CN107866134B - 一种高效利用机组蒸汽的co2捕集液再生***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高效利用机组蒸汽的CO2捕集液再生***和方法,第一换热器的第一入口接收来自吸收塔的富液,第一换热器的第一出口连接第二换热器的第一入口,第二换热器的第一出口连接再生塔,再生塔的贫液出口连接第二换热器的第二入口,再生塔的气液出口连接第一换热器的第二入口,第一换热器的第二出口连接冷却器的入口,冷却器的出口连接气液分离器,由气液分离器的液体出口设有两路,一路连接至再生塔,另一路连接至第三换热器的第一入口,第三换热器的第一出口和第二入口分别连接再沸器的入口和第二换热器的第二出口,第三换热器的第二出口向吸收塔提供贫液,再沸器的出口连接再生塔,再沸器的蒸汽入口与中压缸蒸汽管道连接。
Description
技术领域
本发明涉及烟气二氧化碳捕集技术领域,具体涉及一种高效利用机组蒸汽的CO2捕集液再生***和方法。
背景技术
二氧化碳是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一,对温室效应的贡献达到55%。目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近300亿吨,二氧化碳利用量则仅为1亿吨左右,远不到排放总量的百分之一。
煤炭是我国长期的主导能源和重要工业原料,正在向基础能源的战略地位发生转变,煤炭利用的技术创新支撑了煤炭工业的长足发展、产量的快速增长、生产力水平的大幅提高,为经济社会健康发展做出了突出贡献。但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决,其中我国约75%以上的CO2排放来自燃煤,是最主要的CO2排放源。
利用醇胺溶液从燃煤电厂烟气中进行二氧化碳捕集的技术已经成熟,并在多个国家有工程示范。烟气中的二氧化碳在吸收塔与复合胺反应生成氨基甲酸盐,并被输送至再生塔加热分解还原为复合胺和二氧化碳,复合胺溶液返回吸收塔进行再次吸附,而二氧化碳气体则经加压、除杂、提纯、液化等工序,提纯为纯度为99.99%的二氧化碳。脱碳工艺流程主要由烟气预处理***、填料吸收塔、填料再生塔、排气洗涤***、溶液***、产品气处理***(包括冷凝、气液分离、压缩)、循环水冷却***、辅助蒸汽***以及水平衡维持***等组成。精处理工艺流程主要由二氧化碳气体储存***、二氧化碳气体压缩***、二氧化碳提纯***、制冷***以及储存装车***等组成。
但是,由于电站烟气具有气量大,分压低等特点,上述技术运用于电站能耗高、蒸汽消耗量大的问题较为突出。要减少消耗,提高效率,需通过开发新型的蒸汽和余热的利用方式来降低能耗,促进碳捕集的大规模推广。
试验研究发现,对于传统的二氧化碳捕集技术,溶液在再生过程中会消耗大量低压蒸汽,而低压蒸汽是通过从中压缸抽出的高品质蒸汽减温减压而来,此过程中减温减压的蒸汽热量利用率低,造成***整体能耗大。
本发明即是在考虑蒸汽高效利用的前提下,改进了整体的CO2捕集液再生***,提高了能源的利用率,为电厂二氧化碳捕集提供了一种可行的优化方案。
发明内容
有鉴于上述技术问题,本发明提供了一种CO2捕集液再生***,包括再生塔、再沸器、气液分离器、第一换热器、第二换热器、第三换热器和冷却器;所述第一换热器的第一入口接收来自吸收塔的富液,所述第一换热器的第一出口连接所述第二换热器的第一入口,所述第二换热器的第一出口连接所述再生塔,所述再生塔的贫液出口连接所述第二换热器的第二入口,所述再生塔的气液出口连接所述第一换热器的第二入口,所述第一换热器的第二出口连接所述冷却器的入口,所述冷却器的出口连接所述气液分离器,由所述气液分离器的液体出口设有两路,一路连接至所述再生塔,另一路连接至所述第三换热器的第一入口,所述第三换热器的第一出口和第二入口分别连接所述再沸器的入口和所述第二换热器的第二出口,所述第三换热器的第二出口向吸收塔提供贫液,所述再沸器的出口连接所述再生塔,所述再沸器的蒸汽入口与中压缸蒸汽管道连接。
进一步地,所述再生塔为填料或板式蒸馏塔。
进一步地,所述再沸器的蒸汽出口与需要利用蒸汽的设备相连。
进一步地,所述需要利用蒸汽的设备是除氧器。
进一步地,所述CO2捕集液再生***还包括补液泵,所述气液分离器的液体出口连接至所述补液泵的入口,在所述补液泵的出口分为两路,分别连接至所述再生塔和所述第三换热器的第一入口。
