CN102451599B - 二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电*** - Google Patents

二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高效回收热能、具有较高的热效率的二氧化碳回收型火力发电***。二氧化碳回收型火力发电***具备：吸收塔，将来自锅炉的排放气体中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；再生塔，使二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的吸收液释放；重沸器，对来自所述再生塔的吸收液进行加热，将产生的蒸汽供给至所述再生塔；涡轮，利用来自所述锅炉的蒸汽进行旋转驱动；冷凝器，对来自所述涡轮的排气蒸汽进行冷却，生成冷凝水；凝缩器，所述冷凝水的一部分作为冷却水供给至所述凝缩器，将所述二氧化碳气体凝缩，并生成热水；以及降温器，向来自所述涡轮的蒸汽喷洒所述热水而降温，将降温后的蒸汽供给至所述重沸器。

Description

二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电***
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳回收方法及二氧化碳回收型火力发电***。
背景技术
在使用大量化石燃料的火力发电站等发电***中，作为将作为地球温室化现象的原因之一的二氧化碳去除回收的方法，采用胺吸收法(例如参见专利文献1)。但是，在胺吸收法中，为了再生吸收了二氧化碳的吸收液，需要大量的低压(例如约0.3MPa)蒸汽产生的热能。
为了补偿该热能，提出了如下方法：使从涡轮冷凝水***分支出来的冷凝水与再生后的二氧化碳所具有的热量及为了将二氧化碳压入地中而压缩成高压(例如约8MPa)所产生的热量进行热交换，在脱气器中合流(例如参见专利文献2)。
但是，若要将二氧化碳所具有的全部热量回收，则存在冷凝水量不足的问题。并且，其结果还存在如下问题：流入到低压加热器的冷凝水量减少，来自涡轮的抽取量减少而传向冷凝器的热量增加，以往所具有的再生循环效果降低，所以存在涡轮输出相对于回收的热量增加不多的问题。因此，要求发电***具有较高的热效率。
专利文献1：日本特开平8-257355号公报
专利文献2：日本特开2004-323339号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种二氧化碳回收方法以及二氧化碳回收型火力发电***，能够高效回收热能量，具有较高的热效率。
本发明的一个方式的二氧化碳回收型火力发电***，具备：锅炉，燃烧燃料而生成蒸汽，并产生排放气体；吸收塔，被从所述锅炉供给所述排放气体，将该排放气体中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；再生塔，被从所述吸收塔供给吸收了二氧化碳的吸收液，使二氧化碳气体从该吸收液释放，并将该二氧化碳气体排出；重沸器，加热来自所述再生塔的吸收液，将产生的蒸汽供给至所述再生塔；涡轮，被从所述锅炉供给蒸汽而旋转驱动；冷凝器，冷却来自所述涡轮的排气蒸汽并生成冷凝水；凝缩器，被供给所述冷凝水的一部分作为冷却水，将所述二氧化碳气体凝缩，并生成热水；以及降温器，被供给所述热水，将所述热水向来自所述涡轮的蒸汽喷洒，从而将该蒸汽降温到适合于加热二氧化碳吸收液的温度，将降温后的蒸汽供给至所述重沸器。
本发明的一个方式的二氧化碳回收方法，包括：锅炉生成驱动涡轮的蒸汽并产生排放气体的工序；在吸收塔中，将从所述锅炉排出的所述排放气体中含有的二氧化碳吸收到吸收液中的工序；在再生塔中，使二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的所述吸收液释放，并将该二氧化碳气体排出的工序；重沸器对来自所述再生塔的吸收液进行加热，并将生成的蒸汽供给至所述再生塔的工序；冷凝器对来自所述涡轮的排气蒸汽进行冷却而生成冷凝水的工序；凝缩器将所述冷凝水的一部分作为冷却水，将所述二氧化碳气体凝缩并生成热水的工序；向来自所述涡轮的蒸汽喷洒所述热水、并供给至所述重沸器的工序。
根据本发明，能够提供一种高效回收热能量、具有较高的热效率的二氧化碳回收型火力发电***。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的二氧化碳回收型火力发电***的概要结构图。
附图标记说明
1       二氧化碳回收型火力发电***
1a      火力发电设备
1b      二氧化碳回收设备
4       涡轮蒸汽
5       排放气体
6       锅炉
9       过热器
10      再热器
20      涡轮轴
21      高压涡轮
22      中压涡轮
23      低压涡轮
24      发电机
26      冷凝器
27      冷凝水
31      冷凝水泵
34      供水泵
37～39  阀
40      二氧化碳分离回收装置
41      重沸器
42      含有水蒸汽的二氧化碳气体
44      降温器
51      CO2凝结器
52      二氧化碳
53、54  压缩机
55      中间冷却器
56      出口冷却器
60      热水
具体实施方式
