CN115445423A - 氨法脱碳装置及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氨法脱碳装置，其构造成用于以氨作为吸收剂脱除烟气中的CO2。所述氨法脱碳装置具有溶液循环，该溶液循环具有循环管线，该溶液循环构造成，将氨法脱碳装置中的与烟气直接接触的溶液或浆液循环运行。所述氨法脱碳装置还包括热泵，所述循环管线与热泵的热源进口和热源出口连接，所述热泵构造成用于从作为热源的在循环管线中的循环液提取热量，以从氨法脱碳装置中实现余热回收。本发明还涉及一种用于运行氨法脱碳装置的相应的方法。通过热泵可以同时实现余热回收和冷凝水回收以及氨逃逸控制。

Description

氨法脱碳装置及其运行方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体地涉及一种氨法脱碳装置以及一种氨法脱碳方法，借此能够在氨法脱碳中实现余热回收和吸收液的吸收温度的控制以及氨逃逸的控制。
背景技术
目前，已知的用于脱除工艺气体中的CO2的主流工艺包括醇胺法和氨法。用于醇胺法的吸收剂单乙醇胺(MEA)是价格昂贵的，使得醇胺法的运行成本相应地高，而且在醇胺法中失效的废液不易处理。相反，用于氨法脱碳的吸收剂氨水廉价易得，使得氨法脱碳具有良好的发展前景。
以氨水为吸收剂的氨法碳捕集技术具有以下优点：含有氨的吸收液的吸收能力强、腐蚀性小；吸收剂再生耗能低、吸收剂成本低并且不易被氧气等烟气组分降解；吸收剂可同时脱除多种酸性气体污染物，所产生的副产为化肥或化工产品，变废为宝。氨法碳捕集技术属于化学吸收法，其中，在水溶液中的氨与CO2反应生成碳酸铵，在过量的CO2的情况下生成碳酸氢铵。
目前，对于氨法碳捕集技术，在国内尚无工业化成果，在国外主要有阿尔斯通(Alstom)公司的工业化示范装置，在该工业化示范装置中采用冷氨法。首先，烟气通过一系列的水洗被降温到0～20℃，并且烟气中的固体颗粒及酸雾被水带走。然后，烟气进入吸收塔，与氨溶液逆流接触，使得烟气中的CO2被吸收。吸收了CO2的氨溶液或浆液送到再生塔，在50～200℃温度下进行再生，再生之后的吸收液送入吸收塔，以循环利用。最后，脱碳之后的烟气再次进行水洗，在除去烟气中的碳酸氢铵和挥发性氨之后排放。在此，关键技术之一是，通过降低烟气进入吸收塔的温度来减少高浓度氨水的挥发。
在冷氨法中进行脱碳的烟气温度一般为10～30℃，并且氨和CO2反应会释放热量。因此，大量的热能以水蒸气的气化潜热的形式释放和排出于系统，这会造成能量浪费。如果在氨法脱碳中通过在吸收循环液中设置换热器，以将吸收循环液降温，于是降温的吸收循环液与烟气接触并且移走烟气中的热量以降低烟气温度，这虽然可以减少在氨法脱碳的吸收过程中的氨逃逸，但是需要消耗大量的冷源、例如循环冷却水，这明显地增加运行成本。
专利文献CN111457408A公开一种氨法脱硫装置，其包括脱硫塔、旋流喷射器、吸收式热泵和驱动热源，其中，旋流喷射器将液体切割和雾化成液滴，以增加烟气与液滴的传热、传质系数，液滴在吸收烟气热量之后成为低温热源水，并且在流进吸收式热泵和放热降温之后变成冷却水，该冷却水以一部分用于脱硫塔的浆液的补充用水并且以另一部分进入旋流喷射器。在此，吸收式热泵与氨法脱硫装置深度融合，吸收式热泵和配属的结构不能转用到氨法脱碳装置中。
专利文献CN109045976A公开一种氨法脱硫装置，其包括脱硫塔、循环水箱、换热器、吸收式热泵、烟气降温段、烟气升温段，其中，所述换热器和吸收式热泵能够对循环水进行两级降温，同时对锅炉补水进行两级加热。在该现有技术中，吸收式热泵与氨法脱硫装置深度融合，吸收式热泵和配属的结构不能转用到氨法脱碳装置中。在该氨法脱硫装置的实际运行过程中，在脱硫塔内的烟气温度在50℃左右，这与氨法脱碳塔的温度要求差距较大。
发明内容
本发明的目的是，提供一种氨法脱碳装置以及一种相应的氨法脱碳方法，借此能够在氨法脱碳中实现余热回收和吸收液的吸收温度的控制以及氨逃逸的控制。
