CN115419874A - 分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法及系统，包括提供低温位余热和第一级高温型冷剂，第一级高温型冷剂吸收低温位余热热量，得到第一级高温型冷剂蒸汽；对第一级高温型冷剂蒸汽增压，得到第一级高品质热量；提供高温位余热和第二级高温型冷剂，第二级高温型冷剂吸收高温位余热和被液化的第一级高温型冷剂热量，得到第二级高温型冷剂蒸汽；对第二级高温型冷剂蒸汽增压，得到第二级高品质热量；提供第三级高温型冷剂，第三级高温型冷剂吸收被液化的第二级高温型冷剂热量，得到第三级高温型冷剂蒸汽和常温的第二级高温型冷剂；对第三级高温型冷剂蒸汽增压，得到第三级高品质热量，实现全厂工艺余热综合回收利用效果。
Description
技术领域
本发明涉及余热回收技术领域，具体公开了一种分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法及系统。
背景技术
温室气体的过量排放造成全球气温变暖，在所有温室气体中，CO2排放量最大，其对温室效应的贡献超过了60％。因此，捕集二氧化碳以降低CO2排放量，能够抑制全球气温变暖。
目前，比较成熟的二氧化碳捕集纯化系统是胺法捕集CO2，但在胺法捕集CO2过程中，胺液吸收塔塔顶气热能、胺液再生塔塔顶气热能和压缩机出口等处均有大量余热产生，这些热能均需通过冷却水进行冷却后排放掉，造成热能和水资源的大量损耗。如果能够对这些余热进行回收利用，不仅能够节约大量冷却水，而且能够降低CO2捕集成本。
但是，胺法捕集CO2工艺产生的余热具有品质低、点多分散面广的特点，回收起来并不容易。目前比较成熟的余热回收方法是热泵精馏技术，该技术实现了点-点余热回收，即仅对精馏塔塔顶余热回收，供给塔底直用，解决了精馏塔部分用热的需求，但没有解决全厂工艺余热综合回收利用的难题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法及系统，对全厂各工艺余热均进行有效回收，最终达到解决全厂工艺余热综合回收利用的目的。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，包括如下步骤：
S1、第一级高温热泵循环：
提供二氧化碳捕集过程中的低温位余热和第一级高温型冷剂，所述第一级高温型冷剂吸收所述低温位余热的热量，得到第一级高温型冷剂蒸汽；
对第一级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第一级高品质热量，第一级高品质热量用于制取蒸汽，第一级高温型冷剂蒸汽被液化；
S2、第二级高温热泵循环：
提供二氧化碳捕集过程中的高温位余热和第二级高温型冷剂，所述第二级高温型冷剂吸收所述高温位余热和被液化的第一级高温型冷剂的热量，得到第二级高温型冷剂蒸汽和常温的第一级高温型冷剂；
对所述第二级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第二级高品质热量，第二级高品质热量用于制取蒸汽，第二级高温型冷剂蒸汽被液化；
常温的第一级高温型冷剂，用于下一个第一级高温热泵循环；
S3、第三级高温热泵循环：
提供第三级高温型冷剂，所述第三级高温型冷剂吸收被液化的第二级高温型冷剂的热量，得到第三级高温型冷剂蒸汽和常温的第二级高温型冷剂；
对所述第三级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第三级高品质热量，所述第三级高品质热量用于制取蒸汽，被气化的第三级高温型冷剂被液化，所述被液化的第三级高温型冷剂冷却至常温，用于下一个第三级高温热泵循环；
常温的第二级高温型冷剂，用于下一个第二级高温热泵循环。
本申请实施例所述的方法，所述低温位余热的温度范围为60～100℃。
本申请实施例所述的方法，所述高温位余热的温度范围为100℃～130℃。
本申请实施例所述的方法，所述低温位余热包括胺液吸收塔出气余热、胺液再生塔出气余热、温度不超过100℃的其它余热中的至少一种。
本申请实施例所述的方法，所述高温位余热包括CO2压缩机各级出口气余热、CO2制冷压缩机出口气余热、温度在100～130℃的其它余热中的至少一种。
