WO2013124125A1 - Verbesserung der enthalpischen prozesseffizienz einer co2-abscheidevorrichtung in einer kraftwerksanlage - Google Patents

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WO2013124125A1
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Benjamin HÄFNER
Rüdiger Schneider
Henning Schramm
Ralf Ziegler
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    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the invention relates to a method for separating carbon dioxide (CO 2 ) from a flue gas of a fossil-fired power plant.
  • the invention also relates to a fossil-fired power plant with a combustion device, a water-steam cycle and a carbon dioxide ⁇ device.
  • the described separation of carbon dioxide is carried out by the absorption-desorption process with a detergent.
  • a conventional absorption-desorption tion process the flue gas is brought into contact in a Absorp ⁇ tion column or absorber with a selective solvent as a detergent.
  • the washing ⁇ medium carbon dioxide absorbs.
  • the purified flue gas is discharged from the absorption column for further processing or discharge.
  • the carbon dioxide loaded solution ⁇ medium is used for removal of the solvent in a desorption column or disassembly of the carbon dioxide and Regenerie ⁇ tion sorber.
  • the separation in the desorption column can be carried out thermally. In this case, the complementary and loaded ⁇ tel is heated, wherein a gas vapor mixture of gaseous carbon dioxide and vaporized solvent (exhaust vapors) corresponds stands.
  • the evaporated solvent is then removed from the
  • the carbon dioxide can now be compressed and cooled in several stages, and sent for storage or recycling.
  • the regenerated solvent is passed again to the absorber column, where it can again absorb carbon dioxide from the carbon dioxide-containing flue gas.
  • the regenerated solvent is heat exchanged in a lean rich solvent heat exchanger with the loaded solvent in such a way that part of the heat contained in the regenerated solvent is transferred to the loaded solvent.
  • the main problem with the existing methods of separating carbon dioxide from a flue gas is, in particular, the very high energy required for desorption in the form of heating energy.
  • the heating energy is provided by steam, which must be removed from the water-steam cycle of pre ⁇ switched power plant as process steam.
  • the power plant process is therefore reduced by the proportion of extracted process steam in its performance.
  • EP0133208 a method for supporting the regeneration of the absorption medium in the desorber is called, which is also referred to as lean-solvent flash method.
  • EP 1759756-A1 shows the lean-solvent reheating process in which the desorption step is supported laterally.
  • An interconnection disclosed in DE 2817084-C2 supports the absorption step by side cooling.
  • Another method of extended interconnection disclosed the patent DE1167318 with the so-called split-feed method.
  • the object of the invention is a method for separating carbon dioxide from a flue gas of a fossil-fueled
  • Another object of the invention is to provide a fossil-fired power plant with a carbon dioxide ⁇ device, which allows a high separation efficiency with low own energy demand and at the same time favorable overall efficiency of the power plant.
  • a combustion step for separating carbon dioxide from a flue gas of a fos ⁇ sil fired power plant, a combustion step, an absorption step and a desorption step are performed.
  • a fossil fuel is burned in a combustion chamber, forming a hot, carbon dioxide-containing flue gas, which is discharged from the combustion chamber via a flue gas line.
  • the absorption step the carbon dioxide-containing flue gas from the flue-gas line is converted into a flue gas line.
  • the laden absorption medium from the absorption medium line is introduced into a desorber, wherein the desorber is supplied with heating steam from the water-steam cycle of the fossil-fired power plant ⁇ system, and in which the laden Ab ⁇ sorption medium is regenerated.
  • the laden absorption medium before it is introduced into the desorption step is then guided in heat exchange with the flue gas from the flue gas line.
  • the invention is particularly suitable for power plants with a relatively high flue gas temperature. Due to the heat exchange with the loaded absorption medium heat is removed from the flue gas. By cooling the flue gas on the one hand, the flue gas cooler (Flue gas cooler) relieved, which is required for the cooling of the flue gas. By Ent ⁇ utilization of the flue gas cooler that has less need for cooling water, which also leads to energy savings in the promotion of the cooling water. On the other hand, is relieved by the transfer of heat to the loaded absorption medium of the De ⁇ sorption so significantly less Schuener ⁇ energy is required in the form of process steam. As the power plant therefore has less process steam to remove, more steam is available for power generation, which in turn leads to a significant increase in the efficiency of the power plant process.
  • the invention has proven to be particularly advantageous in combination with the so-called solvent flash method.
  • the desorption step is followed by a relaxation process in which the regenerated absorption medium is expanded.
  • a vapor and a relaxed liquid absorption medium are formed.
  • the steam is now returned to the desorption step. leads.
  • the process according to the invention in combination with the solvent-flash process has a particularly advantageous effect on the lean-rich-solvent heat exchanger. Since the temperature of the regenerated absorption medium decreases in the relaxation process by the relaxation, more heat from the flue gas can be used in the absorption ⁇ step.
  • the advantages of solvent flash process can be used who ⁇ advantageously utilized in conjunction with the inventive method. It is surprising, in particular, that the process according to the invention does not adversely affect the solvent flash process, or vice versa, but that the positive effect effect is enhanced.
  • the erfindungsge ⁇ Permitted method behaves advantageously in combination with the split-feed- method.
  • the laden Ab ⁇ sorption medium from the absorption step is taken in a total ⁇ current, and at least divided into a first partial flow and a second partial flow.
  • the second partial flow is conducted with the relaxed absorption medium in heat exchange.
  • the first partial flow is fed to the Desorpti ⁇ onsuze at a first process stage and the second part stream ⁇ the desorption step at a second process stage.
  • the first stage of the process is operated advantageously at a temperature Tem ⁇ Tl, and the second process step at a temperature T2, said temperature Tl is lower than the temperature T2.
  • the temperatures are related to the pressures of the process stages.
  • the first process stage is preferably operated at a pressure PI, and the second process ⁇ stage at a pressure P2.
  • the pressure PI is lower than the pressure P2.
  • the pressure P2 corresponds approximately to the atmospheric pressure corresponding to the present barometric height.
  • the pressure P2 can deviate up to 50 bar from the atmospheric pressure.
  • a solution of H 2 O and amine derivatives is used as the absorption medium as the absorption medium.
  • the salts of the amino acids are suitable here, since they show no appreciable vapor pressure, and thus are not discharged into the atmosphere by the absorption.
  • the fossil-fired power plant includes a combustion device and a carbon dioxide separation device, wherein the carbon dioxide separation device comprises an absorption unit and a desorption unit, wherein the absorption unit and the desorption unit are connected to each other via an absorption medium line.
  • the absorption medium line is designed such that a loaded absorption medium from the absorption unit is transferred to Sorptionsech is performed.
  • a heat exchanger is now provided which cooperates with the flue gas line and the absorption medium line such that heat can be transferred from a flue gas guided in the flue gas line to an absorption medium guided in the absorption medium line.
