[发明专利]一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统

说明书

本发明公开了一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统，包括工业设备，CO₂捕集系统和CO₂动力循环系统；本发明通过压缩膨胀液化流程实现工业烟气CO₂捕集，并将所捕集到的CO₂应用于CO₂动力循环实现工业烟气余热利用，实现CO₂捕集、利用与存储一体化；通过控制各阀门和捕集系统压缩机转速，在工业设备启动工况下通过驱动电机带动CO₂捕集系统运行，将捕集到的液态CO₂通入储存罐储存，当储存罐储量高于动力循环所需循环工质储量时启动CO₂动力循环以实现工业设备烟气余热利用，并将回收利用高温烟气余热后的烟气通入CO₂捕集系统；CO₂动力循环系统的动力循环膨胀机输出功用于驱动CO₂捕集系统的捕集系统压缩机，降低捕集系统功耗。

技术领域

本发明涉及工业设备节能减排技术，特别涉及一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统。

背景技术

全球气候变化问题已成为近几十年来国际社会普遍关注的重点问题之一。二氧化碳(CO₂)及其他温室气体的过量排放是造成全球气候变化的主要原因。据国际能源署统计，CO₂占全球温室气体排放量的65％。二氧化碳捕集、利用与封存(Carbon dioxide Capture,Utilization and Storage,CCUS)为缓解全球气候变化提供了有效方案，它为当前世界化石燃料经济与可再生能源未来之间提供了桥梁。

工业烟气是CO₂排放主要来源，广泛分布于冶金、电力、化工、机械、内燃机等领域，降低工业烟气CO₂排放是减少CO₂排放的主要目标。同时，由于生产工艺与能源利用效率的限制，工业设备存在烟气余热数量大，温度分布范围宽的特点，是余热利用的主要对象。由于CO₂排放与余热能在工业烟气中大量存在，如何在高效利用工业设备余热的同时实现烟气中CO₂的捕集与利用是国内外学者关注的重点问题。

近年来，作为CO₂利用的重要技术之一，以CO₂作为工作介质的动力循环在太阳能、核能等领域已经日趋成熟并逐步实现工程应用。如果能够将工业烟气中捕集到的CO₂直接用于CO₂动力循环并实现工业设备余热回收利用，则可实现CO₂捕集、利用与存储一体化，并将CO₂捕集系统与余热回收系统集成化，降低工业设备的CO₂捕集功耗并提高工业设备的能源利用效率。

发明内容

本发明基于上述技术现状和研究思路，提供一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统，采用压缩膨胀液化流程将工业设备烟气中的CO₂进行捕集并储存于储存罐中，并将捕集到的CO₂应用于CO₂动力循环，回收利用工业设备烟气余热，提高工业设备能源利用效率。为工业烟气CO₂捕集、利用与余热利用技术的工程应用提供方案。

本发明所采用的技术方案是：一种工业烟气二氧化碳捕集与余热回收集成系统，包括工业设备，还包括CO₂捕集系统和CO₂动力循环系统；

所述CO₂捕集系统用于捕集所述工业设备烟气中CO₂，包括依次连接的烟气净化装置、除水装置、捕集系统压缩机、多流体换热器、烟气冷却器、捕集系统膨胀机和气液分离器，经过所述气液分离器得到的液态CO₂和CO₂捕集后剩余烟气均通入至所述多流体换热器；