本申请实施例所述的方法，所述第一级高品质热量、第二级高品质热量和第三级高品质热量的温度范围为130℃-160℃。
本申请实施例所述的方法，所述第一级高品质热量与第二级高品质热量的和占总余热量的百分比范围为70％-90％。
本申请实施例所述的方法，所述第一级高品质热量、第二级高品质热量和第三级高品质热量的和占总余热量的百分比范围为90％～95％。
本申请实施例所述的方法，所述方法热能总回收比例为93.2％-95.4％。
使用本申请实施例所述的方法回收余热制取蒸汽的系统，包括：通过管道相连的吸收塔尾气/高温型冷剂蒸发换热器(1)、一级高温型冷剂压缩机-1(2)、一级蒸汽发生器-1(3)、二级冷剂蒸发器-1(4)、一级冷剂节流阀-1(5)、再生塔塔顶CO2气/高温型冷剂蒸发换热器(6)、一级高温型冷剂压缩机-2(7)、一级蒸汽发生器-2(8)、二级冷剂蒸发器-2(9)、一级冷剂节流阀-2(10)、高温型冷剂分配阀组(11)、CO2压缩机组冷却器(12)、CO2制冷机组冷凝器(13)、高温型冷剂回流阀组(14)、二级高温型冷剂压缩机(15)、二级蒸汽发生器(16)、三级冷剂蒸发器(17)、二级冷剂节流阀(18)、三级冷剂压缩机(23)、三级蒸汽发生器(24)、三级冷剂冷却器(25)、三级冷剂节流阀(26)。
本申请实施例公开一种分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，包括第一级高温热泵循环、第二级高温热泵循环和第三级高温热泵循环。在第一级高温热泵循环中，第一级高温型冷剂经过增压处理把低温位余热的热量提升为第一级高品质热量，第一级高品质热量被利用后，第一级高温型冷剂被液化，此时被液化的第一级高温型冷剂还含有热量，该热量通过第二级高温热泵循环中的第二级高温型冷剂被收集；同样地，第二级高温型冷剂经过增压处理把高温位余热的热量和被液化的第一级高温型冷剂的热量提升为第二级高品质热量，第二级高品质热量被利用后，第二级高温型冷剂被液化，此时被液化的第二级高温型冷剂依然含有热量，该热量通过第三级高温热泵循环中的第三级高温型冷剂被收集，经过三级高温热泵循环，不仅回收了低温位处和高温位处的余热，而且把回收余热所用介质冷剂处残留的余热也一并回收，解决了回收全厂工艺余热点余热的难题，而且把收集过程中中间介质(高温型冷剂)残留的热量也收集起来，因此，在解决全厂工艺余热综合回收利用问题的同时又保证了余热较高的回收率，而且该过程中，高温型冷剂也被冷却到常温，又能够参与到下一个高温热泵循环中，在不增加降温成本的前提下提高了高温型冷剂的利用率。本发明实施例所述方法热能总回收比例为93.2％-95.4％，综合回收率达80％(含压缩机新增功率)，同时，本发明实施例可减少85％以上的冷却水消耗量，在回收余热的同时，达到了节水的效果。
把二氧化碳捕集过程中余热气分成低温位余热和高温位余热，并对其分别回收，回收低温位余热消耗能量大，回收高温位余热消耗能量小，将两者分开单独回收，能够降低总体能耗。以回收64℃、4MW的低温位余热和100℃、4MW高温位余热为例，将两者余热收集制成138℃的高品质热量，采用分别回收的方式，热泵总功率为1265kW，若把两者混合采用同时回收的方式，热泵功率上升至1350kW，能耗增加约7％，因此，将低温位余热和高温位余热分开并单独回收，能够降低总体能耗。
把64℃、4MW低温位余热的余热收集制成138℃的高品质热量，热泵功率为825kW，而100℃、4MW高温位余热的余热收集制成138℃的高品质热量，热泵功率只需440kW。因此，低温位余热比较难回收，高温位余热相对好回收，而本申请先回收比较难回收的低温位余热的余热，把低温位余热收集制成高品质热量的同时得到温度较高、剩余余热较多的高温型冷剂，该冷剂再与相对好回收的高温位余热一起回收，即回收余热的同时，把部分比较难回收的低温位余热转变成相对好回收的余热进行回收，因此，先回收低温位处余热再回收高温位处余热，能够降低回收余热总体上的难度。
把捕集CO2工艺产生的余热收集制成高品质热量，用于制备蒸汽，可以显著降低CO2捕集成本。回收64℃、4MW低温位余热，将该余热的余热收集制成138℃的高品质热量，用该热量制取蒸汽，可制取蒸汽5t/h，以蒸汽价格200元/t计算，年节省蒸汽运行成本800万元，而收集该高品质热量耗电840kW，以0.55元/kWh计算，年电费消耗为376万元，综合节约运行成本424万元。因此，把捕集CO2工艺产生的余热收集制成高品质热量，用于制备蒸汽，可以显著降低CO2捕集成本。
