CN101524621B - 一种分级吸收再生的烟气脱碳系统 - Google Patents
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Abstract
一种分级吸收再生的烟气脱碳系统，属于洁净煤技术领域。该系统由吸附系统、再生系统两大部分组成。所述的吸收系统，包括富液槽、吸收塔、填料、除雾器和两个贫液入口；所述的再生系统，包括再生塔，贫液槽，两个积液槽，除雾器，溶液煮沸器和再生气冷却器等。该装置采用两级吸收，分级再生的新的技术，能适应吸收剂吸收特性，明显优化系统，降低再生能耗和电耗，适用于燃煤电厂和化工领域的脱碳。
Description
技术领域
本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种一种分级吸收再生的烟气脱碳系统。
背景技术
气候变暖问题是影响整个人类发展的问题，CO2是气候变暖的主要贡献者，而燃煤电站是CO2最大的排放源，它的比例在我国超过了50％。任何想要大规模控制CO2的排放，应对气候变暖，都必须着力于燃煤电站的CO2捕集。
燃煤电厂捕碳主要有燃烧前捕集、富氧燃烧技术和燃烧后捕集。燃烧前捕碳主要用于IGCC电站，后两者则可运用于对传统电厂的改造。其中，富氧燃烧技术不仅需要增加制氧设备，还需对已有的发电本体进行改造，燃烧后捕碳则不用对本体进行改造，具有更广泛的适应性。由于传统电站烟气具有大流量，低分压等特点，采用具有碱性的醇胺溶液，如乙醇胺(MEA)是最适合于这种烟气特点的技术。
近年来，全球变暖给政府和能源企业带来的压力迅速增高，很多西方国家已经开始推动实质性的脱碳工作。随着我国碳排放量超过美国以及国际减排的呼声的加强，电站捕碳很有可能成为我国中短期所需的技术。我国现有电站中3/4以上为火力发电，现在还没有商业运行的IGCC电站。所以，开发适合传统电厂的醇胺吸收法捕碳技术，是最为迫切的需求。
利用醇胺溶液从烟气中进行碳捕集的技术在化工行业已经成熟。但是，由于电厂烟气具有气量大，分压低等特点，该技术运用于电厂最大的问题是能耗高，体积大。要降低能耗，紧凑体积，一方面可以开发新型高效的吸收剂，另一方面可以通过开发新型的系统。
实验研究发现，对于传统的捕碳技术，吸收塔在塔下1/3至1/2处已经吸收了90％左右的CO2，剩下的一半塔高仅脱出约5％；对于再生系统，现有的吸收剂一般在付出较少的能量时，就有大部分的CO2再生出来，而要继续再生，则需要付出之前成倍的能耗成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种比传统技术具有更低能耗的分级吸收再生的烟气脱碳系统，以满足传统燃煤电厂，化工行业等对脱碳效率要求不高，但需大幅降低能耗的CO2捕集系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：由吸收系统，再生系统和热交换系统组成，所述的吸收系统包括与引风机相连通的吸收塔，该吸收塔包括设置在吸收塔底部的富液槽、中部的吸收塔填料和上端的吸收塔除雾器；
所述的再生系统包括再生塔，该再生塔包括设置在再生塔底部的贫液槽和上端的再生塔除雾器，贫液槽的上端设置有上、下两级积液槽，上、下两级积液槽之间及上积液槽的上端分别设置有再生塔填料，再生塔的上端和下端还分别与再生气分离器、溶液煮沸器相连通；
