CN207680309U - 一种碳捕集系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种碳捕集系统，其包括碳捕集机组和燃煤机组；碳捕集机组包括内部装有醇胺溶液的再沸器；燃煤机组包括由高压缸、中压缸和低压缸组成的汽轮机和多级回热加热器，高压缸、中压缸和低压缸分别与至少一级回热加热器相连；汽轮机抽气形成再沸器的加热源。该碳捕集系统通过燃煤机组的汽轮机抽汽作为碳捕集机组中的加热源，可有效简化系统整体结构，提高其热经济性。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳捕集设备技术领域，具体涉及一种碳捕集系统。
背景技术
现如今温室气体的排放作为不容忽视的环境问题越来越受到人们的关注，CO2作为产生温室效应的主要温室气体，我国年均向空气中排放CO2的量为全球首位。温室气体排放问题逐年加剧，不可忽视。
预计在今后的五十年间，全球的能源消耗主体仍为化石燃料，其排放CO2的量约占总排放量的80％，且我国能源利用结构在短期内会维持现状。目前，电力行业CO2排放量超过30亿吨，是排放量最大的行业，而且燃煤电厂是电力行业CO2温室气体的主要排放源。因此，对燃煤电厂烟气中的CO2进行捕集是目前最有效的碳减排措施，并且利用醇胺溶液(MEA)吸收CO2是目前最有前景和最成熟的CO2吸收技术。
醇胺溶液对CO2的吸收是可逆的，当所捕集的CO2达到一定量后，对该再沸器加热，以解吸醇胺溶液内的CO2，此时对解出的CO2进行收集，醇胺溶液再次用于吸收CO2。而对再沸器进行加热需要另设加热装置，使得系统整体结构复杂，成本较高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种碳捕集系统，通过燃煤机组的汽轮机抽汽作为碳捕集机组中的加热源，可有效简化系统整体结构，提高其热经济性。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种碳捕集系统，其包括碳捕集机组和燃煤机组；所述碳捕集机组包括内部装有醇胺溶液的再沸器；所述燃煤机组包括由高压缸、中压缸和低压缸组成的汽轮机和多级回热加热器，所述高压缸、所述中压缸和所述低压缸分别与至少一级回热加热器相连；汽轮机抽气形成所述再沸器的加热源。
碳捕集机组中的再沸器内的乙醇胺吸收CO2以对燃煤电厂烟气中的CO2进行捕集，醇胺溶液对CO2的吸收是可逆的，当所捕集的CO2达到一定量后，对该再沸器加热，以解吸醇胺溶液内的CO2，此时对解出的CO2进行收集，醇胺溶液再次用于吸收CO2。
其中，碳捕集机组中的醇胺溶液在解吸CO2的过程中，需要对再沸器进行加热，本实施例所提供的碳捕集系统中，再沸器的加热源是通过汽轮机抽气形成的(以下将用作再沸器的加热源的汽轮机抽气简称“抽气热源”)，该抽气热源的温度需高于醇胺溶液的温度，以便能够对再沸器内的醇胺溶液进行加热，也就是说，通过燃煤机组抽气对再沸器进行加热，无需额外的加热源，简化系统整体结构，经济性好。
可选地，所述碳捕集系统还包括用于加热所述再沸器的换热器，所述换热器的蒸汽入口和蒸汽出口分别与一级所述回热加热器连通。
可选地，所述回热加热器的数量为八级，其中，所述高压缸与第一级回热加热器和第二级回热加热器相连，所述中压缸与第三级回热加热器和第四级回热加热器相连，所述低压缸分别与第五级回热加热器、第六级回热加热器、第七级回热加热器和第八级回热加热器相连。
可选地，所述加热源为高压缸抽气或中压缸抽气。
可选地，所述加热源为与所述第四级回热加热器对应的抽气段。
可选地，所述换热器的出水口与所述第五级回热加热器的入口连通。
附图说明
图1是本实用新型所提供一种碳捕集系统的燃煤机组的热力系统流程图；
图2是本实用新型的抽气方案仿真计算结果图。
附图1-2中，附图标记说明如下：
11-高压缸，12-中压缸，13-低压缸；
21-第一级回热加热器，22-第二级回热加热器，23-第三级回热加热器，25-第五级回热加热器，26-第六级回热加热器，27-第七级回热加热器，28-第八级回热加热器；
31-第一抽气段，32-第二抽气段，33-第三抽气段，34-第四抽气段，35-第五抽气段，36-第六抽气段，37-第七抽气段，38-第八抽气段。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1-2，图1是本实用新型所提供一种碳捕集系统的燃煤机组的热力系统流程图；图2是本实用新型的抽气方案仿真计算结果图。
本实用新型实施例提供了一种碳捕集系统，其包括碳捕集机组和燃煤机组。其中，碳捕集机组包括内部装有醇胺溶液的再沸器；再沸器内的乙醇胺吸收CO2以对燃煤电厂烟气中的CO2进行捕集，醇胺溶液对CO2的吸收是可逆的，当所捕集的CO2达到一定量后，对该再沸器加热，以解吸醇胺溶液内的CO2，此时对解出的CO2进行收集，醇胺溶液再次用于吸收CO2。
燃煤机组包括由高压缸11、中压缸12和低压缸13组成的汽轮机和多级回热加热器，高压缸11、中压缸12和低压缸13分别与至少一级回热加热器相连。
碳捕集机组中的醇胺溶液在解吸CO2的过程中，需要对再沸器进行加热，本实施例所提供的碳捕集系统中，再沸器的加热源是通过汽轮机抽气形成的(以下将用作再沸器的加热源的汽轮机抽气简称“抽气热源”)，该抽气热源的温度需高于醇胺溶液的温度，以便能够对再沸器内的醇胺溶液进行加热，也就是说，通过燃煤机组抽气对再沸器进行加热，无需额外的加热源，简化系统整体结构，经济性好。