  • the heat exchanger may be a cross-flow heat exchanger, in which the fluids to be passed through are cross-flow in heat exchange with each other. It is also conceivable, however, the use of countercurrent or DC heat exchangers.
  • the carbon dioxide separation device further comprises a pressure vessel, which is connected via a return line and a steam line to the desorption, that on the return line to the pressure vessel, a regenerated absorption medium from the desorption is fed, and by the liberated heat of the through Relaxation of the regenerated absorption medium formed steam via a steam line from the pressure vessel in the desorption is traceable.
  • a compressor is connected in the steam line, via which a vacuum can be set in the pressure vessel.
  • the absorption medium line branches into at least a first part line and a second part line.
  • the first part ⁇ line is connected to an upper portion of the desorption.
  • the second part of the line is connected to a lower portion of the desorption.
  • the heat exchanger is connected on the secondary side in the second sub-line of the absorption medium line.
  • the upper part of the range differs from the lower part by different pressure and temperature operating conditions.
  • 1 shows a method for separating carbon dioxide from a flue gas of a fossil-fired power plant ⁇ plant
  • FIG. 3 A further development of the method with solvent
  • the method comprises a combustion step 1, an absorption step 2 and a desorption step 3.
  • the combustion step 1 comprises a combustion chamber in which a fossil fuel such as gas, oil, coal or biomass is burned. When burning a hot carbon dioxide-containing flue gas is produced 5.
  • the flue gas 5 is discharged from the combustion chamber and leaves the combustion step 1 via a Rauchgaslei ⁇ tung fourth
  • the combustion step 1, the absorption step 2 is switched after ⁇ .
  • the absorption step 2 comprises an absorber, into which the carbon dioxide-containing flue gas 5 is introduced, and brought into contact with an absorption medium. In this case, carbon dioxide is absorbed by the absorption medium, wherein a loaded absorption medium 6 is formed.
  • the loaded absorption medium 6 is discharged via an absorption medium line 7 of the absorber, and leaves the absorption ⁇ Step 2.
  • FIG 1 is not shown as a purified by Ab ⁇ sorption flue gas is discharged from the absorption step. 2
  • the absorption step 2 is a desorption step 3 nachge ⁇ switches.
  • the desorption step 3 comprises a desorber into which the loaded absorption medium 6 is transferred.
  • the De ⁇ sorber can be thermally supplied with heating steam from the water steam cycle of the fossil fuel-fired power plant. By boiling of the loaded absorption medium 6 which ⁇ ses is freed from carbon dioxide, a regenerated Absorp ⁇ tion medium is formed.
  • the loaded absorption medium 6 is now conducted in heat exchange with the flue gas 5.
  • a first heat exchanger 10 which is connected in the flue gas line 4
  • a second heat exchanger 11 is provided, which is connected in the absorption medium line 7.
  • the first heat exchanger 10 and the second heat exchanger 11 are operatively connected in such a way that heat from the flue gas 5 from the flue gas duct 4 to the loaded absorption medium 6 in the absorption medium line 7 is transferable.
  • the heat from the flue gas 5 via a heat carrier circuit 30, in which a heat transfer medium is guided, transmitted to the Bela ⁇ dene absorption medium 6.
  • the heat exchanger 10 is on the primary side, ie with its heat receiving side, in the flue gas line 4, and on the secondary side, ie with its heat-emitting side, in the heat transfer circuit 30 ge ⁇ switches.
  • the heat exchanger 11 in turn is connected with its primary side in the heat transfer circuit 30, and with its Se ⁇ secondary side in the absorption medium line 7.
  • FIG 2 shows a further developed embodiment of the method according OF INVENTION ⁇ dung.
  • FIG 2 corresponds to wesentli ⁇ chen the embodiments of FIG 1. However, was omitted here on the heat transfer circuit 30.
  • the laden absorption medium 6 leaving the absorption step 2 is first heat exchanged in a lean rich solvent heat exchanger 13 with a regenerated absorption medium 8, wherein it is preheated. Thereafter, the loaded absorption medium 6 is supplied via the absorption medium line 7 to the first heat exchanger 10, wherein it is further heated by the flue gas 5, and further transferred via the Absorptionsme ⁇ diumtechnisch 7 in the desorption step 3.
  • the lean-rich-solvent heat exchanger 13 is usually a
  • Cross-flow heat exchanger which serves to transfer heat from the regenerated absorption medium 8 on the loaded Absorptionsme ⁇ dium 6 in cross-flow.
  • FIG. 3 shows a further developed embodiment of the method according to the invention with an interconnection in combination with the solvent flash method.
  • the method in FIG. 3 essentially corresponds to the explanations relating to FIG. 2, but a relaxation step 9 is connected between the absorption step 2 and the desorption step 3.
  • This serves the regenerated absorption medium 8 to unwind from the desorption step 3 to separate liquid Absorp ⁇ tion medium of vapor absorption medium.
  • the liquid regenerated absorption medium 8 is discharged from the expansion step 9 and passed in heat exchange with the loaded absorption medium 6. Subsequently, it is returned to the absorption step 2.
  • the vaporous absorption medium 14, however, is discharged from the expansion steps 9 and ⁇ fed back to the desorption step. 3
  • heat for Desorption of the loaded absorption medium 6 in Desorpti- ons suits 3 are recovered.
  • the flue gas 5 is cooled by the heat exchanger 10 of about 160 ° C to about 120 ° C.
  • the loaded absorption medium 6 is heated from about 40 ° C to about 80 ° C. This recovers around 30 MW of heat, which is saved directly on heating energy. This corresponds to approximately 1/4 of the total heat required at the desorption unit.
  • FIG 4 shows a further supplementary or alternative exporting ⁇ approximate shape of the inventive process in combination with a split-feed method and the solvent flash process.
  • the method essentially corresponds to the comments on FIG. 3, but here the loaded absorption medium 6 is split at a branch 15 into a first partial flow 16 and a second partial flow 17.
  • the second partial flow 17 is conducted with the regenerated absorption medium 8 in heat exchange. This is done in Lean-Rich-Solvent heat exchanger 13.
  • the second partial flow 17 is performed with loaded absorption medium 6 in the first heat exchanger 10 with the flue gas 5 in heat exchange.
  • the second substream 17, which is thus greatly heated, is now fed to the desorption step 3 of a second process stage 19.
  • the first part ⁇ stream 16 is not passed in heat exchange with other fluids, but is the desorption step 3 is supplied directly to a first process stage.
  • the first process stage and the second process stage 19 can be different areas of a desorber, which can be separated from one another by different temperatures and pressures Tempe ⁇ .
  • FIG. 5 shows a carbon dioxide separation device 21. Not shown is one of the carbon dioxide separation device 21 upstream of the combustion device.
  • the carbon dioxide separation device 21 shown here can be provided with a combustion device to be part of a fossil-fired power plant.
  • the Kohlendioxidabscheidevorraum 21 comprises an absorption unit 21, comprising a plurality of absorbers or Absorpti ⁇ onsrasen or -Kolonnen, and a desorption unit 22, with a number of desorbers or desorption or - columns.
