[发明专利]燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化以及温室气体减排领域，具体涉及一种燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置

背景技术

燃煤电厂二氧化碳气体排放是我国温室气体的最主要排放源，约占我国二氧化碳气体排放总量的一半。近年来，随着火电装机容量的迅速扩展，燃煤电厂二氧化碳气体排放的绝对数量和相对比例还将进一步增加。因此，二氧化碳气体的减排将是我国燃煤发电未来可持续发展的瓶颈之一。由于我国以煤发电为主的能源结构以及今后对燃煤发电的长期投入，从燃煤烟气中有效的脱除二氧化碳气体将刻不容缓。

目前，我国还没有针对燃煤电厂烟气中二氧化碳气体捕集的具体的工艺技术，还停留在概念设计、理论研究等阶段。在化工行业，如天然气净化、合成氨生产以及氩气制造过程中，二氧化碳的脱除已经部分工业化，在这些工艺过程中，二氧化碳气体的分压相当高，常超过0.5大气压，对处理过后气体中二氧化碳的浓度也要求很高，例如氩气制造中二氧化碳含量要求低于0.1％，合成氨中二氧化碳更要求降到16ppm以下。基于待处理气体中二氧化碳浓度不同，脱除的方法也不一样，主要集中在吸收法、吸附法、冷凝、膜分离等方法。例如在合成氨生产过程中，处理气体中二氧化碳含量高达50％以上，而且二氧化碳去除成本可算入最终产品中，因此与回收燃煤烟气中的二氧化碳情形完全不同，后者所回收(捕集)的二氧化碳最主要是从减少温室气体排放量着眼，此外在燃煤发电厂锅炉排放的烟气量相当大，所需要的操作费用也相对较大，尤其是再生过程中的能量消耗，因此如何降低二氧化碳捕集的能量消耗是燃煤电厂关心的最主要问题之一。另外由于电厂承担着供应电网电力的任务，调峰调负荷是电厂运行的一个特点，由此带来的就是烟气量的变化，因此二氧化碳捕集的装置也需要具备相应的负荷调整能力。燃煤电厂二氧化碳处理过程中还需要考虑氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、粉尘等的影响，而这些成分在天然气及合成氨等二氧化碳捕集工艺中是可以忽略的，也就是说目前化工领域的二氧化碳捕集工艺至今无法应用于燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集。由于燃煤电厂锅炉是温室气体二氧化碳主要来源之一，因此从减少温室气体排放的观点来看，必须针对性地建立适用的二氧化碳捕集工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使燃煤锅炉排放的大量二氧化碳气体得到捕集，减少温室气体的排放的燃煤电厂烟气中二氧化碳捕集方法和装置。

为达到上述目的，本发明的装置包括：包括与燃煤锅炉来流烟气依次相连的脱硝装置、除尘装置、脱硫装置和旋流器，其特点是，旋流器的出口通过风机加压后与吸收塔的底部相连，烟气自下向上流动，与从吸收塔上部入塔的能够吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接触，脱除二氧化碳的烟气经尾气排空口排出，吸收了二氧化碳的富液通过富液泵加压由再生塔上部进入，在再生塔底部设置有内置式煮沸器，再生塔的顶部出气口还依次与产品气富液换热器、产品气冷凝器、气液分离器和二氧化碳压缩机相连，分离后的二氧化碳经二氧化碳压缩机压缩后排出，解吸二氧化碳后的贫液由再生塔底流出。

本发明的吸收塔由两个串联或并联的单塔构成；吸收塔顶的顶部还设置洗涤段，吸收塔还与尾气洗涤液贮槽相连，脱除二氧化碳后的烟气由于携带部分吸收溶质的蒸汽，由吸收塔顶部的洗涤段水洗，洗涤水存入尾气洗涤液贮槽，尾气洗涤液贮槽的出口还与再生塔的底部相连通，尾气洗涤液贮槽的入口通过管路与气液分离器相连；解吸二氧化碳后的贫液由再生塔底流出，经贫富液换热器换热后，用泵送至贫液冷却器，然后部分溶液旁路通过活性炭过滤器过滤溶液中的杂质，冷却过滤后的吸收溶液(贫液)进入吸收塔吸收段上部喷淋；吸收塔与再生塔相连接的管路上还依次设置有产品气富液换热器和贫富液换热器；再生塔贫液出口管路上还设置有溶液贮槽；再生塔15的底部还连接有再生回收器。