EP2555855A1 - Abscheidevorrichtung für co2 und kraftwerk - Google Patents

Abscheidevorrichtung für co2 und kraftwerk

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EP2555855A1
EP2555855A1 EP11712492A EP11712492A EP2555855A1 EP 2555855 A1 EP2555855 A1 EP 2555855A1 EP 11712492 A EP11712492 A EP 11712492A EP 11712492 A EP11712492 A EP 11712492A EP 2555855 A1 EP2555855 A1 EP 2555855A1
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EP
European Patent Office
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desorber
line
steam
absorption
separating device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11712492A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Pieper
Henning Schramm
Michael Wechsung
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the invention relates to a separator for CO2 to ⁇ collectively an absorption unit and a desorption unit, wherein the absorption unit has a discharge line and a feed line for an absorption medium, and wherein the desorption, a plurality of between the discharge line and the feed line includes switched desorbers. Furthermore, the invention relates to a power plant with such a separation device.
  • the invention is concerned with the problem of reducing the CO 2 emission of a steam power plant by incorporating an absorption unit, the overall efficiency should remain as high as possible.
  • a carbon dioxide-containing exhaust gas is generated.
  • the minimization of emitted CO2 can be achieved here by the separation from the exhaust gas.
  • a nachgeschal ⁇ ended absorption process in separating the exhaust gas from CO2 can be cleaned.
  • the CO2 is usually washed out of the exhaust gas by an absorption-desorption process by means of a suitable absorption medium.
  • the exhaust gas is brought into contact with the absorption medium in an absorption unit, where it is absorbed or reversibly bound.
  • the GE- cleaned exhaust gas is discharged from the absorption unit, whereas the absorption medium loaded with CO2 is passed into a desorption unit for separating off the CO2 and for regenerating the absorption medium under temperature increase.
  • the separation takes place in the desorption übli ⁇ chide thermally, that is, the CO2 is desorbed by the application of heat and expelled.
  • the CO2 is finally condensed in several stages and cooled and sent for storage or recycling.
  • the regenerated solvent is passed to ⁇ back to the absorption unit, where it is available again for From ⁇ sorption of CO2.
  • the heat from ⁇ coupled process steam is used for the regeneration of the absorption medium.
  • large amounts of heat are needed at a fairly low ⁇ engined temperature level.
  • the heat is transferred under condensation.
  • the heat required can ⁇ example, by a Dampfentnähme from an overflow line between two turbine sections of the plant, especially Zvi ⁇ rule a medium pressure and a low pressure turbine, are made available.
  • the pressure is usually higher than that of the required condensation temperature Tempe ⁇ corresponding saturated vapor pressure in this case. Therefore, the withdrawal mass flow must be throttled lossy. This is per ⁇ but associated with significant thermodynamic losses, resulting in an undesirable deterioration in efficiency of the power plant.
  • a second object is to provide a power plant with a pre ⁇ called separation device, which has the highest possible overall efficiency.
  • the first object of the invention is achieved by a separation device with the feature combination according to claim 1.
  • the separation device for CO 2 comprises an absorption unit and a desorption unit, wherein the absorption unit has a discharge line and a supply line for an absorption medium, and wherein the desorption unit comprises a plurality of desorbers connected between the discharge line and the supply line ,
  • the desorber fluidly connected in parallel and to couple heat technology in series.
  • the invention takes into consideration that the available steam in a ⁇ power plant process steam may be be blank on its pressure level ⁇ if a separator is used with a plurality of desorbers which are thermally coupled in series.
  • the first desorber can be adjusted in was ⁇ nem temperature level to the available process steam pressure. The excess heat from the first
  • desorber is discharged to the downstream desorber for desorption so that the heat remains within the system.
  • desorber is discharged to the downstream desorber for desorption so that the heat remains within the system.
  • the desorbers are fluidically connected in parallel to each other. This makes it possible to adjust the pressure and temperature levels of the individual desorbers independently of one another, so that the heat in each individual desorber can be utilized as optimally as possible for the regeneration of the absorption medium.
  • the desorbers are connected in parallel in terms of flow on the brine side and are thermally coupled in series on the heating side. In other words, the supply of the loaded absorbent divides on the desorber, while ⁇ the discharge sides of the desorber are thermally coupled in series with each other.
  • the process steam between turbine stages having a predetermined temperature and a predetermined pressure, particularly after removal from egg ⁇ ner overflow must, prior to forwarding to the separator not be throttled to achieve compared to the removal decreased Kon ⁇ densations temperature.
  • the extracted process steam is used directly for the desorption unit.
  • the absorption medium is through
  • the extracted from the absorption unit C0 2 -rich solution is via the discharge line to a number divided by Desorber, which can be operated at different pressure and temperature levels.
  • the heat is made available to the first desorber, in terms of heat technology, in particular from extracted process steam.
  • the pressure level in the desorbers can be adjusted accordingly via pumps, compressors or compressors.
  • the desorption unit preferably comprises two desorbers connected in series by heating technology.
  • the invention also includes a corresponding juxtaposition of three and more desorbers.
  • the discharge line of the desorber are strö ⁇ ment technically connected to the supply of the absorption unit, wherein the discharge line of a thermally upstream each first desorber is thermally coupled in each case with a subsequent second or next desorber.
  • a suitable heat exchanger is used for heat transfer to the second desorber. This heat exchanger uses the waste heat in the From ⁇ yaksön the first desorber to raise the absorbing medium in the second desorber to the required for the regeneration temperature level there.
  • the discharge line of the first desorber for heat transfer to the second desorber via a insbe ⁇ special from the discharge line of the second desorber to heat the recirculated here in the desorber absorption medium.
  • This is also referred to as a so-called natural circulation process.
  • the return line can also be led out separately from the trigger side of the desorber.