图1示出本发明的实施方式所涉及的二氧化碳回收型火力发电***的整体结构。二氧化碳回收型火力发电***1由火力发电设备1a和二氧化碳回收设备1b构成，所述火力发电设备燃烧燃料而生成涡轮蒸汽4，使涡轮旋转驱动而进行发电，所述二氧化碳回收设备1b使用可吸收排放气体5中含有的二氧化碳的吸收液，从在锅炉6中生成的该排放气体5中回收二氧化碳。
锅炉6被供给燃料及燃烧用空气，燃料在火炉中燃烧，生成涡轮蒸汽4，并产生排放气体5。锅炉6具有过热器9和再热器10，所述过热器9通过火炉中的燃烧对涡轮蒸汽4进行加热，产生主蒸汽；所述再热器10与过热器9相邻地设置，对从过热器9经由后述的高压蒸汽涡轮21供给的涡轮蒸汽4进行再加热，生成再热蒸汽。
火力发电设备1a具有：高压蒸汽涡轮(高压涡轮)21，通过从锅炉6的过热器9供给的涡轮蒸汽4(主蒸汽)进行旋转驱动；以及中压蒸汽涡轮(中压涡轮)22，经由涡轮轴20与该高压涡轮21连结，通过从高压涡轮21经由锅炉6的再热器10供给的涡轮蒸汽4(再热蒸汽)进行旋转驱动。另外，在该中压涡轮22上经由涡轮轴20连结有低压蒸汽涡轮(低压涡轮)23，该低压涡轮23通过从中压涡轮22供给的涡轮蒸汽4(来自中压涡轮22的排气蒸汽(中压排气蒸汽))进行旋转驱动。此外，在涡轮轴20上还连结有发电机24，该发电机24通过涡轮轴20的旋转进行发电。
另外，在本实施方式中采用高压涡轮21、中压涡轮22、低压涡轮23、以及发电机24的旋转轴被连结在一起而构成一个涡轮轴20的形式，然而不限于这种结构，也可以由分别具备至少1个蒸汽涡轮的2轴以上的涡轮轴和与各个涡轮轴连结的多个发电机来构成火力发电设备1a。
在低压涡轮23的下部设置有冷凝器26，该冷凝器26将从低压涡轮23排出的涡轮蒸汽(来自低压涡轮23的排气蒸汽(低压排气蒸汽))冷却并凝缩而形成冷凝水27。从冷凝器26排出的冷凝水27通过冷凝水泵31向管道28的下游侧输送，通过供水泵34经由管道33向锅炉6输送。
如图1所示，在二氧化碳回收设备1b中设置有公知的二氧化碳分离回收装置40，排放气体5从锅炉6供给至二氧化碳分离回收装置40，二氧化碳分离回收装置40将该排放气体5中含有的二氧化碳分离并回收。二氧化碳分离回收装置40具有吸收塔(未图示)和再生塔(未图示)，所述吸收塔将排放气体5中含有的二氧化碳吸收到二氧化碳吸收液中，所述再生塔被从吸收塔供给吸收了二氧化碳的吸收液(富液)，使二氧化碳气体从富液释放，并排出包含水蒸汽的二氧化碳气体42，将吸收液再生。在再生塔中再生的吸收液被供给至吸收塔。
用于吸收二氧化碳的吸收液可以使用将胺化合物溶于水中而形成的胺化合物水溶液。
在再生塔中设置有重沸器41。重沸器41对贮存于再生塔的贫液(二氧化碳含量较少的再生后的吸收液)的一部分进行加热，使其温度上升，而生成蒸汽，并供给至再生塔。在重沸器41中加热贫液时，从贫液释放二氧化碳气体，该二氧化碳气体与吸收液蒸汽一起被供给至再生塔。该吸收液蒸汽在再生塔内上升，对富液进行加热。由此，从富液释放二氧化碳气体。关于重沸器41的热源将在后面叙述。
从再生塔的顶部排出的含有水蒸汽的二氧化碳气体42被供给至CO2凝结器(凝缩器)51。被CO2凝结器51凝缩的水蒸汽43返回到二氧化碳分离回收装置40的再生塔。
在冷凝水泵31的下游侧从管道28分支出的冷凝水27作为冷却水被供给至CO2凝结器51，将含有水蒸汽的二氧化碳气体42冷却。从再生塔排出的含有水蒸汽的二氧化碳气体42为110℃左右，通过用冷却水(冷凝水27的一部分)冷却，达到40℃左右。冷却水(冷凝水27的一部分)将含有水蒸汽的二氧化碳气体42冷却，从而成为例如80℃左右的热水60。换句话说，冷却水(冷凝水27的一部分)对从再生塔排出的含有水蒸汽的二氧化碳气体42进行热回收，生成热水60。
通过CO2凝结器51提高了纯度的二氧化碳52被压缩机53、54压缩成适合于压入到地中的高压状态(例如约8MPa)。被压缩机53压缩的二氧化碳52被中间冷却器55冷却之后，被压缩机54压缩。另外，被压缩机54压缩的二氧化碳52被出口冷却器56冷却。像这样，通过设置中间冷却器55、出口冷却器56，从而能够提高压缩效率，并从伴随压缩而升温的二氧化碳52回收热。
接着，说明重沸器41的热源。如图1所示，从高压涡轮21、中压涡轮22、或低压涡轮23向重沸器41供给被抽取或排气的重沸器加热用蒸汽18。该蒸汽18被降温器44降温到适合于加热二氧化碳吸收液的温度之后，被供给至重沸器41。能够通过阀37～39来切换将来自高压涡轮21、中压涡轮22及低压涡轮23之中的哪个涡轮的蒸汽作为重沸器加热用蒸汽18。
在CO2凝结器51中生成的热水60被供给至降温器44，向蒸汽18喷洒热水60。由此，蒸汽18被降温到适合于对二氧化碳吸收液进行加温的温度。
从重沸器41排出的蒸汽作为排放物(drain)在冷凝水泵31与供水泵34之间的管道28的合适位置合流。
像这样，本实施方式使用冷凝水27的一部分，在CO2凝结器51中将从再生塔排出的含有水蒸汽的二氧化碳气体42的热回收，生成热水60，用于重沸器加热用蒸汽18的温度调整。因此，二氧化碳回收型火力发电***1能够有效地将在将二氧化碳52压入到地面的过程中产生的热能回收，实现较高的热效率。
在上述实施方式中，也可以通过未予图示的控制部，根据重沸器41所需的蒸汽18的温度，控制降温器44向蒸汽18喷洒的热水60的量。
在上述实施方式中，压缩二氧化碳的压缩机及将压缩后的二氧化碳冷却的冷却器分别设置有2个，然而也可以分别设置有1个，也可以设置3个以上。
另外，本发明不限于上述实施方式，在实施阶段中，可以在不脱离本发明的技术思想的范围内，将各个构成要素变形来具体实施。另外，能够通过将在上述实施方式中公开的多个构成要素适当组合来形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。此外，也可以将不同的实施方式的构成要素适当组合。

