CN221156044U - 基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，包括余热锅炉模块、碳捕集模块、燃气轮机和高背压汽轮机。余热锅炉模块排出含有二氧化碳的烟气。碳捕集模块包括依次连接的烟气冷却器、吸收塔、解吸塔、第一再沸器。烟气冷却器用于将来自余热锅炉模块的烟气降温。吸收塔利用胺类吸收剂吸收烟气中的二氧化碳，并将吸收二氧化碳的胺类吸收剂作为富液提供给解吸塔。解吸塔将富液分解为贫液和二氧化碳，并将贫液返回给吸收塔。第一再沸器用于接收解吸塔中的一部分富液，并对富液加热后再返回至解吸塔。高背压汽轮机的排汽口与第一再沸器连通，用于将高背压汽轮机排出的热汽输送至第一再沸器。

Description

基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统

技术领域

本申请属于碳捕集领域，特别是涉及一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统。

背景技术

目前常见碳捕集技术包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃料燃烧捕集。燃烧后捕集应用于联合循环电厂碳减排中更具可行性。通常燃气蒸汽联合循环机组包括燃气轮机、余热锅炉、汽轮机、凝汽器等。基于胺类吸收剂的化学吸收法较为成熟，烟气在碳捕集装置中进行二氧化碳低温吸收和高温解吸。

该方法中胺类吸收剂的再生(即温度升高，胺类吸收剂分解出二氧化碳)能耗高，这部分热量一般由汽轮机中间抽汽提供，抽汽导致机组出力下降，热效率降低。同时，汽轮机中间抽汽温度较高，与再沸器中换热温度不匹配，温差较大，存在一定的热量损失。另外，抽汽回水温度偏高，回水至凝水管道，使得余热锅炉给水温度升高，排烟温度升高，烟气能量利用率下降。

因此，需要提供一种针对上述现有技术中的不足的改进技术方案。

实用新型内容

本申请的目的之一在于提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，保证胺类吸收剂的再生能耗的同时，避免汽轮机抽汽导致机组出力下降。

本申请的目的之一在于提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，使得高背压汽轮机排汽温度与第一再沸器中换热温度匹配，减少温差，降低换热过程中的热量损失。

本申请的目的之一在于提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，使得再沸器回水温度合适，回水至凝水管道，使得余热锅炉给水温度不会过高，进而避免排烟温度过高，提高烟气能量利用率。

为实现上述目的及其他相关目的，提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，包括余热锅炉模块、碳捕集模块、高背压汽轮机和燃气轮机。

燃气轮机的出口端与余热锅炉模块连通。余热锅炉模块排出含有二氧化碳的烟气。

碳捕集模块用于接收来自余热锅炉模块的烟气并吸收烟气中的二氧化碳。碳捕集模块包括依次连接的烟气冷却器、吸收塔、解吸塔、第一再沸器。烟气冷却器用于将来自余热锅炉模块的烟气降温。吸收塔利用胺类吸收剂吸收烟气中的二氧化碳，并将吸收二氧化碳的胺类吸收剂作为富液提供给解吸塔。解吸塔将富液分解为贫液和二氧化碳，并将贫液返回给吸收塔。第一再沸器用于接收解吸塔中的一部分富液，并对富液加热后再返回至解吸塔。

第一再沸器设有第一再沸器热侧进口，与高背压汽轮机的排汽口连通，用于接收高背压汽轮机排出的热汽。

在一示例中，余热锅炉模块包括低压省煤器，低压省煤器设有冷凝水入口，冷凝水入口与第一再沸器连通，低压省煤器用于接收第一再沸器放热后的冷凝水。

吸收塔底部设有吸收塔烟气入口。吸收塔顶部设有吸收塔烟气出口和胺类吸收剂入口。吸收塔顶部设有吸收塔贫液入口，与解吸塔连通，用于接收来自解吸塔的贫液。吸收塔底部设有吸收塔富液出口，与解吸塔连通，用于将富液输送至解吸塔。

解吸塔顶部设有解吸塔第一富液入口，与吸收塔富液出口连通，用于接收来自吸收塔的富液。解吸塔底部设有解吸塔第二富液入口，与第一再沸器连通，用于接收第一再沸器加热后的富液。解吸塔底部设有解吸塔富液出口，与第一再沸器连通，用于将解吸塔排出的富液输送至第一再沸器。解吸塔底部设有解吸塔贫液出口，用于与吸收塔贫液入口连通，用于排出贫液。