  • the desorbers connected in series behind one another by heat technology are each reduced in relation to the preceding desorber
  • Pressure level designed. This allows multiple optimal overall succession the waste heat in a Kas ⁇ kade decreasing temperature be used.
  • the residual heat taken from the first desorber is passed on to the second desorber, which has a lower temperature level for regeneration by reducing the pressure.
  • the discharge line of the absorption unit is branched into the supply line of the desorber.
  • the loaded with CO 2 absorption medium is thus divided into the respective desorber.
  • the divided absorption medium is regenerated in parallel in the different desorbers at different pressure and thus temperature level.
  • the absorption medium flows after regeneration from the individual partial desorbers back into the absorber.
  • the refluxing absorption medium can be effectively cooled by means of a corresponding heat exchanger from egg ⁇ nem cooling circuit back to the temperature required for the absorption.
  • the respective discharge lines of the desorber are thermally coupled with the respective supply lines.
  • the waste heat still present in the absorption medium after the desorption of the CO 2 is used to preheat the supplied absorption medium already.
  • a return line from the withdrawal side is returned to the first desorber, which can be thermally coupled with Pro ⁇ zessdampf a steam power plant.
  • the particular ⁇ a heat exchanger is provided, which heats the recirculated through the return line in the first desorber absorption medium by means of heating steam.
  • Heating steam can basically be taken anywhere an expansion in a steam turbine.
  • process steam from an overflow line between two sub-turbines is preferably used as heating steam.
  • the absorption medium is a fluid.
  • ⁇ with liquids such as aqueous ammonium salt solutions or amino acid salt solutions are preferably used.
  • other liquids such as aqueous ammonia solutions, amine solutions such as monoethanolamine (MEA) or gaseous fluids are conceivable.
  • the second object of the invention is achieved by a power plant with the feature combination according to claim 8.
  • the power plant comprises a steam turbine having at ⁇ plurality of turbine sections which are flowed through each of vapor, as well as an overflow, which is disposed between two turbine sections.
  • a ⁇ tap line for the removal of process steam is connected, which is thermally coupled to a separating device of the type described above.
  • the pressures in an overflow line between medium and low-pressure turbines are usually between 4 and 8 bar.
  • the pressure of the process steam to be used which is necessary for a conventional separation device, can vary and be considerably lower. For aqueous solutions and at atmospheric pressure, for example, it is between 2 and 2.5 bar.
  • the necessary adaptation of the pressure level of the process steam leads to the above-mentioned unnecessary thermodynamic losses.
  • the steam power plant can be designed with a fired boiler for steam generation or as a gas and steam combined cycle power plant (combined cycle power plant).
  • the sub-turbines can each be designed for different pressures.
  • high pressure (HD), medium pressure (HD) and low pressure (MD) turbine engines are common.
  • a steam turbine has a plurality of ⁇ turbines that are designed for the same pressures.
  • process steam is preferably supplied via a bleed line, which is connected to an overflow line between the medium-pressure and low-pressure turbine sections.
  • FIG. 1 shows a separation device with an absorption unit and a desorption unit for separating CO 2 from an exhaust gas
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 1 shows a CO 2 separation device.
  • the separation device 1 has an absorption unit 3 and a desorption 5, which are connected to each other strömungstech ⁇ African.
  • the absorption unit 3 is used to absorb CO 2 from an exhaust gas, whereas in the desorption unit 5, the CO 2 is expelled again and finally fed to storage or recycling.
  • the exhaust gas is brought into this, the Absorptionsein ⁇ integrated 3 with an absorption medium in contact and bound there reversible.
  • the purified exhaust gas is discharged from the absorption unit 3 and the CO 2 loaded Ab ⁇ sorption medium is supplied to separate the carbon dioxide and regeneration of the absorption medium with temperature increase of the desorption 5.
  • the separation in the De ⁇ sorption 5 takes place thermally.
  • the absorption unit 3 has a discharge line 7 and a feed line 9 via which the absorption medium 3 located in the absorption medium of the absorption unit 3 to ⁇ performs or this can be supplied.
  • the absorption medium is an aqueous amino salt solution which has a
  • the absorption unit 3 has an inlet 11 for flue gas and an outlet 13 for the purified exhaust gas.
  • the incoming, liquid absorption medium washes in the counterflow direction from the rising flue gas CO 2 .
  • the desorption unit 5 For desorption of the carbon dioxide, the desorption unit 5 has a first and a second desorber 15, 17. For supplying laden absorption medium, both desorbers 15, 17 are connected in terms of flow with the discharge line 7 of the absorption unit 3. For this purpose, the discharge line 7 to a branch point 19, at which the absorption medium via feed lines 21, 23 is divided on the two desorber 15, 17. For this purpose, a pump 25 is provided which pumps the absorption medium in the direction of the desorbers 15, 17.
  • a heat exchanger 27, 29 is connected in each case.
  • the heat exchanger 27, 29 takes that Absorbent medium, which flows via the discharge line 7 from the absorption unit 3 to the desorbers 15, 17, remaining ⁇ heat of C0 2 ⁇ poor absorption medium, which flows back from the desorbers 15, 17 via the supply line 9 to the absorption unit 3.
  • both desorber 15, 17 depending ⁇ wells a withdrawal conduit 31, 33 that the desorber 15, 17 connects with the flow through the heat exchanger 27, 29 in fluid communication with the supply line 7 of the absorption unit.
  • the desorbers 15, 17 are thus connected in parallel fluidically.
  • the first desorber 15 is operated at a pressure of 3 bar and the second desorber 17 at 1 bar.
  • the absorption medium is cooled from 60 ° C to about 40 ° C and returned to the absorption device 3 after merging of two partial streams in the feed line 9 via a cooler 35 which is connected to a cooling circuit.
