CN103717847A

CN103717847A - 用于回收冷凝水的方法和烧化石燃料的发电站

Info

Publication number: CN103717847A
Application number: CN201280037740.1A
Authority: CN
Inventors: R.施奈德; H.施拉姆
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-04-09
Also published as: US20140150699A1; WO2013017483A1; EP2551477A1; EP2737182A1

Abstract

本发明涉及一种烧化石燃料的发电站（10），包括燃烧装置（11）、连接在烧化石燃料的发电站（10）下游用于分离CO₂的CO₂分离器（16）、以及连接在CO₂分离器（16）下游的CO₂压缩机站（17），该CO₂压缩机站（17）包括一定数量的压缩级（50）和用于中间冷却的冷却器（51）。按照本发明，为了回收冷凝水，冷却器（51）通过冷凝水管（52、53、60、61）与CO₂分离器（16）或烧化石燃料的发电站（10）连接。本发明还涉及一种实施冷凝水回收的方法。

Description

用于回收冷凝水的方法和烧化石燃料的发电站

技术领域

在发电用的烧化石燃料的发电站中，通过燃烧化石燃料产生含二氧化碳的烟气。为避免或减少二氧化碳排放，必须从烟气中分离出二氧化碳。为了从气体混合物中分离二氧化碳，众所周知一些不同的方法。尤其为了在燃烧过程后从烟气分离出二氧化碳，常用吸收-解吸法。在大规模工业中，二氧化碳借助溶剂从烟气中洗出（CO₂吸收过程）。

背景技术

常用的吸收剂是洗涤液添加剂的水溶液，例如Methanlolamin（MEA）、氨基酸盐或钾碱。这些洗涤液添加剂显示对二氧化碳（CO₂）有良好的选择性和高的容量。

但是在进行CO₂吸收过程时，还总是连续蒸发部分水。水蒸气与净化CO₂后的烟气一起从吸收器排出。通过从吸收剂循环中排出水，改变了水与洗涤液添加剂，如胺、氨基酸盐或钾碱之间的稀释比。因此必须向吸收剂循环中连续输送补给水，以补偿通过蒸发排出的水。

为了补充补给水，经常使用脱矿质的水或软水（Demin-Wasser）。为了制备这种水部分地造成高成本。对于补充装备有CO₂分离器的发电站而言，在同一个过程中必须同时提供软水制备装置，这带来高的投资和运行成本。这种软水制备装置也已经安装在发电站中的一个必需的容积内，作为做好吸收准备的设备，它仅准备在以后补充装备或装入CO₂分离器。对于尚未做好吸收准备的发电站而言，则在补充装备CO₂分离器的过程中需要扩展电厂现有的软水制备装置。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，提供一种烧化石燃料的发电站，通过它尽管设置与发电站连接的CO₂分离器，仍能减少软水制备装置的安装和运行成本。此外本发明要解决的技术问题还在于，提供一种用于回收冷凝水的方法，采用这种方法可以减轻连接有CO₂分离器的电厂的软水制备装置的负担。

所述技术问题通过按照权利要求1特征部分的烧化石燃料的发电站得以解决。据此，烧化石燃料的发电站包括烧化石燃料的燃烧装置，其中通过燃烧化石燃料形成含CO₂的烟气。在发电站下游连接用于将CO₂从烟气中分离出来的CO₂分离器。它包括连接在吸收剂循环内的吸收器和解吸器。为了液化在CO₂分离器内分离的CO₂，在CO₂分离器下游连接CO₂压缩机站，它与用于引出分离的CO₂的解吸器连接。在这里，压缩机站包括一个具有一定数量压缩级的压缩机，其中，在所述压缩级之间分别连接一个冷却器用于冷却压缩的CO₂。现在，按照本发明，在冷却压缩的CO₂时形成的冷凝水，通过冷凝水管引回到CO₂分离器和/或烧化石燃料的发电站。

本发明导致利用高品质冷凝水，这种冷凝水是在压缩CO₂时同时产生的。因此进一步使用这种冷凝水也是特别有利的，因为在压缩CO₂时同时产生大量冷凝水。在这里，还可以在冷凝水管内连接过滤器或其他分离器，目的是滤出处于冷凝水中的残渣。

通过按照本发明将CO₂压缩机的冷却器经由冷凝水管与CO₂分离器和/或烧化石燃料的发电站连接，在新建发电站时可以设计相应地较小的软水制备装置，因为它只须为CO₂分离器提供很小量的软水。