进一步地,所述气液分离器的液体出口至所述再生塔的支路上设置有流量调节装置。
进一步地,所述再生塔下段设置有回流汽分布管,其连接所述再沸器的出口,所述回流汽分布管上设置有气孔。
本发明还提供了一种CO2捕集液再生方法,具体是将来自吸收塔的富液先与来自再生塔气液出口的气液进行第一次换热,再与来自再生塔贫液出口的贫液进行第二次换热,两次换热后再进入再生塔;将来自再生塔气液出口的气液进行气液分离后,液路输出设为两路,一路流入再生塔,另一路用于与流向吸收塔的贫液进行换热;以中压缸蒸汽作为再沸器的蒸汽来源。
进一步地,中压缸蒸汽经再沸器后再返回需要利用蒸汽的设备。
进一步地,来自再生塔气液出口的气液进行气液分离后,流回再生塔的液体支路上设置流量调节装置。
本发明的CO2捕集液再生***及方法的有益效果包括:
1、将从机组中压缸抽出的高品质蒸汽除去减温减压的过程,直接与再沸器里的回流液换热,换热后的蒸汽返回除氧器,汽化的回流液进入再生塔底部加热CO2捕集液以解吸CO2。此过程有效解决了高品质蒸汽由于减温减压所造成的能量浪费,用直接换热方式替代传统的间接换热方式提高了能量的利用效率,放热后的高品质蒸汽返回除氧器,蒸汽热量能有效的充分利用。
2、利用再生塔的再生气与富液进行热交换,同时实现了对富液的预热,以及对再生气的降温。
3、利用再生气气液分离后的回流液与贫液进行热交换,即实现了对贫液的进一步冷却,也预热了待进入再沸器的回流液,此过程在碳捕集***内部完成梯度热量交换,减少外部热量和冷量的消耗。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的***示意图;
附图标记说明:
1—贫富液换热器,2—再生塔,3—富液预热器,4—再生气冷却器,5—再生气分离器,6—回流补液泵,7—回流液流量调节阀,8—贫液预冷器,9—再沸器, 10—回流汽分布管,11—中压缸,12—除氧器。
具体实施方式
在本发明的实施方式的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对发明的限制。附图为原理图或者概念图,各部分厚度与宽度之间的关系,以及各部分之间的比例关系等等,与其实际值并非完全一致。
图1示出了本发明的一个较佳实施例的***示意图,其中包括贫富液换热器1、再生塔2、富液预热器3、再生气冷却器4、再生气分离器5、回流补液泵6、回流液流量调节阀7、贫液预冷器8、再沸器9和回流汽分布管10。再生塔2为填料或板式蒸馏塔。
富液预热器3和吸收塔(图中未示出)底部富液出口端相连,接收来自吸收塔的富液,富液预热器3富液出口端与贫富液换热器1富液入口端连通,贫富液换热器1富液出口端与再生塔2上段相连,富液进入再生塔2进行解吸。贫富液换热器 1贫液入口端与再生塔2底部的贫液出口端连通,贫富液换热器1贫液出口端与贫液预冷器8贫液入口端连通,贫液预冷器8贫液出口端与吸收塔连通,向吸收塔提供贫液。
富液预热器3气液入口端与再生塔2顶端的气液出口端相连,富液预热器3 气液出口端与再生气冷却器4气液入口端连通,再生气冷却器4气液出口端连接再生气分离器5,由再生气分离器5进行气液分离,再生气分离器5底端的液体出口端与回流补液泵6入口端相连,回流补液泵6的出口端设置有两路,一路与再生塔 2上段相连,该支路上设有回流液流量调节阀7,以对流量进行调整,另一路与贫液预冷器8回流液入口端相连。贫液预冷器8回流液出口端与再沸器9回流液入口端相连,再沸器9回流汽出口端与再生塔2下段相连。具体地,再生塔2下段设有回流汽分布管10,其连接再沸器9回流汽出口端,回流汽分布管10上设有气孔。再沸器9蒸汽入口端与机组的中压缸11蒸汽管道相连,再沸器9蒸汽出口端与除氧器12相连。
本实施例的***的具体工艺流程如下:
来自吸收塔捕集吸收二氧化碳后的富液通过富液预热器3,与再生塔2输出的 CO2气液进行热交换,从而达到预热的效果。接着再通过贫富液换热器1与来自再生塔2底部的贫液进行热交换再次升温,完成后进入再生塔2上段喷淋而下。
经贫富液换热器1与富液热交换放热后的贫液通过贫液预冷器8与来自再生气分离器5的回流液热交换再次放热之后,去向吸收塔。再生塔2内的溶液在其底部与回流汽混合加热解吸,CO2气液从再生塔2顶部流出,经富液预热器3与来自吸收塔的富液进行热交换放热后,再经再生气冷却器4冷却,继而进入再生气分离器 5,分离后的CO2气体从再生气分离器5顶部流出进入后续压缩液化工段,分离的回流液体从再生气分离器5底部进入回流补液泵6入口,回流补液泵6出口设有两路,一路与再生塔2上段相连,该支路上设有回流液流量调节阀7,用以控制回流液从再生塔2上段进入再生塔2的流量,另一路与贫液预冷器8相连,用于与在去向吸收塔的贫液进行热交换,以预热回流液并进一步冷却贫液。回流液经贫液预冷器8吸热后进入再沸器9,回流液经再沸器9再次吸收热量汽化后,进入再生塔2 底部回流汽分布管10放热,以对再生塔2内的溶液进行加热解吸。
