CN102824818B - 降低烟气co2捕集系统能耗提高co2回收率的装置 - Google Patents
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Abstract
一种降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，包括热泵管路、富液吸热升温管路和贫液散热降温管路；热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与出口并联的有混合器、溶液热交换器，与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口和进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的蒸发器喷管，与蒸发器和冷凝器连接的真空泵；富液吸热升温管路包括富液来液管线，与其逐序相连的吸热盘管、冷凝器、再生塔；贫液散热降温管路包括贫液来液管线，与其相连的散热盘管，散热盘管与吸收塔连接。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，该技术适用于燃煤电厂烟气CO2捕集系统，可实现能量的梯级利用，大幅度降低现有系统的能耗和运行成本。
背景技术
目前燃煤电厂烟气CO2捕集系统多采用化学吸收法,在CO2捕集过程中，需要对吸收溶液进行冷却和加热以完成CO2吸收和再生。在目前的工艺系统中，一方面贫富液换热后吸收溶液的温度只能降低到65℃左右，只能通过采用大量冷凝水将贫液温度降低到40℃至45℃才能循环利用，造成能量浪费；另一方面溶液再生时需要大量的蒸汽对溶液进行加热，引起大量热能消耗，增加了捕集成本，成为大规模推广应用烟气CO2捕集技术的制约因素。
热泵是一种把热量从低温位送向高温位的装置。吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的一类装置。吸收式热泵在热回收方面具有独特的功能，各种循环方式，许多种工质对的物性正在得到人们的深入研究。吸收式热泵的开发应用对节约能源资源，提高能源有效利用率，保护环境都有积极的意义。
本技术将现有烟气CO2捕集系统与吸收式热泵技术结合，可大幅降低烟气CO2捕集能耗和成本，实现能量高效利用，有力推动我国烟气（包括电厂、炼化厂等工业烟气）CO2捕集技术进步和大规模应用，具有很好的推广应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，大幅降低烟气CO2捕集减排成本，有力推动CO2捕集及资源化利用相关产业发展，有利于我国能源企业的清洁生产、环境保护及可持续发展，具有重大的社会和环境效益。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明包括热泵管路、来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路和CO2贫液散热降温管路，其特征在于：
a)热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与溶液泵出口并联的有混合器、溶液热交换器，与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口，与溶液热交换器壳体进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器及设在吸收器内的吸收器喷管，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的设在蒸发器内的蒸发器喷管，还包括与蒸发器和冷凝器连的真空泵。
b)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路包括CO2富液来液管线，与CO2富液来液管线相连的设在吸收器内的吸热盘管，与吸热盘管出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的再生塔。
c)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2贫液散热降温管路，包括贫液来液管线，与CO2 贫液管线相连的设在蒸发器内散热管进口连接的散热盘管，散热盘管出口与CO2捕集系统的吸收塔连接。
蒸发器和吸收器设在一个圆柱形密闭的罐体内，蒸发器设在罐体的上部，吸收器设在罐体下部；蒸发器包括上为开口的箱体，设在箱体内散热盘管和设在箱体上部的喷管；吸收器包括吸热盘管和对着吸热盘管的喷管。
热泵管路热源为压力为0.7-1.0Mpa温度为270-300℃的过热蒸汽，来源于电厂蒸汽；通过热泵管路将CO2捕集系统的CO2贫液温度由60-65℃降为40-45℃，CO2富液温度由80-85℃升为94-96℃，降低了CO2捕集系统捕集CO2的能耗。
本发明专利具有以下优点：
（1）大幅度提高了贫富液热能循环利用效率；
（2）大幅度降低循环冷凝水的用量，甚至能达到循环水微量使用的目标，可以大幅度减少烟气二氧化碳捕集冷凝系统的投资；
（3）使用降温减压前的电厂蒸汽，既可以避免高品位能源的浪费，又可以减少减温减压系统的投资；
（4）用于热能回收系统驱动源的高温蒸汽在使用后可直接用于吸收溶液再生加热和CO2制冷，实现了能量梯级利用。
附图说明
图1-本发明的流程结构示意图
图中1-溶液泵 2-工质泵 3-溶液热交换器 4-发生器 5-冷凝器 6-吸收器 7-蒸发器 8-凝液罐 9-混合器 10-真空泵 11-控制阀 12-溴化锂吸收液加入管 13-吸收塔 14-再生塔 15-贫液泵 16-富液泵 17-贫富液换热器
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细
说明：
本发明包括热泵管路、来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路和CO2贫液散热降温管路，其特征在于：
a)热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与溶液泵出口并联的有混合器、溶液热交换器，与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口，与溶液热交换器壳体进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器及设在吸收器内的吸收器喷管，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的设在蒸发器内的蒸发器喷管，还包括与蒸发器和冷凝器连的真空泵。
b)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路包括CO2富液来液管线，与CO2富液来液管线相连的设在吸收器内的吸热盘管，与吸热盘管出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的再生塔。
c)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2贫液散热降温管路，包括贫液来液管线，与CO2 贫液管线相连的设在蒸发器内散热管进口连接的散热盘管，散热盘管出口与CO2捕集系统的吸收塔连接。
在应用本发明时，首先将热泵管路循环起来，其程序为：先将溴化锂制成含溴化锂60%的溴化锂吸收液、从罐底的溴化锂吸收液加入口12加入，启动溶液泵1进行打循环，将溴化锂吸收液泵入溶液热交换器3再进入发生器4通过发生器4加热的溴化锂吸收液再进入溶液热交换器的壳体内再给进入溶液热交换器盘管的溴化锂吸收液加热，同时通过溶液热交换器壳体出口出来进入已开启的混合器9的吸入口和溶液泵泵来的溴化锂吸收液一起通过吸收器6内喷管喷出，吸收由蒸发器7闪蒸而来的水蒸汽放出热量；溴化锂吸收液在发生器4内产生的高温蒸汽进入冷凝器5进行换热，降温后的水蒸汽凝液进入凝液罐8，再从凝液罐出来进入蒸发器7，从蒸发器内的蒸发器喷管喷出，在蒸发器的盘管箱体内有一定液面时，启动工质泵2进行打循环，此时或提前开启真空泵，使蒸发器和吸收器的罐中压力在0.0074Mpa的状况下，当热泵管路循环正常情况下，开启CO2捕集系统贫富液换热器17来的CO2富液管路和CO2贫液管路，CO2富液进入吸收器内的吸热盘管，将通过混合器和吸收器内的吸收器喷管传递的高温溴化锂吸收液吸收热量，实现一级升温，而后再进入冷凝器盘管，与发生器来的水蒸汽换热后温度升至94-96℃进入CO2捕集系统的再生塔14。来自CO2捕集系统贫富液换热器的60-65℃的CO2贫液进入蒸发器内的散热盘管、其部分热量被凝液罐来的冷凝液闪蒸吸收，使这温度降至40-45℃而后进入CO2捕集系统的吸收塔13。
Claims (3)
1.一种降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，包括热泵管路、来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路和CO2贫液散热降温管路，其特征在于：
a)热泵管路包括溶液泵、与溶液泵进口相连的吸收器，与溶液泵出口并联的有混合器、溶液热交换器，与溶液热交换器壳体出口相连的混合器吸入口，与溶液热交换器壳体进口相连的发生器，与混合器出口相连的吸收器及设在吸收器内的吸收器喷管，与发生器上出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的凝液罐，与凝液罐出口相连的蒸发器，与蒸发器出口相连的工质泵，与工质泵出口相连的设在蒸发器内的蒸发器喷管，还包括与蒸发器和冷凝器连的真空泵；
b)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2富液吸热升温管路包括CO2富液来液管线，与CO2富液来液管线相连的设在吸收器内的吸热盘管，与吸热盘管出口相连的冷凝器，与冷凝器出口相连的再生塔；
c)来自烟气CO2捕集系统贫富液换热器的CO2贫液散热降温管路，包括贫液来液管线，与CO2 贫液管线相连的设在蒸发器内散热管进口连接的散热盘管，散热盘管出口与CO2捕集系统的吸收塔连接。
2.根据权利要求1所述的降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，其特征在于蒸发器和吸收器设在一个圆柱形密闭的罐体内，蒸发器设在罐体的上部，吸收器设在罐体下部；蒸发器包括上为开口的箱体，设在箱体内散热盘管和设在箱体上部的蒸发器喷管；吸收器包括吸热盘管和对着吸热盘管的吸收器喷管。
3.根据权利要求1所述的降低烟气CO2捕集系统能耗提高CO2回收率的装置，其特征在于热泵管路热源为压力为0.7-1.0Mpa温度为270-300℃的过热蒸汽，来源于电厂蒸汽；通过热泵管路将CO2捕集系统的CO2贫液温度由60-65℃降为40-45℃，CO2富液温度由80-85℃升为94-96℃，降低了CO2捕集系统捕集CO2的能耗。
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