第一再沸器设有第一再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔的富液。第一再沸器设有第一再沸器富液出口，与解吸塔第二富液入口连通，用于将第一再沸器加热后的富液输送至解吸塔。第一再沸器设有第一再沸器热侧出口，与低压省煤器的冷凝水入口连通，用于排出在第一再沸器中放热后的冷凝水。

在一示例中，碳捕集模块包括第二再沸器。

第二再沸器用于接收来自解吸塔排出的富液、加热流入第二再沸器的富液以及将加热后的富液返回至解吸塔。

解吸塔底部的解吸塔第二富液入口，与第二再沸器连通，用于接收第二再沸器加热后的富液。解吸塔富液出口，与第二再沸器连通，用于将解吸塔排出的富液输送至第二再沸器。

第二再沸器设有第二再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔的富液。第二再沸器设有第二再沸器富液出口，与解吸塔的第二富液入口连通，用于将第二再沸器加热后的富液输送至解吸塔。

第二再沸器设有第二再沸器热侧进口，与低压省煤器的抽水口连通，用于接收低压省煤器抽出的热水作为第二再沸器的热源。

低压省煤器的冷凝水入口与第二再沸器连通，低压省煤器用于接收第二再沸器放热后的冷凝水。

在一示例中，碳捕集模块还包括贫液冷却器，贫液冷却器用于将贫液降温，以及将降温后的贫液输送进吸收塔循环利用，继续吸收烟气中的二氧化碳。

在一示例中，碳捕集模块还包括贫富液换热器，贫富液换热器用于接收从吸收塔排出的富液以及接收来自解吸塔的贫液，并在贫富液换热器中完成热交换。贫富液换热器设有换热器富液入口，用于接收从吸收塔排出的富液。贫富液换热器设有换热器富液出口，与解吸塔顶部连通，用于将升温后的富液流出至解吸塔。贫富液换热器设有换热器贫液入口，与解吸塔底部连通，用于接收解吸塔底部流出的贫液。贫富液换热器设有换热器贫液出口，与吸收塔贫液入口连通，用于将贫液在贫富液换热器换热后再输送至吸收塔。

在一示例中，碳捕集模块还包括冷凝器，用于接收从解吸塔顶部释放出的二氧化碳，并在冷凝器中将二氧化碳液化。

本申请至少具有如下有益效果：

本申请的高背压汽轮机排汽温度在130℃以上，远低于背景技术的汽轮机中间抽汽的温度，且与第一再沸器的二氧化碳解吸温度相匹配，提高热能利用效率，且避免由于汽轮机中间抽汽带走大量的热能导致联合循环机组效率下降。

本申请的高背压汽轮机排汽温度在130℃以上，远低于背景技术的汽轮机中间抽汽的温度，且与第一再沸器的二氧化碳解吸温度相匹配，使得第一再沸器回水温度合适，第一再沸器回水经由凝水管道通入余热锅炉，避免余热锅炉的给水温度过高以及余热锅炉排烟温度过高导致烟气冷却器的能耗增加。

由低压省煤器抽水作为第二再沸器的热源，一方面可回收余热锅炉尾部烟气热量，提高二氧化碳捕集率，另一方面可降低余热锅炉排烟温度，减少烟气冷却器能耗，提高联合循环机组与碳捕集模块的整体热效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统的结构示意图；

图示说明：

100余热锅炉模块；110低压省煤器；200碳捕集模块；210烟气冷却器；220吸收塔；230贫富液换热器；240解吸塔；250第一再沸器；260第二再沸器；270贫液冷却器；280冷凝器；300高背压汽轮机；400燃气轮机。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，请参阅图1，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中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。

本实施例提供一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，参照图1，包括余热锅炉模块100、碳捕集模块200、高背压汽轮机300和燃气轮机400。燃气轮机400的出口端与余热锅炉模块100连通。余热锅炉模块100产生含有二氧化碳的烟气，碳捕集模块200用于接收来自余热锅炉模块100的烟气并吸收烟气中的二氧化碳。碳捕集模块200包括烟气冷却器210、吸收塔220、解吸塔240、第一再沸器250。

