電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集方法與裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集方法與裝置，包括煙氣預處理系統所包含的脫硝、除塵和脫硫系統，以及水洗塔、吸收塔和再生塔等主塔設備。該系統還包括有蒸汽供給系統、溶液儲罐系統、煙氣干燥/吸附和換熱系統、溶液吸收-再生系統，以及胺回收加熱器等組成。本發明專利技術將電廠和CCS有機集成于一個系統，有效利用了電廠大量的蒸汽供給條件，解決了煙道氣帶水進入脫碳循環系統破壞水平衡的問題，大大降低了脫碳溶劑消耗量。為脫碳溶劑設計的溶劑吸收-再生循環系統設置了貧液換熱器、貧/富液換熱器以及富液換熱器，大大提高了系統能量利用效率，使CCS系統能耗明顯下降。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集方法與裝置，屬于煙氣凈化與溫室氣體減排

技術介紹
大氣中的C02、03以及水汽等氣體，可以透過太陽短波輻射(吸收少)，但卻阻擋地球表面向宇宙空間的長波輻射(吸收多)，隨著CO2等濃度的增加，造成入射能量和逸散能量失去平衡，形成固定能量多于再輻射至空間的能量時，地球大氣的溫度必然增高，這種現象稱作溫室效應(greenhouse effect)。二氧化碳是最重要的認為溫室氣體，能源活動是其主要的排放源。據政府間氣候變化專門委員會(簡稱IPCC)第四次評估報告，全球大氣中CO2的濃度從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%。報告還指出，工業化時期以來大氣CO2濃度的增加，主要源于化石燃料的使用。我國人均累計CO2排放量很低，但是排放總量已位居世界第一，而且中國能源結構以煤為主，在電源結構方面將繼續維持燃煤機組為主體的基本格局。近年來隨著火電裝機容量的迅速增發，燃煤電廠CO2排放的絕對量和相應比例將進一步增加。2000年我國火電廠單位發電量的CO2排放量高達1.09kg/ (kff.h)，減少火電廠CO2排放及其捕集封存和資源化，對于控制和減少溫室氣體的排放，應對溫室效應、全球變暖問題具有重要意義。目前，世界范圍內的電廠還沒有大規模二氧化碳捕集的工業化裝置，現在已建成的最大規模燃煤電廠碳捕集示范工程為上海石洞口電廠年產10萬噸CO2排裝置。但也存在運行成本高、系統三廢排放量大且難處理的等問題。國內外在電廠碳捕集方面的研究也從未間斷過，被認為目前最成熟、最具有市場推廣前景的電廠碳捕集技術為化學溶劑法脫碳。該技術方法已在國內外多個工業化示范裝置上進行測試，如中國專利CN101314102公開了一種燃煤電廠煙氣中二氧化碳捕集方法與裝置，該系統采用了雙吸收塔串聯的方法提升煙氣處理量和處理效率。中國專利CNlO 1063405公開了一種鍋爐煙道氣回收凈化注井采油裝置。中國專利CN201010001164.8公開了一種燃煤電廠煙氣中二氧化碳捕集系統及處理方法，并在中國重慶合川雙槐電廠建有年產I萬噸的示范裝置，但是由于工藝流程沒有克服主要技術難題，導致運行過程中存在能耗高、水耗大和運行不穩定等問題。因此，解決電廠鍋爐島、鍋爐尾部煙氣凈化島、發電島與CCS島的優化整合問題是將來CCS技術在電站大規模應用的主要技術難題。該難題嚴重限制了 CCS技術在電廠中的大規模碳捕集應用。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種適合于大規模化應用、運行穩定可靠、低能耗、高潔凈的電站鍋爐煙氣中二氧化碳大規模捕集方法與裝置。