CN108854423B - 一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 - Google Patents
一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108854423B CN108854423B CN201810747113.6A CN201810747113A CN108854423B CN 108854423 B CN108854423 B CN 108854423B CN 201810747113 A CN201810747113 A CN 201810747113A CN 108854423 B CN108854423 B CN 108854423B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flue gas
- precooler
- gas
- shell side
- communicated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 326
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 322
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 title claims abstract description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 49
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 107
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 95
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 20
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 20
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 11
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 9
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 8
- 241000736911 Turritella communis Species 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
- F28D21/001—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases for thermal power plants or industrial processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/302—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法，涉及一种烟气净化系统及烟气处理方法。本发明为了解决现有的针对工业锅炉的脱硫、脱硝和二氧化碳捕集的成本高，以及工业锅炉烟气利用难度大的问题。本发明利用烟气余热能量部分驱动了烟气脱硫、脱硝和碳捕集耦合的烟气净化过程，将脱硫、脱硝、碳捕集一体化，有效利用了烟气余热资源，整体上提高了燃料利用效率，降低了烟气脱硫、脱硝和碳捕集的综合成本；脱硫达到98％，脱硝达到85％，碳捕集率达到98％。本发明适用于脱硫、脱硝与碳捕集。
Description
技术领域
本发明涉及一种烟气净化系统及烟气处理的方法。
背景技术
对于工业锅炉，烟气余热损耗占总能量的10％甚至更多。但由于这部分烟气集中在100～150℃区间，属于的低品位余热资源，由于利用难度大和利用成本太高而基本没有被有效利用。二氧化硫和氮氧化物是烟气中的主要气体污染物，也是造成酸雨的主要因素。为了改善大气环境，锅炉大气污染排放标准越来越严格；现有主流脱硫、脱硝技术为石灰石/石膏湿法脱硫技术和选择性催化还原法脱硝技术；烟气净化系统的负担也越来越重，一定程度上造成了近年来电厂的亏损现象。二氧化碳的超量排放导致了温室效应，引起环境恶化；而工业锅炉尾气则是主要的二氧化碳排放源。因此，研究者开发了诸如碱液吸收法、低温甲醇洗、膜分离等很多碳捕集技术；但是由于成本高而难以大规模推广。
发明内容
本发明为了解决现有的针对工业锅炉的脱硫、脱硝和二氧化碳捕集的成本高，以及工业锅炉烟气利用难度大的问题，提出一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统。
