CN112933895A - 一种二氧化碳捕集节能分离系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二氧化碳捕集节能分离系统，属于二氧化碳捕集技术领域，包括：吸收塔、再生塔和再沸器，所述再生塔上具有粗气排气口，所述粗气排气口与喷淋塔连通，所述喷淋塔内适于容纳喷淋液，所述喷淋塔上还具有喷淋管道，所述喷淋管道的一端通向所述喷淋塔的塔底喷淋液内，所述喷淋管道的另一端通向喷淋塔的塔顶内腔中，所述喷淋管道的通向喷淋塔的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置；本发明的二氧化碳捕集节能分离系统，在再生塔的粗气排气口后端连通有喷淋塔，从再生塔排出的粗二氧化碳气在所述喷淋塔内通过喷淋液的喷淋进行降温，从而对再生塔的排气进行热能回收，从而整体上降低二氧化碳捕集系统的耗能，达到节能的目的。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种二氧化碳捕集节能分离系统。
背景技术
CCS技术是Carbon Capture and Storage的缩写，是将二氧化碳(CO2)捕获和封存的技术。CCS技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段，将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方。
CCS技术由碳捕集和碳封存两个部分组成。其中，碳捕集技术最早应用于炼油、化工等行业。由于这些行业排放的CO2浓度高、压力大，捕集成本并不高。而在燃煤电厂排放的CO2则恰好相反，对电厂排放进行二氧化碳捕集具有能耗和成本较高的问题。
二氧化碳捕集系统的用能主要是再生塔的再生蒸汽耗量，由于再生塔塔底贫液和塔顶再生气温度差异不大，其所含热量也比较接近，若利用吸收塔塔底富液回收其热量，只能实现塔底贫液或塔顶再生器中一股物流热量回收，被加热后的富液温度与剩余另一股物流温度差异不大，不能实现另一股物流所含热量回收，目前另一个物流只能通过循环冷却水冷却，造成几乎约一半的热量被浪费。同时又由于再生气为含有惰性气体的饱和气，一般利用间壁式换热器进行换热，由于惰性气体的影响再生气侧的换热系数较小，导致再生气冷却器需要较大换热面积。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于电厂的二氧化碳捕集系统的能耗过高的缺陷，从而提供一种二氧化碳捕集节能分离系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种二氧化碳捕集节能分离系统，包括：
吸收塔，一端与电厂的烟气出口连通，内部适于容纳吸收液，所述吸收塔内的吸收液吸收了烟气中的二氧化碳后变为富液；
再生塔，通过管道与吸收塔内的富液连通，所述再生塔上具有粗气排气口，所述粗气排气口与喷淋塔连通，所述喷淋塔内适于容纳喷淋液，所述喷淋塔上还具有喷淋管道，所述喷淋管道的一端通向所述喷淋塔的塔底喷淋液内，所述喷淋管道的另一端通向喷淋塔的塔顶内腔中，所述喷淋管道的通向喷淋塔的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置；
再沸器，与所述再生塔连通，用于将进入再生塔内的富液进行汽化为气液两相，其中液相变为贫液，气相从再生塔的粗气排气口排出。
可选地，所述喷淋管道上具有喷淋液换热器。
可选地，所述喷淋管道在所述喷淋液换热器前端，还连通有回流管道，所述回流管道通向再生塔的顶端内腔中。
可选地，所述回流管道上还连通有外排管道。
可选地，所述喷淋塔的顶端具有二次排气口，所述二次排气口与压缩机连通。
可选地，所述喷淋塔的二次排气口的前端设有除雾器。
可选地，所述吸收塔上具有自循环管道，所述自循环管道的一端通向吸收塔的塔底吸收液内，所述自循环管道的另一端通向吸收塔的塔顶内腔中。