  • a return line 37 which bleed pipe thermally to a check is coupled for process steam from an overflow line between a medium-pressure and a low pressure turbine section of a steam power plant.
  • the coupled-Pro ⁇ zessdampf with a pressure of 4.5 bar and a temperature of about 260 ° C transfers the condensation heat in the saturated steam temperature of 148 ° C.
  • a bleed line 78 can be seen in FIG. The escaping from the absorbing medium in the first desorber 15 CO 2 can be ⁇ collected via an outlet.
  • the after absorption from the first desorber still heated absorption medium is a part of its residual heat via a heat exchanger 41 to the second desorber 17 from.
  • heated the absorption medium in the second desorber 17 from 90 ° C to about 120 ° C.
  • FIG. 2 shows a power plant 51 with a separation device 1 according to FIG.
  • the power plant is designed as a steam power plant ⁇ with seven sub-turbines 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65, which are designed for different pressures.
  • the sub-turbines are arranged on a common shaft 67.
  • water is heated in a steam boiler 69 and heated via a first reheater 71 to above the condensation point of the steam.
  • the superheated steam is introduced via a pipe into a high-pressure turbine section 53, where the steam is released.
  • the steam is passed via a overflow line 73 into a second reheater 75 where it is reheated and then passed into a double-flow medium-pressure turbine section 55, 57.
  • the steam expands again to a predetermined pressure.
  • the steam expanded in the intermediate-pressure turbine sections 55, 57 is guided via a second overflow line 77 into two, respectively, double-flow low-pressure turbine sections 59, 61, 63, 65.
  • a tapping line 78 is connected to process steam.
  • the withdrawn process steam is provided directly to the separator 1 available.
  • the heat of the extracted process steam for the separation of CO 2 from flue gas according to the description of FIG 1 is used.
  • the tapping line 78 is thermally coupled with the evaporator forming return line 37 of the arranged there first desorber 15. The heat is transferred under condensation.
  • the Dampfentnähme from an overflow is described here ⁇ play and shown.
  • the heating steam can basically any point of expansion in one
  • a generator 79 is ben ⁇ industry , which converts the mechanical power into electrical power.
  • the relaxed and cooled steam leaving the double-flow low-pressure turbine sections 59, 61 and 63, 65 flows through the condensers 81, 83 where it condenses by heat transfer to the environment and collects as liquid water.
  • the condensate is combined and collected via a condensate pump 85 and two preheaters 87, 89 in a feedwater tank 91. Via a feedwater pump 93 and a further preheater 95, the water is again supplied to the steam boiler 69.

Abstract

Es wird eine Abscheidevorrichtung (1) für CO2 angegeben, umfassend eine Absorptionseinheit (3) sowie eine Desorptionseinheit (5), wobei die Absorptionseinheit (3) eine Abführleitung (7) und eine Zuführleitung (9) für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit (5) eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung (7) und die Zuführleitung (9) geschalteten Desorbern (15, 17) umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass die Desorber (15, 17) strömungstechnisch parallel und wärmetechnisch in Serie geschaltet sind. Weiter ist ein Kraftwerk (51) mit einer derartigen Abscheidevorrichtung (1) angegeben. Für die Abscheidevorrichtung (1) kann aus einer Überströmleitung (73, 77) entnommener Prozessdampf unmittelbar verwendet werden. Der Wirkungsgrad eines Kraftwerks (51) mit einer solchen Abscheidevorrichtung (1) ist vergleichsweise hoch.

Description

Beschreibung
Abscheidevorrichtung für CO2 und Kraftwerk Die Erfindung betrifft eine Abscheidevorrichtung für CO2 , um¬ fassend eine Absorptionseinheit sowie eine Desorptionsein- heit, wobei die Absorptionseinheit eine Abführleitung und eine Zuführleitung für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung und die Zuführleitung geschalteten Desorbern umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftwerk mit einer solchen Abscheidevorrichtung.
Die Erfindung beschäftigt sich dabei mit dem Problem, die C02-Emission eines Dampfkraftwerks durch Einbindung einer Absorptionseinheit zu verringern, wobei der Gesamtwirkungsgrad möglichst hoch bleiben soll.
Vor dem Hintergrund der klimatischen Veränderungen ist es ein globales Ziel, die Emission von Schadstoffen in die Atmo¬ sphäre zu verringern. Dies gilt insbesondere für die Emission von CO2 , welches sich in der Atmosphäre ansammelt und die Wärmeabstrahlung der Erde behindert. Das führt durch den Treibhauseffekt zu einer Erhöhung der Erdoberflächentempera- tur.
Besonders bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe in einem Kraftwerk wird ein kohlendioxidhaltiges Abgas erzeugt. Die Minimierung von emittiertem CO2 kann hier durch die Abtren- nung aus dem Abgas erreicht werden. Durch einen nachgeschal¬ teten Absorptionsprozess in einer Abscheidevorrichtung kann das Abgas von CO2 gereinigt werden.
Dazu wird das CO2 üblicherweise durch einen Absorptions-De- sorptions-Prozess mittels eines geeigneten Absorptionsmediums aus dem Abgas herausgewaschen. Das Abgas wird in einer Absorptionseinheit mit dem Absorptionsmedium in Kontakt ge¬ bracht und dort absorbiert bzw. reversibel gebunden. Das ge- reinigte Abgas wird aus der Absorptionseinheit ausgelassen, wohingegen das mit CO2 beladene Absorptionsmedium zur Abtrennung des CO2 und zur Regenerierung des Absorptionsmediums un¬ ter Temperaturerhöhung in eine Desorptionseinheit geleitet wird. Die Abtrennung in der Desorptionseinheit erfolgt übli¬ cherweise thermisch, das heißt, das CO2 wird durch Zufuhr von Wärme desorbiert und ausgetrieben. Das CO2 wird schließlich mehrstufig verdichtet und gekühlt und einer Lagerung oder Verwertung zugeführt. Das regenerierte Lösungsmittel wird zu¬ rück zur Absorptionseinheit geleitet, wo es erneut zur Ab¬ sorption von CO2 zur Verfügung steht.