烟气冷却器210用于接收并降温来自余热锅炉模块100的烟气，并将降温后的烟气通入吸收塔220。

吸收塔220用于接收来自烟气冷却器210的冷却后的烟气，并吸收烟气中的二氧化碳以及排出净化后的洁净烟气。具体地，吸收塔220底部设有吸收塔烟气入口，供经烟气冷却器210冷却后的烟气进入。吸收塔220顶部设有吸收塔烟气出口，用于排出净化后的洁净烟气。吸收塔220顶部设有胺类吸收剂入口，用于接收来自外部的胺类吸收剂。烟气经过烟气冷却器210的冷却后，在吸收塔220内被胺类吸收剂吸收烟气中的二氧化碳。较佳地，胺类吸收剂在30℃～40℃下，二氧化碳吸收率较高，且不与烟气中其他气体发生反应。胺类吸收剂用于吸收烟气中的二氧化碳。具体地，胺类吸收剂可以为碱性醇胺类水溶液。吸收塔220顶部设有吸收塔贫液入口，与解吸塔240连通，用于接收来自解吸塔240的贫液。贫液为经过解吸二氧化碳后的胺类吸收剂。吸收塔220底部设有吸收塔富液出口，与解吸塔240连通，用于将富液输送至解吸塔240。富液为吸收二氧化碳后的胺类吸收剂。

解吸塔240用于将富液分解为贫液和二氧化碳。具体地，解吸塔240顶部设有解吸塔第一富液入口，与吸收塔富液出口连通，用于接收来自吸收塔220的富液。解吸塔240底部设有解吸塔贫液出口，用于与吸收塔贫液入口连通，用于排出贫液。

解吸塔240底部设有解吸塔第二富液入口，与第一再沸器250连通，用于接收第一再沸器250加热后的富液。解吸塔240底部设有解吸塔富液出口，与第一再沸器250连通，用于将解吸塔240排出的富液输送至第一再沸器250。

第一再沸器250用于加热流入第一再沸器250的富液。第一再沸器250设有第一再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔240的富液。第一再沸器250设有第一再沸器富液出口，与解吸塔第二富液入口连通，用于将第一再沸器250加热后的富液输送至解吸塔240。

在一示例中，余热锅炉模块100包括低压省煤器110。具体地，低压省煤器110设有冷凝水入口，冷凝水入口与第一再沸器250连通，用于将第一再沸器250放热后的热水输送至低压省煤器110。

高背压汽轮机300设有排汽口，排汽口与第一再沸器250连通，用于将高背压汽轮机300排出的热汽输送至第一再沸器250。

第一再沸器250设有第一再沸器热侧进口，与高背压汽轮机300的排汽口连通，用于接收高背压汽轮机300排出的热汽。第一再沸器250设有第一再沸器热侧出口，与低压省煤器110的冷凝水入口连通，用于排出在第一再沸器250中放热后的冷凝水。

解吸塔240对富液进行二氧化碳解吸，经二氧化碳解吸后的富液进入第一再沸器250中，在高背压汽轮机300的排汽的加热下在第一再沸器250中继续进行二氧化碳解吸，之后从第一再沸器250流回解吸塔240底部作为解吸塔内解吸的热源。

背景技术中，采用汽轮机中间抽汽，由于中间抽汽的温度在300℃左右，与再沸器的二氧化碳解吸温度不匹配而造成热能的浪费，也会因为从汽轮机中间抽汽带走大量的热能导致联合循环机组效率下降。本申请的高背压汽轮机300排汽温度在130℃以上，远低于背景技术的汽轮机中间抽汽的温度，且与第一再沸器250的二氧化碳解吸温度相匹配，提高热能利用效率，且避免由于汽轮机中间抽汽带走大量的热能导致联合循环机组效率下降。

背景技术中，采用汽轮机中间抽汽，提高了再沸器的回水温度，如果将回水经由凝水管道通入余热锅炉，使得余热锅炉的给水温度过高以及余热锅炉排烟温度过高，增加烟气冷却器的能耗。本申请的高背压汽轮机300排汽温度在130℃以上，远低于背景技术的汽轮机中间抽汽的温度，且与第一再沸器250的二氧化碳解吸温度相匹配，使得第一再沸器回水温度合适，第一再沸器回水经由凝水管道通入余热锅炉，避免余热锅炉的给水温度过高以及余热锅炉排烟温度过高导致烟气冷却器的能耗增加。

