用于降低CO2捕获系统的能量需求的方法和系统技术方案

一种用于降低CO2捕获系统(300)的能量需求的方法，包括：使烟道气流(140)与贫CO2吸收剂流(150)在吸收器(130)中接触，从而从烟道气(140)中去除CO2并提供富CO2吸收剂流(152)；利用来自贫CO2吸收剂流(150)的热量加热富CO2吸收剂流(152)的第一部分，并且将富CO2吸收剂流(152)的经加热的第一部分(204)提供至再生器(160)；将富CO2吸收剂流(152)的第二部分(202)提供至再生器，其中经加热的第一部分(204)比第二部分(202)更热，并且经加热的第一部分(204)在再生器(160)中相对于第二部分(202)的高度更低的高度处提供至再生器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术所公开的主题涉及用于从烟道气流去除二氧化碳(CO2)的系统和方法。更具体而言，本专利技术所公开的主题涉及用于降低CO2捕获系统的能量需求的系统和方法。
技术介绍
在诸如煤、石油、泥煤、垃圾等的燃料在诸如发电设备的燃烧设备中的燃烧过程中，生成常常称为烟道气的热过程气体，该气体除了其它组分之外还包含二氧化碳(CO2)。将二氧化碳释放到大气中的负面环境效应已广为人知，并且已导致适于从在上述燃料的燃烧中生成的热过程气体中去除二氧化碳的系统和工艺的发展。在用于去除CO2的各种系统/方法中，提供了吸收器容器，其中离子溶液以逆流的方式与包含CO2的烟道气流接触。此前公开的一种系统和工艺是用于从燃烧后烟道气流中去除CO2的基于单级冷冻氨的系统和方法。名称为“Ultra Cleaning of Combustion GasIncluding the Removal of C02”(包括去除CO2的燃烧气体的超净化)的公开的美国专利申请公开2008/0072762中已提出和教导了这样的系统和工艺，该申请全文以引用方式并入本文中。在该冷冻氨系统中，离子溶液由例如水和铵离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子和/或氨基甲酸根离子组成。在其它系统中，可以设想，离子溶液可以是胺。还可以设想，离子溶液可通过酶(例如碳酸酐酶)或胺(例如哌嗪)来促进。吸收器容器被构造成接纳源自例如燃烧化石燃料的锅炉的燃烧室的烟道气流(FG)。该容器还被构造成接纳来自再生系统的贫CO2离子溶液源。贫离子溶液经由液体分配系统被弓I入容器，同时烟道气流FG还经由烟道气入口被吸收器容器接纳。离子溶液经由气-液接触装置(以下称为质量传递装置MTD)与烟道气流接触，气-液接触装置用于质量传递并且位于吸收器容器中和这样的路径内，即，烟道气流从该路径的进口经由在吸收器容器的底部部分处的入口行进至路径在吸收器容器的顶部部分处的出口。MTD可以是例如一个或多个公知的结构化或随机的填充材料或它们的组合。离子溶液在MTD的顶部处被引入并下降穿过MTD，从而与上升(与离子溶液的方向相反)且穿过MTD的烟道气流FG接触。一旦与烟道气流接触，离子溶液就用来从烟道气流吸收CO2，从而使离子溶液“富含”co2(富溶液)。富离子溶液继续向下流过质量传递装置，然后收集在吸收器容器的底部中。富离子溶液然后经由再生系统再生以释放由离子溶液从烟道气流吸收的co2。从离子溶液释放的CO2可接着被输出以储存或用于其它预定的用途/目的。一旦从离子溶液释放CO2，离子溶液就被称作是“贫的”。贫离子溶液于是再次做好从烟道气流吸收CO2的准备并且可以被引导回液体分配系统，从而被再次引入吸收器容器中。虽然CO2捕获系统可有效去除由发电产生的CO2，但在这样做时，它们消耗本来可用于别处的功率。换言之，CO2捕获系统可以对发电设备产生“寄生负载”。因此，持续需要减少CO2捕获系统对发电设备产生的寄生负载。
技术实现思路