富液槽通过富液泵与热交换系统的一号贫富液换热器相连通，一号贫富液换热器输出的第一路与下积液槽的上端的再生塔填料与上积液槽之间形成的空腔相连通，一号贫富液换热器输出的第二路通过二号贫富液换热器与上积液槽的上端的再生塔填料与除雾器之间形成的空腔相连通；
贫液槽依次通过一号贫液泵、一号贫富液换热器和一号贫液冷却器与吸收塔的上端相连通，上积液槽依次通过二号贫液泵，二号贫富换热器与吸收塔的中部相连通。
本发明的一号贫富液换热器输出的第一路上设置有第一阀门，所述一号贫富液换热器输出的第二路在二号贫富液换热器与再生塔之间的管路上设置有第二阀门，一号贫液冷却器与吸收塔相连通的管路上设置有第四阀门，二号贫富液换热器与吸收塔相连通的管路上设置有第三阀门；溶液煮沸器的入口与下积液槽相连通，溶液煮沸器的出口与贫液槽相连通；再生分离器的入口与再生塔除雾器的出口通过再生气冷却器相连通，再生分离器的一个出口通过回流补液泵与一号贫液冷却器后的贫液管道相连通并通过第四阀门进入吸收塔。
本发明的再生系统由两个气液分离器分成两部分下部通过溶液煮沸器和气提作用进行再生，而上半部分则利用剩余的气体进行部分气提，成为半贫液，一方面，能充分冷却上行气体，另一方面，充分利用了溶液再生中前部分低能耗阶段，降低蒸汽消耗；吸收系统由两段贫液进入，第一段为从再生塔底部过来的具有较高再生效果的贫液，从上部进入，与较低浓度的CO2接触；第二段为从再生塔中部的半贫液，进入到吸收塔中部，为低浓度吸收液与高浓度CO2接触，避免了吸收塔在底部大量吸收CO2的问题以及由此产生的较高浓度的胺在较高浓度的氧环境中长时间停留，使得吸收塔系统能沿塔体充分吸收CO2；两级系统，降低了贫富液泵的扬程，降低了电耗；分级再生系统，避免了绝大部分CO2集中在塔体下部某区域再生，总体上提高了再生速度的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作原理及结构进行进一步说明。
参见图1，本发明由吸收系统，再生系统和热交换系统组成，所述的吸收系统包括与引风机2相连通的吸收塔3以及设置在吸收塔3底部的富液槽1、中部的吸收塔填料4和上端的吸收塔除雾器5；
所述的再生系统包括再生塔11以及设置在再生塔11底部的贫液槽10和上端的再生塔除雾器5-1，贫液槽10的上端设置有上、下两级积液槽12、12-1，上、下两级积液槽12、12-1之间及上积液槽12的上端分别设置有再生塔填料4-1，再生塔11的上端和下端还分别与再生气分离器14、溶液煮沸器13相连通；所述的溶液煮沸器13的入口与下积液槽12-1相连通，溶液煮沸器13的出口与贫液槽10相连通，再生分离器14的入口与再生塔除雾器5-1的出口通过再生气冷却器7-1相连通；再生分离器14的一个出口通过回流补液泵9与贫液冷却器7后的贫液管道相连通并通过第四阀门6L进入吸收塔。富液槽1通过富液泵9R与热交换系统一号贫富液换热器8E相连通，一号贫富液换热器8E输出一路与下积液槽12-1上端的空腔15相连通，另一路通过二号贫富换热器8e与上部积液槽的上端的再生塔填料4-1形成的空腔15-1相连通；
贫液槽10依次通过一号贫液泵9L、一号贫富液换热器8E和一号贫液冷却器7与吸收塔3的上端相连通，上积液槽12依次通过二号贫液泵9l、二号贫富换热器8e与吸收塔3的中部相连通。
一号贫富液换热器8E与下积液槽12-1上的空腔15相连通的管路上设置有第一阀门6r，二号贫富换热器8e与上部积液槽的上端的再生塔填料4-1形成的空腔15-1相连通的管路上设置有第二阀门6R，一号贫液冷却器7与吸收塔相连通的管路上设置有第四阀门6L，二号贫液泵9l与吸收塔3相连通的管路上设置有第三阀门6l。