可选地，所述自循环管道上设有自循环换热器。
可选地，所述自循环管道的通向吸收塔的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置。
可选地，所述吸收塔上具有尾气排空口，所述尾气排空口的前端具有尾气换热器，所述尾气换热器设置在所述自循环管道的上方。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的二氧化碳捕集节能分离系统，在再生塔的粗气排气口后端连通有喷淋塔，从再生塔排出的粗二氧化碳气在所述喷淋塔内通过喷淋液的喷淋进行降温，从而对再生塔的排气进行热能回收，从而整体上降低二氧化碳捕集系统的耗能，达到节能的目的。
另外，由于粗二氧化碳气为含有惰性气体的饱和气，粗二氧化碳气在通过喷淋液进行喷淋降温为冷却水与气体直接接触换热，换热效率高，避免采用间壁式换热器换热时惰性气体对换热系数的影响，降低粗二氧化碳气体降温设备投资。另外，喷淋塔塔顶二氧化碳气体进入下游压缩机，塔底分离的低温水可先与粗二氧化碳气换热，从而降低粗二氧化碳气的温度，对粗二氧化碳气的余热进行一次回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例1中提供的二氧化碳捕集节能分离系统的原理图。
图2为本发明的实施例2中提供的二氧化碳捕集节能分离系统的原理图。
图3为图2中喷淋塔区域的放大图。
附图标记说明：
1、吸收塔；2、再生塔；3、喷淋塔；4、尾气排空口；5、再沸器；6、粗气排气口；7、尾气换热器；8、自循环泵；9、富液供给管；10、贫液返回管；11、贫富液换热器；12、贫液换热器；13、预洗涤塔；14、烟气进口；15、预洗循环泵；16、洗涤液换热器；17、PH值检测元件；18、喷淋液换热器；19、回流管道；20、外排管道；21、二次排气口；22、除雾器；23、一次换热器；24、压缩机。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种二氧化碳捕集节能分离系统，如图1所示，包括：依次设置的吸收塔1、再生塔2和喷淋塔3。所述吸收塔1的进口的一端用于与电厂的烟气出口连通，吸收塔1的内部容纳吸收液，当所述吸收液吸收了烟气中的二氧化碳后变为富液；所述吸收塔1的顶部具有尾气排空口4，当烟气与吸收液进行充分接触后，烟气从该尾气排空口4处向系统外排出。
所述再生塔2通过管道与吸收塔1内的富液连通，所述再生塔2的塔底与再沸器5连通，所述再沸器5用于将进入再生塔2内的富液进行汽化为气液两相，其中液相变为贫液，气相从再生塔2的粗气排气口6排出。具体的，所述再沸器5通过蒸汽对富液进行加热，再沸器5所用蒸汽来自汽机抽气，所述汽机抽气在再沸器5中进行换热冷凝后，冷凝水回至热力系统除氧器中。
所述再生塔2的塔顶上具有粗气排气口6，所述粗气排气口6与喷淋塔3连通，所述喷淋塔3内具有喷淋液，所述喷淋塔3上还具有喷淋管道，所述喷淋管道的一端通向所述喷淋塔3的塔底喷淋液内，所述喷淋管道的另一端通向喷淋塔3的塔顶内腔中，所述喷淋管道的通向喷淋塔3的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置；从再生塔2内析出的再生气进入喷淋塔3后，通过喷淋液的喷淋，使再生气降温，从而将再生气的含水量降低。
本实施例提供的二氧化碳捕集节能分离系统，在再生塔2的粗气排气口6后端连通有喷淋塔3，从再生塔2排出的粗二氧化碳气在所述喷淋塔3内通过喷淋液的喷淋进行降温，喷淋塔塔顶二氧化碳气体进入下游压缩机，塔底分离的低温水可先与粗二氧化碳气换热，从而对再生塔2的排气进行热能回收，降低二氧化碳捕集系统的再生器蒸汽耗，达到节能的目的。
另外，由于粗二氧化碳气为含有惰性气体的饱和气，粗二氧化碳气在通过喷淋液进行喷淋降温的过程中，从粗二氧化碳气中进一步的析出水分，从而可降低捕集的二氧化碳的含水率。