本发明烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统由高温烟气热交换塔、一号汽水分离器、低温烟气热交换塔、烟气水冷器、多个压缩机、多个膨胀机、预冷器进气母管、一号预冷器进气阀、一号预冷器、二号预冷器进气阀、二号预冷器、高压泵、二号储液罐、三号预冷器进气阀、三号预冷器、预冷器排气母管、烟气冷凝塔、二号汽水分离器和一号储液罐构成；
所述高温烟气热交换塔壳侧进气口与锅炉烟气的出气口连通，高温烟气热交换塔内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有一号汽水分离器，高温烟气热交换塔壳侧出气口与低温烟气热交换塔的壳侧进气口连通，低温烟气热交换塔壳侧出气口与烟气水冷器的进气口连通，烟气水冷器的出气口与压缩机进气口连通，压缩机排气口与预冷器进气母管进气口连通，预冷器进气母管上设置有三条预冷器进气支管，三条预冷器进气支管上分别设置有一号预冷器进气阀、二号预冷器进气阀和三号预冷器进气阀，一号预冷器进气阀的出气口与一号预冷器壳侧进气口连通，二号预冷器进气阀的出气口与二号预冷器壳侧进气口连通，三号预冷器进气阀的出气口与三号预冷器壳侧进气口连通，一号预冷器壳侧出气口、二号预冷器壳侧出气口和三号预冷器壳侧出气口分别与预冷器排气母管的进气口连通，预冷器排气母管的出气口与烟气冷凝塔壳侧进气口连通，烟气冷凝塔内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有二号汽水分离器；烟气冷凝塔壳侧的排液口与一号储液罐的进液口连通，一号储液罐的排液口与高压泵的进液口连通，高压泵的排液口与二号预冷器管侧进液口连通，二号预冷器管侧排液口与二号储液罐的进液口连通；烟气冷凝塔壳侧出气口与三号预冷器管侧进气口连通，三号预冷器管侧出气口与高温烟气热交换塔管侧进气口连通，高温烟气热交换塔管侧出气口与膨胀机的进气口连通，膨胀机的出气口与烟气冷凝塔管侧进气口连通，烟气冷凝塔管侧出气口与一号预冷器管侧进气口连通，一号预冷器管侧出气口与低温烟气热交换塔管侧进气口连通，低温烟气热交换塔管侧出气口与排烟塔出气口连通；
所述高温烟气热交换塔、一号预冷器、二号预冷器、三号预冷器和烟气冷凝塔为间壁式换热器；
所述低温烟气热交换塔为蓄热式换热器；
所述烟气水冷器间壁式换热器，因此烟气水冷器中烟气与冷却水不直接接触，间壁式换热器采用水冷冷却；烟气与冷却水不直接接触能够保证烟气干燥，防止后续低温工艺结冰堵塞管道和烟气中酸性气体腐蚀管道；
所述二号储液罐为一个或多个；二号储液罐用于贮藏捕集到的液态的二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮，还能够用于贮藏捕集到的0价汞、焦油等一些有机化合物；
利用上述烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统进行烟气处理的方法按照以下步骤进行：
锅炉烟气由高温烟气热交换塔壳侧入口进入高温烟气热交换塔，高温烟气在高温烟气热交换塔内降温至70～90℃，烟气中的水蒸气液化并被一号汽水分离器去除并通过高温烟气热交换塔壳侧排液口排出，脱水后的烟气进入低温烟气热交换塔继续降温至35～55℃，然后进入烟气水冷器内再降温至环境温度，降温后的烟气进入压缩机，烟气经过多级压缩中间冷却过程达到0.9～1.5MPa；近似等温压缩到高压状态，然后由压缩机排气口进入预冷器进气母管，然后分别通过一号预冷器进气阀进入一号预冷器壳侧、通过二号预冷器进气阀进入二号预冷器壳侧和通过三号预冷器进气阀进入三号预冷器壳侧降温至-30～-45℃，降温后的烟气由一号预冷器壳侧、二号预冷器壳侧、三号预冷器壳侧排出后汇集至预冷器排气母管后进入烟气冷凝塔壳侧继续降温至冷凝点以下得到液态污染物；液态污染物被二号汽水分离器脱除后进入烟气冷凝塔壳侧底部，并通过烟气冷凝塔壳侧排液口进入一号储液罐，液态污染物由一号储液罐进入高压泵，液态污染物经高压泵升压至10～11MPa后进入二号预冷器管侧作为二号预冷器作为冷源，液态污染物由二号预冷器管侧排出后进入二号储液罐；烟气冷凝塔净化后的烟气进入三号预冷器管侧为三号预冷器提供冷源，三号预冷器管侧排出后进入高温烟气热交换塔管侧升温至100～140℃，然后进入膨胀机内膨胀并降温至-100～-80℃，降温后的烟气进入烟气冷凝塔管侧，烟气冷凝塔管侧排出后进入一号预冷器管侧为一号预冷器提供冷源，再进入低温烟气热交换塔升温至60～80℃后排出至排烟塔。
所述液态污染物为烟气中冷凝的的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和其它可液化污染物。
本发明具备以下有益效果：
1、本发明利用烟气余热能量部分驱动了烟气脱硫、脱硝和碳捕集耦合的烟气净化过程，将脱硫、脱硝、碳捕集一体化，有效利用了烟气余热资源，整体上提高了燃料利用效率，降低了烟气脱硫、脱硝和碳捕集的综合成本；
2、本发明在高温烟气热交换塔处利用高温烟气热交换塔壳侧烟气余热加热管侧高压气体，提高管侧压缩气体能量，进而在膨胀机处回收这部分余热的能量，从而降低整体能耗；
