喷入吸收塔完成吸收剂吸收与再生的循环过程；同时，再生塔底部的底液经胺回收加热器进行回收再生，胺回收加热器的热源为水蒸汽；再生塔内CO2气体被不断从富液中蒸出从再生塔顶部通入富液换热器，再从富液换热器进入气液分离器后得到CO2产品气。优选地，所述再生塔底部的底液中5-30%的底液进入所述胺回收加热器。本专利技术提供的电站锅炉烟气中二氧化碳大规模捕集装置的水洗塔可由一个或多个串/并联组成水洗系统，水洗液由洗涤液槽供应，在水洗塔内实现保碳脱硫脱硝的过程，使NOx、SOx等酸性气体被拦截在脱碳吸收塔入口之外。水洗塔后设有干燥塔或吸附塔主要用于控制烟气中剩余水蒸汽和酸性气体，避免破坏脱碳溶剂吸收-再生系统的水平衡和降低溶剂失活率，但该干燥塔和吸附塔中间设有旁路，可不经过吸附和干燥直接进入下游工序，为更换吸附剂和干燥剂提供便利。吸收塔入口换热器主要用控制吸收塔入口烟气温度，确保烟气温度控制在脱碳溶剂最佳活性温度范围内。吸收塔由一个或多个串/并联构成，吸收顶部部还设有水洗段，洗涤水经洗涤液换热器换热后进入洗涤水槽循环使用。吸收塔底部富液经富液泵加压送入各换热器换热后进入再生塔再生，再生塔内顶部设有金属滤网，以避免产生的CO2气流夹带溶剂泡沫或其他杂质进入后续工艺。再生塔底部贫液抽取5 30%底液进入胺回收加热系统进行再生，剩余贫液经贫富液换热器和贫液换热器后再通过贫液过滤器后进入吸收塔，完成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括净化系统，净化系统的出口端连接由一个或两个以上并联连接的脱硫脱硝水洗塔(4)组成的脱硫脱硝水洗系统中每个脱硫脱硝水洗塔(4)的底部，脱硫脱硝水洗塔(4)上部设有水洗段，水洗段的上方连接水洗液储罐(7)；脱硫脱硝水洗塔(4)的底部还连接一个再生罐(21)，再生罐(21)连接脱硫脱硝溶液储罐(8)，脱硫脱硝溶液储罐(8)与脱硫脱硝水洗塔(4)的水洗段的下方连通；脱硫脱硝水洗塔(4)的顶端通过置烟气换热器(11a)连接吸收塔(5)的底部；吸收塔(5)的顶部设有水洗段，吸收塔(5)水洗段的下方通过洗涤液冷却器(11b)吸收塔洗涤液储罐(9)连通，吸收塔洗涤液储罐(9)与吸收塔(5)的顶部连通；外部水蒸汽分别与再沸器(19)、胺回收加热器(15)及前置烟气换热器(11a)连通；再沸器(19)与再生塔(6)的底部相互连通形成循环；再生塔(6)的底部分别连接胺回收加热器(15)、贫/富液换热器(14)，胺回收加热器(15)还分别与再生塔(6)的中部、净化系统连接；再生塔(6)的顶部依次通过富液换热器(16)与气液分离器(18)连接；吸收塔(5)的底部依次连接富液换热器(16)、贫/富液换热器(14)后，与再生塔的上部连接；贫/富液换热器(14)通过贫液换热器(13)与吸收塔(5)水洗段的下方连通。...

【技术特征摘要】
1.一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括净化系统，净化系统的出口端连接由一个或两个以上并联连接的脱硫脱硝水洗塔(4)组成的脱硫脱硝水洗系统中每个脱硫脱硝水洗塔(4)的底部，脱硫脱硝水洗塔(4)上部设有水洗段，水洗段的上方连接水洗液储罐(7);脱硫脱硝水洗塔(4)的底部还连接一个再生罐(21)，再生罐(21)连接脱硫脱硝溶液储罐(8)，脱硫脱硝溶液储罐(8)与脱硫脱硝水洗塔(4)的水洗段的下方连通；脱硫脱硝水洗塔(4)的顶端通过置烟气换热器(Ila)连接吸收塔(5)的底部；吸收塔(5)的顶部设有水洗段，吸收塔(5)水洗段的下方通过洗涤液冷却器(Ilb)吸收塔洗涤液储罐(9)连通，吸收塔洗涤液储罐(9)与吸收塔(5)的顶部连通；外部水蒸汽分别与再沸器(19)、胺回收加热器(15)及前置烟气换热器(Ila)连通；再沸器(19)与再生塔￠)的底部相互连通形成循环；再生塔(6)的底部分别连接胺回收加热器(15)、贫/富液换热器(14)，胺回收加热器(15)还分别与再生塔￠)的中部、净化系统连接；再生塔￠)的顶部依次通过富液换热器(16)与气液分离器(18)连接；吸收塔(5)的底部依次连接富液换热器(16)、贫/富液换热器(14)后，与再生塔的上部连接；贫/富液换热器(14)通过贫液换热器(13)与吸收塔(5)水洗段的下方连通。2.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述的净化系统包括依次连接的脱硝系统(I)、除尘系统(2)及脱硫系统(3)，所述脱硫脱硝水洗塔(4)与所述胺回收加热器(15)分别与脱硫系统(3)连接。3.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述的脱硫脱硝水洗塔(4)与所述前置烟气换热器(Ila)之间设有至少一个干燥吸附塔。4.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述的水蒸汽通过减温减压系统分别与再沸器(19)、胺回收加热器(15)及前置烟气换热器(Ila)连通。5.如权利要求4所述的一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述的减温减压系统包括3个减温减压器，减温减压器一(20a)与所述再沸器(19)连接；减温减压器二(20b)与所述胺回收加热器(15)连接；减温减压器三(20c)与所述前置烟气换热器(Ila)连接。6.如权利要求1所述的一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪建军，张建文，池国镇，张艳伟，
申请(专利权)人：上海锅炉厂有限公司，
类型：发明
国别省市：