In einem Dampfkraftwerk wird insbesondere die Wärme von aus¬ gekoppeltem Prozessdampf zur Regenerierung des Absorptionsmediums genutzt. Dabei werden große Wärmemengen bei einem nied¬ rigen Temperaturniveau benötigt. Die Wärme wird hierzu unter Kondensation übertragen. Die benötigte Wärme kann beispiels¬ weise durch eine Dampfentnähme aus einer Überströmleitung zwischen zwei Teilturbinen des Kraftwerks, insbesondere zwi¬ schen einer Mitteldruck- und einer Niederdruckturbine, zur Verfügung gestellt werden. Der Druck ist in diesem Fall in der Regel höher als der, der geforderten Kondensationstempe¬ ratur entsprechende, Sattdampfdruck. Daher muss der Entnahmemassenstrom verlustbehaftet gedrosselt werden. Dies ist je¬ doch mit erheblichen thermodynamischen Verlusten verbunden, was zu einer unerwünschten Wirkungsgradverschlechterung des Kraftwerks führt.
Eine Anpassung des Druckniveaus auf Turbinenseite ist zwar möglich, jedoch mit erheblichen technischen Anpassungen verbunden. Eine Anhebung des Druckniveaus und somit des Tempera¬ turniveaus im Desorber führt erneut zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades.
Aus der WO 2009/118274 AI ist eine Abscheidevorrichtung der eingangs genannten Art als Tei1 eines fossil befeuerten
Kraftwerks bekannt. Hierbei wird eine mehrstufige Regenerie- rung des Absorptionsmediums mittels zweier strömungstechnisch in Serie geschalteten Desorbern vorgeschlagen. Zur Regenerierung strömt das Absorptionsmedium von einem ersten in einen zweiten Desorber und von dort aus wieder in den Absorber zurück .
Es ist demnach eine erste Aufgabe der Erfindung, eine Ab¬ scheidevorrichtung für CO2 anzugeben, welche eine einfache und effiziente Möglichkeit bietet, Prozessdampf auf einem hen Druckniveau zur Regenerierung des Absorptionsmediums nutzbar zu machen.
Eine zweite Aufgabe ist es, ein Kraftwerk mit einer vorge¬ nannten Abscheidevorrichtung anzugeben, welches einen möglichst hohen Gesamtwirkungsgrad aufweist.
Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Abscheidevorrichtung mit der Merkmalskombination gemäß Anspruch 1.
Demnach umfasst die Abscheidevorrichtung für CO2 eine Absorp- tionseinheit sowie eine Desorptionseinheit, wobei die Absorp- tionseinheit eine Abführleitung und eine Zuführleitung für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionsein- heit eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung und die Zu- führleitung geschalteten Desorbern umfasst. Hierbei ist vor¬ gesehen, die Desorber strömungstechnisch parallel zu schalten und wärmetechnisch in Serie zu koppeln .
Die Erfindung berücksichtigt dabei, dass der in einem Dampf¬ kraftwerk verfügbare Prozessdampf auf seinem Druckniveau be¬ lassen werden kann, wenn eine Abscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl von Desorbern verwendet wird, die wärmetechnisch in Serie gekoppelt sind. Dadurch kann der erste Desorber in sei¬ nem Temperaturniveau dem verfügbaren Prozessdampfdruck angeglichen werden. Die überschüssige Wärme aus dem ersten
Desorber wird jedoch zur Desorption an den nachgeschalteten Desorber abgegeben, so dass die Wärme innerhalb des Systems verbleibt bzw. genutzt wird. Mit anderen Worten wird durch diese Kopplung die nach einem ersten Desorptionsprozess auf einem hohen Temperaturniveau im regenerierten Absorptionsme¬ dium noch verbleibende überschüssige Energie für einen sich anschließenden Desorptionsprozess auf einem niedrigeren Tem- peraturniveau verwendet. Die überschüssige Energie wird nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben.
Durch die Nutzung einer derartigen Abscheidevorrichtung wird es also möglich, höherwertigen Prozessdampf für die Abschei- dung von CO2 nutzbar zu machen, ohne dabei den Gesamtwir¬ kungsgrad eines Kraftwerks unnötig weiter zu verringern.
Die Desorber sind dazu strömungstechnisch parallel zueinander geschaltet. Dies ermöglicht es, das Druck- und Temperaturni- veau der einzelnen Desorber unabhängig voneinander einzustellen, so dass die Wärme in jedem einzelnen Desorber möglichst optimal zur Regenerierung des Absorptionsmediums ausgenutzt werden kann. Insbesondere sind die Desorber dabei strömungstechnisch sole- seitig parallel geschaltet und wärmetechnisch heizseitig in Serie gekoppelt. Mit anderen Worten teilt sich die Zuführung des beladenen Absorptionsmittels auf die Desorber auf, wäh¬ rend die Abzugsseiten der Desorber wärmetechnisch in Serie miteinander gekoppelt sind.