3、本发明烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统的脱硫达到98％，脱硝达到85％，碳捕集率达到98％；本发明系统稳定运行时系统能耗(电功率)约为锅炉热功率的2～3％；本发明系统烟气净化成本与现有脱硫、脱硝成本相当，仅为现有脱硫、脱硝和碳捕集综合成本的40％～50％；
4、本发明系统运行时烟气压力最高为0.9～1.5MPa，最低为0.1MPa；相比现有低温工艺，降低了最高压力，有利于降低能耗和设备造价；
5、本发明系统运行时进入系统的烟气初始温度最高为200℃；膨胀机排出烟气最低温度达到-100摄氏度，相比现有技术，提高了最低温度，有利于降低设备造价。
附图说明
图1为本发明烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统示意图。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统由高温烟气热交换塔1、一号汽水分离器2、低温烟气热交换塔3、烟气水冷器4、多个压缩机6、多个膨胀机7、预冷器进气母管8、一号预冷器进气阀9、一号预冷器10、二号预冷器进气阀11、二号预冷器12、高压泵13、二号储液罐14、三号预冷器进气阀15、三号预冷器16、预冷器排气母管17、烟气冷凝塔18、二号汽水分离器19和一号储液罐20构成；
所述高温烟气热交换塔1壳侧进气口与锅炉烟气的出气口连通，高温烟气热交换塔1内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有一号汽水分离器2，高温烟气热交换塔1壳侧出气口与低温烟气热交换塔3的壳侧进气口连通，低温烟气热交换塔3壳侧出气口与烟气水冷器4的进气口连通，烟气水冷器4的出气口与压缩机6进气口连通，压缩机6排气口与预冷器进气母管8进气口连通，预冷器进气母管8上设置有三条预冷器进气支管，三条预冷器进气支管上分别设置有一号预冷器进气阀9、二号预冷器进气阀11和三号预冷器进气阀15，一号预冷器进气阀9的出气口与一号预冷器10壳侧进气口连通，二号预冷器进气阀11的出气口与二号预冷器12壳侧进气口连通，三号预冷器进气阀15的出气口与三号预冷器16壳侧进气口连通，一号预冷器10壳侧出气口、二号预冷器12壳侧出气口和三号预冷器16壳侧出气口分别与预冷器排气母管17的进气口连通，预冷器排气母管17的出气口与烟气冷凝塔18壳侧进气口连通，烟气冷凝塔18内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有二号汽水分离器19；烟气冷凝塔18壳侧的排液口与一号储液罐20的进液口连通，一号储液罐20的排液口与高压泵13的进液口连通，高压泵13的排液口与二号预冷器12管侧进液口连通，二号预冷器12管侧排液口与二号储液罐14的进液口连通；烟气冷凝塔18壳侧出气口与三号预冷器16管侧进气口连通，三号预冷器16管侧出气口与高温烟气热交换塔1管侧进气口连通，高温烟气热交换塔1管侧出气口与膨胀机7的进气口连通，膨胀机7的出气口与烟气冷凝塔18管侧进气口连通，烟气冷凝塔18管侧出气口与一号预冷器10管侧进气口连通，一号预冷器10管侧出气口与低温烟气热交换塔3管侧进气口连通，低温烟气热交换塔3管侧出气口与排烟塔出气口连通。
本实施方式具备以下有益效果：
1、本实施方式利用烟气余热能量部分驱动了烟气脱硫、脱硝和碳捕集耦合的烟气净化过程，将脱硫、脱硝、碳捕集一体化，有效利用了烟气余热资源，整体上提高了燃料利用效率，降低了烟气脱硫、脱硝和碳捕集的综合成本；
2、本实施方式在高温烟气热交换塔1处利用高温烟气热交换塔1壳侧烟气余热加热管侧高压气体，提高管侧压缩气体能量，进而在膨胀机7处回收这部分余热的能量，从而降低整体能耗；
3、本实施方式烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统的脱硫达到98％，脱硝达到85％，碳捕集率达到98％；本发明系统稳定运行时系统能耗电功率约为锅炉热功率的2～3％；本实施方式系统烟气净化成本与现有脱硫、脱硝成本相当，仅为现有脱硫、脱硝和碳捕集综合成本的40％～50％；
4、本实施方式系统运行时烟气压力最高为0.9～1.5MPa，最低为0.1MPa；相比现有低温工艺，降低了最高压力，有利于降低能耗和设备造价；
5、本实施方式系统运行时进入系统的烟气初始温度最高为200℃；膨胀机7排出烟气最低温度达到-100摄氏度，相比现有技术，提高了最低温度，有利于降低设备造价。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述高温烟气热交换塔1、一号预冷器10、二号预冷器12、三号预冷器16和烟气冷凝塔18为间壁式换热器。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述低温烟气热交换塔3为蓄热式换热器。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述烟气水冷器4间壁式换热器。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述二号储液罐14为一个或多个。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式利用烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统进行烟气处理的方法按照以下步骤进行：