本发明的第一方面涉及一种氨法脱碳装置，所述氨法脱碳装置构造成用于以氨作为吸收剂脱除烟气中的CO2，所述氨法脱碳装置具有溶液循环，该溶液循环具有循环管线，该溶液循环构造成，将氨法脱碳装置中的与烟气直接接触的溶液或浆液循环运行。所述氨法脱碳装置还包括热泵，所述循环管线与热泵的热源进口和热源出口连接，所述热泵构造成用于从作为热源的在循环管线中的循环液中提取热量，以从氨法脱碳装置中实现余热回收。
在本发明的技术方案中，通过利用热泵从氨法脱碳装置的被烟气流过的溶液或者浆液中回收余热，溶液或浆液的温度可以被降低，这可以使得流经的烟气的温度可以被降低，这可以有助于控制在氨法脱碳时的吸收反应温度，有利于从烟气中回收冷凝水或者说减少出口烟气中的水分。此外，降低的吸收液温度，可以有利于氨逃逸的控制，降低氨逃逸。
在一些实施方式中，所述溶液循环可以具有设置在循环管线中的循环泵。所述热泵可以处于循环泵的下游。替选地，所述热泵可以处于循环泵的上游。
在一些实施方式中，在循环管线中，在热泵上游，可以设置有用于分离循环液中的固体杂质的固液分离装置。通过固液分离装置，可以防止固体杂质进入到热泵中，在热泵中结垢，造成热泵堵塞，影响热泵的工作性能。分离出的固体颗粒可以输送至碳酸氢铵后处理系统。固液分离装置例如可以是旋流器和/或压滤机。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳装置可以包括冷却降温功能区和吸收功能区，优选地可以还包括氨逃逸控制功能区，其中，冷却降温功能区构造成用于对流经的烟气进行冷却降温，吸收功能区构造成用于以含有氨作为吸收剂的吸收液从流经的烟气中吸收CO2，氨逃逸控制功能区构造成用于以洗涤液脱除流经的烟气中的游离氨。
在一些实施方式中，降温功能区、吸收功能区和氨逃逸控制功能区可以分开地构成。
在一些实施方式中，降温功能区、吸收功能区和氨逃逸控制功能区之中的任意两个或者全部可以集成地构成。例如，降温功能区和吸收功能区可以以并排布置的方式或者以重叠布置的方式集成在一个共同的塔中。
在一些实施方式中，降温功能区、吸收功能区和氨逃逸控制功能区之中的任一个可以包括多个串联的和/或并联的子区。例如，吸收功能区可以包括两个并联的氨法脱碳塔，或者包括两个串联的分塔，其中一个分塔构成第一吸收功能区，另一个分塔构成在第一吸收功能区下游的第二吸收功能区。
在一些实施方式中，冷却降温功能区可以构成为冷却降温塔，并且吸收功能区可以构成为与冷却降温塔分开的氨法脱碳塔。
在一些实施方式中，氨逃逸控制功能区可以与氨法脱碳塔分开地构成。
在一些实施方式中，氨逃逸控制功能区可以集成到氨法脱碳塔中。
在一些实施方式中，吸收功能区可以配设有吸收液循环，该吸收液循环具有吸收液循环管线。
在一些实施方式中，所述吸收液循环管线可以与配设的热泵的热源进口和热源出口连接，与吸收液循环配设的热泵构造成用于从作为热源的在吸收液循环管线中的吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的吸收功能区中实现余热回收。
在一些实施方式中，冷却降温功能区可以配设有洗涤液循环，该洗涤液循环具有洗涤液循环管线。
在一些实施方式中，所述洗涤液循环管线可以与配设的热泵的热源进口和热源出口连接，与洗涤液循环配设的热泵构造成用于从作为热源的在洗涤液循环管线中的洗涤循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的冷却降温功能区中实现余热回收。
在一些实施方式中，吸收功能区可以沿着烟气流动方向依次包括通过一个集液器隔开的第一吸收功能区和第二吸收功能区，该第一吸收功能区配设有第一吸收液循环，该第二吸收功能区配设有第二吸收液循环。
在一些实施方式中，第一和第二吸收液循环可以构造成，在第一吸收液循环中运行的第一吸收循环液的溶质主要为碳酸氢铵，在第二洗吸收循环中运行的第二吸收循环液的溶质主要为氨基甲酸铵和碳酸铵。
在一些实施方式中，第二吸收功能区沿着烟气流动方向可以划分成至少两个分层，例如两个、三个或更多个分层，每个分层配设有一个吸收液循环。
在一些实施方式中，所有吸收液循环之中的一部分或全部可以配设有相应的热泵。
