CZ28872U1 - Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu - Google Patents
Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ28872U1 CZ28872U1 CZ2015-31538U CZ201531538U CZ28872U1 CZ 28872 U1 CZ28872 U1 CZ 28872U1 CZ 201531538 U CZ201531538 U CZ 201531538U CZ 28872 U1 CZ28872 U1 CZ 28872U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- flue gas
- desorption
- capture
- gas
- separation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu
Oblast techniky
Užitný vzor je z oblasti snižování plynných emisí z antropogenních zdrojů. Jeho podstatou je technické řešeni separace CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu, určené pro záchyt CO2 ze spalin energetických zařízení spalujících pevná fosilní paliva.
Dosavadní stav techniky
Výroba elektřiny spalováním fosilních paliv je spojena s vysokou produkcí oxidu uhličitého, který se výrazně podílí na zesilování přirozeného skleníkového efektu. Rostoucí koncentrace CO2 v ovzduší ovlivňuje biogeochemický cyklus uhlíku, tepelnou rovnováhu na zemi a přispívá tím ke změně klimatu. Odvětví energetiky je největším producentem CO2 z antropogenních stacionárních zdrojů.
Jednou z možností snižování CO2 z velkých zdrojů je využití technologií pro záchyt, transport a ukládání příp. jiné využití CO2 (Carbon Capture, Transport and Storage/ Utilization-CCTS/U). Z hlediska řešení celého řetězce CCTS/U je technicky i ekonomicky nejnáročnější řešení záchytu CO2.
V současné době nejpokročilejšími metodami separace CO2 jsou sorpční procesy. Některé z nich byly v návaznosti na různé technologické procesy dovedeny do komerční fáze (fyzikální absorpce methanolem nebo polyethylenglykolem, chemická absorpční vypírka CO2 roztokem aminů), ostatní se zatím nacházejí ve stádiu výzkumu a vývoje.
Tradiční absorbenty na bázi monoehtanolaminu (MEA) jsou těkavé, degradují v oxidativním prostředí za přítomnosti dalších kysele reagujících plynů a jsou silně korozivní. Proto jsou postupně nahrazovány solventy se sféricky chráněnými aminy, terciárními aminy, kombinovanými aminy, solemi aminokyselin nebo amoniakem. Současně s řešením problematiky související s charakteristikami provozních látek jsou pro připravované energetické provozy se záchytem CO2 navrhována opatření vedoucí k zlepšení účinnosti absorpce (mezichlazení absorbéru), k snížení spotřeby přehřáté páry při regeneraci absorbentu (komprese par solventu) a je uvažováno propojení tepelného hospodářství odsiřování a desorpce CO2, a propojení tepelného hospodářství elektrárny a bloku záchytu CO2.
Vhodnou alternativu k absorpčním procesům představuje adsorpce. Výhodou adsorpčních procesů je náhrada kapalných médií pevným sorpčním materiálem, takže dochází k eliminaci výše uvedených problémů. Při použití vhodného sorbentu lze také docílit úspory energie v regeneračním kroku procesu díky omezené přítomnosti vody v systému při tepelné desorpci plynem (TSA) nebo při využití podtlaku namísto zvýšení teploty (VSA).
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení, které je předmětem užitného vzoru, je návrh technologického zařízení pro separaci CO2 ze spalin po spalování v energetických (příp. průmyslových) zařízeních s využitím kontinuálně pracujícího rotačního adsorbéru s tuhými adsorbenty.
Základní vymezení rozsahu technického řešení je dáno na vstupní straně přívodem spalin po standardním odsíření a na výstupní straně odvodem spalin zbavených CO2 a výstupem CO2 dočištěného a připraveného pro transport do lokality jeho uložení, případně dalšího využití. Pomocná chladící media jsou vzduch a voda.