锅炉烟气由高温烟气热交换塔1壳侧入口进入高温烟气热交换塔1，高温烟气在高温烟气热交换塔1内降温至70～90℃，烟气中的水蒸气液化并被一号汽水分离器2去除并通过高温烟气热交换塔1壳侧排液口排出，脱水后的烟气进入低温烟气热交换塔3继续降温至35～55℃，然后进入烟气水冷器4内再降温至环境温度，降温后的烟气进入压缩机6，烟气经过多级压缩中间冷却过程达到0.9～1.5MPa；近似等温压缩到高压状态，然后由压缩机6排气口进入预冷器进气母管8，然后分别通过一号预冷器进气阀9进入一号预冷器10壳侧、通过二号预冷器进气阀11进入二号预冷器12壳侧和通过三号预冷器进气阀15进入三号预冷器16壳侧降温至，降温后的烟气由一号预冷器10壳侧、二号预冷器12壳侧、三号预冷器16壳侧排出后汇集至预冷器排气母管17后进入烟气冷凝塔18壳侧继续降温至冷凝点以下得到液态污染物；液态污染物被二号汽水分离器19脱除后进入烟气冷凝塔18壳侧底部，并通过烟气冷凝塔18壳侧排液口进入一号储液罐20，液态污染物由一号储液罐20进入高压泵13，液态污染物经高压泵13升压至10～11MPa后进入二号预冷器12管侧作为二号预冷器12作为冷源，液态污染物由二号预冷器12管侧排出后进入二号储液罐14；烟气冷凝塔18净化后的烟气进入三号预冷器16管侧为三号预冷器16提供冷源，三号预冷器16管侧排出后进入高温烟气热交换塔1管侧升温至100～140℃，然后进入膨胀机7内膨胀并降温至-100～-80℃，降温后的烟气进入烟气冷凝塔18管侧，烟气冷凝塔18管侧排出后进入一号预冷器10管侧为一号预冷器10提供冷源，再进入低温烟气热交换塔3升温至60～80℃后排出至排烟塔。
本实施方式中，烟气经过压缩机6多级压缩中间冷却过程达到0.9～1.5MPa，属于近似等温压缩到高压状态；降温后的烟气排出后进入低温烟气热交换塔3吸收未净化烟气的余热升高温度后排向排烟塔，有利于烟气的扩散。净化后的烟气经三号预冷器16管侧排出的后进入高温烟气热交换塔1管侧并吸收壳侧未净化烟气的余热以提高自身能量并用于推动膨胀机7做功；
本实施方式具备以下有益效果：
1、本实施方式利用烟气余热能量部分驱动了烟气脱硫、脱硝和碳捕集耦合的烟气净化过程，将脱硫、脱硝、碳捕集一体化，有效利用了烟气余热资源，整体上提高了燃料利用效率，降低了烟气脱硫、脱硝和碳捕集的综合成本；
2、本实施方式在高温烟气热交换塔1处利用高温烟气热交换塔1壳侧烟气余热加热管侧高压气体，提高管侧压缩气体能量，进而在膨胀机7处回收这部分余热的能量，从而降低整体能耗；
3、本实施方式烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统的脱硫达到98％，脱硝达到85％，碳捕集率达到98％；本发明系统稳定运行时系统能耗电功率约为锅炉热功率的2～3％；本实施方式系统烟气净化成本与现有脱硫、脱硝成本相当，仅为现有脱硫、脱硝和碳捕集综合成本的40％～50％；
4、本实施方式系统运行时烟气压力最高为0.9～1.5MPa，最低为0.1MPa；相比现有低温工艺，降低了最高压力，有利于降低能耗和设备造价；
5、本实施方式系统运行时进入系统的烟气初始温度最高为200℃；膨胀机7排出烟气最低温度达到-100摄氏度，相比现有技术，提高了最低温度，有利于降低设备造价。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述液态污染物为烟气中冷凝的的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和其它可液化污染物。其他步骤和参数与具体实施方式六相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统由高温烟气热交换塔1、一号汽水分离器2、低温烟气热交换塔3、烟气水冷器4、1个压缩机6、1个膨胀机7、预冷器进气母管8、一号预冷器进气阀9、一号预冷器10、二号预冷器进气阀11、二号预冷器12、高压泵13、二号储液罐14、三号预冷器进气阀15、三号预冷器16、预冷器排气母管17、烟气冷凝塔18、二号汽水分离器19和一号储液罐20构成；