Claims (5)

1.一种二氧化碳回收型火力发电***，具备：
锅炉，燃烧燃料而生成蒸汽，并产生排放气体；
吸收塔，被从所述锅炉供给所述排放气体，将该排放气体中含有的二氧化碳吸收到吸收液中；
再生塔，被从所述吸收塔供给吸收了二氧化碳的吸收液，使二氧化碳气体从该吸收液释放，并将该二氧化碳气体排出；
重沸器，加热来自所述再生塔的吸收液，将产生的蒸汽供给至所述再生塔；
涡轮，被从所述锅炉供给蒸汽而旋转驱动；
冷凝器，冷却来自所述涡轮的排气蒸汽并生成冷凝水；
凝缩器，被供给所述冷凝水的一部分作为冷却水，将所述二氧化碳气体凝缩，并生成热水；以及
降温器，被供给所述热水，将所述热水向来自所述涡轮的蒸汽喷洒，从而将该蒸汽降温到适合于加热二氧化碳吸收液的温度，将降温后的蒸汽供给至所述重沸器。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳回收型火力发电***，其特征在于，
还具有控制部，根据所述重沸器所需的蒸汽温度，控制所述降温器向蒸汽喷洒的热水的量。
3.根据权利要求1或2所述的二氧化碳回收型火力发电***，其特征在于，
所述锅炉具有产生主蒸汽的过热器和产生再热蒸汽的再热器，
所述涡轮具有被供给所述主蒸汽而旋转驱动的高压涡轮、被供给所述再热蒸汽而旋转驱动的中压涡轮、以及被供给来自所述中压涡轮的排气蒸汽而旋转驱动的低压涡轮，
所述降温器向来自所述高压涡轮、所述中压涡轮、或所述低压涡轮的蒸汽喷洒所述热水。
4.一种二氧化碳回收方法，具备：
锅炉生成驱动涡轮的蒸汽并产生排放气体的工序；
在吸收塔中，将从所述锅炉排出的所述排放气体中含有的二氧化碳吸收到吸收液中的工序；
在再生塔中，使二氧化碳气体从吸收了二氧化碳的所述吸收液释放，并将该二氧化碳气体排出的工序；
重沸器对来自所述再生塔的吸收液进行加热，并将生成的蒸汽供给至所述再生塔的工序；
冷凝器对来自所述涡轮的排气蒸汽进行冷却而生成冷凝水的工序；
凝缩器将所述冷凝水的一部分作为冷却水，将所述二氧化碳气体凝缩并生成热水的工序；以及
向来自所述涡轮的蒸汽喷洒所述热水，并供给至所述重沸器的工序。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳回收方法，其特征在于，
还具备根据所述重沸器所需的蒸汽温度来控制向蒸汽喷洒的所述热水的量的工序。
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