在本实施例的***中,从机组中压缸11抽出的高品质蒸汽不经过减温减压的过程,直接接入再沸器9,与再沸器9内的回流液进行换热,回流液汽化后输出至再生塔2下段。而经再沸器9放热后的蒸汽,返回至需要利用蒸汽的设备,本实施例中蒸汽返回至除氧器12中进行再利用。
本实施例的CO2捕集液再生***及方法,有效解决了高品质蒸汽由于减温减压所造成的能量浪费,用直接换热方式替代传统的间接换热方式提高了能量的利用效率,放热后的高品质蒸汽返回除氧器,蒸汽热量能有效的充分利用;利用再生塔流出的CO2气液与富液进行热交换,同时实现了对富液的预热,以及对CO2气液的降温;利用CO2气液分离后的回流液与贫液进行热交换,既实现了对贫液的进一步冷却,也预热了待进入再沸器的回流液,此过程在碳捕集***内部完成梯度热量交换,减少外部热量和冷量的消耗。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种CO2捕集液再生***,其特征在于,包括再生塔、再沸器、气液分离器、第一换热器、第二换热器、第三换热器和冷却器;所述第一换热器的第一入口接收来自吸收塔的富液,所述第一换热器的第一出口连接所述第二换热器的第一入口,所述第二换热器的第一出口连接所述再生塔,所述再生塔的贫液出口连接所述第二换热器的第二入口,所述再生塔的气液出口连接所述第一换热器的第二入口,所述第一换热器的第二出口连接所述冷却器的入口,所述冷却器的出口连接所述气液分离器,由所述气液分离器的液体出口设有两路,一路连接至所述再生塔,另一路连接至所述第三换热器的第一入口,所述第三换热器的第一出口和第二入口分别连接所述再沸器的入口和所述第二换热器的第二出口,所述第三换热器的第二出口向吸收塔提供贫液,所述再沸器的出口连接所述再生塔,所述再沸器的蒸汽入口与中压缸蒸汽管道连接。
2.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,所述再生塔为填料或板式蒸馏塔。
3.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,所述再沸器的蒸汽出口与需要利用蒸汽的设备相连。
4.如权利要求3所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,所述需要利用蒸汽的设备是除氧器。
5.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,还包括补液泵,所述气液分离器的液体出口连接至所述补液泵的入口,在所述补液泵的出口分为两路,分别连接至所述再生塔和所述第三换热器的第一入口。
6.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,所述气液分离器的液体出口至所述再生塔的支路上设置有流量调节装置。
7.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***,其特征在于,所述再生塔下段设置有回流汽分布管,其连接所述再沸器的出口,所述回流汽分布管上设置有气孔。
8.如权利要求1所述的CO2捕集液再生***的CO2捕集液再生方法,其特征在于,将来自吸收塔的富液先与来自再生塔气液出口的气液进行第一次换热,再与来自再生塔贫液出口的贫液进行第二次换热,两次换热后再进入再生塔;将来自再生塔气液出口的气液进行气液分离后,液路输出设为两路,一路流入再生塔,另一路用于与流向吸收塔的贫液进行换热;从机组中压缸抽出的蒸汽不经过减温减压的过程,直接接入再沸器,与再沸器内的回流液进行换热,回流液汽化后进入再生塔底部放热,以对再生塔内的溶液进行加热解吸,经再沸器放热后的中压缸蒸汽,返回至除氧器进行再利用。
9.如权利要求8所述的CO2捕集液再生方法,其特征在于,来自再生塔气液出口的气液进行气液分离后,流回再生塔的液体支路上设置流量调节装置。
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