所述高温烟气热交换塔1壳侧进气口与锅炉烟气的出气口连通，高温烟气热交换塔1内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有一号汽水分离器2，高温烟气热交换塔1壳侧出气口与低温烟气热交换塔3的壳侧进气口连通，低温烟气热交换塔3壳侧出气口与烟气水冷器4的进气口连通，烟气水冷器4的出气口与压缩机6进气口连通，压缩机6排气口与预冷器进气母管8进气口连通，预冷器进气母管8上设置有三条预冷器进气支管，三条预冷器进气支管上分别设置有一号预冷器进气阀9、二号预冷器进气阀11和三号预冷器进气阀15，一号预冷器进气阀9的出气口与一号预冷器10壳侧进气口连通，二号预冷器进气阀11的出气口与二号预冷器12壳侧进气口连通，三号预冷器进气阀15的出气口与三号预冷器16壳侧进气口连通，一号预冷器10壳侧出气口、二号预冷器12壳侧出气口和三号预冷器16壳侧出气口分别与预冷器排气母管17的进气口连通，预冷器排气母管17的出气口与烟气冷凝塔18壳侧进气口连通，烟气冷凝塔18内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有二号汽水分离器19；烟气冷凝塔18壳侧的排液口与一号储液罐20的进液口连通，一号储液罐20的排液口与高压泵13的进液口连通，高压泵13的排液口与二号预冷器12管侧进液口连通，二号预冷器12管侧排液口与二号储液罐14的进液口连通；烟气冷凝塔18壳侧出气口与三号预冷器16管侧进气口连通，三号预冷器16管侧出气口与高温烟气热交换塔1管侧进气口连通，高温烟气热交换塔1管侧出气口与膨胀机7的进气口连通，膨胀机7的出气口与烟气冷凝塔18管侧进气口连通，烟气冷凝塔18管侧出气口与一号预冷器10管侧进气口连通，一号预冷器10管侧出气口与低温烟气热交换塔3管侧进气口连通，低温烟气热交换塔3管侧出气口与排烟塔出气口连通；
所述高温烟气热交换塔1、一号预冷器10、二号预冷器12、三号预冷器16和烟气冷凝塔18为间壁式换热器；所述低温烟气热交换塔3为蓄热式换热器；所述烟气水冷器4间壁式换热器；所述二号储液罐14为5个；二号储液罐14用于贮藏捕集到的液态的二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮，还能够用于贮藏捕集到的0价汞、焦油等一些有机化合物；
利用上述烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统进行烟气处理的方法按照以下步骤进行：锅炉烟气由高温烟气热交换塔1壳侧入口进入高温烟气热交换塔1，高温烟气在高温烟气热交换塔1内降温至80℃，烟气中的水蒸气液化并被一号汽水分离器2去除并通过高温烟气热交换塔1壳侧排液口排出，脱水后的烟气进入低温烟气热交换塔3继续降温至35℃，然后进入烟气水冷器4内再降温至环境温度，降温后的烟气进入压缩机6，烟气经过多级压缩中间冷却过程达到1.5MPa；近似等温压缩到高压状态，然后由压缩机6排气口进入预冷器进气母管8，然后分别通过一号预冷器进气阀9进入一号预冷器10壳侧、通过二号预冷器进气阀11进入二号预冷器12壳侧和通过三号预冷器进气阀15进入三号预冷器16壳侧降温至-30℃，降温后的烟气由一号预冷器10壳侧、二号预冷器12壳侧、三号预冷器16壳侧排出后汇集至预冷器排气母管17后进入烟气冷凝塔18壳侧继续降温至冷凝点以下得到液态污染物；液态污染物被二号汽水分离器19脱除后进入烟气冷凝塔18壳侧底部，并通过烟气冷凝塔18壳侧排液口进入一号储液罐20，液态污染物由一号储液罐20进入高压泵13，液态污染物经高压泵13升压至11MPa后进入二号预冷器12管侧作为二号预冷器12作为冷源，液态污染物由二号预冷器12管侧排出后进入二号储液罐14；烟气冷凝塔18净化后的烟气进入三号预冷器16管侧为三号预冷器16提供冷源，三号预冷器16管侧排出后进入高温烟气热交换塔1管侧升温至120℃，然后进入膨胀机7内膨胀并降温至-90℃，降温后的烟气进入烟气冷凝塔18管侧，烟气冷凝塔18管侧排出后进入一号预冷器10管侧为一号预冷器10提供冷源，再进入低温烟气热交换塔3升温至65℃后排出至排烟塔。
所述液态污染物为烟气中冷凝的的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和其它可液化污染物。
本发明具备以下有益效果：
本发明利用烟气余热能量部分驱动了烟气脱硫、脱硝和碳捕集耦合的烟气净化过程，将脱硫、脱硝、碳捕集一体化，有效利用了烟气余热资源，整体上提高了燃料利用效率，降低了烟气脱硫、脱硝和碳捕集的综合成本；
本发明在高温烟气热交换塔1处利用高温烟气热交换塔1壳侧烟气余热加热管侧高压气体，提高管侧压缩气体能量，进而在膨胀机7处回收这部分余热的能量，从而降低整体能耗；
本实施例烟气初始温度为130℃，主要成分为氮气75％，氧气7％，水蒸气7％，二氧化碳11％，环境温度为15℃：本实施烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统的脱硫达到98％，脱硝达到85％，碳捕集率达到98％；本实施系统稳定运行时系统能耗电功率约为锅炉热功率的2.5％；系统烟气净化成本与现有脱硫、脱硝成本相当，仅为现有脱硫、脱硝和碳捕集综合成本的50％。
Claims (7)