在一些实施方式中，第二吸收功能区沿着烟气流动方向可以依次包括通过另一个集液器隔开的第二吸收功能区下层和第二吸收功能区上层，第二吸收功能区下层配设有下层的第二吸收液循环，第二吸收功能区上层配设有上层的第二吸收液循环。
在一些实施方式中，第一吸收液循环的第一吸收液循环管线可以与配设的第一热泵的热源进口和热源出口连接，该第一热泵构造成用于从作为热源的在第一吸收液循环管线中的第一吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第一吸收功能区中实现余热回收。
在一些实施方式中，第二吸收液循环的第二吸收液循环管线可以与配设的第二热泵的热源进口和热源出口连接，该第二热泵构造成用于从作为热源的在第二吸收液循环管线中的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区中实现余热回收。
在一些实施方式中，下层的第二吸收液循环的下层的第二吸收液循环管线可以与配设的下层的第二热泵的热源进口和热源出口连接，该下层的第二热泵构造成用于从作为热源的在下层的第二吸收液循环管线中的下层的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区下层中实现余热回收。
在一些实施方式中，上层的第二吸收液循环的上层的第二吸收液循环管线可以与配设的上层的第二热泵的热源进口和热源出口连接，该上层的第二热泵构造成用于从作为热源的在上层的第二吸收液循环管线中的上层的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区上层中实现余热回收。
在一些实施方式中，第一吸收功能区能被补充来自第二吸收功能区下层的溶液，和/或第二吸收功能区下层能被补充来自第二吸收功能区上层的溶液，和/或第二吸收功能区上层能被补充工艺水和/或来自冷却降温功能区的液体。为了实现液体的补充，可以设置相应的连接管线，优选地，在连接管线上设置控制阀，以便控制液体的补充。
在一些实施方式中，吸收功能区能被加氨。为此，例如可以采用设置在塔壁中的加氨装置和/或设置在循环管线上的加氨装置。
在一些实施方式中，第二吸收功能区下层和第二吸收功能区上层分别能被加氨，其中，第二吸收功能区上层的加氨量小于第二吸收功能区下层的加氨量。
在一些实施方式中，在第一吸收液循环中运行的第一吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比为1～3，优选1～2，所述总氨包括氨和铵根，所述总CO2包括游离CO2和碳化CO2；和/或在第二吸收液循环中运行的第二吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比1.2～4.5，优选1.4～4。
在一些实施方式中，氨法脱碳装置的每个溶液循环可以具有一个或者多个液体分布层，相应的循环液能够通过所述一个或多个液体分布层返回到氨法脱碳装置的相应的功能区中。
在一些实施方式中，所述热泵可以是压缩式热泵或吸收式热泵。
在一些实施方式中，所述热泵可以是电驱动的压缩式热泵。
在一些实施方式中，所述热泵可以是燃气驱动、蒸汽驱动或热水驱动的吸收式热泵。
在一些实施方式中，在吸收式热泵中，可以采用溴化锂作为吸收式热泵的吸收剂。
在一些实施方式中，在热泵中与循环液接触的部位可以采用耐腐蚀的材质，例如采用牌号为304的钢材。
在一些实施方式中，所述氨法脱碳装置可以构造成，使得由热泵回收的余热能被输出用于加热发电装置凝液、锅炉给水、供热热水之中的任意一种或者任意多种组合。
本发明的第二方面涉及一种用于运行氨法脱碳装置的方法，其中，实现余热回收和冷凝水回收以及控制脱碳反应温度，所述方法包括：
运行氨法脱碳装置，其中，将含CO2的烟气输送至氨法脱碳装置，利用含有氨作为吸收剂的吸收液脱除烟气中的CO2；并且
运行热泵，从作为热源的在循环管线中的循环液提取热量；
其中，通过热泵实现余热回收，降低在氨法脱碳装置中的与烟气直接接触的溶液或浆液的温度，降低氨逃逸，以及实现冷凝水回收。
在一些实施方式中，可以运行与吸收液循环配设的热泵，以降低吸收液温度，并且因此降低在吸收功能区中的氨逃逸。