如图1所示，上述二氧化碳捕集节能分离系统中，所述吸收塔1上，在所述尾气排空口4的前端具有尾气换热器7，通过该尾气换热器7对排出吸收塔1的烟气温度进行回收。具体的，所述尾气换热器7为宽通道板式换热器，通过该板式换热器能够减少吸收剂从吸收塔1塔顶逃逸率，所述宽通道板式换热器具有换热端差小，换热系数大等优点。
如图1所示，上述二氧化碳捕集节能分离系统中，所述吸收塔1上，所述尾气换热器7的下方设有自循环管道，所述自循环管道的一端通向吸收塔1的塔底吸收液内，所述自循环管道的另一端通向吸收塔1的塔顶内腔中，所述自循环管道的通向吸收塔1的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置，通过该喷淋装置使吸收液在吸收塔1内自上而下进行喷淋，从而使吸收液与烟气进行对流，通过吸收液吸收烟气中的二氧化碳气。所述自循环管道上设有自循环换热器，通过该自循环换热器进行吸收液降温，所述自循环管道上还具有自循环泵8，该自循环泵8用于吸收液在自循环管道内进行强制驱动流动，从而控制吸收塔1的塔温，以便增大单位质量吸收液的吸收能力，通过自循环系统控制吸收塔1塔温从而改变吸收液的吸收能力。
如图1所示，上述二氧化碳捕集节能分离系统中，所述吸收塔1和所述再生塔2之间设有富液供给管9和贫液返回管10，所述再生塔2通过富液供给管9与吸收塔1内的富液连通，所述富液供给管9一端从所述吸收塔1的塔底伸入所述吸收塔1内，所述富液供给管9的另一端从所述再生塔2的塔顶伸入再生塔2内，富液从所述吸收塔1内进入再生塔2的塔顶，并从所述再生塔2的塔顶内部通过喷淋的方式向下喷淋，从而将所述富液内含有的二氧化碳气进行析出。所述贫液返回管10的一端连通至再生塔2的底端内部，所述贫液返回管10的另一端连通至吸收塔1的塔顶内部，所述贫液通过喷淋方式在吸收塔1的塔顶内进行喷淋。另外，所述贫液返回管10和富液供给管9之间通过贫富液换热器11连接，也即是说，所述贫液返回管10内较热的贫液通过贫富液换热器11将热量传送至富液供给管9内的富液后，所述贫液返回管10内的贫液再返回至吸收塔1内，从而达到对再生塔2内的贫液热量进行回收；另外，在所述贫液返回管10上还设置有贫液换热器12，通过该贫液换热器12进一步的对贫液降温，恢复吸收液对烟气内二氧化碳的吸收。
如图1所示，上述二氧化碳捕集节能分离系统中，还包括：预洗涤塔13，所述吸收塔1一端进口通过与预洗涤塔13的出口连接从而与热电厂的烟气连通。所述预洗涤塔13上具有烟气进口14，该烟气进口14用于与脱硫之后的烟气连通，烟气通过烟气进口14进入预洗涤塔13内；预洗涤塔13主要是为了除去烟气中的微量酸性气体，通过碱液的循环喷淋降低烟气温度，减少烟气含水率和烟气体积。在所述预洗涤塔13的塔顶具有出口，该出口通过增压风机连通至吸收塔1的进口。在预洗涤塔13上具有循环管道，该循环管道的两端分别连通预洗涤塔13的底端和顶端，该循环管道上并连接有预洗循环泵15，通过预洗循环泵15将预洗涤塔13内的洗涤液从塔底输送至塔顶，并在塔顶内通过喷淋的方式重新回到塔底；烟气在预洗涤塔13内从烟气进口14流向出口的过程中，烟气与洗涤液进行对流流动，从而通过洗涤液对烟气进行预洗涤。另外，作为一种优选实施方式，在该循环管道上还连接有洗涤液换热器16，该洗涤液换热器16用于对洗涤液降温，以控制预洗塔出口烟气温度即吸收塔1的入口温度，从而调整吸收捕集系统吸收液的水平衡。另外，作为一种优选实施方式，所述循环管道上还并联有PH值检测元件17，该PH值检测元件17用于实时检测洗涤液的PH值，以便于及时的补充碱性洗涤液。
作为一种优选实施方式，如图2、图3所示，上述二氧化碳捕集节能分离系统中，所述再生塔2和所述喷淋塔3之间的再生气管道上设有一次换热器23；通过该一次换热器23用于对再生塔2内排出的再生气进行初次降温，以回收部分再生气的余热。
所述喷淋管道上具有喷淋液换热器18，所述喷淋液换热器18用于对循环的喷淋液进行换热。