附图说明
图1示出了本申请实施例公开的分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法示意图。
图2示出了本申请实施例公开的二氧化碳捕集过程中余热的回收过程示意图。
图3示出了本申请实施例公开的第一级高温热泵循环流程示意图。
图4示出了本申请实施例公开的第二级高温热泵循环流程示意图。
图5示出了本申请实施例公开的第三级高温热泵循环流程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
目前在胺法捕集CO2过程中，胺液吸收塔塔顶气热能、胺液再生塔塔顶气热能和压缩机出口的热能均需通过冷却水进行冷却，而冷却水温度低，无有效手段回收，热能只能通过冷却水塔浪费掉，造成能量的大量损耗。随着CO2捕集装置的不断建设，这种能源浪费将越来越多，而回收这些类型的工艺热能，将成为降低CO2捕集成本的有效手段。
目前热泵精馏技术，部分实现了点-点余热回收技术，如精馏塔塔顶余热回收塔底直用技术，部分解决了精馏塔用热的需求，但没有从更广层面上解决全厂工艺余热的综合回收利用的难题。
本申请实施例从全厂工艺余热点出发，把全厂工艺余热点分为低温位余热点和高温位余热点，逐级回收，解决了全厂工艺余热的综合回收利用的难题，而且，每级回收所用冷剂残留余热作为下一级余热回收的对象，其残留余热也被回收，因此，总余热回收率高。
参考图1，本发明所述的回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，包括如下步骤：
S1、第一级高温热泵循环；
S2、第二级高温热泵循环；
S3、第三级高温热泵循环。
其中，在步骤S1中，第一级高温热泵循环是对胺液吸收塔出气和/或胺液再生塔出气的低温余热回收，余热温度在60～100℃之间，工艺流程如下：
利用常温液态第一级高温型冷剂与胺液吸收塔出气和/或胺液再生塔出气进行换热，用制冷剂代替冷却水，节约了水资源。第一级液态高温型冷剂吸收胺液吸收塔出气和/或胺液再生塔出气的热能被气化，同时胺液吸收塔出气和/或胺液再生塔出气被冷却。
汽化后第一级高温型冷剂进入压缩机，温度提升至140℃以上，将低温工艺余热变为第一级高品质热量，再利用获得的第一级高品质热量制取蒸汽，并使第一级高温型冷剂液化。液化后的第一级高温型冷剂仍有较高的余热，即第一级高温热泵循环剩余余热，该第一级高温热泵循环剩余余热再通过第二级高温热泵循环回收，能够提高余热回收率，并将第一级高温型冷剂冷却到常温，冷却到常温的第一级高温型冷剂再返回胺液吸收塔出气和/或胺液再生塔出气换热器，供下一个第一级高温热泵循环使用，提高了高温型冷剂的使用率，而且回收余热的同时，对高温型冷剂进行冷却，降低了余热回收过程中的能耗。
在步骤S2中，第二级高温热泵循环采用多点余热回收，主要回收第一级高温热泵循环剩余余热和温度在90℃以上的各类余热，包括第一级高温热泵循环剩余余热、CO2压缩机各级出口余热、CO2制冷压缩机出口余热，工艺流程如下：
利用常温液态第二级高温型冷剂与第一级高温热泵剩余余热、CO2压缩机各级出口余热、CO2制冷压缩机出口余热进行换热，液态第二级高温型冷剂回收第一级高温热泵循环剩余热能、CO2压缩机各级出口余热和CO2制冷压缩机出口余热被气化，同时第一级高温型冷剂工质、CO2压缩机各级出口CO2、CO2制冷压缩机出口冷剂被冷却至常温。
汽化后第二级高温型冷剂进入压缩机，提升工质的温度至140℃以上，再利用获得的第二级高品质热量制取蒸汽，并使第二级高温型冷剂冷却液化，液化后的第二级高温型冷剂仍有部分余热，即第二级高温热泵循环剩余余热。该剩余余热再通过第三级高温热泵循环回收，能够提高余热回收率，并将第二级高温型冷剂冷却到常温，冷却到常温的第二级高温型冷剂再返回第一级高温热泵循环剩余余热、CO2压缩机各级出口余热、CO2制冷压缩机出口余热换热器，供下一个第二级高温热泵循环使用，提高了高温型冷剂的使用率，而且回收余热的同时，对工艺过程介质高温型冷剂进行冷却，降低余热回收过程中的能耗。
