[实用新型]一种利用中间抽汽的变温吸附电厂烟气碳捕集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种二氧化碳捕集系统，尤其涉及一种利用中间抽汽的变温吸附电厂烟气碳捕集系统。

背景技术

据国际能源署报道，约60％的温室效应由CO₂产生，控制CO₂的排放成为应对气候变暖最重要的技术路线之一。而燃煤电厂作为CO₂排放的主要来源，从电厂烟气中捕集回收CO₂成为了缓解CO₂排放危机最重要最直接的手段。

包括物理吸收法、化学吸收法、物理化学吸收法、吸附法、膜分离法等在内多种碳捕集方法中，吸附法工艺流程简单，吸附剂解吸的能力较强，在工程中得到了广泛的应用：在低温条件下，吸附塔对CO₂进行吸附；吸附饱和后，对吸附塔进行加热使其达到CO₂解吸的条件实现CO₂的捕集。目前采用变温吸附法为设计依据所设计的CO₂捕集装置，不断加热和冷却吸附塔过程中的巨大能耗成为限制变温吸附发展的主要因素，也是学者们致力解决的问题；而为保持反应温度，加热器和冷却器都是必不可少的部件，这也不可避免的增加了系统的复杂性以及调控的难度。

事实上，燃煤电厂运行过程中大量低品位热能的损耗都可以与变温吸附二氧化碳捕集法相结合，既能最大限度的实现能量的利用，又能满足对大型排放源二氧化碳减排的需求。目前，从低能耗、低排放的角度出发，主要是从“电厂烟气处理”和“变温吸附碳捕集”两个部分展开。

一方面，开发了大量燃煤电厂烟气的处理方式。例如公开号为CN102266717A的中国发明专利申请披露了一种利用炭还原的方式实现燃煤电厂尾气减排，其主要步骤包括气体升温、炭还原反应、气体冷却和气体分离，将CO₂转变为CO以实现二氧化碳减排，其能产出CO作为碳化工的重要原料，具有很好的经济效益并能节省大量的天然气。此发明可以满足发电、水泥、钢铁和炼油等行业碳减排的需求，特别是燃煤电厂尾气二氧化碳排放的控制和利用，但化学还原的方法相较物理吸附耗能更大。公开号为CN105903310A的中国发明专利申请公开一种CO₂捕集系统的再生塔用加热系统使冷却水依次由汽轮机凝汽器和烟气冷却器进行加热，从而减少甚至避免冷却水应用于再生塔时升温所耗费的能量，从而取得节约能源、降低生产成本的效果，但化学吸收法实现的二氧化碳捕集同样不如吸附法能耗低。

另一方面，对二氧化碳吸附捕集技术进行改进。例如公开号为CN203990246U的中国实用新型专利提出了一种二氧化碳捕集折流式固定床吸附塔，能够实现气体均布性好、气体流程长、吸附剂利用率高、床层稳定等优势，能够适用大中小各种规模的二氧化碳捕集变压吸附工程，但是由于缺乏系统改进的整体性优势，单独发挥的效果有限；公开号为CN105749696A的中国发明专利申请公开了一种基于低品位热能利用的二氧化碳吸脱附系统及方法，结合了余热利用与二氧化碳捕集双效节能的效果，其以烟气中的低品位热能作为能量来源，结合物理变温实现循环吸脱附，提高了效率，降低了系统运行时间，降低了约六成系统能耗，降低了火电厂的烟气造成的污染，然而受制于系统的繁琐，难以再对冷却系统进行布置，因此无法实现对吸附塔的快速冷却，从而导致吸附过程也大打折扣。

综合以上可以看出，现有技术中从“电厂烟气处理”和“变温吸附碳捕集”两方面都有一定程度的进展，但缺乏一种完善的系统能够将燃煤电厂系统中低品位热能的利用与变温吸附二氧化碳捕集系统结合起来，利用双塔运行模式，通过变温循环水路实现吸附捕集电厂锅炉尾气二氧化碳，确保系统稳定、持续运行。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用中间抽汽的变温吸附电厂烟气碳捕集系统，充分利用电厂燃汽轮机中间抽汽的低品位热能，利用双塔运行模式，通过变温循环水路实现变温吸附捕集电厂锅炉烟气二氧化碳，确保系统稳定、持续运行。本实用新型以低品位热与变温吸附碳捕集结合技术为核心，满足了低能耗捕集电厂烟气二氧化碳的需求。