[发明专利]降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种降低烟气CO₂捕集系统能耗提高CO₂回收率的装置，该技术适用于燃煤电厂烟气CO₂捕集系统，可实现能量的梯级利用，大幅度降低现有系统的能耗和运行成本。

背景技术

目前燃煤电厂烟气CO₂捕集系统多采用化学吸收法,在CO₂捕集过程中，需要对吸收溶液进行冷却和加热以完成CO₂吸收和再生。在目前的工艺系统中，一方面贫富液换热后吸收溶液的温度只能降低到65℃左右，只能通过采用大量冷凝水将贫液温度降低到40℃至45℃才能循环利用，造成能量浪费；另一方面溶液再生时需要大量的蒸汽对溶液进行加热，引起大量热能消耗，增加了捕集成本，成为大规模推广应用烟气CO₂捕集技术的制约因素。

热泵是一种把热量从低温位送向高温位的装置。吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一类装置。吸收式热泵在热回收方面具有独特的功能，各种循环方式，许多种工质对的物性正在得到人们的深入研究。吸收式热泵的开发应用对节约能源资源，提高能源有效利用率，保护环境都有积极的意义。

本技术将现有烟气CO₂捕集系统与吸收式热泵技术结合，可大幅降低烟气CO₂捕集能耗和成本，实现能量高效利用，有力推动我国烟气（包括电厂、炼化厂等工业烟气）CO₂捕集技术进步和大规模应用，具有很好的推广应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低烟气CO₂捕集系统能耗提高CO₂回收率的装置，大幅降低烟气CO₂捕集减排成本，有力推动CO₂捕集及资源化利用相关产业发展，有利于我国能源企业的清洁生产、环境保护及可持续发展，具有重大的社会和环境效益。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明包括热泵管路、来自烟气CO₂捕集系统贫富液换热器的CO₂富液吸热升温管路和CO₂贫液散热降温管路，其特征在于：

a)热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与溶液泵出口并联的有混合器、溶液热交换器、与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口，溶液热交换器壳体进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器及设在吸收器内的喷管，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的设在蒸发器内的喷管，还包括与蒸发器和冷凝器连的真空泵。

b)来自烟气CO₂捕集系统贫富液换热器的CO₂富液吸热升温管路包括CO₂富液来液管线，与CO₂富液来液管线相连的设在吸收器内的吸热盘管，与吸热盘管出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的再生塔。

c)来自烟气CO₂捕集系统贫富液换热器的CO₂贫液散热降温管路，包括贫液来液管线，与CO₂ 贫液管线相连的设在蒸发器内散热管进口连接的散热盘管，散热盘管出口与CO₂捕集系统的吸收塔连接。

蒸发器和吸收器设在一个圆柱形密闭的罐体内，蒸发器设在罐体的上部，吸收器设在罐体下部；蒸发器包括上为开口的箱体，设在箱体内散热盘管和设在箱体上部的喷管；吸收器包括吸热盘管和对着吸热盘管的喷管。

热泵管路热源为压力为0.7-1.0Mpa温度为270-300℃的过热蒸汽，来源于电厂蒸汽；通过热泵管路将CO₂捕集系统的CO₂贫液温度由60-65℃降为40-45℃，CO₂富液温度由80-85℃升为94-96℃，降低了CO₂捕集系统捕集CO₂的能耗。

本发明专利具有以下优点：

（1）大幅度提高了贫富液热能循环利用效率；

（2）大幅度降低循环冷凝水的用量，甚至能达到循环水微量使用的目标，可以大幅度减少烟气二氧化碳捕集冷凝系统的投资；

（3）使用降温减压前的电厂蒸汽，既可以避免高品位能源的浪费，又可以减少减温减压系统的投资；