在步骤S3中，利用常温液态第三级高温型冷剂与第二级高温热泵循环剩余余热进行换热，液体第三级高温型冷剂回收第二级高温热泵循环剩余余热被气化，与此同时将第二级高温型冷剂工质进行冷却至常温。
汽化后的第三级高温型冷剂进入压缩机，提升温度至140℃以上，再利用获得的第三级高品质热量制取蒸汽，并使第三级高温型冷剂液化。
液化后的第三级高温型冷剂通过冷却水冷却至常温，完成第三级高温热泵循环。三个热泵循环完成后，所述方法热能总回收比例为93.2％-95.4％，综合回收率达80％(含压缩机新增功率)。
第一级、第二级、第三级高温型冷剂的型号，可根据技术条件和环保要求调整。
参考图2，本发明所述的二氧化碳捕集过程中余热的回收制取蒸汽的系统，包括：吸收塔尾气/高温型冷剂蒸发换热器1；一级高温型冷剂压缩机-1，2，一级蒸汽发生器-1，3；二级冷剂蒸发器-1，4；一级冷剂节流阀-1，5；再生塔塔顶CO2气/高温型冷剂蒸发换热器6；一级高温型冷剂压缩机-2，7；一级蒸汽发生器-2，8；二级冷剂蒸发器-2，9；一级冷剂节流阀-2，10；高温型冷剂分配阀组11；CO2压缩机组冷却器12；CO2制冷机组冷凝器13；高温型冷剂回流阀组14；二级高温型冷剂压缩机15；二级蒸汽发生器16；三级冷剂蒸发器17；二级冷剂节流阀18；三级冷剂压缩机23；三级蒸汽发生器24；三级冷剂冷却器25；三级冷剂节流阀26；各设备之间的连接管道27。
以下将引入具体的实施例，对本发明进行更为清楚的阐释。
实施例1
此实施例提供一种回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，包括：
步骤一、第一级高温热泵循环：回收胺液吸收塔塔顶出气(8.7MW，63.2℃)、胺液再生塔塔顶气(11.8MW，101.8℃)余热。
如图2、3，常温液体状态的第一级高温型冷剂进入吸收塔尾气/高温型冷剂蒸发换热器1，与另一行程进入的吸收塔排出的尾气进行换热，换热后的工艺介质(吸收塔排出的尾气)降温后排放；换热后的常温液体状态的第一级高温型冷剂吸热、温度上升并气化，气化后的第一级高温型冷剂再进入一级高温型冷剂压缩机增压-1，2，增压后的第一级高温型冷剂蒸汽温度达到140℃以上，进入一级蒸汽发生器-1，3，与另一行程进入的水进行热交换，在蒸发器内，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而第一级高温型冷剂蒸汽则冷凝为液体流出，流出的第一级高温型冷剂再进入二级冷剂蒸汽发生器-1，4，准备第二级高温热泵循环，在第二级高温热泵循环中第一级高温型冷剂被降温至常温，再经节流阀5节流降压后，返回工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器1，完成一个第一级高温热泵循环。回收系统回收余热制取的蒸汽，用于胺液再生塔塔底重沸器所需的蒸汽。
如图2、3，常温液体状态的第一级高温型冷剂进入再生塔塔顶CO2气/高温型冷剂蒸发换热器6，与另一行程进入的再生塔塔顶排出的CO2进行换热，换热后的CO2降温后进入压缩工段；换热后的常温液体状态的第一级高温型冷剂吸热、温度上升并气化，气化后的第一级高温型冷剂再进入一级高温型冷剂压缩机增压-2，7，增压后的第一级高温型冷剂蒸汽温度达到140℃以上，进入一级蒸汽发生器-2，8，与另一行程进入的水进行热交换，在蒸发器内，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而第一级高温型冷剂蒸汽则冷凝为液体流出，流出的第一级高温型冷剂再进入二级冷剂蒸汽发生器-2，9，准备第二级高温热泵循环，在第二级高温热泵循环中，流出的第一级高温型冷剂被降温至常温，再经节流阀-2，10节流降压后，返回工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器6，完成一个第一级高温热泵循环。回收系统回收余热制取的蒸汽，用于胺液再生塔塔底重沸器所需的蒸汽。
步骤二、第二级高温热泵循环：回收第一级高温热泵循环中的被液化的第一级高温型冷剂及压缩机后的介质的余热。
如图2、4，常温液体状态的第二级高温型冷剂由高温型冷剂分配阀组11分配后分别进入二级冷剂蒸发器-1，4、二级冷剂蒸发器-2，9，与第一级高温热泵循环的第一级高温型冷剂介质进行换热，换热后的常温液体状态的第二级高温型冷剂吸热、温度上升并气化。