在一些实施方式中，可以运行与洗涤液循环配设的热泵，以降低洗涤液温度，并且因此在冷却降温功能区中降低烟气温度，节约冷量。
在一些实施方式中，可以运行与吸收液循环配设的热泵，使得：进热泵的循环液的温度控制在10～30℃、优选12～28℃；和/或出热泵的循环液的温度控制在5～25℃、优选7～23℃；和/或吸收功能区的烟气温度控制在10～30℃、优选12～28℃。
在一些实施方式中，可以运行与洗涤液循环配设的热泵，使得：进热泵的循环液的温度控制在10～60℃、优选12～58℃；和/或出热泵的循环液的温度控制在5～55℃、优选7～53℃；和/或冷却降温功能区的烟气温度控制在10～60℃、优选12～58℃。
在一些实施方式中，本发明的有益效果可以在于：将氨法脱碳的烟气中的余热和冷凝水加以回收利用，同时，控制脱碳温度，减少吸收液中氨向气相中的挥发，减少氨逃逸。在此，将热泵技术和氨法脱碳装置进行高度集成，设备投资少，可进一步高效实现绿色节能环保目的。
上面已提及的技术特征、下面将要提及的技术特征以及单独地在附图中显示的技术特征可以任意地相互组合，只要被组合的技术特征不是相互矛盾的。所有的可行的特征组合都是在本文中明确地记载的技术内容。在同一个语句中包含的多个分特征之中的任一个分特征可以独立地被应用，而不必一定与其他分特征一起被应用。
附图说明
下面参照示意性的附图说明按本发明的氨法脱碳装置的示例性的实施方式。在附图中：
图1是按本发明的实施方式的氨法脱碳装置的简图。
图2是作为对比例的氨法脱碳装置的简图。
附图标记如下：含CO2的工艺气体1、冷却降温塔2、冷却循环泵3、热泵4-1、冷却换热器4-2、冷却后气体5、第一吸收功能区6、集液器7、第二吸收功能区下层8、集液器9、第二吸收功能区上层10、脱碳后气体11、氨逃逸控制装置12、用于第一吸收功能区的循环泵13、第一热泵14、固液分离装置15、用于第二吸收功能区下层的循环泵16、下层的第二热泵17、用于第二吸收功能区上层的循环泵18、上层的第二热泵19、供热回水进水20、供热给水出水21、氨法脱碳装置补水22、从冷却降温塔去吸收功能区的溶液23、氨24、氨法脱碳塔25、氨法脱碳装置100、作为对比例的氨法脱碳装置100’、冷却降温功能区101、吸收功能区102。
具体实施方式
参照图1说明按本发明的示例性的实施方式的氨法脱碳装置100，其包括作为冷却降温功能区101的冷却降温塔2、作为吸收功能区102的氨法脱碳塔25和作为氨逃逸控制功能区的氨逃逸控制装置12。氨法脱碳装置100的这些功能区分开地构成。
作为冷却降温功能区101，冷却降温塔2构造成用于对流经的工艺气体或者说烟气进行冷却降温。含有CO2的工艺气体1从冷却降温塔2的烟气入口输送到冷却降温塔2中。冷却降温塔2配设有洗涤液循环，该洗涤液循环具有洗涤液循环管线，所述洗涤液循环管线与配设的热泵4-1的热源进口和热源出口连接，该热泵4-1构造成用于从作为热源的在洗涤液循环管线中的洗涤循环液提取热量，以从冷却降温塔2中实现余热回收。该洗涤液循环可以包括设置在热泵4-1上游的冷却循环泵3，在洗涤液循环管线中的洗涤液在离开热泵4-1之后在两个液体分布层中喷淋到冷却降温塔2中，烟气与喷淋的洗涤液逆流接触。在冷却降温塔2中达到预定温度的冷却后气体5离开冷却降温塔2，进入氨法脱碳25。冷却降温塔2可以预先填充预定量的工艺水。在冷却降温塔2运行时，从工艺气体中析出的冷凝水可以使得冷却降温塔2中的液体量不断增加。通过管线可以将过量的溶液23从冷却降温塔2输送至吸收功能区102作为补液。
作为吸收功能区102，氨法脱碳塔25可以包括第一吸收功能区6和第二吸收功能区，它们通过一个集液器7隔开，该集液器允许气体通过，即允许气体从第一吸收功能区6经过集液器7流入到第二吸收功能区，并且不允许溶液通过，即不允许溶液从第二吸收功能区经过集液器7流入到第一吸收功能区6。集液器也可称为气液分离装置。第二吸收功能区通过另一个集液器9划分成第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10。第一吸收功能区6、第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10在氨法脱碳塔25中从下向上依次布置。