為了解決上述技術問題，本專利技術的技術方案是提供一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，包括凈化系統，凈化系統的出口端連接由一個或兩個以上并聯連接的脫硫脫硝水洗塔組成的脫硫脫硝水洗系統中每個脫硫脫硝水洗塔的底部，脫硫脫硝水洗塔上部設有水洗段，水洗段的上方連接水洗液儲罐；脫硫脫硝水洗塔的底部還連接一個再生罐，再生罐連接脫硫脫硝溶液儲罐，脫硫脫硝溶液儲罐與脫硫脫硝水洗塔的水洗段的下方連通；脫硫脫硝水洗塔的頂端通過置煙氣換熱器連接吸收塔的底部；吸收塔的頂部設有水洗段，吸收塔水洗段的下方通過洗滌液冷卻器吸收塔洗滌液儲罐連通，吸收塔洗滌液儲罐與吸收塔的頂部連通；外部水蒸汽分別與再沸器、胺回收加熱器及前置煙氣換熱器連通；再沸器與再生塔的底部相互連通形成循環；再生塔的底部分別連接胺回收加熱器、貧/富液換熱器，胺回收加熱器還分別與再生塔的中部、凈化系統連接；再生塔的頂部依次通過富液換熱器與氣液分離器連接；吸收塔的底部依次連接富液換熱器、貧/富液換熱器后，與再生塔的上部連接；貧/富液換熱器通過貧液換熱器與吸收塔水洗段的下方連通。優選地，所述的凈化系統包括依次連接的脫硝系統、除塵系統及脫硫系統，所述脫硫脫硝水洗塔與所述胺回收加熱器分別與脫硫系統連接。優選地，所述的脫硫脫硝水洗塔與所述前置煙氣換熱器之間設有至少一個干燥吸附塔。優選地，所述的水蒸汽通過減溫減壓系統分別與再沸器、胺回收加熱器及前置煙氣換熱器連通。進一步地，所述的減溫減壓系統包括3個減溫減壓器，減溫減壓器一與所述再沸器連接；減溫減壓器二與所述胺回收加熱器連接；減溫減壓器三與所述前置煙氣換熱器連接。優選地，所述的貧液換熱器與所述吸收塔之間設有貧液過濾器。優選地，所述的富液換熱器與所述氣液分離器之間設有產品氣冷凝器。優選地，所述吸收塔中的通入的煙氣從吸收塔頂部煙 直接排空或經洗滌后循環至吸收塔頂部煙囪排空。優選地，所述減溫減壓系統中蒸汽壓力不大于lOMpa，溫度不大于540°C。本專利技術還提供了一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集方法，其特征在于，采用上述任意一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，煙氣經過凈化系統凈化后通入脫硫脫硝水洗塔底部并向上流動，與從脫硫脫硝水洗塔上部噴入的脫硫脫硝溶液逆流接觸，進一步脫除煙氣中的SOx、NOx ;剩余煙氣繼續向上流動進入脫硫脫硝水洗塔頂部水洗段，再進入前置煙氣換熱器，使煙氣溫度低于40°C ;降溫后的煙氣從吸收塔底部進入向上流動與吸收塔上部噴入向下流動的脫碳吸收劑逆向混合，脫除煙氣中的CO2 ;剩余煙氣在吸收塔頂部水洗段被水洗液噴淋洗滌，洗除煙氣中夾帶的少量吸收液，煙氣從吸收塔頂部排空；吸收塔內吸收了 CO2的富液進入富液換熱器，在富液換熱器內，富液與從再生塔頂部流出的CO2氣體換熱升溫，再進入貧/富液換熱器進行熱交換后從再生塔中上部噴入再生塔；富液在再生塔內自上往下流動，在再生塔中下部被引出進入再沸器，與從減溫減壓系統通入的水蒸汽進行換熱再生，貧液在再生塔底部引出后經貧/富液換熱器后進入貧液換熱器后從吸收塔水洗段下方噴入吸收塔完成吸收劑吸收與再生的循環過程；同時，再生塔底部的底液經胺回收加熱器進行回收再生，胺回收加熱器的熱源為水蒸汽；再生塔內CO2氣體被不斷從富液中蒸出從再生塔頂部通入富液換熱器，再從富液換熱器進入氣液分離器后得到CO2產品氣。優選地，所述再生塔底部的底液中5-30%的底液進入所述胺回收加熱器。本專利技術提供的電站鍋爐煙氣中二氧化碳大規模捕集裝置的水洗塔可由一個或多個串/并聯組成水洗系統，水洗液由洗滌液槽供應，在水洗塔內實現保碳脫硫脫硝的過程，使NOx、SOx等酸性氣體被攔截在脫碳吸收塔入口之外。水洗塔后設有干燥塔或吸附塔主要用于控制煙氣中剩余水蒸汽和酸性氣體，避免破壞脫碳溶劑吸收-再生系統的水平衡和降低溶劑失活率，但該干燥塔和吸附塔中間設有旁路，可不經過吸附和干燥直接進入下游工序，為更換吸附劑和干燥劑提供便利。吸收塔入口換熱器主要用控制吸收塔入口煙氣溫度，確保煙氣溫度控制在脫碳溶劑最佳活性溫度范圍內。吸收塔由一個或多個串/并聯構成，吸收頂部部還設有水洗段，洗滌水經洗滌液換熱器換熱后進入洗滌水槽循環使用。吸收塔底部富液經富液泵加壓送入各換熱器換熱后進入再生塔再生，再生塔內頂部設有金屬濾網，以避免產生的CO2氣流夾帶溶劑泡沫或其他雜質進入后續工藝。