常温液体状态的第二级高温型冷剂由高温型冷剂分配阀组11分配后分别进入CO2压缩机组冷却器12、CO2制冷机组冷凝器13，与压缩机后的介质进行换热，换热后的常温液体状态的第二级高温型冷剂吸热、温度上升并气化。
气化后的第二级高温型冷剂汇入高温型冷剂回流阀组14，再进入二级高温型冷剂压缩机15增压，增压后的第二级高温型冷剂蒸汽温度达到140℃以上，进入二级蒸汽发生器16，与另一行程进入的水进行热交换，在蒸发器内，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而第二级高温型冷剂蒸汽则冷凝为液体流出，流出的第二级高温型冷剂再进入三级冷剂蒸发器17，准备第三级高温热泵循环，在第三级高温热泵循环中，流出的第二级高温型冷剂降温至常温，再经节流阀18节流降压后，返回高温型冷剂分配阀11，完成一个第二级高温热泵循环。回收系统回收余热制取的蒸汽，用于胺液再生塔塔底重沸器所需的蒸汽
步骤三、第三级高温热泵循环：回收被液化的第二级高温型冷剂余热。
如图2、5，常液体状态的第三级高温型冷剂进入三级冷剂蒸发器发换热器17，与另一行程进入的被液化的第二级高温型冷剂进行换热，换热后的常温液体状态的第三级高温型冷剂吸热、温度上升并气化，气化后的第三级高温型冷剂再进入三级冷剂压缩机23，增压后的第三级高温型冷剂蒸汽温度达到140℃以上，进入三级蒸汽发生器24，与另一行程进入的水进行热交换，在蒸发器内，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而第三级高温型冷剂蒸汽则冷凝为液体流出，流出的第三级高温型冷剂再进入三级冷剂冷却器25，与循环水换热冷却至常温后，再经三级冷剂节流阀26节流后返三级冷剂蒸发器发换热器17，完成一个第三级高温热泵循环。回收系统回收余热制取的蒸汽，用于胺液再生塔塔底重沸器所需的蒸汽
本实施例第一级高温热泵循环用于胺液吸收塔和胺液再生塔出气余热的回收，用于胺液再生塔用热或制取蒸汽用于胺液再生塔用热。第二级高温热泵循用于回收第一级高温热泵循环余热、CO2压缩机各级出口余热、CO2制冷压缩机出口余热，并对第一级高温热泵循环工质进行冷却。第三级高温热泵循环用于回收第二级高温热泵循环的剩余热能，并对第二级高温热泵循环工质进行冷却。余热回收情况统计表见表1。
其中，各指标按照如下方式计算：
一级余热回收比例＝一级热泵净回收功率/余热功率×100％
二级余热回收比例＝二级热泵净回收功率/余热功率×100％
三级余热回收比例＝三级热泵净回收功率/余热功率×100％
总回收比例＝∑各级回收余热功率/∑余热功率×100％
表1工艺余热回收情况统计表
实施例2
此实施例提供一种回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，包括：
步骤一、第一级高温热泵循环：回收CO2吸收塔塔顶出气余热。
CO2吸收塔塔顶出气参数：
1)压力：107kPa；
2)温度：64.6℃；
3)组份(mol％)：CO2：0.9，Nitrogen：71，Oxygen：4.7，H2O：23.4。
如图2所示，CO2吸收塔出尾气进入工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器1，与R141b高温型制冷剂(压力：300kPa，温度:35℃，流量:160.8t/h)进行换热，尾气冷却40℃后去放空系统；换热后R141b冷剂温度升至65℃并气化，气化后进入一级高温型冷剂压缩机2增压至1400kPa，冷剂蒸汽温度达到140.9℃，进入一级蒸汽发生器3，与蒸汽冷凝水(压力：250kPa，温度105℃，流量14.6t/h)进行换热，水被加热为蒸汽(125℃)流出蒸发器，而冷剂蒸汽则冷凝为液体(105℃)进入再与二级冷剂蒸发器4，准备第二级热能回收循环，流出冷剂被降温至常温(36℃)，再经节流阀12节流降压至(300kPa)后，返回工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器1，完成一个第一级热能回收制蒸汽工艺循环，即第一级高温热泵循环。
第一级高温热泵循环-回收CO2解析塔塔顶出气余热。