在上述实施例中，碳捕集系统还包括用于加热再沸器的换热器，该换热器的蒸汽入口和蒸汽出口分别与一级回热加热器连通。也就是说，抽气热源进入换热器内对再沸器加热后，进入另一级回热加热器内，即换热器连通于两级回热加热器之间，蒸汽从一级回热加热器的出口，经换热器对再沸器加热后，进入另一级回热加热器的入口。
在上述实施例中，燃煤机组中的回热加热器数量为八级，如图1所示，其中，高压缸11与第一级回热加热器21和第二级回热加热器22相连，中压缸12与第三级回热加热器23和第四级回热加热器(图中未示出)相连，低压缸13分别与第五级回热加热器25、第六级回热加热器26、第七级回热加热器27和第八级回热加热器28相连。当然，在本实施例中，对燃煤机组的会热加热器数量及各回热加热器与汽轮机的连接情况不做限制，如还可将回热加热器的数量设置为三级，其中高压缸11、中压缸12和低压缸13分别一一对应地与其中一级回热加热器相连均可，具体可根据使用情况进行设定。
由于MEA(醇胺溶液)自身化学性质的局限，其解吸温度以不高于122℃为宜，故抽汽热源需要将MEA的温度从110℃升高到122℃，若换热器高温侧的换热温差为10℃，则再沸器蒸汽侧温度为132℃，对应的饱和蒸汽压力为0.28MPa。
表1燃煤机组各级回热加热器所对应的抽气段的抽气参数
表1为燃煤机组中，各级回热加热器所对应的抽气段的抽气参数，可见，其中，第六级至第八级回热加热器所一一对应的第六抽气段36、第七抽气段37和第八抽气段38的抽气饱和温度较低，不能满足对MEA解吸功能的条件，而第一级至第五级回热加热器所对应的抽气段的抽气饱和温度能够满足要求。
在上述实施例中，将再沸器的加热源设为高压缸11抽气或中压缸12抽气。当然，在本实施例中，也可以选用温度符合要求的低压缸13抽气作为加热源，只要汽轮机抽气的温度满足对再沸器进行加热使得其内部的醇胺溶液解吸CO2即可。而选用高压缸11抽气或中压缸12抽气相对于选用低压缸13抽气来说，无需对低压缸13进行抽汽点的设置等改造，并且，选用高压缸11抽气或中压缸12抽气不会造成汽轮机叶片的振动应力升高，末级动叶出口边受到水珠冲烛，避免由此影响汽轮机的安全性能。
因此，本实施例中，抽气热源选为与第一级回热加热器21、第二级回热加热器22、第三级回热加热器23和第四级回热加热器中的任何一级回热加热器对应的抽气段均可。
针对第一级至第四级回热加热器所对应的抽气段的抽气作为抽气热源，分别做以下抽气方案：
方案一：第一抽气段31的抽气作为抽气热源；
方案二：第二抽气段32的抽气作为抽气热源；
方案三：第三抽气段33的抽气作为抽气热源；
方案四：第四抽气段34的抽气作为抽气热源。
由于抽气热源增加了汽轮机原抽气量，影响了就汽轮机的功率输出，降低电厂的发电效率，因此，本实施例中，通过Thermoflow软件对上述四种抽汽方案进行模拟研究，仿真分析计算的结果如图2所示。
从图2可知，方案一的热效率最低，方案四的热效率最高。与燃煤机组的热效率42.56相比，方案一的热效率降低了9.12％，方案四的降低了6.4％。方案一至方案四的热效率从大到小依次为：方案四、方案三、方案二、方案一。综上所述，方案四为最优方案。因此，在本实施例中，将加热源选为第四抽气段34。
汽轮机抽汽经降温后其参数与再沸器蒸汽侧的热端温度相符，然后输入到再沸器的换热器内，为再沸器内的CO2解吸提供热源。再沸器出口的蒸汽温度为122.0℃，压力0.28MPa。并且，在换热器的出水口与第五级回热加热器25的入口连通。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种碳捕集系统，其特征在于，包括碳捕集机组和燃煤机组；
所述碳捕集机组包括内部装有醇胺溶液的再沸器；
所述燃煤机组包括由高压缸(11)、中压缸(12)和低压缸(13)组成的汽轮机和多级回热加热器，所述高压缸(11)、所述中压缸(12)和所述低压缸(13)分别与至少一级回热加热器相连；
汽轮机抽气形成所述再沸器的加热源。
2.根据权利要求1所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集系统还包括用于加热所述再沸器的换热器，所述换热器的蒸汽入口和蒸汽出口分别与一级所述回热加热器连通。
3.根据权利要求2所述的碳捕集系统，其特征在于，所述回热加热器的数量为八级，其中，所述高压缸(11)与第一级回热加热器(21)和第二级回热加热器(22)相连，所述中压缸(12)与第三级回热加热器(23)和第四级回热加热器相连，所述低压缸(13)分别与第五级回热加热器(25)、第六级回热加热器(26)、第七级回热加热器(27)和第八级回热加热器(28)相连。
4.根据权利要求3所述的碳捕集系统，其特征在于，所述加热源为高压缸(11)抽气或中压缸(12)抽气。
5.根据权利要求4所述的碳捕集系统，其特征在于，所述加热源为与所述第四级回热加热器对应的抽气段。
6.根据权利要求5所述的碳捕集系统，其特征在于，所述换热器的出水口与所述第五级回热加热器(25)的入口连通。
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