Der Prozessdampf, der insbesondere nach der Entnahme aus ei¬ ner Überströmleitung zwischen Teilturbinen eine vorgegebene Temperatur und einen vorgegebenen Druck aufweist, muss vor der Weiterleitung an die Abscheidevorrichtung nicht gedrosselt werden, um eine gegenüber der Entnahme erniedrigte Kon¬ densations-Temperatur zu erreichen. Der entnommene Prozessdampf wird unmittelbar für die Desorptionseinheit verwendet. In der Absorptionseinheit wird das Absorptionsmedium durch
Reaktion und/oder Lösung und/oder Absorption des CO2 mit diesem angereichert. Die aus der Absorptionseinheit entnommene C02-reiche Lösung wird über die Abführleitung auf eine Anzahl von Desorbern aufgeteilt, die auf unterschiedlichen Druck- und Temperaturniveaus betrieben werden können. Die Wärme wird hierbei dem wärmetechnisch ersten Desorber insbesondere aus entnommenem Prozessdampf bereitgestellt. Das Druckniveau in den Desorbern kann entsprechend über Pumpen, Verdichter oder Kompressoren eingestellt werden.
Die Desorptionseinheit umfasst bevorzugt zwei wärmetechnisch in Serie geschaltete Desorber. Von der Erfindung ist jedoch auch eine entsprechende Aneinanderreihung von drei und mehr Desorbern umfasst.
Vorteilhafterweise sind die Abzugsleitung der Desorber strö¬ mungstechnisch jeweils mit der Zuführleitung der Absorptionseinheit verbunden, wobei die Abzugsleitung eines wärmetechnisch vorgeschalteten jeweils ersten Desorbers jeweils mit einem nachfolgenden zweiten bzw. nächsten Desorber wärmetechnisch gekoppelt ist. Zur Wärmeübertragung auf den zweiten Desorber wird beispielsweise ein geeigneter Wärmetauscher verwendet. Dieser Wärmetauscher nutzt die Abwärme in der Ab¬ zugsleitung des ersten Desorbers, um das Absorptionsmedium im zweiten Desorber auf das zur Regenerierung dort benötigte Temperaturniveau anzuheben.
Zweckmäßigerweise ist die Abzugsleitung des ersten Desorbers zum Wärmeübertrag auf den zweiten Desorber über eine insbe¬ sondere aus der Abzugsleitung des zweiten Desorbers abge¬ zweigte Rückführungsleitung geführt, um das hierin in den Desorber rückgeführte Absorptionsmedium zu erwärmen. Man spricht dabei auch von einem sogenannten Naturumlaufverfahren. Die Rückführungsleitung kann dabei auch separat aus der Abzugsseite des Desorbers herausgeführt sein.
In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung sind die wärmetechnisch hintereinander geschalteten Desorber jeweils für ein gegenüber dem vorgeschalteten Desorber verringertes
Druckniveau ausgelegt. Dadurch kann die Abwärme in einer Kas¬ kade abnehmender Temperatur mehrfach nacheinander optimal ge- nutzt werden. Die dem ersten Desorber entnommene Restwärme wird an den zweiten Desorber weitergeleitet, der durch Druckabsenkung ein niedrigeres Temperaturniveau zur Regenerierung aufweist .
Bevorzugt ist die Abführleitung der Absorptionseinheit in die Zuführleitung der Desorber verzweigt. Das mit CO2 beladene Absorptionsmedium wird somit auf die jeweiligen Desorber aufteilt. Das aufgeteilte Absorptionsmedium wird in den verschiedenen Desorbern parallel auf unterschiedlichem Druck- und somit Temperaturniveau regeneriert. Das Absorptionsmedium strömt nach Regenerierung aus den einzelnen Teildesorbern zurück in den Absorber. In der gemeinsamen Zuführleitung der Absorptionseinheit kann das rückströmende Absorptionsmedium effektiv mittels eines entsprechenden Wärmetauschers aus ei¬ nem Kühlkreislauf wieder auf die zur Absorption benötigte Temperatur abgekühlt werden.
Bevorzugt sind weiter die jeweiligen Abzugsleitungen der Desorber wärmetechnisch mit den jeweiligen Zuführleitungen gekoppelt. Hierdurch wird die nach der Desorption des CO2 noch im Absorptionsmedium vorhandene Abwärme genutzt, um das zugeführte Absorptionsmedium bereits vorzuwärmen.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Rückführungsleitung aus der Abzugsseite in den ersten Desorber zurückgeführt, wobei diese wärmetechnisch mit Pro¬ zessdampf eines Dampfkraftwerks koppelbar ist. Dazu ist ins¬ besondere ein Wärmetauscher vorgesehen, der das durch die Rückführungsleitung in den ersten Desorber zurück geführte Absorptionsmedium mittels Heizdampf erwärmt. Heizdampf kann dabei grundsätzlich einer beliebigen Stelle der Expansion in einer Dampfturbine entnommen werden. Wegen der großen benötigten Dampfmengen wird als Heizdampf bevorzugt Prozessdampf aus einer Überströmleitung zwischen zwei Teilturbinen verwendet . Zweckmäßigerweise ist das Absorptionsmedium ein Fluid. Hier¬ bei werden bevorzugt Flüssigkeiten wie wässrige Ammoniumsalzlösungen oder Aminosäuresalzlösungen verwendet. Grundsätzlich sind auch andere Flüssigkeiten wie beispielsweise wässrige Ammoniak-Lösungen, Amin-Lösungen wie Monoethanolamin (MEA) oder gasförmige Fluide denkbar.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftwerk mit der Merkmalskombination gemäß An- spruch 8.