CO2解析塔塔顶出气参数：
1)压力：160kPa；
2)温度：100.6℃；
3)组份(mol％)：CO2：48.9，H2O：51.1。
如图2所示，CO2解析塔出气进入工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器6，与R141b高温型制冷剂(压力：450kPa，温度:37℃，流量:108.5t/h)进行换热，尾气冷却40℃后下游压缩机；换热后R141b冷剂温度升至94℃并气化，气化后进入一级高温型冷剂压缩机7增压至1100kPa，冷剂蒸汽温度达到138.1℃，进入一级蒸汽发生器8，与蒸汽冷凝水(压力：250kPa，温度105℃，流量10t/h)进行换热，水被加热为蒸汽(125℃)流出蒸发器，而冷剂蒸汽则冷凝为液体(105℃)进入再与二级冷剂蒸发器9，准备第二级热泵循环，流出冷剂被降温至常温(36℃)，再经节流阀10节流降压至(450kPa)后，返回工艺介质/高温型冷剂蒸发换热器6，完成一个第一级热能回收制蒸汽工艺循环，即第一级高温热泵循环。
步骤二、第二级高温热泵循环：回收第一级热泵循环剩余余热、压缩机后余热(CO2压缩机出口气和CO2制冷压缩机出口气)。
如图2所示，第二级循环的R141b高温型制冷剂(压力：600kPa，温度:35℃，流量:174t/h)常温液体状态的高温型冷剂经分配阀组分别进入：
二级冷剂蒸发器4，与第一级热泵回收循环来的高温型冷剂介质进行换热，换热后使第二级冷剂蒸发，温度达到105℃
二级冷剂蒸发器9，与第一级热泵回收循环来的高温型冷剂介质进行换热，换热后使二级冷剂蒸发，温度达到105℃
CO2压缩机每一级出口冷剂蒸发器12，回收压缩机出口余热，换热后使二级冷剂蒸发，温度达到115℃以上。
制冷压缩机出口冷剂蒸发器13，回收压缩机出口余热，换热后使二级冷剂蒸发，温度达到95℃以上。
换热后的冷剂蒸汽汇入阀组14后进入二级高温型冷剂压缩机15增压，增压后的冷剂蒸汽温度达到139.6℃，进入二级蒸汽发生器16，与另一行程进入的水(压力：250kPa，温度105℃，流量16t/h))进行热交换，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而冷剂蒸汽则冷凝为液体(110℃)流出，冷剂再进入与低沸点型冷剂蒸汽发生器17，被降温至常温(35℃)，再经节流阀18节流降压后，返回冷剂分配阀组11，完成一个第二级热能回收制蒸汽工艺循环，即第二级高温热泵循环。
步骤三、第三级高温热泵循环：两级制蒸汽回收循环后，循环冷剂仍有部分余热，采用复叠第三级热泵制蒸汽循环继续回收余热。
如图2所示，常温液体状态的R141-b高温型冷剂(压力：800kPa，温度35℃，流量61t/h)进入三级冷剂蒸发器17，与第二级热泵回收循环来的高温型冷剂(110℃)进行换热并将二级冷剂温度冷却至35℃，换热后三级冷剂温度上升至113℃并气化，气化后的冷剂进入三级冷剂压缩机23，压力增至1400kPa，温度增至142.7℃，再进入三级蒸汽发生器24，与另一行程进入的水(压力：250kPa，温度105℃，流量5.3t/h)进行热交换，水被加热为蒸汽流出蒸发器，而冷剂蒸汽则冷凝为液体(115℃)流出，进入三级冷剂冷却器25，与冷却水换热冷却至40℃，经三级冷剂节流阀26，返回三级冷剂蒸发器17，完成第三级热能回收制蒸汽循环工艺，即第三级高温热泵循环。余热回收情况统计表见表2。其中，指标计算方式同实施例1。
表2工艺余热回收情况统计表
对比例1
与实施例1的区别在于，步骤二中第二级高温热泵循环不回收第一级高温热泵循环剩余余热，步骤三中第三级高温热泵循环不回收第二级高温热泵循环剩余余热，其他同实施例1。余热回收情况统计表见表3。其中，指标计算方式同实施例1。
表3工艺余热回收情况统计表