1.一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统，其特征在于：该系统由高温烟气热交换塔(1)、一号汽水分离器(2)、低温烟气热交换塔(3)、烟气水冷器(4)、多个压缩机(6)、多个膨胀机(7)、预冷器进气母管(8)、一号预冷器进气阀(9)、一号预冷器(10)、二号预冷器进气阀(11)、二号预冷器(12)、高压泵(13)、二号储液罐(14)、三号预冷器进气阀(15)、三号预冷器(16)、预冷器排气母管(17)、烟气冷凝塔(18)、二号汽水分离器(19)和一号储液罐(20)构成；
所述高温烟气热交换塔(1)壳侧进气口与锅炉烟气的出气口连通，高温烟气热交换塔(1)内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有一号汽水分离器(2)，高温烟气热交换塔(1)壳侧出气口与低温烟气热交换塔(3)的壳侧进气口连通，低温烟气热交换塔(3)壳侧出气口与烟气水冷器(4)的进气口连通，烟气水冷器(4)的出气口与压缩机(6)进气口连通，压缩机(6)排气口与预冷器进气母管(8)进气口连通，预冷器进气母管(8)上设置有三条预冷器进气支管，三条预冷器进气支管上分别设置有一号预冷器进气阀(9)、二号预冷器进气阀(11)和三号预冷器进气阀(15)，一号预冷器进气阀(9)的出气口与一号预冷器(10)壳侧进气口连通，二号预冷器进气阀(11)的出气口与二号预冷器(12)壳侧进气口连通，三号预冷器进气阀(15)的出气口与三号预冷器(16)壳侧进气口连通，一号预冷器(10)壳侧出气口、二号预冷器(12)壳侧出气口和三号预冷器(16)壳侧出气口分别与预冷器排气母管(17)的进气口连通，预冷器排气母管(17)的出气口与烟气冷凝塔(18)壳侧进气口连通，烟气冷凝塔(18)内壳侧进气口与壳侧出气口之间设置有二号汽水分离器(19)；烟气冷凝塔(18)壳侧的排液口与一号储液罐(20)的进液口连通，一号储液罐(20)的排液口与高压泵(13)的进液口连通，高压泵(13)的排液口与二号预冷器(12)管侧进液口连通，二号预冷器(12)管侧排液口与二号储液罐(14)的进液口连通；烟气冷凝塔(18)壳侧出气口与三号预冷器(16)管侧进气口连通，三号预冷器(16)管侧出气口与高温烟气热交换塔(1)管侧进气口连通，高温烟气热交换塔(1)管侧出气口与膨胀机(7)的进气口连通，膨胀机(7)的出气口与烟气冷凝塔(18)管侧进气口连通，烟气冷凝塔(18)管侧出气口与一号预冷器(10)管侧进气口连通，一号预冷器(10)管侧出气口与低温烟气热交换塔(3)管侧进气口连通，低温烟气热交换塔(3)管侧出气口与排烟塔出气口连通。
2.根据权利要求1所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统，其特征在于：所述高温烟气热交换塔(1)、一号预冷器(10)、二号预冷器(12)、三号预冷器(16)和烟气冷凝塔(18)为间壁式换热器。
3.根据权利要求1所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统，其特征在于：所述低温烟气热交换塔(3)为蓄热式换热器。
4.根据权利要求1所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统，其特征在于：所述烟气水冷器(4)为间壁式换热器。
5.根据权利要求1所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统，其特征在于：所述二号储液罐(14)为一个或多个。
6.利用如权利要求1所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统进行烟气处理的方法，其特征在于：该方法按照以下步骤进行：
锅炉烟气由高温烟气热交换塔(1)壳侧入口进入高温烟气热交换塔(1)，高温烟气在高温烟气热交换塔(1)内降温至70～90℃，烟气中的水蒸气液化并被一号汽水分离器(2)去除并通过高温烟气热交换塔(1)壳侧排液口排出，脱水后的烟气进入低温烟气热交换塔(3)继续降温至35～55℃，然后进入烟气水冷器(4)内再降温至环境温度，降温后的烟气进入压缩机(6)，烟气经过多级压缩中间冷却过程达到0.9～1.5MPa；近似等温压缩到高压状态，然后由压缩机(6)排气口进入预冷器进气母管(8)，然后分别通过一号预冷器进气阀(9)进入一号预冷器(10)壳侧、通过二号预冷器进气阀(11)进入二号预冷器(12)壳侧和通过三号预冷器进气阀(15)进入三号预冷器(16)壳侧降温至-30～-45℃，降温后的烟气由一号预冷器(10)壳侧、二号预冷器(12)壳侧、三号预冷器(16)壳侧排出后汇集至预冷器排气母管(17)后进入烟气冷凝塔(18)壳侧继续降温至冷凝点以下得到液态污染物；液态污染物被二号汽水分离器(19)脱除后进入烟气冷凝塔(18)壳侧底部，并通过烟气冷凝塔(18)壳侧排液口进入一号储液罐(20)，液态污染物由一号储液罐(20)进入高压泵(13)，液态污染物经高压泵(13)升压至10～11MPa后进入二号预冷器(12)管侧作为二号预冷器(12)冷源，液态污染物由二号预冷器(12)管侧排出后进入二号储液罐(14)；烟气冷凝塔(18)净化后的烟气进入三号预冷器(16)管侧为三号预冷器(16)提供冷源，三号预冷器(16)管侧排出后进入高温烟气热交换塔(1)管侧升温至100～140℃，然后进入膨胀机(7)内膨胀并降温至-100～-80℃，降温后的烟气进入烟气冷凝塔(18)管侧，烟气冷凝塔(18)管侧排出后进入一号预冷器(10)管侧为一号预冷器(10)提供冷源，再进入低温烟气热交换塔(3)升温至60～80℃后排出至排烟塔。