氨法脱碳塔25的第一吸收功能区6的循环液的溶质主要为碳酸氢铵。氨法脱碳塔25的第二吸收功能区下层8的溶液可以通过未示出的连接管线进入第一吸收功能区6，其中的氨基甲酸铵和碳酸铵可以与烟气中的CO2反应，生成碳酸氢铵。第二吸收功能区用于以含有氨作为吸收剂的吸收液从流经的烟气中吸收CO2。在如图1所示的实施方式中，第二吸收功能区分成两层，即第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10通过集液器9隔开。在未示出的实施方式中，第二吸收功能区可以仅具有一个唯一的层，或者可以具有三个或更多个分层。
氨法脱碳塔25的第一吸收功能区6、第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10可以均配设有吸收液循环，该吸收液循环具有吸收液循环管线。在吸收功能区102的各个区段的下部收集的吸收液可以经由相应的吸收液循环泵13、16、18返回到吸收功能区102的相应的区段，以与烟气逆流的方式喷淋到吸收功能区102的相应的区段中，与流经的烟气发生直接接触，利用吸收液中的氨作为吸收剂吸收流经的烟气中的CO2。在各吸收液循环管线上配设有相应的热泵14、17、19，这些热泵用于从作为热源的吸收循环液提取热量。具体地，氨法脱碳塔25的第一吸收功能区6的第一吸收液循环管线与第一吸收循环泵13和第一热泵14连接。由于在第一吸收功能区6中可能会产生碳酸氢铵固体，可以在第一吸收循环泵13与第一热泵14之间设置固液分离装置15。该固液分离装置例如可以是旋流器。第二吸收功能区下层8的下层的吸收液循环管线与下层的第二吸收循环泵16以及下层的第二热泵17连接。第二吸收功能区上层10的上层的吸收液循环管线与上层的第二吸收循环泵18以及上层的第二热泵19连接。这些热泵14、17、19可以均采用电驱动，其中，用于这些热泵14、17、19的冷却液可以为供热回水进水20，该供热回水进水20在经过这些热泵加热之后作为供热给水出水21送去供热。
在第一吸收功能区6中的溶液在达到饱和时，或者在达到预定的固含量时(更准确地说，在此情况下，所提及的溶液是浆液)，可以从第一吸收功能区6输出，然后进行后处理，并且最终成为碳酸氢铵化肥。
第一吸收功能区6能被补充来自第二吸收功能区下层8的溶液，第二吸收功能区下层8能被补充来自第二吸收功能区上层10的溶液，并且第二吸收功能区上层10能被补充工艺水和/或来自冷却降温功能区101的液体。为此，可以设置在图1中未示出的连接管线以及控制阀。例如为了实现从第二吸收功能区下层8向第一吸收功能区6的液体补充，可以设置从第二吸收功能区下层8的底部到第一吸收功能区6的顶部的第一连接管线。
第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10分别能被加氨24，其中，有利的是，第二吸收功能区上层10的加氨量小于第二吸收功能区下层8的加氨量。为此，可以采用设置在氨法脱碳塔25的塔壁中的加氨装置和/或设置在循环管线上的加氨装置。
氨逃逸控制装置12是氨法脱碳装置100的可选的功能区。氨逃逸控制装置12可以集成到氨法脱碳塔25中，或者替选地，如图1所示，在从氨法脱碳塔25离开的脱碳后气体11可以经由管线输送至与氨法脱碳塔25分开地构成的氨逃逸控制装置12。在氨逃逸控制装置12中可以主要采用循环洗涤方式，在对脱碳后气体的循环洗涤中可以采用工艺水或者酸性溶液来实现循环洗涤。
在如图1所示的实施方式中，通过利用热泵14、17、19从吸收循环液中提取热量，可以在吸收功能区102中实现氨法脱碳的余热回收，可以实现温度降低的吸收液，并且从而与吸收液直接接触的烟气可以具有降低的温度，这可以在氨法脱碳塔25中降低气相中的氨分压，从而减少氨逃逸。另外，以降低的温度离开氨法脱碳塔25的烟气中的水分也是降低的。在如图1所示的实施方式中，三个吸收液循环分别配设有一个热泵。在未示出的实施方式中，三个吸收液循环之中的任一个可以不设有热泵，而另外两个设有热泵。