在一示例中，碳捕集模块200包括贫富液换热器230。贫富液换热器230用于接收从吸收塔220排出的富液以及接收来自解吸塔240的贫液，在贫富液换热器中完成热交换。

具体地，贫富液换热器230设有换热器富液入口，用于接收从吸收塔220排出的富液。贫富液换热器230设有换热器富液出口，与解吸塔240顶部连通，用于将升温后的富液流出至解吸塔240。贫富液换热器230设有换热器贫液入口，与解吸塔贫液出口连通，用于接收解吸塔240底部流出的贫液并对贫液进行换热。贫富液换热器230设有换热器贫液出口，与吸收塔贫液入口连通，用于将贫液在贫富液换热器230换热后再输送至吸收塔220。

采用本申请的基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，贫富液换热器230通过接收来自吸收塔220的富液以及接收来自解吸塔240的贫液，在贫富液换热器230中完成热交换，富液温度升高后进入解吸塔240，降低胺类吸收剂的再生能耗。

在一示例中，碳捕集模块200还包括第二再沸器260，第二再沸器260用于接收来自解吸塔240排出的富液、加热流入第二再沸器260的富液以及将加热后的富液返回至解吸塔240。

解吸塔240底部的解吸塔第二富液入口，与第二再沸器260连通，用于接收第二再沸器260加热后的富液。解吸塔240底部设有解吸塔富液出口，与第二再沸器260连通，用于将解吸塔240排出的富液输送至第二再沸器260。

第二再沸器260设有第二再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔240的富液。第二再沸器260设有第二再沸器富液出口，与解吸塔第二富液入口连通，用于将第二再沸器260加热后的富液输送至解吸塔240。

第二再沸器260设有第二再沸器热侧进口，与低压省煤器110的抽水口连通，用于接收低压省煤器110抽出的热水。第二再沸器260设有第二再沸器热侧出口，与低压省煤器110的冷凝水入口连通，用于排出在第二再沸器260中放热后的热水。

由低压省煤器110抽出的热水作为第二再沸器260的热源，参照图1，一方面可回收余热锅炉模块100尾部烟气热量，提高二氧化碳捕集率，另一方面可降低余热锅炉排烟温度，减少烟气冷却器210能耗，提高基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统的整体热效率。

在一示例中，碳捕集模块200还包括贫液冷却器270，贫液冷却器270用于将贫液降温，以及将降温后的贫液输送进吸收塔220循环利用，继续吸收烟气中的二氧化碳，提高吸收塔220中二氧化碳吸收率。

吸收塔220顶部设有吸收塔贫液入口，用于接收来自贫液冷却器270的贫液。

贫液冷却器270设有冷却器入口，与贫富液换热器230的贫液出口连通，用于接收来自贫富液换热器230的贫液。贫液冷却器270设有冷却器出口，与吸收塔220连通，用于将降温后的贫液输入到吸收塔220。

贫富液换热器230通过接收来自吸收塔220的富液以及接收来自解吸塔240的贫液，在贫富液换热器230中完成热交换，使贫液温度在进入贫液冷却器270之前已经降低，进而减少贫液冷却器270能耗。

在一示例中，碳捕集模块200还包括冷凝器280，用于接收从解吸塔240顶部释放出的二氧化碳，并在冷凝器280中将二氧化碳液化。液化后的二氧化碳便于运输，通过管道将其运输至合适的地点进行储存利用。

当碳捕集模块200负荷降低或停止运行时，可减小低压省煤器110进入第二再沸器260的抽水量及高背压汽轮机300排汽进入第一再沸器250的流量。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于高背压联合循环机组余热回收的碳捕集系统，其特征在于，包括余热锅炉模块、碳捕集模块、高背压汽轮机和燃气轮机，