Demnach umfasst das Kraftwerk eine Dampfturbine mit einer An¬ zahl von Teilturbinen, die jeweils von Dampf durchströmbar sind, sowie eine Überströmleitung, die zwischen zwei Teiltur- binen angeordnet ist. An die Überströmleitung ist eine An¬ zapfleitung zur Entnahme von Prozessdampf angeschlossen, die wärmetechnisch mit einer Abscheidevorrichtung der vorbeschriebenen Art gekoppelt ist. Üblicherweise liegen die Drücke in einer Überströmleitung zwischen Mittel- und Niederdruckturbinen zwischen 4 und 8 bar. Je nach Absorptionsmedium und Druckzustand im Desorber kann der für eine herkömmliche Abscheidevorrichtung erforderliche Druck des zu verwendenden Prozessdampfes variieren und deutlich darunter liegen. Bei wässrigen Lösungen und bei Atmosphärendruck liegt er beispielsweise zwischen 2 und 2,5 bar. Die notwendig werdende Anpassung des Druckniveaus des Prozessdampfes führt zu den eingangs erwähnten unnötigen thermodynamischen Verlusten.
Für die vorbeschriebene Abscheidevorrichtung mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten und miteinander wärmetechnisch gekoppelten Desorbern kann jedoch der Prozessdampf direkt aus der Überstromleitung zwischen Mitteldruck- und Niederdruck- teilturbinen verwendet werden. Eine Drosselung auf ein niedrigeres Druckniveau und ein damit verbundener Verlust an nutzbarer Energie (= Exergie) sind nicht nötig. Dementspre¬ chend kann der Gesamtwirkungsgrad des Kraftwerks hoch gehal- ten werden. Für neu ausgelegte Kraftwerke kann weiterhin auf konventionelle Mitteldruckturbinen in zweischaliger Bauweise zurückgegriffen werden. Das Dampfkraftwerk kann mit einem befeuerten Kessel zur Dampferzeugung oder auch als ein Gas- und Dampf-Kombikraftwerk (GuD-Kraftwerk) ausgebildet sein.
Die Teilturbinen können jeweils für unterschiedliche Drücke ausgelegt sein. Hierbei sind beispielsweise Hochdruck (HD)-, Mitteldruck (HD) - und Niederdruck (MD)- Teilturbinen üblich. Es ist ebenso möglich, dass eine Dampfturbine mehrere Teil¬ turbinen aufweist, die für die gleichen Drücke ausgelegt sind. Für die Ankopplung der Abscheidevorrichtung wird bevor- zugt Prozessdampf über eine Anzapfleitung zugeführt, die an eine Überströmleitung zwischen den Mitteldruck- und Niederdruckteilturbinen angeschlossen ist.
Die für die Abscheidevorrichtung genannten Vorteile können weiter sinngemäß auf das Kraftwerk übertragen werden.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 eine Abscheidevorrichtung mit einer Absorptionseinheit und einer Desorptionseinheit zur Abtrennung von CO2 aus einem Abgas, und
FIG 2 schematisch ein Dampfkraftwerk mit einer Anzahl von
Teilturbinen und einer Abscheidevorrichtung gemäß
FIG 1.
Die gleichen Komponenten in den Figuren erhalten die gleichen Bezugs zeichen .
In FIG 1 ist eine Abscheidevorrichtung für CO2 gezeigt .Die Abscheidevorrichtung 1 weist eine Absorptionseinheit 3 und eine Desorptionseinheit 5 auf, die miteinander strömungstech¬ nisch verbunden sind.
Die Absorptionseinheit 3 dient der Aufnahme von CO2 aus einem Abgas, wohingegen in der Desorptionseinheit 5 das CO2 wieder ausgetrieben und schließlich einer Lagerung oder Verwertung zugeführt wird. Das Abgas wird hierzu in der Absorptionsein¬ heit 3 mit einem Absorptionsmedium in Kontakt gebracht und dort reversibel gebunden. Das gereinigte Abgas wird aus der Absorptionseinheit 3 ausgelassen und das mit CO2 beladene Ab¬ sorptionsmedium wird zur Abtrennung des Kohlendioxids und Regenerierung des Absorptionsmediums unter Temperaturerhöhung der Desorptionseinheit 5 zugeführt. Die Abtrennung in der De¬ sorptionseinheit 5 erfolgt thermisch.
Die Absorptionseinheit 3 weist eine Abführleitung 7 und eine Zuführleitung 9 auf, über die das in der Absorptionseinheit 3 befindliche Absorptionsmedium der Absorptionseinheit 3 abge¬ führt bzw. dieser zugeführt werden kann. Das Absorptionsme- dium ist vorliegend eine wässrige Aminosalzlösung, die eine
Temperatur von 50 °C hat. Weiterhin weist die Absorptionseinheit 3 einen Einlass 11 für Rauchgas und einen Auslass 13 für das gereinigte Abgas auf. Nach Art einer Kolonne wäscht das ankommende, flüssige Absorptionsmedium in Gegenstromrichtung aus dem aufsteigenden Rauchgas CO2 aus.
Zur Desorption des Kohlendioxids hat die Desorptionseinheit 5 einen ersten und einen zweiten Desorber 15, 17. Zur Zuführung von beladenem Absorptionsmedium sind beide Desorber 15, 17 strömungstechnisch mit der Abführleitung 7 der Absorptionseinheit 3 verbunden. Dazu weist die Abführleitung 7 einen Abzweigpunkt 19 auf, an welchem das Absorptionsmedium über Zuführleitungen 21, 23 auf die beiden Desorber 15, 17 aufgeteilt wird. Hierzu ist eine Pumpe 25 vorgesehen, die das Ab- sorptionsmedium in Richtung der Desorber 15, 17 pumpt.
In die Zuführleitungen 21, 23 ist jeweils ein Wärmetauscher 27, 29 geschaltet. Über die Wärmetauscher 27, 29 nimmt das Absorptionsmedium, welches über die Abführleitung 7 aus der Absorptionseinheit 3 zu den Desorbern 15, 17 strömt, Rest¬ wärme des C02~armen Absorptionsmediums auf, welches von den Desorbern 15, 17 über die Zuführleitung 9 zur Absorptionsein- heit 3 zurückströmt. Dazu weisen beide Desorber 15, 17 je¬ weils eine Abzugsleitung 31, 33 auf, die die Desorber 15, 17 unter Durchströmung der Wärmetauscher 27, 29 strömungstechnisch mit der Zuführleitung 7 der Absorptionseinheit 3 verbindet .