在冷却降温功能区101的运行过程中，对于热泵4-1，作为热源的进热泵的循环液的温度可以控制在10～60℃、优选12～58℃，出热泵的循环液的温度可以控制在5～55℃、优选7～53℃；冷却降温功能区101的烟气温度可以控制在10～60℃、优选12～58℃。
在吸收功能区102的运行过程中，对于每个热泵14、17、19，作为热源的进热泵的循环液的温度可以控制在10～30℃、优选12～28℃，出热泵的循环液的温度可以控制在5～25℃、优选7～23℃；吸收功能区102的烟气温度可以控制在10～30℃、优选12～28℃。
在氨法脱碳装置的一种示例性的设计中：供热回水进水20的流量为298t/h、温度为25℃，供热给水出水21的温度为65℃，氨法脱碳装置的补水22的量为0.82t/h。
输送至冷却降温塔2的含有CO2的工艺气体1是在未示出的氨法脱硫装置中实施脱硫之后的烟气。工艺气体1的烟气参数如下表：
序号 项目 数值
1 气量，Nm<sup>3</sup>/h 88500
2 温度，℃ 45
3 SO<sub>2</sub>含量，mg/Nm<sup>3</sup> 35
4 CO<sub>2</sub>含量，v％ 12
5 NH<sub>3</sub>含量，ppm 3
从冷却降温塔2输出的冷却后烟气5的烟气参数如下表：
序号 项目 数值
1 气量，Nm<sup>3</sup>/h 78710
2 温度，℃ 18
3 SO<sub>2</sub>含量，mg/Nm<sup>3</sup> 35
4 CO<sub>2</sub>含量，v％ 13.5
5 NH<sub>3</sub>含量，ppm 3
氨法脱碳塔25的主要设计参数如下表：
Figure BDA0003846312990000121
图2是作为对比例的氨法脱碳装置100’的简图。在附图中，相同的或者功能相同的部件可以设有相同的附图标记。如图2所示的氨法脱碳装置与如图1所示的氨法脱碳装置基本相同，并且因此可以参考针对图1的说明。以下主要说明如图1所示的按本发明的实施方式与如图2所示的对比例的区别。在对比例中，冷却降温塔2、氨法脱碳塔25的第一吸收功能区6、第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10均不配置热泵，冷却降温塔2配设有冷却换热器4-2。
在对比例中，氨法脱碳装置100’的设计参数与如图1所示的氨法脱碳装置100的设计参数是相同的。在对比例中，冷却降温塔2未采取热泵来实现冷却降温，在采用冷冻水进行冷却降温时，冷冻水进水温度为7℃，出水温度为12℃，冷冻水的消耗量为1122t/h。
由于在对比例中氨法脱碳塔25的第一吸收功能区6、第二吸收功能区下层8和第二吸收功能区上层10未采取热泵，在氨法脱碳塔内的循环液和烟气温度高于如图1所示的按本发明的实施方式。在对比例中，循环液和烟气的温度控制在15～35℃，优选17～33℃。脱碳后气体11中的氨逃逸量为3600mg/Nm3。氨法脱碳装置补水22的流量为1.53t/h。
通过对比可见，按本发明的氨法脱碳装置100的示例性的实施方式可以显著地改进氨法脱碳的环保性能，降低设备运行成本，其中，可以利用热泵技术将烟气进行降温，回收热量和冷凝水，实现余热回收及降低水耗。在此，降低脱碳反应温度能减少在吸收功能区的气相中的氨浓度，减少烟气中的氨逃逸。
需要注意的是，在此使用的术语是仅用于说明具体方面的目的，而不用于限制公开内容。如在此使用的单数形式“一个”和“所述一个”应包括复数形式，除非上下文明确地另有表述。可以理解到，术语“包括”和“包含”以及其他类似术语，在申请文件中使用时，具体说明所陈述的操作、元件和/或部件的存在，而不排除一个或多个其他操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。如在此使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列举的项目的所有的任意的组合。在对附图的说明中，类似的附图标记总是表示类似的元件。
可以理解到，尽管术语“第一”、“第二”等等可以在此用来说明不同的元件，但是这些元件不应被这些术语限制。这些术语仅仅用来将一个元件与另一个元件区分开。因此，第一元件可以被称为第二元件，而不背离本申请构思的教导。