第一级、第二级高温热泵循环收集制成的高品质热量被利用后，热泵循环中的工质高温型冷剂温度在115℃以上，工质内仍有热量没有回收，从表3统计也可知，对吸收塔和再生塔而言，一级余热净回收比例为62.2％，剩余余热比例仍达37.8％。从表1可知，通过第二级和第三级热泵循环回收剩余余热，可将余热总回收比例提高至93.2％，从表2可知，通过第二级和第三级热泵循环回收剩余余热，可将余热总回收比例提高至95.4％，因此，本发明能够在解决全厂工艺余热综合回收利用问题的同时又保证了余热较高的总回收比例。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也因当视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许变动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (8)
1.分级多点回收二氧化碳捕集过程中余热制取蒸汽的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、第一级高温热泵循环：
提供二氧化碳捕集过程中的低温位余热和第一级高温型冷剂，所述第一级高温型冷剂吸收所述低温位余热的热量，得到第一级高温型冷剂蒸汽；
对第一级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第一级高品质热量，第一级高品质热量用于制取蒸汽，第一级高温型冷剂蒸汽被液化；
S2、第二级高温热泵循环：
提供二氧化碳捕集过程中的高温位余热和第二级高温型冷剂，所述第二级高温型冷剂吸收所述高温位余热和被液化的第一级高温型冷剂的热量，得到第二级高温型冷剂蒸汽和常温的第一级高温型冷剂；
对所述第二级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第二级高品质热量，第二级高品质热量用于制取蒸汽，第二级高温型冷剂蒸汽被液化；
常温的第一级高温型冷剂，用于下一个第一级高温热泵循环；
S3、第三级高温热泵循环：
提供第三级高温型冷剂，所述第三级高温型冷剂吸收被液化的第二级高温型冷剂的热量，得到第三级高温型冷剂蒸汽和常温的第二级高温型冷剂；
对所述第三级高温型冷剂蒸汽进行增压处理，得到第三级高品质热量，所述第三级高品质热量用于制取蒸汽，被气化的第三级高温型冷剂被液化，所述被液化的第三级高温型冷剂冷却至常温，用于下一个第三级高温热泵循环；
常温的第二级高温型冷剂，用于下一个第二级高温热泵循环。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低温位余热的温度范围为60～100℃。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温位余热的温度范围为100℃～130℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低温位余热包括胺液吸收塔出气余热、胺液再生塔出气余热、温度不超过100℃的其它余热中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温位余热包括CO2压缩机各级出口气余热、CO2制冷压缩机出口气余热、温度在100～130℃的其它余热中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一级高品质热量、第二级高品质热量和第三级高品质热量的温度范围为130℃-160℃。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法热能总回收比例为93.2％-95.4％。
8.使用权利要求1-7任一项所述的方法回收余热制取蒸汽的系统，其特征在于，包括：通过管道相连的吸收塔尾气/高温型冷剂蒸发换热器(1)、一级高温型冷剂压缩机-1(2)、一级蒸汽发生器-1(3)、二级冷剂蒸发器-1(4)、一级冷剂节流阀-1(5)、再生塔塔顶CO2气/高温型冷剂蒸发换热器(6)、一级高温型冷剂压缩机-2(7)、一级蒸汽发生器-2(8)、二级冷剂蒸发器-2(9)、一级冷剂节流阀-2(10)、高温型冷剂分配阀组(11)、CO2压缩机组冷却器(12)、CO2制冷机组冷凝器(13)、高温型冷剂回流阀组(14)、二级高温型冷剂压缩机(15)、二级蒸汽发生器(16)、三级冷剂蒸发器(17)、二级冷剂节流阀(18)、三级冷剂压缩机(23)、三级蒸汽发生器(24)、三级冷剂冷却器(25)、三级冷剂节流阀(26)。
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