7.根据权利要求6所述的烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统进行烟气处理的方法，其特征在于：所述液态污染物为烟气中冷凝的的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和其它可液化污染物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810747113.6A CN108854423B (zh) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | 一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810747113.6A CN108854423B (zh) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | 一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108854423A CN108854423A (zh) | 2018-11-23 |
| CN108854423B true CN108854423B (zh) | 2020-12-29 |
Family
ID=64300422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810747113.6A Expired - Fee Related CN108854423B (zh) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | 一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108854423B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110975448B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-09-21 | 杭州萧越染织有限公司 | 用于锅炉的烟气净化系统及其操作方法 |
| CN113713556A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-11-30 | 东北大学 | 基于碳减排的大气气态污染物一体化处理方法 |
| CN113828098A (zh) * | 2021-10-28 | 2021-12-24 | 中印恒盛(北京)贸易有限公司 | 一种基于地下冷凝分层式处理的电厂烟气利用装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311739A (en) * | 1992-02-28 | 1994-05-17 | Clark Garry E | External combustion engine |
| CN103442783A (zh) * | 2011-03-22 | 2013-12-11 | 埃克森美孚上游研究公司 | 用于在低排放涡轮机系统中捕获二氧化碳的系统和方法 |
| CN206360740U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-28 | 翁志远 | 余热发电系统和发电站 |
| CN108240718A (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 蓝焰高科（天津）燃气技术有限公司 | 一种能源自供给多功能燃气机驱动型压缩式热泵机组 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140075985A1 (en) * | 2012-09-17 | 2014-03-20 | N. Wayne Mckay | Process for optimizing removal of condensable components from a fluid |