  • an absorption unit 21 comprising a plurality of absorbers or Absorpti ⁇ onsrasen or -Kolonnen, and a desorption unit 22, with a number of desorbers or desorption or - columns.
  • a Rauchgaslei ⁇ device 4 is connected, via which the absorption unit 21, a carbon dioxide-containing flue gas 5 from the Verbrennungsvorrich ⁇ device can be fed.
  • a flue gas cooler 24 and a blower 25 are connected.
  • the flue gas cooler 24 is usually operated with cooling water.
  • the absorption unit 21 and the desorption unit 22 are connected to each other via an absorption medium line 7 and a return line 23.
  • the absorption medium line 7 serves to a loaded with carbon dioxide Absorptionsme ⁇ dium 6 from the absorption unit 21 integrated in the Desorptionsein- to promote 22nd
  • the return line 23, serves to convey a regenerated absorption medium 8 from the desorption unit 22 into the absorption unit 22.
  • the absorption medium line 7 and the return line 23 thus form a circulation 12 for absorption medium between the absorption unit 21 and the desorption unit 22.
  • a lean-rich-solvent heat exchanger 13 is provided, which is connected on the primary side in the return line 23 and the secondary side in the absorption medium line 7. As a result of the lean-rich-solvent heat exchanger 13, heat can be transferred from the regenerated absorption medium 8 to the loaded absorption medium 6.
  • a pressure vessel 26 is further connected in the return line 23, between the desorption unit 22 and the lean-rich-solvent heat exchanger 13, a pressure vessel 26 is further connected. About the return line 23 is the pressure vessel 26 regenerated absorption medium 8 from the desorption 22 fed. In the pressure vessel 26, the so-called lean-solvent flash, absorption medium is relaxed. A steam forming in the process is thus traceable via a steam line 27 from the pressure vessel 26 into the desorption unit. By means of a compressor switched into the steam line 27, a vacuum can be set in the pressure vessel 26. By lowering the pressure in the pressure vessel 26, it is coming to the pressure vessel 26 to a temperature Ernied ⁇ r Trent of the regenerated absorbing medium 8.
  • a heat exchanger 10 is now provided, which is the primary side, the secondary side to the flue gas duct 4 and in the absorption fluid line. 7 Thereby heat is transferred from the guided in the Rauchgaslei ⁇ tung 4 flue gas 5 to the line in the loaded absorption medium Absorptionsmedium- 7 guided. 6
  • the heating steam saved by the illustrated modification of the interconnection can be generated in the power plant
  • ge ⁇ showed wiring in connection with split-feed.
  • the absorption medium duct 7 branches off into at least one ers ⁇ th partial line and a second part conduit, the first sub-line is connected to an upper portion of the Desorption- unit, and the second sub-line is connected to ei ⁇ nem lower portion of the desorption.
  • the heat exchanger 10 is connected only in the second partial line of the absorption medium line 7.
  • the invention is particularly suitable for Kohlendioxi ⁇ dabscheidevoriquesen 21, which are connected downstream of a power plant with a relatively high flue gas temperature.
  • the invention is particularly suitable for Kohlendioxi ⁇ dabscheidevoriquesen 21, which are connected downstream of a power plant with a relatively high flue gas temperature.
  • the heat exchanger 10 between the hot flue gas 5 and the preheated already at the Lean-Rich-Solvent heat exchanger 13 stream of loaded absorption medium 6 of the heat demand on the desorber reduced and simultaneously the cooling water demand on the flue gas cooler 24 can be reduced.
  • This is particularly advantageous when connecting with Lean-Solvent-Flash, because behind the Lean-Rich-Solvent-Heat exchanger, due to the temperature drop in the Lean-Solvent-Flash, a particularly low temperature is present and thus more heat from the flue gas can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage. Dabei wird zunächst in einem Verbrennungsschritt (1), in einem Verbrennungsraum ein fossiler Brennstoff verbrannt, wobei ein heißes, kohlendioxidhaltiges Rauchgas (5) gebildet wird, welches aus dem Verbrennungsraum über eine Rauchgasleitung (4) ausgeleitet wird. In einem Absorptionsschritt (2) wird das kohlendioxidhaltige Rauchgas (5) aus der Rauchgasleitung (4) in einen Absorber eingeleitet und mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht, wobei Kohlendioxid von dem Absorptionsmedium absorbiert und ein beladenes Absorptionsmedium gebildet wird, welches über eine Absorptionsmediumleitung (7) aus dem Absorber ausgeleitet wird. In einem Desorptionsschritt (3) wird das beladene Absorptionsmedium (6) aus der Absorptionsmediumleitung (7) in einen Desorber eingeleitet, wobei der Desorber mit Heizdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf der fossil befeuerten Kraftwerksanlage thermisch versorgt, und das beladene Absorptionsmedium (6) regeneriert wird, wobei ein regeneriertes Absorptionsmedium (9) gebildet wird. Erfindungsgemäß wird dabei das beladene Absorptionsmedium (6) im Wärmetausch mit dem Rauchgas (5) geführt.

Description

Beschreibung
Verbesserung der enthalpischen Prozesseffizienz einer CO2- Abscheidevorrichtung in einer Kraftwerksanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid (CO2) aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage. Die Erfindung betrifft außerdem eine fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit einer Verbrennungsvorrichtung, einem Wasser-Dampf-Kreislauf und einer Kohlendioxidabscheide¬ vorrichtung .
Bei fossil befeuerten Kraftwerksanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie entsteht durch die Verbrennung eines fossilen Brennstoffes ein kohlendioxidhaltiges Rauchgas. Dieses Pro¬ dukt wird in der Regel in die Atmosphäre entlassen. Das sich in der Atmosphäre ansammelnde Kohlendioxid behindert die Wär- meabstrahlung unserer Erde und führt dabei durch den so genannten Treibhauseffekt zu einer Erhöhung der Erdoberflächen- temperatur. Um eine Reduzierung der Kohlendioxid-Emission bei fossilbefeuerten Kraftwerksanlagen zu erreichen, kann Kohlendioxid aus dem Rauchgas abgetrennt werden. Zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Gasgemisch sind allgemein verschiedene Methoden bekannt. Insbesondere zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas nach einem Verbrennungsschritt ist die Me¬ thode der Absorption-Desorption gebräuchlich.
