[发明专利]一种适应于水泥窑烟气中二氧化碳捕集与发电的方法

摘要

一种适应于水泥窑烟气中二氧化碳捕集与发电的方法，主要包括以下步骤：（1）烟气净化；（2）膜分离富集CO₂；（3）CO₂的连续捕集；（4）CO₂的液化储存；（5）超临界CO₂流体的蓄能；（6）超临界CO₂的调质与发电；（7）超临界CO₂循环和回热利用。本发明针对水泥生产线工艺装备特点及烟气成份特性，以水泥生产过程中产生的废弃热能和/或造成不利影响的高温热能为主要能源实现二氧化碳捕集和超临界CO₂发电，具有自耗能低、投资低、运行成本低等优点。

主权项

1.一种适应于水泥窑烟气中二氧化碳捕集与发电的方法，其特征在于，主要包括以下步骤：（1）烟气净化于出水泥厂窑尾收尘器后的尾排风机和烟囱之间的烟气管道上设置电动风阀以切换烟气流向，以尾排风机的动力先将烟气连续送入烟气净化器，净化烟气中有害的气态和粉尘污染物并脱水，净化烟气从烟气净化器的气体出口连续排出，烟气净化过程中产生的固废从烟气净化器的底部排出，作为水泥生产原料资源化利用；（2）膜分离富集CO₂将步骤（1）所得的净化烟气连续送入N₂/CO₂膜分离装置，利用尾排风机鼓风传递的风压为正压推力，利用与N₂/CO₂膜分离装置富CO₂气出口相连的后段冷却器和烟气压缩机产生的负压抽吸力、及与N₂/CO₂膜分离装置富N₂气出口相连的烟囱的负压抽吸力为动力，从N₂/CO₂膜分离装置中分离出富N₂气流和富CO₂气流，富N₂气流经烟囱负压抽吸排空，富CO₂气流经后段的压缩机进口负压抽取；（3）CO₂的连续捕集将步骤（2）所得的富CO₂气流经冷却器冷却和烟气压缩机压缩送入CO₂连续捕集塔，以余热蓄能装置蓄集的水泥生产过程中产生的废气余热及辐射热作为CO₂连续捕集塔内热交换装置的能源，采用水合物法或物理‑化学吸附法捕集烟气中的CO₂，经CO₂连续捕集塔分离排出的富N₂气流经烟囱负压抽吸直接排空，经CO₂连续捕集塔分离排出的纯CO₂气流被后段的压缩机产生的负压抽吸连续送入干燥器脱水；（4）CO₂的液化储存为适应水泥厂的故障或检修或滞销停窑停产及经济性要求，设置液态CO₂储罐和超临界CO₂储罐；将步骤（3）所得的脱水CO₂经冷凝器冷凝和压缩机压缩转化为液态CO₂后送入液态CO₂储罐内和/或超临界CO₂储罐内，液态CO₂储罐中的液态CO₂作为原料外销，超临界CO₂储罐中的CO₂用于CO₂发电机组发电；（5）超临界CO₂流体的蓄能将步骤（4）所得的超临界CO₂储罐中的CO₂经压缩机压送入CO₂蓄能装置中，以CO₂为工质直接蓄集高温热能转化为高压热态的超临界CO₂流体；（6）超临界CO₂的调质与发电将步骤（5）所得的高压热态的超临界CO₂流体输送至稳流调节器，以稳流调节器将随水泥生产线窑况波动而温度波动的和/或来自不同的CO₂蓄能装置的不同温度不同热能密度的高压热态CO₂流体调整为等压超临界CO₂热流体稳定供给涡轮机/活塞式膨胀机作功驱动发电机发电，供水泥厂之用电或供电网，涡轮机/活塞式膨胀机作功后排出低压CO₂流体；（7）超临界CO₂循环和回热利用将步骤（6）所得的涡轮机/活塞式膨胀机作功后排出的低压CO₂流体经回热装置回收余热降温后，低压CO₂流体再经循行冷却器冷却和压缩机压缩送入超临界CO₂储罐中，超临界CO₂储罐中的超临界CO₂再经压缩机/高压泵输送至回热装置中回收低压CO₂流体余热后，再送入CO₂蓄能装置中直接蓄集热能转化为高压热态的超临界CO₂流体经稳流调节器调整供涡轮机/活塞式膨胀机作功循环利用，或经循环冷却器冷却后直接经压缩机/高压泵输送至回热装置预热和CO₂蓄能装置蓄能后，经稳流调节器调整供涡轮机/活塞式膨胀机作功循环利用，或经循环冷却器冷却的低压CO₂流体经CO₂压缩机压缩送入液态CO₂储罐作原料外销；采用至少一级回热装置回收出涡轮机/活塞式膨胀机的低压CO₂流体的余热并对低压流体降温。