| US20140144178A1 (en) * | 2012-11-28 | 2014-05-29 | L'Air Liquide Societe Anonyme Pour L'Etude Et L'Expoitation Des Procedes Georges Claude | Optimized heat exchange in a co2 de-sublimation process |
| US10765994B2 (en) * | 2016-06-02 | 2020-09-08 | Nextstream Co2, Llc | System and method of recovering carbon dioxide from an exhaust gas stream |
-
2018
- 2018-07-09 CN CN201810747113.6A patent/CN108854423B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5311739A (en) * | 1992-02-28 | 1994-05-17 | Clark Garry E | External combustion engine |
| CN103442783A (zh) * | 2011-03-22 | 2013-12-11 | 埃克森美孚上游研究公司 | 用于在低排放涡轮机系统中捕获二氧化碳的系统和方法 |
| CN108240718A (zh) * | 2016-12-26 | 2018-07-03 | 蓝焰高科（天津）燃气技术有限公司 | 一种能源自供给多功能燃气机驱动型压缩式热泵机组 |
| CN206360740U (zh) * | 2016-12-30 | 2017-07-28 | 翁志远 | 余热发电系统和发电站 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108854423A (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107741103B (zh) | 一种氨水吸收式制冷联合碳捕集装置 | |
| CN104399356B (zh) | 一种二氧化碳捕集系统 | |
| CN114768488B (zh) | 一种燃煤机组烟气二氧化碳捕集系统 | |
| CN103096999A (zh) | 碳捕集喷气发动机 | |
| CN108854423B (zh) | 一种烟气余热驱动的脱硫、脱硝与碳捕集耦合的烟气净化系统及烟气处理的方法 | |
| CN114279254B (zh) | 一种烟气余热利用及二氧化碳捕集回收工艺 | |
| CN110159370B (zh) | 一种带捕碳装置的燃煤发电系统及方法 | |
| EP2683462A2 (en) | System and process for the physical absorption of carbon dioxide from a flue gas stream | |
| CN113175687B (zh) | 一种烟气二氧化碳捕集提纯系统及方法 | |
| CN210495768U (zh) | 压缩冷凝膜分离技术实现湿法锂电隔膜二氯甲烷回收装置 | |
| CN114738071B (zh) | 一种用于碳回收的双压循环系统 | |
| CN201168557Y (zh) | 一种烟道气处理系统 | |
| CN115253608A (zh) | 一种燃煤发电机组的烟气碳捕集系统及方法 | |
| CN214700775U (zh) | 一种烟气二氧化碳捕集提纯系统 | |
| CN114191942A (zh) | 一种烟气co2捕集系统超重力再生节能工艺 | |
| CN216303278U (zh) | 一种超临界压力下二氧化碳的直接液化捕集系统 | |
| CN105314611A (zh) | 一种双加压法稀硝酸装置 | |
| CN112058013B (zh) | 一种基于低温气体分离的烟气处理装置 | |
| CN114963218A (zh) | 一种耦合碳捕集的烟气余热回收装置及方法 | |
| CN210768960U (zh) | 带捕碳装置的燃煤发电系统 | |
| CN221376098U (zh) | 一种氟利昂尾气回收装置 | |
| CN217340748U (zh) | 一种深度回收碳捕集能量的装置 | |
| CN221846597U (zh) | 一种用于脱硫设备出口的二氧化碳捕集液化系统 | |
| CN221788732U (zh) | 一种深度耦合燃气发电机组的二氧化碳捕集液化系统 | |
| CN117346564B (zh) | 一种复合型热交换器及其碳捕集提压系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201229 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |