[发明专利]一种燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于节能减排领域，特别涉及一种燃煤发电-CO₂捕获-供热一体化系统及方法；具体说，涉及从燃煤电厂的燃烧后锅炉排烟中捕获CO₂、回收汽水供热的发电系统，实现了能量的多级利用，有效地抑制了CO₂排放，同时还能满足供热的需求。

背景技术

现今，以CO₂为代表的温室气体大量排放而引发的全球气候变化，是人类目前面临的最严重和最需要迫切解决的问题之一。CO₂主要来自于化石燃料的燃烧，在我国，电力行业(主要是大量燃煤电厂)的CO₂排放量占到全国CO₂排放总量的40～50％，因此针对燃煤电厂的CO₂减排技术对我国乃至全世界控制温室气体而言，意义重大。

目前，我国火电机组装机总容量已达7亿千瓦，其中绝大部分都是烧煤粉的汽轮机电站，针对这类电厂，考虑到燃煤电厂烟道气流量大、CO₂分压低、温度高、杂质成分复杂、杂质和惰性气体量大、具有腐蚀性等特点，主要采用在燃烧后从尾部烟气中采用化学吸收的方法捕集CO₂。

化学吸收CO₂分离方法是一种应用广泛、适应性强的烟气脱碳工艺技术，并已有示范电站应用。目前应用较多的是单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、四基二乙醇胺(MDEA)，及K₂CO₃/PZ等化学吸收剂。但这种方法需要消耗中温热来供给解析塔，以实现解析塔内的CO₂解析过程。通常这种方法的热耗率约为3～4MJ/kgCO₂(100-130℃)。在燃煤电厂燃烧后脱碳工艺中，为提供这部分热量，会从中压缸出口抽取全部蒸汽量的50％左右用于加热解析塔再沸器。这不仅仅会使电厂发电效率下降10～15个百分点，而且还会给汽轮机低压缸的正常运行带来严重冲击，从而引发一系列工程技术问题。

另一方面，在CO₂捕获单元中，由再沸器从电厂汽水系统低压缸抽汽所获得的能量，除了很少一部分用于反应本身外，绝大部分还要以低温热的形式释放到环境中。其中包括解析塔顶部出口的CO₂-水蒸气混合物的冷却放热(110～40℃)，贫液进入吸收塔之前的冷却放热(70～40℃)；此外，由耗功而产生的CO₂多级压缩间冷放热量(160～35℃)也较大，但由于这些对外释放的热量大但温度太低，很难有效利用，因此关于CO₂吸收捕获流程中低温放热的优化利用的技术几乎是空白，未见报道。

综上，燃煤电站的燃烧后CO₂捕获意义重大。适用于燃煤电厂的CO₂化学吸收碳捕获方法虽技术较成熟，但能耗太大、成本太高，由此带来一系列技术经济上的问题，难以接受；同时，现有的CO₂化学吸收分离方法还会向环境中排放大量难以利用的低温热，这不仅造成能源的巨大浪费、还会加重电站对环境的热污染。因此，发展新型一体化燃煤电厂脱碳、电力生产及余热利用的系统集成技术，对于燃煤电站乃至全社会碳减排的重要性不言而喻。