[发明专利]带二氧化碳分离装置的燃烧化石燃料的电厂设备和用于将二氧化碳从燃烧化石燃料的电厂设备的废气中分离出来的方法

说明书

本发明涉及一种燃烧化石燃料的电厂设备(fossilbefeuerte Kraftwerksanlage)，其带有燃烧装置和二氧化碳分离装置，尤其是由吸收单元和解吸单元构成的二氧化碳分离装置。本发明还涉及一种用于将二氧化碳从燃烧化石燃料的电厂设备的废气中分离出来的方法。

在燃烧化石燃料的电厂设备中，当前有一系列用于将二氧化碳从电厂设备的废气中分离出来的方法处在研发和试验中。在此使用洗涤法，在洗涤法中，在燃烧前(预燃)或在燃烧后(后燃)通过化学的或物理的吸收将二氧化碳从废气中分离出来。在后燃方法中，二氧化碳在吸收塔中被洗涤剂吸收，洗涤剂在接在吸收塔之后的解吸塔中在释放二氧化碳的情况下重新再生。经再生的洗涤剂紧接着从解吸塔通过相应的对流热交换器被再次导回吸收塔以及因而在回路中导引。对解吸过程而言，再生洗涤剂需要大量热能，热能通过槽式蒸发器以及通过热交换器在解吸塔的侧排液管中输送给解吸塔。

现有的用于将二氧化碳从废气中分离出来的方法的主要问题尤其在于极高的能耗，解吸需要这种形式为热能的能耗。为此，在现有技术中至今都未发现能充分降低集成在发电过程中的、用于分离二氧化碳的分离装置的能耗的可用改良方案。

迄今为止，所需的形式为热蒸汽的热能都从发电过程提取。在燃烧化石燃料的发电过程中，目前汽轮机的大部分低压蒸汽，通常在30%至70%之间，都被用来回收洗涤剂，这使电厂设备的总效率降低了4%至7%。在给现有的电厂设备相应地加装二氧化碳分离装置时，这还会导致蒸汽和水循环以及汽轮机的巨大变动以及因而导致巨大的耗资。

由现有技术公开的二氧化碳分离装置的常见缺陷尤其在于极高的能耗。此外，来自电厂设备的蒸汽分离(Dampf-auskopplung)还引起额外的巨大耗资以及使电厂设备在不同运行工况下的运行变得困难。另一个缺陷尤其在电厂设备的高速运行阶段中暴露出来。用于再生洗涤剂的过程蒸汽在电厂设备产生足够的过程蒸汽时才可供使用。因此，分离装置转入稳定的分离运行要持续较长时间以及因而有更多二氧化碳未经净化地排入到大气中。

本发明所要解决的技术问题是，建议一种燃烧化石燃料的电厂设备，其尽管连接有二氧化碳分离装置，但仍能达到高效率，以及在该电厂设备中在不同的运行工况下，即使还没有足够的过程蒸汽可供使用，分离装置也能较快地转入稳定的分离运行。因此额外防止了二氧化碳排放。本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种用于将二氧化碳从燃烧化石燃料的电厂设备中分离出来的方法，该方法确保了高效率，以及在该电厂设备中在不同的运行工况下，分离装置能较快地转入稳定的分离运行，以便因此额外防止二氧化碳排放。

针对装置的技术问题按照本发明用权利要求1的特征解决。

一种燃烧化石燃料的电厂设备，其带有接在燃烧装置之后的并且能被含二氧化碳的废气穿流的二氧化碳分离装置，其中，分离装置具有吸收单元和解吸单元，以及其中，为了提供解吸能量，解吸单元为了输入热能而与可再生的能源连接(Einkopplung)，如下扩展设计该电厂设备，使得在解吸单元和再生的能源之间连接有蓄热器，以及将一个或多个吸收剂存储器集成在分离装置的洗涤剂回路中。

在此，本发明基于这样的想法，即，取代通过电厂设备的是通过非传统的可再生的能源来提供分离装置所需的能量。这一点是可行的，因为为了二氧化碳的再生，仅需要低温热量，其可以理想地由再生的能源提供。因此燃烧化石燃料的电厂设备可以在用于发电的效率没有根本性受损的情况下运行。在单独运行带分离装置的燃烧化石燃料的电厂设备时以及在通过可再生的能源提供所需的热量以再生洗涤剂时，总的来说存在一种有利的二氧化碳平衡。在此尤为有利的是，效率没有根本性受损的电厂设备可以用化石燃料以最高技术效率水平发电。此外，分离设备在不同的负荷状况下更快地达到了稳定的运转特性。

蓄热器在此被设计成，可以将例如白天产生的可能多余的热能暂存，因而当可再生的能源暂时部分或完全不能提供热能时，也可以将暂存的热能提供给二氧化碳分离装置。这在太阳能供热设备中在太阳入射时间之外就是这样的情形。因此通过蓄热器确保了二氧化碳分离装置能大规模地以恒定的热能运行。

存储单元(储藏箱)同样可以被接入用于负载和经再生的洗涤剂的洗涤剂回路中，以便更为灵活地对负荷变化作出反应以及消除没有足够的热能被提供用于解吸的运行工况(在此未示出)。

吸收剂存储器是能暂时存储吸收剂的容器。有利的是，这些容器被布置在从吸收单元通往解吸单元的吸收剂管路中，因为由此可以暂存负载的吸收剂。因此可以消除没有足够的热能可供用于解吸的运行工况。