最后要指出的是，上述实施例仅仅用于理解本申请，而不对本申请的保护范围构成限制。对于本领域技术人员来说，在上述实施例的基础上可以做出修改，这些修改都不脱离本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种氨法脱碳装置，其构造成用于以氨作为吸收剂脱除烟气中的CO2，所述氨法脱碳装置具有溶液循环，该溶液循环具有循环管线，该溶液循环构造成，将氨法脱碳装置中的与烟气直接接触的溶液或浆液循环运行，其特征在于，所述氨法脱碳装置还包括热泵，所述循环管线与热泵的热源进口和热源出口连接，所述热泵构造成用于从作为热源的在循环管线中的循环液提取热量，以从氨法脱碳装置中实现余热回收。
2.根据权利要求1所述的氨法脱碳装置，其特征在于，所述氨法脱碳装置包括冷却降温功能区(101)和在冷却降温功能区下游的吸收功能区(102)，其中，冷却降温功能区构造成用于对流经的烟气进行冷却降温，吸收功能区构造成用于以含有氨作为吸收剂的吸收液从流经的烟气中吸收CO2；和/或
所述氨法脱碳装置还包括在吸收功能区下游的氨逃逸控制功能区，该氨逃逸控制功能区构造成用于以洗涤液脱除流经的烟气中的游离氨；
优选地，冷却降温功能区构成为冷却降温塔(2)，并且吸收功能区构成为与冷却降温塔分开的氨法脱碳塔(25)。
3.根据权利要求2所述的氨法脱碳装置，其特征在于，吸收功能区配设有吸收液循环，该吸收液循环具有吸收液循环管线，所述吸收液循环管线与配设的热泵的热源进口和热源出口连接，与吸收液循环配设的热泵构造成用于从作为热源的在吸收液循环管线中的吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的吸收功能区中实现余热回收；和/或
冷却降温功能区配设有洗涤液循环，该洗涤液循环具有洗涤液循环管线，所述洗涤液循环管线与配设的热泵的热源进口和热源出口连接，与洗涤液循环配设的热泵构造成用于从作为热源的在洗涤液循环管线中的洗涤循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的冷却降温功能区中实现余热回收；和/或
吸收功能区沿着烟气流动方向依次包括通过一个集液器(7)隔开的第一吸收功能区(6)和第二吸收功能区，该第一吸收功能区配设有第一吸收液循环，该第二吸收功能区配设有第二吸收液循环，第一和第二吸收液循环构造成，在第一吸收液循环中运行的第一吸收循环液的溶质主要为碳酸氢铵，在第二洗吸收循环中运行的第二吸收循环液的溶质主要为氨基甲酸铵和碳酸铵；和/或
第二吸收功能区沿着烟气流动方向依次包括通过另一个集液器(9)隔开的第二吸收功能区下层(8)和第二吸收功能区上层(10)，第二吸收功能区下层配设有下层的第二吸收液循环，第二吸收功能区上层配设有上层的第二吸收液循环。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的氨法脱碳装置，其特征在于，第一吸收液循环的第一吸收液循环管线与配设的第一热泵(14)的热源进口和热源出口连接，该第一热泵构造成用于从作为热源的在第一吸收液循环管线中的第一吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第一吸收功能区中实现余热回收；和/或
第二吸收液循环的第二吸收液循环管线与配设的第二热泵(17、19)的热源进口和热源出口连接，该第二热泵构造成用于从作为热源的在第二吸收液循环管线中的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区中实现余热回收；和/或
下层的第二吸收液循环管线与配设的下层的第二热泵(17)的热源进口和热源出口连接，该下层的第二热泵构造成用于从作为热源的在下层的第二吸收液循环管线中的下层的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区下层中实现余热回收；和/或