按一种特别有利的扩展设计，冷凝水管与烧化石燃料的发电站的用于制备软水的软水制备装置连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为预净化水提供用于所述制备装置。在制备装置中，再从剩余的杂质，尤其如活性添加剂残渣或CO₂中释出冷凝水。

按本发明另一种优选的实施方式，冷凝水管直接与CO₂分离器的吸收剂循环连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以直接作为补给水流提供用于CO₂分离器。在这方面特别有利的是，在冷凝水管内连接冷凝水存储器，从而可以暂存冷凝水。此外还可以在冷凝水管中连接调节器，所以可以有目的地可控制地向CO₂分离器供给冷凝水。

作为替代方式或者与将冷凝水管与CO₂分离器连接相结合地，将冷凝水管与烧化石燃料的发电站的水汽循环连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为给水提供用于电厂。在这里也可以实施暂存或调节过程，调节过程根据要供应的给水将相应的冷凝水引入水汽循环中。在这方面有利的是，将冷凝水引入水汽循环的凝汽器中，因为通过冷凝水有助于在凝汽器内凝结。调节也是有意义的，它根据所需要供给的水量，将冷凝水或作为补给水引入或分配给CO₂分离过程，或作为给水引入或分配给水汽循环。

冷凝水也可以有利地作为过程水提供用于电厂。在传统的发电用的电厂中，在附加过程的不同位置存在对软水的需求。为此规定，冷凝水管与烧化石燃料的发电站的过程水管连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为过程水提供用于不同的过程。

本发明有关方法的技术问题通过权利要求6的特征部分得以解决。为了回收冷凝水和为了减轻水处理装置的负担，这是烧化石燃料发电过程的组成部分，冷凝水从压缩的CO₂的中间冷却装置，重新引回连接在发电站下游的CO₂分离过程或发电过程。

恰当地，冷凝水在这里作为预净化水供给包括发电过程的软水制备过程（软水制备装置）。由此显著减轻水处理过程的负担，因为只须将少量新鲜软水从外部加入过程中。

也特别有利的是，冷凝水作为补给水供给CO₂分离过程变换吸收与解吸过程的水循环。作为其替代或补充方式，也有利的是，冷凝水作为给水供给发电过程的水汽循环。同样作为回收用作补给水或给水的替代或补充方式，冷凝水也可以作为过程水供给与发电过程连接的过程。

与氨基酸盐作为洗涤液的材料相结合地，特别有利地适用本方法，因为与胺相比氨基酸盐没有明显的蒸汽压，并因而也不会通过冷凝水从CO₂分离过程排出。因此在使用氨基酸盐时冷凝水有特别高的纯度，因为它没有洗涤液的材料或它们的残渣。

附图说明

下面借助附图详细说明本发明的实施例。其中：

图1表示烧化石燃料的发电站，其具有在吸收剂循环内和在发电站水汽循环内的冷凝水回收管；以及

图2表示通过CO₂分离器减轻烧化石燃料的发电站的水处理装置负担的方法。

具体实施方式

图1表示烧化石燃料的发电站10，它具有作为燃烧装置11的燃气轮机设备和通过烟气通道13连接在燃烧装置11的燃气轮机下游的废热锅炉12，凝汽器20，软水制备装置22，连接在烟气通道13内的CO₂分离器16，以及连接在CO₂分离器16下游的压缩机17，压缩机17具有一定数量的压缩级和中间冷却级50、51。

在燃烧装置11的燃气轮机中燃烧化石燃料，在此过程中形成含CO₂的烟气。烟气通过烟气通道13供给废热锅炉12用于产生蒸汽19。蒸汽19又供给在这里没有详细表示的汽轮机装置18，蒸汽19在那里膨胀，接着输送给凝汽器20，以及降压成给水21。蒸汽19在凝汽器20中凝结后，给水21被供给软水制备装置22。软水制备装置22为了回收给水又通过给水管21与废热锅炉12连接。用于蒸汽19的管道和给水21的管道构成一个水汽循环。

为了引出烟气13，废热锅炉12与CO₂分离器16连接。CO₂分离器16基本上由吸收器30和解吸器31组成，它们连接在吸收剂循环33内。在吸收剂循环33内，各种换热器设有一些阀和泵，对它们不再进一步讨论。CO₂分离器16排出主要从其他组成部分释放的气态CO₂40供给压缩机17。

压缩机17由一定数量的压缩级50和由设置在压缩级之间的中间冷却器或冷却器级51组成。中间冷却器51具有冷凝水排放管52，它们共同汇入冷凝水输出管53内。冷凝水输出管53与冷凝水储罐54连接。

