[实用新型]一种基于热力蒸汽压缩及喷雾调温的CO2捕集系统

说明书

技术领域

本实用新型的核心是提出了一种基于热力蒸汽压缩和喷雾调温的CO₂捕集系统，主要用于降低化学吸收法CO₂捕集系统的能量消耗。

背景技术

图1为采用化学吸收法进行电厂烟气CO₂的捕集系统图，其主要工作流程为：电厂脱硫后的烟道气1调节流量后由引风机送入吸收塔2，其中一部分CO₂被吸收剂吸收，尾气3由塔顶排入大气。吸收CO₂后的富液4由吸收塔底经富液泵送入贫富液换热器5，回收热量后的CO₂富液6送入再生塔7进行解吸。解吸出的CO₂气体14连同水蒸气经冷却器15冷却后，经过再生气气液分离器17分离除去水分后得到纯度99.5％以上的产品CO₂气18，再送入CO₂压缩机增压、制冷液化，最终储存并装车外输。

从贫富液换热器5出来的富液6从再生塔7上部进入，通过汽提解吸部分CO₂，然后进入溶液煮沸器8，使其中的CO₂进一步解吸。溶液煮沸器中投入的加热蒸汽12，来自于电厂汽轮机提供高温高压的过热蒸汽9。为了满足溶液煮沸器中较低的解吸温度要求(与吸收剂有关，一般在100℃左右)，系统将过热蒸汽9和减温减压水10混合得到工艺要求的参数。这一系统的热力学完善度很低，这主要表现在两个方面。一个是高温、高压的过热蒸汽经过混合过程减压为中压蒸汽，是一个典型的高品位能直接转换为低品位能利用的过程，产生了很大的可用能损失。再一个是该系统的热量是过剩的，但由于其品位低而不能得到利用。例如，加热蒸汽在溶液煮沸器中冷凝下来的冷凝水11温度相对较高，而这部分热量并没有得到充分利用；离开再生塔的CO₂贫液21经换热器5换热器后，进一步进入冷却器23放出热量后进入吸收塔2，CO₂贫液在贫液冷却器23中放出的热量也没有得到利用；离开再生塔的再生气14的温度很高(约等于解析温度)，在冷却器15放出的热量也直接作为废热排弃。

综上所述，在现有电厂烟气CO₂捕集系统中，高温、高压的过热蒸汽与减温减压水混合得到工艺要求的中压蒸汽，引起可用能损失，过热蒸汽高品位能量没有得到有效利用；加热蒸汽在溶液煮沸器中冷凝下来的冷凝水没有得到合理利用；贫液冷却器23和再生气冷却器15放出的热量也没有回收利用，这样的能量利用系统不利于系统能耗的降低。本实用新型旨在充分利用过热蒸汽的高品位能量，借助热力蒸汽压缩机(Thermal Vapor Compressor，TVC)回收利用系统没有回收利用的热量，降低系统能耗。

实用新型内容

本实用新型为有效利用过热蒸汽高品位的能量，回收利用冷凝水、CO₂贫液和再生气的热量，降低系统能耗。

本实用新型提出的技术方案是：用汽轮机抽出的高温、高压的过热蒸汽作为工作蒸汽(驱动蒸汽)驱动单级或多级热力蒸汽压缩机，将冷凝水13引入闪蒸器闪蒸，闪蒸得到的水蒸汽送入热力蒸汽压缩机压缩至溶液煮沸器要求的蒸汽参数。为了闪蒸尽可能多的蒸汽，充分利用系统生产过程中产生的低品位热量，可以将离开换热器5的贫液22和离开再生塔的再生气14引入闪蒸-加热器30中对冷凝水13的闪蒸过程加热。从热力压缩机出来的蒸汽参数可能高于所需要的中压蒸汽(解析)温度，为此，可采用冷凝水回流，对蒸汽进行喷雾冷却，将之调节到工艺过程所需要的温度。本实用新型的技术方案示意图如图2所示。

本实用新型具有下列主要技术优点：

1.过热蒸汽的高品位热能得到合理利用。采用热力蒸汽压缩机，以来自汽轮机的高压蒸汽(驱动蒸汽)为工作介质，对来自凝结水闪蒸的低参数水蒸气进行压缩，使低品位的冷凝水和系统其它部位产生的低品位热能得到回收利用，大大提高了系统的能效，降低了能耗。

2.系统冷凝水、CO₂贫液和再生气的热量得到完全回收利用，大大提高了系统的热力学完善度，减少了工作蒸汽31的消耗量。

3.实用性强。热力蒸汽压缩机29结构简单、无转动部件、寿命长、运行可靠，是技术上成熟的设备；闪蒸-加热器30是一个闪蒸器和换热器的集合体，技术发展也非常成熟。而且，若合理设计，可以省去原系统的贫液冷却器23和再生气冷却器15。因此，改进系统的可操作性强。

附图说明

图1为电厂烟气CO₂的捕集系统图；

图2为本实用新型的技术方案示意图；