本发明结合了燃煤电厂捕碳烟气的特点和低能耗的要求，在传统的捕集系统基础上，根据CO2捕集过程中吸收塔和再生塔内CO2浓度变化的规律，在再生塔中增加一个积液槽，从而将再生塔分成上下两个部分；对应的吸收塔也同样分成两个部分。系统启动时，首先将配好的溶液通过加液泵加到贫液槽10中，启动1号贫液泵9L，使得贫液槽中的贫液从吸收塔顶部进入，在吸收塔3的富液槽中建立液位，然后启动富液泵9，等积液槽12液位达到一定水平后，启动二号贫液泵9l，通过调整四个阀门6使得各部分进液比例达到设计要求。打开蒸汽，从而启动再沸器13。当再生塔贫液槽内液体的温度超过100度以后，开启引风机2，引入烟气。当贫液槽10内的温度升高到110度左右，适当调低蒸汽开度，使得系统处于平衡。并通过阀门6R，6r，6L，6l，在保持系统温度稳定的情况下，进一步降低蒸汽开度，达到低能耗稳定运行。在运行中，当再生气分离器14中液位达到一定高度时，启动回流补液泵9，至液位保持在1/4左右停止。
Claims (4)
1.一种分级吸收再生的烟气脱碳系统，由吸收系统，再生系统和热交换系统组成，其特征在于：所述的吸收系统包括与引风机(2)相连通的吸收塔(3)，该吸收塔包括设置在吸收塔(3)底部的富液槽(1)、中部的吸收塔填料(4)和上端的吸收塔除雾器(5)；
所述的再生系统包括再生塔(11)，该再生塔包括设置在再生塔(11)底部的贫液槽(10)和上端的再生塔除雾器(5-1)，贫液槽(10)的上端设置有上、下两级积液槽(12、12-1)，上、下两级积液槽(12、12-1)之间及上积液槽(12)的上端分别设置有再生塔填料(4-1)，再生塔(11)的上端和下端还分别与再生气分离器(14)、溶液煮沸器(13)相连通；
富液槽(1)通过富液泵(9R)与热交换系统的一号贫富液换热器(8E)相连通，一号贫富液换热器(8E)输出的第一路与下积液槽(12-1)的上端的再生塔填料(4-1)与上积液槽之间形成的空腔(15)相连通，一号贫富液换热器(8E)输出的第二路通过二号贫富液换热器(8e)与上积液槽(12)的上端的再生塔填料(4-1)与除雾器之间形成的空腔(15-1)相连通；
贫液槽(10)依次通过一号贫液泵(9L)、一号贫富液换热器(8E)和一号贫液冷却器(7)与吸收塔(3)的上端相连通，上积液槽(12)依次通过二号贫液泵(91)、二号贫富换热器(8e)与吸收塔(3)的中部相连通。
2.根据权利要求1所述的分级吸收再生的烟气脱碳系统，其特征在于：所述的一号贫富液换热器(8E)输出的第一路上设置有第一阀门(6r)，所述一号贫富液换热器(8E)输出的第二路在二号贫富液换热器(8e)与再生塔之间的管路上设置有第二阀门(6R)，一号贫液冷却器(7)与吸收塔相连通的管路上设置有第四阀门(6L)，二号贫富液换热器(8e)与吸收塔(3)相连通的管路上设置有第三阀门(61)。
3.根据权利要求1所述的分级吸收再生的烟气脱碳系统，其特征在于：所述的溶液煮沸器(13)的入口与下积液槽(12-1)相连通，溶液煮沸器(13)的出口与贫液槽(10)相连通。
4.根据权利要求1所述的分级吸收再生的烟气脱碳系统，其特征在于：所述的再生气分离器(14)的入口与再生塔除雾器(5-1)的出口通过再生气冷却器(7-1)相连通，再生气分离器(14)的一个出口通过回流补液泵(9)与一号贫液冷却器(7)后的贫液管道相连通并通过第四阀门(6L)进入吸收塔。
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