上层的第二吸收液循环管线与配设的上层的第二热泵(19)的热源进口和热源出口连接，该上层的第二热泵构造成用于从作为热源的在上层的第二吸收液循环管线中的上层的第二吸收循环液提取热量，以从氨法脱碳装置的第二吸收功能区上层中实现余热回收；和/或
第一吸收功能区(6)能被补充来自第二吸收功能区下层(8)的溶液，第二吸收功能区下层能被补充来自第二吸收功能区上层(10)的溶液，并且第二吸收功能区上层能被补充工艺水和/或来自冷却降温功能区的液体；和/或
第二吸收功能区下层和第二吸收功能区上层分别能被加氨，其中，第二吸收功能区上层的加氨量小于第二吸收功能区下层的加氨量；和/或
第一和第二吸收液循环能被控制，使得：在第一吸收液循环中运行的第一吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比为1～3，所述总氨包括氨和铵根，所述总CO2包括游离CO2和碳化CO2；和/或在第二吸收液循环中运行的第二吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比为1.2～4.5；
优选地，第一和第二吸收液循环能被控制，使得：在第一吸收液循环中运行的第一吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比为1～2；和/或在第二吸收液循环中运行的第二吸收循环液中，总氨与总CO2的摩尔比为1.4～4。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的氨法脱碳装置，其特征在于，氨法脱碳装置的每个溶液循环具有一个或者多个液体分布层，相应的循环液能够通过所述一个或多个液体分布层返回到氨法脱碳装置的相应的功能区中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的氨法脱碳装置，其特征在于，所述热泵是压缩式热泵或吸收式热泵；
优选地，所述热泵是电驱动的压缩式热泵，或者是燃气驱动、蒸汽驱动或热水驱动的吸收式热泵。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的氨法脱碳装置，其特征在于，所述由热泵回收的余热能被输出用于加热发电装置凝液、锅炉给水、供热热水、锅炉燃烧空气之中的任意一种或者任意多种组合；和/或
所述溶液循环具有设置在循环管线中的循环泵；和/或
在循环管线中，在热泵上游，设置有用于分离循环液中的固体杂质的固液分离装置。
8.一种用于运行根据权利要求1至7中任一项所述的氨法脱碳装置的方法，其中，实现余热回收和冷凝水回收以及控制氨逃逸，所述方法包括：
运行氨法脱碳装置，其中，将含CO2的烟气输送至氨法脱碳装置，利用含有氨作为吸收剂的吸收液脱除烟气中的CO2；并且
运行热泵，从作为热源的在循环管线中的循环液提取热量；
其中，通过热泵，从氨法脱碳装置中实现余热回收，降低在氨法脱碳装置中与烟气直接接触的溶液或浆液的温度，降低氨逃逸，并且实现冷凝水回收。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氨法脱碳装置是根据权利要求2至7中任一项所述的氨法脱碳装置，其中，运行与吸收液循环配设的热泵，以降低吸收液温度，并且因此降低在吸收功能区中的氨逃逸；和/或
运行与洗涤液循环配设的热泵，以降低洗涤液温度，并且因此在冷却降温功能区中降低烟气温度，节约冷量。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，运行与吸收液循环配设的热泵，使得：进热泵的循环液的温度控制在10～30℃、优选12～28℃；和/或出热泵的循环液的温度控制在5～25℃、优选7～23℃；和/或吸收功能区的烟气温度控制在10～30℃、优选12～28℃；和/或
运行与洗涤液循环配设的热泵，使得：进热泵的循环液的温度控制在10～60℃、优选12～58℃；和/或出热泵的循环液的温度控制在5～55℃、优选7～53℃；和/或冷却降温功能区的烟气温度控制在10～60℃、优选12～58℃。
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