冷凝水储罐54又通过冷凝水管60与吸收剂循环33连接。优选地与加装吸收剂的管39连接。在冷凝水管60内连接调节阀85，借助它可以调整冷凝水输入量。在储罐54上还连接一根冷凝水管61，它将储罐54与软水制备装置22连接起来。在冷凝水管61内也连接调节阀86用于调节冷凝水流量。图中没有表示泵或出口阀，它们同样可连接在冷凝水管60、61中。

图中同样没有表示另一根冷凝水管，它连接储罐54与汽轮机装置18的水汽循环。

图2表示减轻具有CO₂分离器的烧化石燃料的发电站的水处理装置负担的方法，包括发电过程70、连接在发电过程70下游的CO₂分离过程71、以及连接在CO₂分离过程下游的压缩过程72。在发电过程70内产生烟气13，为了分离将它引入CO₂分离过程71。在CO₂分离过程中，从烟气13中分离出CO₂。分离出来的气态CO₂接着被输往压缩过程72，它在那里，如附图没有详细表示的那样，在多个过程级中压缩。在压缩级之间进行CO₂的冷却，此时形成冷凝水73。现在冷凝水作为补给水80引回CO₂分离过程71中，以及作为其替代方式或与此同时作为给水81重新引回发电过程70中。补给水80在这里优选地被引入到加了吸收剂的流动中。给水81优选地引入到凝汽器内或包括发电站的水处理装置中。

Claims

1.一种烧化石燃料的发电站（10），包括烧化石燃料并分离烟气（13）的燃烧装置（11）、连接在烧化石燃料的发电站（1）下游用于将CO₂从烟气（13）分离出来的CO₂分离器（16），所述CO₂分离器包括连接在吸收剂循环（33）内的吸收器（30）和解吸器（31）；以及所述发电站（10）还包括连接在CO₂分离器（16）下游的CO₂压缩机站，为了引出分离的CO₂所述CO₂压缩机站与解吸器（31）连接以及为了液化分离的CO₂所述CO₂压缩机站包括具有一定数量压缩级（50）的压缩机（17），其中，在所述压缩级（50）之间连接一个或多个冷却器（51）用于中间冷却压缩的CO₂，其特征为：所述冷却器（51）通过冷凝水管（52、53、60、61）与CO₂分离器（16）和/或烧化石燃料的发电站（1）连接。

2.按照权利要求1所述的烧化石燃料的发电站（10），其特征为，冷凝水管（60）与CO₂分离器（16）的吸收剂循环（33）连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为补给水流（80）提供用于CO₂分离器（16）。

3.按照权利要求1或2所述的烧化石燃料的发电站（10），其特征为，冷凝水管（61）与烧化石燃料的发电站（10）的水汽循环（19、21）连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为给水（81）提供用于烧化石燃料的发电站（10）。

4.按照权利要求1至3之一所述烧化石燃料的发电站（10），其特征为，冷凝水管（61）与烧化石燃料的发电站（10）的过程水管连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为过程水（81）提供用于烧化石燃料的发电站（10）。

5.按照权利要求1至4之一所述烧化石燃料的发电站（10），其特征为，冷凝水管（61）与烧化石燃料的发电站的用于制备软水的制备装置连接，所以在中间冷却CO₂时凝结的水可以作为预净化水提供用于所述制备装置。

6.一种用于回收冷凝水（73）的方法，这是烧化石燃料的发电过程（70）的组成部分，在所述发电过程（70）的下游连接CO₂分离过程（71），以及，在CO₂分离过程（71）的下游连接压缩过程（72），所述压缩过程（72）由一定数量的过程级组成，在所述过程级之间分别连接一个冷却过程，其中，从所述冷却过程抽出冷凝水（73），以及，抽出的冷凝水（73）重新引回到所述CO₂分离过程（71）或烧化石燃料的发电过程（70）中。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，所述冷凝水（73）作为补给水（80）供给CO₂分离过程（71）变换吸收与解吸过程的水循环。

8.按照权利要求6或7之一所述的方法，其中，所述冷凝水（73）作为给水（81）供给所述发电过程的水汽循环。

9.按照权利要求6至8之一所述的方法，其中，所述冷凝水（73）作为过程水供给与所述发电过程连接的过程。

10.按照权利要求6至9之一所述的方法，其中，所述冷凝水（73）作为预净化水供给包括发电过程的软水制备过程。