根据本文所示方面，提供了一种用于降低CO2捕获系统的能量需求的方法，该方法包括:使烟道气流与贫CO2吸收剂流在吸收器中接触，从而从烟道气去除CO2并提供富CO2吸收剂流；利用来自贫CO2吸收剂流的热量加热富CO2吸收剂流的第一部分，并且将经加热的富CO2吸收剂流的第一部分提供至再生器；将富CO2吸收剂流的第二部分提供至再生器，其中经加热的第一部分比第二部分更热，并且经加热的第一部分在再生器中相对于第二部分的高度更低的高度处提供至再生器。在一个实施例中，该方法还包括:在将经加热的第一部分提供至再生器之前从经加热的第一部分中分离气态CO2 ；以及压缩气态CO2并将经压缩的气态CO2在再生器中相对于液体部分的高度更低的高度处提供至再生器。在另一方面，在从经加热的第一部分中分离气态CO2之后且将第一部分提供至再生器之前，利用来自贫CO2吸收剂流的热量进一步加热第一部分。在又一方面，该方法还包括:洗涤来自离开吸收器的烟道气流的残余吸收剂；从残余吸收剂中汽提CO2以提供塔顶CO2蒸气；以及在压缩气态CO2之前将塔顶CO2蒸气与气态CO2结合。以上描述的特征和其它特征将通过下列附图和详细描述举例说明。附图说明现在参照附图，图中所示为示例性实施例，并且其中相同的元件用相同的数字标示: 图1是用来减少烟道气流中的CO2的量的系统的示意图。图2是在图1中描绘的系统中采用的吸收系统的一个实施例的图示。图3是在图1中描绘的系统中采用的洗涤容器的一个实施例的图示。图4是包括多进料再生器布置的系统的一个实施例的图示。图5是包括高压多进料再生器布置的图4的系统的一个实施例的图示。图6是图5的系统的一个实施例的图示。具体实施例方式如图1所示，用于减少烟道气流中存在的二氧化碳(CO2)的量的系统100包括用于从由炉膛22中的燃料的燃烧生成的烟道气流120中去除各种污染物的若干装置和过程。图1的系统可以如2009年9月9日提交的名称为“Chilled Ammonia Based CO2 CaptureSystem with Water Wash System”(带有水洗系统的基于冷冻氨的CO2捕获系统)的美国专利申请N0.12/556，043中描述的那样，该申请全文以引用方式并入本文中。如图1所示，系统100包括吸收系统130，用于从烟道气流120和(在一个实施例中)冷却的烟道气流140吸收CO2。冷却的烟道气流140通过将由炉膛122中的燃料的燃烧生成的烟道气流120传送至冷却系统142而生成。在引入到冷却系统142之前，烟道气流120可以经过用于从其中去除污染物的处理，例如烟道气脱硫过程和颗粒物收集器(未示出)。冷却系统142可以是能产生冷却的烟道气流140的任何系统，并且可包括(如图1所示)直接接触冷却器144、一个或多个冷却塔146和一个或多个冷冻器148，它们洗涤和/或洗擦烟道气流120、捕获污染物和/或降低烟道气流的含水量。然而，可以设想，冷却系统142可包括比图1所示更少或更多的装置。在一个实施例中，冷却的烟道气流140具有低于环境温度的温度。在一个示例中，冷却的烟道气流140可具有在约0摄氏度和约20摄氏度之间((TC -200C )的温度。在另一个实施例中，冷却的烟道气流140可具有在约0摄氏度和约10摄氏度之间(0°C -1O0C )的温度。如图1所示，冷却系统142与吸收系统130连通。可以设想，冷却系统142可以与吸收系统130直接连通，即，在冷却系统和吸收系统之间不存在额外的过程或装置。备选地，冷却系统142可以与吸收系统130间接连通，即，在冷却系统和吸收系统之间可以存在额外的过程或装置，例如但不限于颗粒物收集器、除雾器等。吸收系统130有利于通过使冷却的烟道气流与含氨溶液或浆料(贫CO2流)150接触而从冷却的烟道气流140中吸收C02。含氨溶液或浆料150可包括在水溶液中溶解的氨和CO2物质，并且还可包括碳酸氢铵的沉淀固体。在一个实施例中，吸收系统130包括第一吸收器132和第二吸收器134。然而，可以设想，吸收系统130可包括比图1所示更多或更少的吸收器。另外，可以设想，第一吸收器132和/或第二吸收器134可在其中具有一个或多个级，以用于从冷却的烟道气流140吸收CO2。引入到吸收系统13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·瑙莫维奇，M·科赫，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：
国别省市：