Die Desorber 15, 17 sind somit strömungstechnisch parallel geschaltet. Vorliegend wird der erste Desorber 15 bei einem Druck von 3 bar und der zweite Desorber 17 bei 1 bar betrieben .
Das Absorptionsmedium wird nach der Zusammenführung aus beiden Teilströmen in der Zuführleitung 9 über einen Kühler 35, der an einen Kühlkreislauf angeschlossen ist, von 60 °C auf etwa 40 °C abgekühlt und in die Absorptionsvorrichtung 3 zu- rückgeführt.
Zur Wärmezufuhr in die Desorptionseinheit 5 ist der Abzugs¬ leitung 31 des ersten Desorbers 15 als Verdampfer eine Rückführungsleitung 37 abgezweigt, die wärmetechnisch an eine An- zapfleitung für Prozessdampf aus einer Überströmleitung zwischen einer Mitteldruck- und einer Niederdruckteilturbine eines Dampfkraftwerkes gekoppelt ist. Der ausgekoppelte Pro¬ zessdampf mit einem Druck von 4,5 bar und einer Temperatur von ca. 260 °C überträgt die Kondensationswärme bei der Satt- dampftemperatur von 148 °C. Eine Anzapfleitung 78 kann FIG 2 entnommen werden. Das im ersten Desorber 15 aus dem Absorptionsmedium entweichende CO2 kann über einen Auslass 39 aufge¬ fangen werden. Das nach Abzug aus dem ersten Desorber noch erwärmte Absorptionsmedium gibt einen Teil seiner Restwärme über einen Wärmetauscher 41 an den zweiten Desorber 17 ab. Hierbei erwärmt sich das Absorptionsmedium im zweiten Desorber 17 von 90 ° C auf etwa 120 °C.
Dazu ist die Abzugsleitung 31 des ersten Desorbers über einen Wärmetauscher 41 geführt, der an einer aus der Abzugsleitung 33 des zweiten Desorbers 17 geführten, einen Verdampfer bildenden Rückführungsleitung 43 angeordnet ist. Ein Teil der Wärme des in der Abzugsleitung 31 aus dem ersten Desorber 15 abgezogenen Absorptionsmediums wird auf somit auf das Absorp- tionsmedium im zweiten Desorber 17 übertragen. Das CO2 aus dem zweiten Desorber 17 wird über einen Auslass 45 abgezogen. Nach dem Entweichen kann das CO2 weiterverarbeitet oder zur Lagerung zum Beispiel in den Boden gepumpt werden. In FIG 2 ist ein Kraftwerk 51 mit einer Abscheidevorrichtung 1 gemäß FIG 1 gezeigt. Das Kraftwerk ist als ein Dampfkraft¬ werk mit sieben Teilturbinen 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65 ausgebildet, die für unterschiedliche Drücke ausgelegt sind. Die Teilturbinen sind auf einer gemeinsamen Welle 67 angeordnet.
Zum Betrieb der Turbinen 53, 55, 57, 59, 61, 63, 65 wird in einem Dampfkessel 69 Wasser erwärmt und über einen ersten Zwischenüberhitzer 71 bis oberhalb des Kondensationspunktes des Dampfes erhitzt. Der überhitzte Dampf wird über eine Ver- rohrung in eine Hochdruckteilturbine 53 eingeleitet, wo der Dampf entspannt wird. Nach der Expansion in der Hochdruckteilturbine 53 wird der Dampf über eine Überströmleitung 73 in einen zweiten Zwischenüberhitzer 75 geleitet, dort erneut erhitzt und dann in eine doppelflutige Mitteldruckteilturbi- nen 55, 57 geleitet. Hier expandiert der Dampf bis zu einem vorgegebenen Druck erneut.
Im Anschluss wird der in den Mitteldruckteilturbinen 55, 57 entspannte Dampf über eine zweite Überströmleitung 77 in zwei jeweils doppelflutige Niederdruckteilturbinen 59, 61, 63, 65 geführt . An der Überströmleitung 77 ist eine Anzapfleitung 78 für Prozessdampf angeschlossen. Der entnommene Prozessdampf wird unmittelbar der Abscheidevorrichtung 1 zur Verfügung gestellt. Dort wird die Wärme des entnommenen Prozessdampfes für die Abtrennung von CO2 aus Rauchgas gemäß der Beschreibung zu FIG 1 verwendet. Dazu ist die Anzapfleitung 78 wärmetechnisch mit der den Verdampfer bildenden Rückführungsleitung 37 des dort angeordneten ersten Desorbers 15 gekoppelt. Die Wärme wird dabei unter Kondensation übertragen.
Die Dampfentnähme aus einer Überströmleitung ist hier bei¬ spielhaft beschrieben und gezeigt. Der Heizdampf kann grundsätzlich einer beliebigen Stelle der Expansion in einer
Dampfturbine entnommen werden.
Über die gemeinsame Welle 67 wird ein Generator 79 angetrie¬ ben, der die mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Der die doppelflutigen Niederdruckteilturbinen 59, 61 sowie 63, 65 verlassende, entspannte und abgekühlte Dampf strömt durch die Kondensatoren 81, 83 wo er durch Wärmeübertragung an die Umgebung kondensiert und sich als flüssiges Wasser sammelt. Das Kondensat wird zusammengeführt und über eine Kondensatpumpe 85 und zwei Vorwärmer 87, 89 in einem Speisewasserbehälter 91 gesammelt. Über eine Speisewasser- pumpe 93 und einen weiteren Vorwärmer 95 wird das Wasser erneut dem Dampfkessel 69 zugeführt.