In großtechnischem Maßstab wird das beschriebene Abtrennen von Kohlendioxid mit dem Absorptions-Desorptionsverfahren mit einem Waschmittel durchgeführt. In einem klassischen Absorp- tions-Desorptions-Prozess wird das Rauchgas in einer Absorp¬ tionskolonne bzw. Absorber mit einem selektiven Lösungsmittel als Waschmittel in Kontakt gebracht. Dabei nimmt das Wasch¬ mittel Kohlendioxid auf. Das gereinigte Rauchgas wird für ei- ne weitere Verarbeitung oder Austragung aus der Absorptionskolonne ausgelassen. Das mit Kohlendioxid beladene Lösungs¬ mittel wird zur Abtrennung des Kohlendioxids und Regenerie¬ rung des Lösungsmittels in eine Desorptionskolonne bzw. De- sorber geleitet. Die Abtrennung in der Desorptionskolonne kann thermisch erfolgen. Dabei wird das beladene Lösungsmit¬ tel erwärmt, wobei ein Gas- Dampfgemisch aus gasförmigem Kohlendioxid und verdampften Lösungsmittel (Brüdendampf) ent- steht. Das verdampfte Lösungsmittel wird anschließend vom
Kohlendioxid separiert. Das Kohlendioxid kann nun in mehreren Stufen verdichtet und gekühlt, und einer Lagerung oder Verwertung zugeführt werden. Das regenerierte Lösungsmittel wird erneut zur Absorberkolonne geleitet, wo es wieder Kohlendi- oxid aus dem kohlendioxidhaltigen Rauchgas aufnehmen kann.
Dabei wird das regenerierte Lösungsmittel in einem Lean-Rich- Solvent-Warmetauscher derart mit dem beladenen Lösungsmittel im Wärmetausch geführt, dass ein Teil der in dem regenerierten Lösungsmittel enthaltene Wärme auf das beladene Lösungs- mittel übertragen wird.
Das Hauptproblem bei den existierenden Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas ist insbesondere der sehr hohe Energieaufwand, der in Form von Heizenergie für die Desorption benötigt wird. Die Heizenergie wird durch Dampf bereit gestellt, der dem Wasser-Dampf-Kreislauf der vorge¬ schalteten Kraftwerksanlage als Prozessdampf entnommen werden muss. Der Kraftwerksprozess ist folglich um den Anteil an entnommenen Prozessdampf in seiner Leistung geschmälert.
Folglich ist ein Kraftwerk mit integrierter Kohlendioxidabscheidevorrichtung wesentlich in seinem Gesamtwirkungsgrad reduziert .
In der Chemischen Industrie sind zur Einsparung von Heizener- gie zur Desorption eine Vielzahl von erweiterten Verschaltun- gen bekannt. So ist in der EP0133208 ein Verfahren zur Unterstützung der Regeneration des Absorptionsmediums im Desorber genannt, das auch als Lean-Solvent-Flash-Verfahren bezeichnet wird. Die EP 1759756-A1 zeigt das Lean-Solvent-Reheating- Verfahren bei dem der Desorptionsschritt seitlich unterstützt wird. Eine in der DE 2817084-C2 offenbarte Verschaltung unterstützt den Absorptionsschritt durch Seitenkühlung. Ein weiteres Verfahren einer erweiterten Verschaltung offenbart die Patentschrift DE1167318 mit dem so genannten Split-Feed- Verfahren .
Die aus der Chemischen Industrie bekannten Verschaltungsvari- anten lassen sich jedoch nicht ohne Weiteres auf andere An¬ wendungen adaptieren. Gerade bei Integration einer Kohlendioxidabscheidevorrichtung in ein Kraftwerk kann sich eine Veränderung der Verschaltung zwischen Kohlendioxidabscheidevorrichtung und dem Kraftwerk im Wirkzusammenhang miteinander auch negativ hinsichtlich gesamtheitlicher Energieeffizienz auswirken. Selbst eine mögliche Senkung des Eigenenergiebe¬ darfs der Kohlendioxidabscheidevorrichtung führt nicht zwangsläufig zu einer Steigerung des Gesamtwirkungsgrads der Kraftwerksanlage .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten
Kraftwerksanlage vorzuschlagen, das eine hohe Abscheideeffi¬ zienz, bei niedrigem Eigenenergiebedarf und zugleich günsti- gern Gesamtanlagenwirkungsgrad des Kraftwerksprozesses ermög¬ licht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit einer Kohlendioxidabscheide¬ vorrichtung anzugeben, die eine hohe Abscheideeffizienz bei niedrigem Eigenenergiebedarf und zugleich günstigem Gesamt- Wirkungsgrad der Kraftwerksanlage ermöglicht.
Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fos¬ sil befeuerten Kraftwerksanlage, werden dazu ein Verbrennungsschritt, ein Absorptionsschritt und ein Desorpti- onsschritt durchgeführt. In dem Verbrennungsschritt, wird in einem Verbrennungsraum ein fossiler Brennstoff verbrannt, wo- bei ein heißes, kohlendioxidhaltiges Rauchgas gebildet wird, welches aus dem Verbrennungsraum über eine Rauchgasleitung ausgeleitet wird. In dem Absorptionsschritt wird das kohlen- dioxidhaltige Rauchgas aus der Rauchgasleitung in einen Ab- sorber eingeleitet und mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht, wobei Kohlendioxid von dem Absorptionsmedium absorbiert und ein beladenes Absorptionsmedium gebildet wird, wel¬ ches über eine Absorptionsmediumleitung aus dem Absorber ausgeleitet wird. In dem Desorptionsschritt wird das beladene Absorptionsmedium aus der Absorptionsmediumleitung in einen Desorber eingeleitet, wobei der Desorber mit Heizdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf der fossil befeuerten Kraftwerks¬ anlage thermisch versorgt wird, und in dem das beladene Ab¬ sorptionsmedium regeneriert wird. Erfindungsgemäß wird nun das beladene Absorptionsmedium bevor es in den Desorptionsschritt eingebracht wird, im Wärmetausch mit dem Rauchgas aus der Rauchgasleitung geführt.
Die Erfindung eignet sich dabei insbesondere für Kraftwerke mit einer relativ hohen Rauchgastemperatur. Durch den Wärmetausch mit dem beladenen Absorptionsmedium wird dem Rauchgas Wärme entzogen. Durch die Kühlung des Rauchgases wird einerseits der Rauchgaskühler (Flue-Gas-Cooler) entlastet, der für die Kühlung des Rauchgases erforderlich ist. Durch die Ent¬ lastung des Rauchgaskühlers hat dieser weniger Bedarf an Kühlwasser, was auch zu einer Energieeinsparung bei der Förderung des Kühlwassers führt. Andererseits wird durch den Übertrag von Wärme auf das beladene Absorptionsmedium der De¬ sorptionsschritt entlastet, sodass deutlich weniger Heizener¬ gie in Form von Prozessdampf erforderlich ist. Da dem Kraftwerk somit weniger Prozessdampf entnommen werden muss, steht mehr Dampf zur Stromerzeugung zur Verfügung, was wiederum zu einer deutlichen Steigerung der Effizienz des Kraftwerkprozesses führt.