所述燃气轮机的出口端与余热锅炉模块连通；所述余热锅炉模块排出含有二氧化碳的烟气；

所述碳捕集模块用于接收来自所述余热锅炉模块的烟气并吸收烟气中的二氧化碳；所述碳捕集模块包括依次连接的烟气冷却器、吸收塔、解吸塔、第一再沸器；烟气冷却器用于将来自所述余热锅炉模块的烟气降温；吸收塔利用胺类吸收剂吸收烟气中的二氧化碳，并将吸收二氧化碳的胺类吸收剂作为富液提供给解吸塔；解吸塔将富液分解为贫液和二氧化碳，并将贫液返回给吸收塔；第一再沸器用于接收解吸塔中的一部分富液，并对富液加热后再返回至解吸塔；

第一再沸器设有第一再沸器热侧进口，与所述高背压汽轮机的排汽口连通，用于接收所述高背压汽轮机排出的热汽。

2.根据权利要求1中所述的碳捕集系统，其特征在于，

所述余热锅炉模块包括低压省煤器，所述低压省煤器设有冷凝水入口，冷凝水入口与第一再沸器连通，低压省煤器用于接收第一再沸器放热后的冷凝水；

吸收塔底部设有吸收塔烟气入口；吸收塔顶部设有吸收塔烟气出口和胺类吸收剂入口；吸收塔顶部设有吸收塔贫液入口，与解吸塔连通，用于接收来自解吸塔的贫液；吸收塔底部设有吸收塔富液出口，与解吸塔连通，用于将富液输送至解吸塔；

解吸塔顶部设有解吸塔第一富液入口，与吸收塔富液出口连通，用于接收来自吸收塔的富液；解吸塔底部设有解吸塔第二富液入口，与第一再沸器连通，用于接收第一再沸器加热后的富液；解吸塔底部设有解吸塔富液出口，与第一再沸器连通，用于将解吸塔排出的富液输送至第一再沸器；解吸塔底部设有解吸塔贫液出口，用于与吸收塔贫液入口连通，用于排出贫液；

第一再沸器设有第一再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔的富液；第一再沸器设有第一再沸器富液出口，与解吸塔第二富液入口连通，用于将第一再沸器加热后的富液输送至解吸塔；第一再沸器设有第一再沸器热侧出口，与低压省煤器的冷凝水入口连通，用于排出在第一再沸器中放热后的冷凝水。

3.根据权利要求2中所述的碳捕集系统，其特征在于，

所述碳捕集模块包括第二再沸器，

第二再沸器用于接收来自解吸塔排出的富液、加热流入第二再沸器的富液以及将加热后的富液返回至解吸塔；

解吸塔底部的解吸塔第二富液入口，与第二再沸器连通，用于接收第二再沸器加热后的富液；解吸塔富液出口，与第二再沸器连通，用于将解吸塔排出的富液输送至第二再沸器；

第二再沸器设有第二再沸器富液入口，与解吸塔富液出口连通，用于接收来自解吸塔的富液；第二再沸器设有第二再沸器富液出口，与解吸塔的第二富液入口连通，用于将第二再沸器加热后的富液输送至解吸塔；

第二再沸器设有第二再沸器热侧进口，与低压省煤器的抽水口连通，用于接收低压省煤器抽出的热水作为第二再沸器的热源；

所述低压省煤器的冷凝水入口与第二再沸器连通，低压省煤器用于接收第二再沸器放热后的冷凝水。

4.根据权利要求1中所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集模块还包括贫液冷却器，贫液冷却器用于将贫液降温，以及将降温后的贫液输送进吸收塔循环利用，继续吸收烟气中的二氧化碳。

5.根据权利要求1中所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集模块还包括贫富液换热器，贫富液换热器用于接收从吸收塔排出的富液以及接收来自解吸塔的贫液，并在贫富液换热器中完成热交换；贫富液换热器设有换热器富液入口，用于接收从吸收塔排出的富液；贫富液换热器设有换热器富液出口，与解吸塔顶部连通，用于将升温后的富液流出至解吸塔；贫富液换热器设有换热器贫液入口，与解吸塔底部连通，用于接收解吸塔底部流出的贫液；贫富液换热器设有换热器贫液出口，与吸收塔贫液入口连通，用于将贫液在贫富液换热器换热后再输送至吸收塔。

6.根据权利要求1中所述的碳捕集系统，其特征在于，所述碳捕集模块还包括冷凝器，用于接收从解吸塔顶部释放出的二氧化碳，并在冷凝器中将二氧化碳液化。