Technické řešení zahrnuje technologii dočištění spalin, kde dochází k doodstranění oxidů síry SOX a oxidů dusíku NOX., dále vlastní jednotku separace CO2 zahrnující rotační kolo, které je rozděleno na tři sekce. První sekce adsorpce, druhá sekce desorpce a třetí sekce chlazení. Na konec technologického řetězce je zařazena část dočištění a komprese CO2. Výstup tvoří plyn o parametrech určených pro transport k místu uložení či dalšího využití. Schéma zařízení pro záchyt CO2 je na obr. 1
-1 CZ 28872 Ul
Charakteristika základních bloků:
První částí technického řešení separace CO2 ze spalin pomocí pevných sorbentů je chlazení a dočištění spalin. Zde jsou spaliny, přiváděné z odsiřovací jednotky, ochlazeny na zadanou teplotu a následně jsou pomocí nástřiku hydroxidu sodného NaOH2 doodstraněny oxidy síry a oxidy dusíku. Takto upravené spaliny jsou pomocí spalinového ventilátoru zavedeny do částí samotné separace CO2.
Technické řešení separace CO2 je složeno z adsorpce, desorpce a chlazení a je založeno na principu rotačního kola s vrstvou sorbentů. Podstatou záchytu CO2 je adsorpce CO2 ze spalin pomocí uhlíkatých sorbentů.
V sekci adsorpce je CO2 navázáno na povrchu sorbentů. Spaliny po průchodu sorbentem jsou zbaveny obsahu CO2 a odváděny do atmosféry. V následné druhé sekci desorpce je adsorbovaný CO2 termicky vytěsněn ze sorbentů. Děje se tak proudem desorpčního plynu (plyn bohatý na CO2) ohřátého na potřebnou teplotu. Desorpění plyn, ohřívaný externí parou, předává sorbentů teplo. (V případě integrace zařízení záchytu CO2 do elektrárny je externí pára přiváděna z parní turbíny energetického bloku). Pro dosažení příznivější ekonomie provozu zařízení pro záchyt CO2, je zařazen předehřev desorpčního plynu odpadním teplem z vystupujícího chladicího vzduchu. Z okruhu uvolněného CO2 je část plynu kontinuálně odváděna k zařízení pro dočištění plynu a jeho kompresi pro potřeby transportu.
Ohřátý uhlíkatý sorbent je po desorpci CO2 v třetí sekci ochlazen protiproudně přiváděným vzduchem na provozní teplotu nutnou pro další adsorpci. Vzduch ze sekce chlazení vystupuje s vysokou teplotou. Jeho teplo je zčásti využito pro předehřev v desorpčním okruhu (rekuperace tepla). Zbylé nevyužité teplo odchází v použitém chladicím vzduchu do atmosféry. Celý sorpční proces probíhá kontinuálně otáčením rotačního kola.
V části dočištění desorbovaného plynu je využita tzv. metoda dvoustupňové mžikové destilace, která je plně dostačující pro čištění desorbovaného plynu na obvykle požadovanou úroveň 95 %. Při kompresi CO2 (do tlaku až 11 MPa) je využit několikastupňový kompresor.
Objasnění výkresů
Na Obr. 1 je schéma zařízení pro sorpci CO2 ze spalin po spalování pevných paliv. Na Obr. 2 je Blokové uspořádání elektrárenského bloku včetně separace CO2.
Příklad uskutečnění technického řešení
Uskutečnění technického řešení je aktuální v elektrárenských provozech s energetickými bloky kategorizovanými jako velká a zvláště velká zařízení spalující pevná fosilní paliva. Klasický blok je tvořen parním kotlem spalujícím hnědé uhlí s podkritickými parametry páry, elektrostatickým odlučovačem popílku pro odloučení tuhých znečišťujících látek, s odsířením spalin (snížení koncentrace SO2 pomocí mokré vápencové metody) a s parní odběrovou kondenzační turbínou. Technologie uvedeného energetického bloku splňuje emisní limity dle 415/2012 Sb. pro kategorií velké a zvláště velké spalovací zdroje. Systém separace CO2 (t. j. zařízení pro separaci CO2) je situován za systémem odsíření spalin. Blokové uspořádání celého elektrárenského bloku vč. zařízení pro separaci CO2 je na obr. č. 2. Vlastní schéma do bloku integrovaného zařízení pro separací CO2 vč. informativních parametrů procesuje na obr. 1.