再生塔底部貧液抽取5 30%底液進入胺回收加熱系統進行再生，剩余貧液經貧富液換熱器和貧液換熱器后再通過貧液過濾器后進入吸收塔，完成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，包括凈化系統，凈化系統的出口端連接由一個或兩個以上并聯連接的脫硫脫硝水洗塔(4)組成的脫硫脫硝水洗系統中每個脫硫脫硝水洗塔(4)的底部，脫硫脫硝水洗塔(4)上部設有水洗段，水洗段的上方連接水洗液儲罐(7)；脫硫脫硝水洗塔(4)的底部還連接一個再生罐(21)，再生罐(21)連接脫硫脫硝溶液儲罐(8)，脫硫脫硝溶液儲罐(8)與脫硫脫硝水洗塔(4)的水洗段的下方連通；脫硫脫硝水洗塔(4)的頂端通過置煙氣換熱器(11a)連接吸收塔(5)的底部；吸收塔(5)的頂部設有水洗段，吸收塔(5)水洗段的下方通過洗滌液冷卻器(11b)吸收塔洗滌液儲罐(9)連通，吸收塔洗滌液儲罐(9)與吸收塔(5)的頂部連通；外部水蒸汽分別與再沸器(19)、胺回收加熱器(15)及前置煙氣換熱器(11a)連通；再沸器(19)與再生塔(6)的底部相互連通形成循環；再生塔(6)的底部分別連接胺回收加熱器(15)、貧/富液換熱器(14)，胺回收加熱器(15)還分別與再生塔(6)的中部、凈化系統連接；再生塔(6)的頂部依次通過富液換熱器(16)與氣液分離器(18)連接；吸收塔(5)的底部依次連接富液換熱器(16)、貧/富液換熱器(14)后，與再生塔的上部連接；貧/富液換熱器(14)通過貧液換熱器(13)與吸收塔(5)水洗段的下方連通。...

【技術特征摘要】
1.一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，包括凈化系統，凈化系統的出口端連接由一個或兩個以上并聯連接的脫硫脫硝水洗塔(4)組成的脫硫脫硝水洗系統中每個脫硫脫硝水洗塔(4)的底部，脫硫脫硝水洗塔(4)上部設有水洗段，水洗段的上方連接水洗液儲罐(7);脫硫脫硝水洗塔(4)的底部還連接一個再生罐(21)，再生罐(21)連接脫硫脫硝溶液儲罐(8)，脫硫脫硝溶液儲罐(8)與脫硫脫硝水洗塔(4)的水洗段的下方連通；脫硫脫硝水洗塔(4)的頂端通過置煙氣換熱器(Ila)連接吸收塔(5)的底部；吸收塔(5)的頂部設有水洗段，吸收塔(5)水洗段的下方通過洗滌液冷卻器(Ilb)吸收塔洗滌液儲罐(9)連通，吸收塔洗滌液儲罐(9)與吸收塔(5)的頂部連通；外部水蒸汽分別與再沸器(19)、胺回收加熱器(15)及前置煙氣換熱器(Ila)連通；再沸器(19)與再生塔￠)的底部相互連通形成循環；再生塔(6)的底部分別連接胺回收加熱器(15)、貧/富液換熱器(14)，胺回收加熱器(15)還分別與再生塔￠)的中部、凈化系統連接；再生塔￠)的頂部依次通過富液換熱器(16)與氣液分離器(18)連接；吸收塔(5)的底部依次連接富液換熱器(16)、貧/富液換熱器(14)后，與再生塔的上部連接；貧/富液換熱器(14)通過貧液換熱器(13)與吸收塔(5)水洗段的下方連通。2.如權利要求1所述的一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，所述的凈化系統包括依次連接的脫硝系統(I)、除塵系統(2)及脫硫系統(3)，所述脫硫脫硝水洗塔(4)與所述胺回收加熱器(15)分別與脫硫系統(3)連接。3.如權利要求1所述的一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，所述的脫硫脫硝水洗塔(4)與所述前置煙氣換熱器(Ila)之間設有至少一個干燥吸附塔。4.如權利要求1所述的一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，所述的水蒸汽通過減溫減壓系統分別與再沸器(19)、胺回收加熱器(15)及前置煙氣換熱器(Ila)連通。5.如權利要求4所述的一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕集裝置，其特征在于，所述的減溫減壓系統包括3個減溫減壓器，減溫減壓器一(20a)與所述再沸器(19)連接；減溫減壓器二(20b)與所述胺回收加熱器(15)連接；減溫減壓器三(20c)與所述前置煙氣換熱器(Ila)連接。6.如權利要求1所述的一種電站鍋爐煙氣中二氧化碳捕...

【專利技術屬性】
技術研發人員：倪建軍，張建文，池國鎮，張艷偉，
申請(專利權)人：上海鍋爐廠有限公司，
類型：發明
國別省市：