Da in dem über die Anzapfleitung 78 ausgekoppelten Dampf keine unnötigen thermodynamischen Verluste auftreten, können die Wirkungsgradverluste des Kraftwerkes durch Einkopplung der Abscheidevorrichtung 1 minimiert werden.

Claims

Abscheidevorrichtung (1) für CO2, umfassend eine
Absorptionseinheit (3) sowie eine Desorptionseinheit (5) , wobei die Absorptionseinheit (3) eine Abführleitung (7) und eine Zuführleitung (9) für ein Absorptionsmedium aufweist, und wobei die Desorptionseinheit (5) eine Mehrzahl von zwischen die Abführleitung (7) und die Zuführleitung (9) geschalteten Desorbern (15, 17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Desorber (15, 17) strömungstechnisch parallel und wärmetechnisch in Serie geschaltet sind.
Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass Abzugsleitungen (31, 33) der Desorber (15, 17) strömungstechnisch jeweils mit der Zuführleitung (9) der Absorptionseinheit (3) verbunden sind, wobei die Abzugsleitung (31) eines wärmetechnisch vorgeschalteten ersten Desorbers (15) jeweils mit einem nachfolgenden zweiten Desorber (17) wärmetechnisch gekoppelt ist.
Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsleitung (31) des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit einer in den zweiten Desorber (17) mündenden Rückführungsleitung (43) gekoppelt ist.
Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die wärmetechnisch in Se¬ rie geschalteten Desorber (15, 17) nacheinander für jeweils ein verringertes Druckniveau ausgelegt sind. Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (7) der Absorptionseinheit (3) in Zuführleitungen (21, 23) der jeweiligen Desorber (15, 17) verzweigt.
Abscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Abzugsleitungen (31, 33) der Desorber (15, 17) wärmetechnisch mit den jeweiligen Zuführleitungen (21, 23) gekoppelt sind.
Abscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückführungsleitung des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit Prozess¬ dampf koppelbar ist.
Kraftwerk (51), umfassend eine Dampfturbine mit einer Anzahl Teilturbinen (53, 55, 57, 59, 61, 63, 65), die jeweils von Dampf durchströmbar sind, sowie eine Überströmleitung (73, 77), die zwischen zwei Teilturbinen (53, 55, 57, 59, 61, 63, 65) angeordnet ist, wobei an der Überströmleitung (73, 77) eine Anzapfleitung (78) für Prozessdampf angeschlossen ist, die wärmetechnisch mit einer Abscheidevorrichtung (1) für CO2 nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angekoppelt ist.
Kraftwerk (51) nach Anspruch 9,
wobei die Anzapfleitung (78) an einer Überströmleitung (77) zwischen einer Mitteldruckteilturbine (55, 57) und einer Niederdruckteilturbine (59, 61, 63, 65) ange¬ schlossen ist.
Kraftwerk (51) nach Anspruch 9 oder 10,
wobei die Rückführungsleitung (37) des ersten Desorbers (15) wärmetechnisch mit der Anzapfleitung (78) gekoppelt ist .
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103357250A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 李志远 从气体混合物中收集二氧化碳和/或硫化氢的设施和过程
WO2015000701A1 (de) * 2013-07-02 2015-01-08 Siemens Aktiengesellschaft Anlage zur abscheidung von co2 und verfahren zum betrieb einer solchen anlage
CN106540519B (zh) * 2016-11-03 2022-10-11 中国神华能源股份有限公司 烟气处理装置和应用其的烟气处理方法
JP2022513957A (ja) * 2018-12-20 2022-02-09 インテグリス・インコーポレーテッド 能動湿式洗浄濾過システム
CN110966618A (zh) * 2019-12-26 2020-04-07 杭州新世纪能源环保工程股份有限公司 一种采用三级换热的蒸汽烟气换热装置
CN114515497B (zh) * 2020-11-19 2023-06-06 中国石油化工股份有限公司 一种二乙烯基苯生产尾气的处理系统和处理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2105187A1 (de) * 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7402037A (de) * 1973-02-16 1974-08-20
GB1484050A (en) * 1974-12-24 1977-08-24 Hecke F Van Processes for removing acid gases from gaseous mixtures
NL7514993A (nl) * 1974-12-24 1976-06-28 Hecke Francis Van Werkwijze voor het regenereren van waterige wasoplossingen, gebruikt voor het verwijderen van zure gassen uit gasmengsels.
IT1064936B (it) * 1976-07-13 1985-02-25 Giammarco Giuseppe Procedimento per l assorbimento di co 2..h2s e simili impurezze e rigenerazione della soluzione con ritorno di calore in colonna di rigenerazione mediante una corrente di gas inerti
IT1116717B (it) * 1977-03-11 1986-02-10 Vetrocoke Cokapuania Spa Procedimento migliorato per l eliminazione di co2 e.o h2s e.o altre impurezze da miscele gassose cheli contengono
JP4105689B2 (ja) * 2002-07-03 2008-06-25 フルー・コーポレイシヨン 改良型分流装置
JP4875303B2 (ja) * 2005-02-07 2012-02-15 三菱重工業株式会社 二酸化炭素回収システム、これを用いた発電システムおよびこれら方法
EP2105191A1 (de) * 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
EP2105190A1 (de) * 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
EP2105188A1 (de) 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage
EP2204553A1 (de) * 2008-06-23 2010-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Dampfkraftanlage
EP2145667A1 (de) * 2008-07-17 2010-01-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2105187A1 (de) * 2008-03-27 2009-09-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Kohlendioxid aus einem Abgas einer fossilbefeuerten Kraftwerksanlage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2011124425A1 *

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