Zařízení pro sorpci CO2 ze spalin po spalování pevných paliv je tvořeno rotačním absorbérem se sorbentem 21, který je rozdělený na sekci adsorpce 21a, sekci desorpce 21b a na sekci chlazení 21c.
Vstupující spaliny i jsou kouřovodem vedeny do zařízení 20 pro dočištění spalin, kde jsou spaliny zchlazeny a pomocí NaOH doodstraněny oxidy síry SOX a oxidy dusíku NOX. Zchlazené spaliny jsou dále vedeny kouřovodem pomocí spalinového ventilátoru 2 přes výměník 24, ve kterém jsou spaliny ohřátý odpadním teplem chladícího vzduchu, do rotačního absorbéru 21_ určeného pro sorpci CO2.
-2CZ 28872 Ul
Rotační absorbér je tvořen sekci adsorpce 21a, kde dochází k sorpci CO2 obsaženého ve spalinách. CO2 obsažený ve spalinách I je vázán na uhlíkatých sorbentech. Vyčištěný proud spalin je po průchodu sekcí adsorpce 21a veden kouřovodem 3 mimo technologii separace CO2 do komína 29.
V následné sekci desorpce 21b rotačního absorbéru 21 je adsorbovaný CO2 termicky vytěsněn z uhlíkatého sorbentu proudem desorpčního plynu 4, ohřátého ve výměníku 25 externí parou 8 na potřebnou teplotu. Externí pára je přiváděna ze stávající technologie výroby tepla a elektřiny (turbína, kotel). Vystupující desorpění plyn je veden přes výměník 26, kde je dohříván ohřátým chladícím vzduchem vystupující ze sekce chlazení 21c. Ohřátý desorpění plyn následně vstupuje do výměníku 25. Z okruhu desorpčního plynu je část CO2 5 kontinuálně potrubím odváděna k navazujícímu zařízení 22 pro dočištění a kompresi 23 CO2.
Po desorpci v sekci 21b v rotačním absorbéru je ohřátý uhlíkatý sorbent ochlazen v sekci chlazení 21c přiváděným vzduchem 6. Vzduch 6 je přiváděn z vnějšího prostředí ventilátorem 28 do výměníku 27, kde je pomocí ohřátého vystupujícího chladícího vzduchu 7 vstupující vzduch ohříván na požadovanou teplotu. Ohřátý vzduch 7 vystupující ze sekce chlazení 21c rotačního absorbéru 21 předává své teplo ve výměníku 26 a 24 a je odváděn do atmosféry 30. Celý proces probíhá kontinuálně otáčením rotačního kola.
Zařízení pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevných sorbentů je navrženo tak, aby bylo optimálně implementovatelné do stávajících energetických zařízení z hlediska dosažení co nejvyšší účinnosti záchytu CO2 a zachování nejvyšší možné účinnosti celého energetického bloku.
Průmyslová využitelnost
Vyvinuté technické řešení záchytu CO2 ze spalin, které je předmětem užitného vzoru, je možné přímo aplikovat na reálný energetický blok spalující fosilní paliva a tedy užitný vzor podstoupit do projektové části přípravy výstavby nového bloku, případně do přípravy ekologického retrofitu bloku provozovaného. Vyvinuté technické řešení systému záchytu CO2 vychází z průmyslově zvládnutých technologických prvků.
Předností navrženého zařízení pro záchyt CO2 je odstranění všech nebezpečných chemikálií z procesu záchytu CO2. Proces probíhá pomocí fyzikální adsorpce.