Überraschenderweise hat sich die Erfindung in Kombination mit dem so genannten Solvent-Flash-Verfahren als besonders vorteilhaft erwiesen. Dabei wird dem Desorptionsschritt ein Ent- spannungsprozess nachgeschaltet, in dem das regenerierte Ab¬ sorptionsmedium entspannt wird. Dabei werden ein Dampf und ein entspanntes flüssiges Absorptionsmedium gebildet. Der Dampf wird nun wieder in den Desorptionsschritt zurückge- führt. Das erfindungsgemäße Verfahren in Kombination mit dem Solvent-Flash Verfahren wirkt sich dabei insbesondere vorteilhaft auf den Lean-Rich-Solvent-Warmetauscher aus. Da im Entspannungsprozess durch die Entspannung die Temperatur des regenerierten Absorptionsmediums sinkt, kann im Absorptions¬ schritt mehr Wärme aus dem Rauchgas genutzt werden. Dadurch können die Vorzüge des Solvent-Flash-Verfahrens genutzt wer¬ den und in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft genutzt werden. Überraschend ist dabei insbeson- dere, dass das erfindungsgemäße Verfahren das Solvent-Flash- Verfahren nicht negativ beeinflusst, bzw. auch umgekehrt, sondern sich der positive Wirkeffekt verstärkt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich im Zusammenhang mit der Erfindung herausgestellt, wenn der Dampf aus dem Entspannungsschritt vor der Rückführung in den Desorptionsschritt verdichtet wird. Durch die Einbringung des verdichteten Dampfes in den Desorptionsschritt wird somit zusätzlich Kondensa¬ tionswärme in den Desorptionsschritt eingebracht, die zur De- sorption des beladenen Absorptionsmediums beiträgt. Dadurch kann die für die Beheizung des Desorbers benötigte Heizener¬ gie reduziert werden.
Eine weitere überraschende Erkenntnis liegt der weiteren Wei- terentwicklung der Erfindung zugrunde, dass das erfindungsge¬ mäße Verfahren sich in Kombination mit dem Split-Feed- Verfahren vorteilhaft verhält. Dabei wird das beladene Ab¬ sorptionsmedium aus dem Absorptionsschritt in einem Gesamt¬ strom entnommen, und wenigstens in einen ersten Teilstrom und einen zweiten Teilstrom aufgeteilt. Nun wird lediglich der zweite Teilstrom mit dem entspannten Absorptionsmedium im Wärmetausch geführt. Der erste Teilstrom wird dem Desorpti¬ onsschritt an einer ersten Prozessstufe und der zweite Teil¬ strom dem Desorptionsschritt an einer zweiten Prozessstufe zugeführt. Auch hier ist es überraschend, dass das erfin¬ dungsgemäße Verfahren in Kombination mit dem Split-Feed- Verfahren in einem positiven Wirkzusammenhang steht, sich also die positiven Auswirkungen beider Verfahren sich nicht ge- genseitig aufheben, sondern verstärken. Auch in Kombination mit dem Solvent-Flash-Verfahren wirkt sich das erfindungsgemäße Verfahren zusammen mit dem Split-Feed-Verfahren positiv aus, da sich weder Split-Feed und Solvent-Flash gegenseitig, noch gemeinsam in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren negativ beeinflussen. Somit können die Vorteile aller Einzelverfahren aufeinander aufgerechnet werden.
Die erste Prozessstufe wird vorteilhafterweise bei einer Tem¬ peratur Tl, und die zweite Prozessstufe bei einer Temperatur T2 betrieben, wobei die Temperatur Tl niedriger ist als die Temperatur T2. Die Temperaturen stehen dabei im Zusammenhang mit den Drücken der Prozessstufen. Die erste Prozessstufe wird vorzugsweise bei einem Druck PI, und die zweite Prozess¬ stufe bei einem Druck P2 betrieben. Der Druck PI ist dabei niedriger, als der Druck P2. Der Druck P2 entspricht in etwa dem Atmosphärendruck entsprechend der vorliegenden barometrischen Höhe. Der Druck P2 kann dabei bis zu 50 bar von dem Atmosphärendruck abweichen.
Vorteilhafterweise wird als Absorptionsmedium eine Lösung aus H2O und Aminderivaten als Absorptionsmedium verwendet. Hier eignen sich insbesondere die Salze der Aminosäuren, da diese keinen merklichen Dampfdruck zeigen, und somit durch die Absorption nicht in die Atmosphäre ausgetragen werden.
Die auf eine fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit einer Koh¬ lendioxidabscheidevorrichtung gerichtete Aufgabe der Erfindung ist gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8.
Demnach umfasst die fossil befeuerte Kraftwerksanlage eine Verbrennungsvorrichtung und eine Kohlendioxidabscheidevorrichtung, wobei die Kohlendioxidabscheidevorrichtung eine Absorptionseinheit und eine Desorptionseinheit aufweist, wobei die Absorptionseinheit und die Desorptionseinheit über eine Absorptionsmediumleitung miteinander verbunden sind. Die Absorptionsmediumleitung ist dazu ausgebildet, dass ein belade- nes Absorptionsmedium aus der Absorptionseinheit in die De- Sorptionseinheit geführt wird. Erfindungsgemäß ist nun ein Wärmetauscher vorgesehen, der derart mit der Rauchgasleitung und der Absorptionsmediumleitung zusammenwirkt, dass Wärme von einem in der Rauchgasleitung geführten Rauchgas auf ein in der Absorptionsmediumleitung geführtes Absorptionsmedium übertragbar ist.
Der Wärmetauscher kann ein Kreuzstromwärmetauscher sein, in dem die durchzuleitenden Fluide im Kreuzstrom miteinander im Wärmetausch geführt werden. Denkbar ist aber auch der Einsatz von Gegenstrom- oder Gleichstromwärmetauschern.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Kohlendioxidabscheidevorrichtung weiterhin einen Druckbehälter, der über eine Rückführleitung und eine Dampfleitung derart mit der Desorptionseinheit verschaltet ist, dass über die Rückführleitung dem Druckbehälter ein regeneriertes Absorptionsmedium aus der Desorptionseinheit zuführbar ist, und ein durch die freiwerdende Wärme des durch die Entspannung des regenerierten Absorptionsmediums gebildeter Dampf über eine Dampfleitung aus dem Druckbehälter in die Desorptionseinheit rückführbar ist. Vorteilhafterweise ist in die Dampfleitung ein Verdichter geschaltet, über den in dem Druckbehälter ein Vakuum einstellbar ist.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Weiterentwicklung zweigt die Absorptionsmediumleitung in wenigstens eine erste Teilleitung und eine zweite Teilleitung auf. Die erste Teil¬ leitung ist an einem oberen Teilbereich der Desorptionseinheit angeschlossen. Die zweite Teilleitung an einem unteren Teilbereich der Desorptionseinheit angeschlossen ist. Der Wärmetauscher ist sekundärseitig in die zweite Teilleitung der Absorptionsmediumleitung geschaltet. Der obere Teilbereich unterscheidet sich von dem unteren Teilbereich durch unterschiedliche Betriebsbedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur . Die Primärseite des Wärmetauschers ist die wärmeaufnehmende Seite, und die Sekundärseite des Wärmetauschers die wärme¬ abgebende Seite.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Darin zeigt:
FIG 1 Ein Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerks¬ anlage
FIG 2 Eine Weiterentwicklung des Verfahrens zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage
FIG 3 Eine Weiterentwicklung des Verfahrens mit Solvent-
Flash
FIG 4 Eine Weiterentwicklung des Verfahrens mit Split-
Feed und Solvent-Flash
FIG 5 Eine fossil befeuerte Kraftwerksanlage mit Kohlen¬ dioxidabscheidevorrichtung .
FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage. Das Verfahren um- fasst einen Verbrennungsschritt 1, einen Absorptionsschritt 2 und einen Desorptionsschritt 3. Der Verbrennungsschritt 1 um- fasst einen Verbrennungsraum, in dem ein fossiler Brennstoff wie z.B. Gas, Öl, Kohle oder Biomasse verbrannt wird. Bei der Verbrennung entsteht ein heißes kohlendioxidhaltiges Rauchgas 5. Das Rauchgas 5 wird aus dem Verbrennungsraum ausgeleitet und verlässt den Verbrennungsschritt 1 über eine Rauchgaslei¬ tung 4.
Dem Verbrennungsschritt 1 ist der Absorptionsschritt 2 nach¬ geschaltet. Der Absorptionsschritt 2 umfasst einen Absorber, in den das kohlendioxidhaltige Rauchgas 5 eingeleitet, und mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht wird. Dabei wird Kohlendioxid von dem Absorptionsmedium absorbiert, wobei ein beladenes Absorptionsmedium 6 gebildet wird. Das beladene Absorptionsmedium 6 wird über eine Absorptionsmediumleitung 7 aus dem Absorber ausgeleitet, und verlässt den Absorptions¬ schritt 2. In FIG 1 ist nicht gezeigt, wie ein durch die Ab¬ sorption gereinigtes Rauchgas aus dem Absorptionsschritt 2 ausgeleitet wird.
Dem Absorptionsschritt 2 ist ein Desorptionsschritt 3 nachge¬ schaltet. Der Desorptionsschritt 3 umfasst einen Desorber, in den das beladene Absorptionsmedium 6 überführt wird. Der De¬ sorber kann mit Heizdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf der fossil befeuerten Kraftwerksanlage thermisch versorgt werden. Durch auskochen des beladenen Absorptionsmediums 6 wird die¬ ses von Kohlendioxid befreit, wobei ein regeneriertes Absorp¬ tionsmedium gebildet wird.
Erfindungsgemäß wird nun das beladene Absorptionsmedium 6 in Wärmetausch mit dem Rauchgas 5 geführt. Dazu ist ein erster Wärmetauscher 10, der in die Rauchgasleitung 4 geschaltet ist, und ein zweiter Wärmetauscher 11 vorgesehen, der in die Absorptionsmediumleitung 7 geschaltet ist. Der erste Wärmetauscher 10 und der zweite Wärmetauscher 11 stehen dabei derart in Wirkzusammenhang, dass Wärme aus dem Rauchgas 5 aus der Rauchgasleitung 4 auf das beladene Absorptionsmedium 6 in der Absorptionsmediumleitung 7 übertragbar ist. Dabei wird die Wärme aus dem Rauchgas 5 über einen Wärmeträgerkreislauf 30, in dem ein Wärmeträgermedium geführt wird, auf das bela¬ dene Absorptionsmedium 6 übertragen. Der Wärmetauscher 10 ist dabei primärseitig, also mit seiner Wärme aufnehmenden Seite, in die Rauchgasleitung 4, und sekundärseitig, also mit seiner Wärme abgebenden Seite, in den Wärmeträgerkreislauf 30 ge¬ schaltet. Der Wärmetauscher 11 wiederum ist mit seiner Primärseite in den Wärmeträgerkreislauf 30, und mit seiner Se¬ kundärseite in die Absorptionsmediumleitung 7 geschaltet. Da- durch kann Wärme aus dem Verbrennungsschritt 1 im Desorpti- onsschritt 3 nutzbar gemacht werden.
FIG 2 zeigt eine weiterentwickelte Ausführungsform des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens. FIG 2 entspricht dabei im Wesentli¬ chen den Ausführungen der FIG 1. Jedoch wurde hier auf den Wärmeträgerkreislauf 30 verzichtet. Dadurch kann insbesondere der zweite Wärmetauscher 11 eingespart werden. Das den Absorptionsschritt 2 verlassende beladene Absorptionsmedium 6 wird hier zunächst in einem Lean-Rich-Solvent-Wärmetauscher 13 mit einem regenerierten Absorptionsmedium 8 in Wärmetausch geführt, wobei es vorgewärmt wird. Danach wird das beladene Absorptionsmedium 6 über die Absorptionsmediumleitung 7 dem ersten Wärmetauscher 10 zugeführt, wobei es durch das Rauchgas 5 weiter erwärmt wird, und weiter über die Absorptionsme¬ diumleitung 7 in den Desorptionsschritt 3 überführt wird. Der Lean-Rich-Solvent-Wärmetauscher 13 ist in der Regel ein
Kreuzstromwärmetauscher, der dazu dient, Wärme von dem regenerierten Absorptionsmedium 8 auf das beladene Absorptionsme¬ dium 6 im Kreuzstrom zu übertragen.
FIG 3 zeigt eine weitere weiterentwickelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Verschaltung in Kombination mit dem Solvent-Flash-Verfahren. Das Verfahren in FIG 3 entspricht dabei im Wesentlichen den Ausführungen zu FIG 2, jedoch ist zwischen dem Absorptionsschritt 2 und dem Desorptionsschritt 3 ein Entspannungsschritt 9 geschaltet. Dieser dient dazu, das regenerierte Absorptionsmedium 8 aus dem Desorptionsschritt 3 zu entspannen, um flüssiges Absorp¬ tionsmedium von dampfförmigem Absorptionsmedium zu trennen. Das flüssige regenerierte Absorptionsmedium 8 wird aus dem Entspannungsschritt 9 ausgeleitet und im Wärmetausch mit dem beladenen Absorptionsmedium 6 geführt. Anschließend wird es in den Absorptionsschritt 2 zurückgeleitet. Das dampfförmige Absorptionsmedium 14 hingegen wird aus dem Entspannungsschritt 9 ausgeleitet und in den Desorptionsschritt 3 zurück¬ geleitet. Dadurch kann durch Kondensation des dampfförmigen Absorptionsmediums 14 im Desorptionsschritt 3 Wärme für die Desorption des beladenen Absorptionsmediums 6 im Desorpti- onsschritt 3 zurück gewonnen werden.
Bei einem Gas- und Dampfturbinenkraftwerk mit einer Produkti- on von 250 MW elektrischer Leitung und 350 MW Dampf, wird das Rauchgas 5 durch den Wärmetauscher 10 von ca. 160°C auf ca. 120 °C abgekühlt. Dabei wird das beladene Absorptionsmedium 6 von ca. 40 °C auf ca. 80 °C erwärmt wird. Hierdurch werden rund 30 MW Wärme zurück gewonnen, die direkt an Heizenergie einge- spart wird. Dies entspricht ca. 1/4 der insgesamt an der De- sorptionseinheit benötigten Wärme.
