[发明专利]一种提升燃煤锅炉烟气中CO2

说明书

本发明公开了一种提升燃煤锅炉烟气中CO₂捕集经济性的系统和方法。该系统以回转式CO₂吸脱附装置为基础，主要包括除尘器、烟气加热器、回转式CO₂吸脱附装置、脱硫塔、烟气调质装置、溶液吸收法碳捕集装置和烟囱。本发明通过利用回转式二氧化碳吸脱附装置对进入溶液吸收法碳捕集系统烟气的CO₂浓度进行提升。该方法可在较低能耗的条件下提升进入溶液吸收工艺碳捕集装置的烟气CO₂初始浓度，从而可大幅降低溶液吸收法碳捕集系统的能耗或减小溶液吸收法碳捕集系统的体积，最终大幅降低燃煤锅炉的二氧化碳捕集成本，有效提高系统碳捕集经济性。

技术领域

本发明涉及一种提升燃煤锅炉烟气中CO₂捕集经济性的系统和方法。

背景技术

化石燃料发电厂尤其是燃煤电厂只有结合碳捕集与封存技术，才能具有足够低的碳强度来满足减慢全球变暖的目标。CO₂初始浓度的增加与分离CO₂所需的相关最小功耗的减少直接相关，提高烟气中CO₂的初始浓度对于降低成本具有重要作用。燃煤发电厂产生的烟气流量大且浓度较低，这两个因素直接影响了所部署的CO₂捕集设备和系统的大小，进而直接影响了捕集成本。

胺溶液吸收法是一种成熟的CO₂脱除工艺，在捕集燃煤电厂烟气中CO₂的方面具有良好的推广应用潜力。但是，对于胺溶液化学吸收法，由于CO₂与溶液的反应动力学比较快，CO₂的传质是化学吸收过程中的限制步骤。传质速率取决于整体传质系数和可用传质驱动力，可用的传质驱动力与气相中的CO₂分压成正比。当CO₂吸收速率受到传质驱动力限制时，CO₂分压较低会导致平衡条件下其对应的溶液CO₂负载量较低。也就是要捕获相同数量的CO₂需要更多的溶剂，从而增加了再沸器的能量消耗，同时要达到一定的CO₂吸收效率需要更大的表面接触面积，从而增加了吸收塔中填料体积。如果能通过较低能耗来提升进入溶液吸收工艺碳捕集装置的烟气CO₂初始浓度，燃煤电站的二氧化碳捕集成本将大大降低。然而，现有燃煤电站中尚未有一种能够提升现有烟气CO₂初始浓度的工艺路线。

发明内容

针对现有燃煤电站中溶液吸收法碳捕集经济性差的问题，本发明提出一种提升燃煤锅炉烟气中CO₂捕集经济性的系统和方法。本发明通过二氧化碳吸附与脱附原理的回转式吸附再生装置，可利用烟气的自身能量提升现有烟气CO₂浓度，从而实现对现有燃煤电厂中溶液吸收法碳捕集经济性的提升。该方法可在较低能耗的条件下提升进入溶液吸收工艺碳捕集装置的烟气CO₂初始浓度，从而大大降低燃煤电站的二氧化碳捕集成本，提高经济效益。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种提升燃煤锅炉烟气中CO₂捕集经济性的系统，包括除尘器、烟气加热器、回转式CO₂吸脱附装置、脱硫塔、烟气调质装置、溶液吸收法碳捕集系统和烟囱；

除尘器入口与锅炉低温烟气相连，除尘器出口分别与烟气加热器的热烟气入口和回转式CO₂吸脱附装置的脱附侧入口相连；烟气加热器的热烟气出口与脱硫塔的入口相连，回转式CO₂吸脱附装置的脱附侧出口与脱硫塔入口相连；脱硫塔出口与烟气调质装置的入口相连；烟气调质装置的出口分别与回转式 CO₂吸脱附装置的吸附侧入口和溶液吸收法碳捕集系统的入口相连；回转式 CO₂吸脱附装置的吸附侧出口与烟囱相连，溶液吸收法碳捕集系统的出口与烟气加热器的冷烟气进口相连，烟气加热器的冷烟气出口与烟囱相连。