如图3所示，所述喷淋塔3上连接的用于喷淋液循环的喷淋管道上，还连通有回流管道19，所述回流管道19连通在所述喷淋液换热器18的前端，并且所述回流管道19通向再生塔2的顶端内腔中，通过该回流管道19用于将部分喷淋液返回至再生塔2内。
作为一种优选实施方式，所述回流管道19可以经过所述再生气管道上的一次换热器23，以通过喷淋液体对再生气进行换热；另外，所述回流管道19也可以不经过该一次换热器23。
另外，所述回流管道19上还连通有外排管道20，通过该外排管道20用于将从二氧化碳气中析出的多余水分排出系统外部，可送至电厂脱硫系统回用。
如图3所示，所述喷淋塔3的顶端具有二次排气口21，所述二次排气口21与压缩机24连通，通过该压缩机24用于对二氧化碳气进行压缩。在所述喷淋塔3的二次排气口21的前端设有除雾器22，通过该除雾器22用于减小从喷淋塔3排出的二氧化碳气的含水量。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，包括：
吸收塔(1)，一端与电厂的烟气出口连通，内部适于容纳吸收液，所述吸收塔(1)内的吸收液吸收了烟气中的二氧化碳后变为富液；
再生塔(2)，通过管道与吸收塔(1)内的富液连通，所述再生塔(2)上具有粗气排气口(6)，所述粗气排气口(6)与喷淋塔(3)连通，所述喷淋塔(3)内适于容纳喷淋液，所述喷淋塔(3)上还具有喷淋管道，所述喷淋管道的一端通向所述喷淋塔(3)的塔底喷淋液内，所述喷淋管道的另一端通向喷淋塔(3)的塔顶内腔中，所述喷淋管道的通向喷淋塔(3)的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置；
再沸器(5)，与所述再生塔(2)连通，用于将进入再生塔(2)内的富液进行汽化为气液两相，其中液相变为贫液，气相从再生塔(2)的粗气排气口(6)排出。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述喷淋管道上具有喷淋液换热器(18)。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述喷淋管道在所述喷淋液换热器(18)前端，还连通有回流管道(19)，所述回流管道(19)通向再生塔(2)的顶端内腔中。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述回流管道(19)上还连通有外排管道(20)。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述喷淋塔(3)的顶端具有二次排气口(21)，所述二次排气口(21)与压缩机(24)连通。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述喷淋塔(3)的二次排气口(21)的前端设有除雾器(22)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述吸收塔(1)上具有自循环管道，所述自循环管道的一端通向吸收塔(1)的塔底吸收液内，所述自循环管道的另一端通向吸收塔(1)的塔顶内腔中。
8.根据权利要求7所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述自循环管道上设有自循环换热器。
9.根据权利要求7所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述自循环管道的通向吸收塔(1)的塔顶内腔的一端的出口上设有喷淋装置。
10.根据权利要求7所述的二氧化碳捕集节能分离系统，其特征在于，所述吸收塔(1)上具有尾气排空口(4)，所述尾气排空口(4)的前端具有尾气换热器(7)，所述尾气换热器(7)设置在所述自循环管道的上方。
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