FIG 4 zeigt eine weitere ergänzende oder alternative Ausfüh¬ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Kombination mit einem Split-Feed-Verfahren und dem Solvent-Flash-Verfahren.
Das Verfahren entspricht dabei im Wesentlichen den Ausführungen zu FIG 3, jedoch wird hier das beladene Absorptionsmedium 6 an einer Aufzweigung 15 in einen ersten Teilstrom 16 und einen zweiten Teilstrom 17 aufgeteilt. Der zweite Teilstrom 17 wird mit dem regenerierten Absorptionsmedium 8 in Wärmetausch geführt. Dies erfolgt im Lean-Rich-Solvent- Wärmetauscher 13. Anschließend wird der zweite Teilstrom 17 mit beladenem Absorptionsmedium 6 im ersten Wärmetauscher 10 mit dem Rauchgas 5 in Wärmetausch geführt. Der dadurch stark erwärmte zweite Teilstrom 17 wird nun dem Desorptionsschritt 3 einer zweiten Prozessstufe 19 zugeführt. Der erste Teil¬ strom 16 wird nicht im Wärmetausch mit anderen Fluiden geführt, sondern wird dem Desorptionsschritt 3 direkt an einer ersten Prozessstufe zugeführt. Die erste Prozessstufe und die zweite Prozessstufe 19 können dabei unterschiedliche Bereiche eines Desorbers sein, die sich durch unterschiedliche Tempe¬ raturen und Drücke voneinander abtrennen lassen.
FIG 5 zeigt eine Kohlendioxidabscheidevorrichtung 21. Nicht dargestellt ist eine der Kohlendioxidabscheidevorrichtung 21 vor geschaltete Verbrennungsvorrichtung. Die hier dargestellte Kohlendioxidabscheidevorrichtung 21 kann mit einer Ver- brennungsvorrichtung Bestandteil einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage sein.
Die Kohlendioxidabscheidevorrichtung 21 umfasst eine Absorp- tionseinheit 21, mit einer Anzahl an Absorbern bzw. Absorpti¬ onsstufen oder -Kolonnen, und eine Desorptionseinheit 22, mit einer Anzahl an Desorbern bzw. Desorptionsstufen oder - Kolonnen. An die Absorptionseinheit 21 ist eine Rauchgaslei¬ tung 4 angeschlossen, über die der Absorptionseinheit 21 ein kohlendioxidhaltiges Rauchgas 5 aus der Verbrennungsvorrich¬ tung zuführbar ist. In die Rauchgasleitung 4 sind ein Rauchgaskühler 24 und ein Gebläse 25 geschaltet. Der Rauchgaskühler 24 wird in der Regel mit Kühlwasser betrieben. Die Absorptionseinheit 21 und die Desorptionseinheit 22 sind über eine Absorptionsmediumleitung 7 und eine Rückführleitung 23 miteinander verbunden. Die Absorptionsmediumleitung 7 dient dazu, um ein mit Kohlendioxid beladenes Absorptionsme¬ dium 6 aus der Absorptionseinheit 21 in die Desorptionsein- heit 22 zu fördern. Die Rückführleitung 23 hingegen dient dazu, ein regeneriertes Absorptionsmedium 8 aus der Desorptionseinheit 22 in die Absorptionseinheit 22 zu fördern. Durch die Absorptionsmediumleitung 7 und die Rückführleitung 23 ist somit ein Kreislauf 12 für Absorptionsmedium zwischen der Ab- sorptionseinheit 21 und der Desorptionseinheit 22 gebildet.
In dem Kreislauf 12 ist ein Lean-Rich-Solvent-Wärmetauscher 13 vorgesehen, der primärseitig in die Rückführleitung 23 und sekundärseitig in die Absorptionsmediumleitung 7 geschaltet ist. Durch den Lean-Rich-Solvent-Wärmetauscher 13 ist dadurch Wärme von dem regenerierten Absorptionsmedium 8 auf das bela- dene Absorptionsmedium 6 übertragbar.
In die Rückführleitung 23, zwischen der Desorptionseinheit 22 und dem Lean-Rich-Solvent-Wärmetauscher 13, ist weiterhin ein Druckbehälter 26 geschaltet. Über die Rückführleitung 23 ist dem Druckbehälter 26 regeneriertes Absorptionsmedium 8 aus der Desorptionseinheit 22 zuführbar. In dem Druckbehälter 26, dem so genannten Lean-Solvent-Flash, wird Absorptionsmedium entspannt. Ein sich dabei bildender Dampf ist somit über eine Dampfleitung 27 aus dem Druckbehälter 26 in die Desorption- seinheit rückführbar. Durch einen in die Dampfleitung 27 ge- schalteten Verdichter ist in dem Druckbehälter 26 ein Vakuum einstellbar. Durch die Druckabsenkung im Druckbehälter 26 kommt es nach dem Druckbehälter 26 zu einer Temperaturernied¬ rigung des regenerierten Absorptionsmediums 8. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist nun ein Wärmetauscher 10 vorgesehen, der primärseitig in die Rauchgasleitung 4 und sekundärseitig in die Absorptionsmediumleitung 7 geschaltet ist. Dadurch ist Wärme von dem in der Rauchgaslei¬ tung 4 geführten Rauchgas 5 auf das in der Absorptionsmedium- leitung 7 geführte beladene Absorptionsmedium 6 übertragbar.
Der Einsatz des Wärmetauschers 10 zwischen der Rauchgaslei¬ tung 4 und vorgewärmtem Strom an beladenem Absorptionsmedium 6 führt zu einer deutlichen Reduktion der aufzuwendenden Energie für die Desorptionseinheit 22. Durch den wärmeren
Strom an beladenem Absorptionsmedium 6 an der Desorptionseinheit 22 wird die zur Desorption mittels Beheizung aufzuwendende thermische Energie in Form von Heizdampf verringert. Außerdem wird der Kühlwasserbedarf am Rauchgaskühler 24 redu- ziert, da das Rauchgas 5 schon teilweise durch den Wärmetau¬ scher 10 abgekühlt wird.
Der durch die dargestellte Modifikation der Verschaltung eingesparte Heizdampf kann im Kraftwerk zur Erzeugung
von Elektroenergie verwendet werden. Dies wird durch einen
Enthalpieübertrag des Rauchgases 5 auf das beladene Absorpti¬ onsmedium 6 erzielt. Dadurch nimmt der der Kraftwerkswirkungsgrad zu. Nicht dargestellt ist eine Weiterentwicklung der in FIG 5 ge¬ zeigten Verschaltung in Verbindung mit Split-Feed. Dabei zweigt die Absorptionsmediumleitung 7 in wenigstens eine ers¬ te Teilleitung und eine zweite Teilleitung auf, wobei die erste Teilleitung an einem oberen Teilbereich der Desorption- seinheit angeschlossen ist, und die zweite Teilleitung an ei¬ nem unteren Teilbereich der Desorptionseinheit angeschlossen ist. Der Wärmetauscher 10 ist dabei nur in die zweite Teil- leitung der Absorptionsmediumleitung 7 geschaltet.
Die Erfindung eignet sich dabei insbesondere für Kohlendioxi¬ dabscheidevorrichtungen 21, welche einem Kraftwerk mit relativ hoher Rauchgastemperatur nachgeschaltet sind. Dadurch kann durch Einführung des Wärmetauschers 10 zwischen dem heißen Rauchgas 5 und dem bereits am Lean-Rich-Solvent- Wärmetauscher 13 vorgewärmten Strom an beladenem Absorptionsmedium 6 der Wärmebedarf am Desorber verringert und gleichzeitig der Kühlwasserbedarf am Rauchgaskühler 24 verringert werden. Dies ist besonders bei einer Verschaltung mit Lean- Solvent-Flash von Vorteil, da hinter dem Lean-Rich-Solvent- Warmetauscher infolge der Temperaturabsenkung im Lean- Solvent-Flash eine besonders niedrige Temperatur vorliegt und damit mehr Warme aus dem Rauchgas genutzt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Rauchgas einer fossil befeuerten Kraftwerksanlage, umfassend fol- gende Schritte:
a) einem Verbrennungsschritt (1), in dem in einem Verbren¬ nungsraum ein fossiler Brennstoff verbrannt wird, wobei ein heißes, kohlendioxidhaltiges Rauchgas (5) gebildet wird, welches aus dem Verbrennungsraum über eine Rauch- gasleitung (4) ausgeleitet wird;
b) einem Absorptionsschritt (2), in dem das kohlendioxid- haltige Rauchgas (5) aus der Rauchgasleitung (4) in ei¬ nen Absorber eingeleitet und mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht wird, wobei Kohlendioxid von dem Ab- sorptionsmedium absorbiert und ein beladenes Absorpti¬ onsmedium (6) gebildet wird, welches über eine Absorpti¬ onsmediumleitung (7) aus dem Absorber ausgeleitet wird; c) einem Desorptionsschritt (3) , in dem das beladene Ab¬ sorptionsmedium (6) aus der Absorptionsmediumleitung (7) in einen Desorber eingeleitet wird, wobei der Desorber mit Heizdampf aus dem Wasser-Dampf-Kreislauf der fossil befeuerten Kraftwerksanlage thermisch versorgt wird, und in dem das beladene Absorptionsmedium (6) regeneriert wird, wobei ein regeneriertes Absorptionsmedium (9) ge- bildet wird,
wobei
das beladene Absorptionsmedium (6) im Wärmetausch mit dem Rauchgas (5) geführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem dem Desorptionsschritt (3) nach geschalteten Entspannungsschritt (9) das regeneriertes Absorptionsmedium (8) entspannt wird, wobei ein Dampf (14) und ein entspanntes Absorptionsmedium (8) gebildet werden, wobei der Dampf (14) in den Desorptionsschritt ( 3 ) zu- rückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Dampf (14) vor der Rückführung in den Desorptionsschritt (3) verdichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das be- ladene Absorptionsmedium (6) im Absorptionsschritt (2) we¬ nigstens in einen ersten Teilstrom (16) und einen zweiten Teilstrom (17) aufgeteilt wird, wobei lediglich der zweite Teilstrom (17) mit dem entspannten Absorptionsmedium (8) im Wärmetausch geführt wird, und der erste Teilstrom (16) dem Desorptionsschritt (3) an einer ersten Prozessstufen (18), und der zweite Teilstrom (17) dem Desorptionsschritt (3) an einer zweiten Prozessstufe (19) zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Prozessstufe
(18) bei einer Temperatur Tl, und die zweite Prozessstufe
(19) bei einer Temperatur T2 betrieben wird, wobei die Tempe- ratur Tl niedriger ist, als die Temperatur T2.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Prozessstufe (18) bei einem Druck PI, und die zweite Prozessstufe (19) bei einem Druck P2 betrieben wird, wobei der Druck PI niedriger ist, als der Druck P2, und wobei der Druck P2 in etwa dem Atmosphärendruck entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine wässrige Lösung aus H2O und Aminderivaten als Absorptionsme- dium verwendet wird.
8. Fossil befeuerte Kraftwerksanlage, umfassend eine Verbren¬ nungsvorrichtung und eine Kohlendioxidabscheidevorrichtung
(21) , wobei die Kohlendioxidabscheidevorrichtung (21) eine Absorptionseinheit (21) und eine Desorptionseinheit (22) auf¬ weist, wobei die Absorptionseinheit (21) und die Desorption¬ seinheit (22) über eine Absorptionsmediumleitung (7) mit einander verbunden sind, wobei die Absorptionsmediumleitung (7) dazu ausgebildet ist, dass ein beladenes Absorptionsmedium (6) aus der Absorptionseinheit (21) in die Desorptionseinheit
(22) geführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmetauscher (10) vorgese¬ hen ist, der derart mit der Rauchgasleitung (4) und der Ab- sorptionsmediumleitung (7) zusammenwirkt, dass Wärme von einem in der Rauchgasleitung (4) geführten Rauchgas auf ein in der Absorptionsmediumleitung (7) geführtes Absorptionsmedium übertragbar ist.
9. Fossil befeuerte Kraftwerksanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidabscheidevorrichtung (21) weiterhin einen Druckbehälter (26) umfasst, der über eine Rückführleitung (23) und eine Dampfleitung (27) derart mit der Desorptionseinheit (22) verschaltet ist, dass über die
Rückführleitung (23) dem Druckbehälter (26) ein regeneriertes Absorptionsmedium (8) aus der Desorptionseinheit (22) zuführbar ist, und Dampf über die Dampfleitung (27) aus dem Druckbehälter (26) in die Desorptionseinheit (22) rückführbar ist.
10. Fossil befeuerte Kraftwerksanlage nach Anspruch 9, da¬ durch gekennzeichnet, dass in dem Druckbehälter (26) ein Va¬ kuum einstellbar ist, und dass in die Dampfleitung (27) ein Verdichter geschaltet ist.
11. Fossil befeuerte Kraftwerksanlage nach einem der Ansprü¬ che 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsme¬ diumleitung (7) in wenigstens eine erste Teilleitung und eine zweite Teilleitung aufzweigt, wobei die erste Teilleitung an einem oberen Teilbereich der Desorptionseinheit angeschlossen ist, und die zweite Teilleitung an einem unteren Teilbereich der Desorptionseinheit angeschlossen ist, und wobei der Wär¬ metauscher (10) sekundärseitig in die zweite Teilleitung der Absorptionsmediumleitung (7) geschaltet ist.
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