Tento způsob záchytu CO2 otvírá velký prostor pro další možnosti využití v průmyslu a to nejen pro energetické zdroje spalující fosilní paliva ale i v oblasti hutnictví, sklářství, petrochemie a dalších.
Hlavní přínos nového technického řešení z pohledu globálního oteplování je v možnosti jeho nasazení i pro menší jednotky a tím minimalizování vypouštěného CO2 do atmosféry.
Claims (1)
1. Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin vzniklých po spalování pevných fosilních paliv ve velkých a zvláště velkých spalovacích zdrojích na bázi pevných sorbentů, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení (20) dočištění spalin (1) pro doodstranění oxidů síry a oxidů dusíků pomocí NaOH, tepelný výměník (24) pro ohřev spalin odpadním teplem před vstupem do adsorbéru, rotační adsorbér (21) rozdělený do tří sekcí a to adsorpční (21a), desorpění (21b) a chladící (21c), a určený pro separaci CO2, zařízení (22) pro dočištění separovaného CO2 a zařízení (23) pro kompresy CO2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2015-31538U CZ28872U1 (cs) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ2015-31538U CZ28872U1 (cs) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ28872U1 true CZ28872U1 (cs) | 2015-11-23 |
Family
ID=54771419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ2015-31538U CZ28872U1 (cs) | 2015-09-18 | 2015-09-18 | Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ28872U1 (cs) |
-
2015
- 2015-09-18 CZ CZ2015-31538U patent/CZ28872U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6498483B2 (ja) | ガス回収濃縮装置 | |
KR101110661B1 (ko) | 발전설비용 산성가스 분리 시스템 | |
EP2700615B1 (en) | Dual Stream System and Method for Producing Carbon Dioxide | |
AU2011259879B2 (en) | Exhaust gas treatment system and method | |
AU2012213152B2 (en) | Apparatus and system for NOX reduction in wet flue gas | |
AU2011259877B2 (en) | Exhaust gas treatment system and method | |
CA2785320A1 (en) | Heat recovery system of the boiler with co2 capture system | |
KR20120066660A (ko) | 연도 가스 스트림 처리 시스템에서 발생되는 에너지를 포획하여 활용하기 위한 방법 및 시스템 | |
US9138677B2 (en) | Ammonia stripper for a carbon capture system for reduction of energy consumption | |
JP5525992B2 (ja) | 二酸化炭素吸収装置を備えた火力発電プラント | |
AU2011259873B2 (en) | Air pollution control system and method | |
JP2020044504A (ja) | 二酸化炭素分離回収装置 | |
JP2015529545A (ja) | 酸素燃焼プロセスから生成される酸性化合物の制御方法 | |
JP2014042904A (ja) | 飛散アミン処理装置を備えたco2回収システムおよびその制御方法 | |
AU2012226513B2 (en) | System and method for low NOx emitting regeneration of desiccants | |
AU2022270215A1 (en) | Methane and carbon dioxide reduction with integrated direct air capture systems | |
CA2900011C (en) | Exhaust gas treatment system and exhaust gas treatment method | |
WO2013114314A1 (en) | A gas processing unit comprising a device for removing nitrogen oxides | |
EP2724770A1 (en) | Absorption unit for drying flue gas | |
JP2009262086A (ja) | 石炭ボイラ排ガスの二酸化炭素回収方法及び石炭ボイラ排ガスの二酸化炭素回収システム | |
CA2912158A1 (en) | Method and apparatus for sox and co2 removal from flue gas | |
CZ28872U1 (cs) | Technologický systém pro záchyt CO2 ze spalin na bázi pevného sorbentu | |
EP2540377A1 (en) | A method of cleaning a carbon dioxide rich flue gas | |
González Plaza et al. | Development of carbon-based vacuum, temperature and concentration swing adsorption post-combustion CO2 capture processes | |
González Plaza et al. | Evaluation of a novel multibed heat-integrated vacuum and temperature swing adsorption post-combustion CO2 capture process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20151123 |
|
MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20190918 |