[发明专利]用于从燃烧化石燃料的发电站设备的废气中分离出二氧化碳的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于运行燃烧化石燃料的发电站设备的方法，尤其是一种用于从燃烧化石燃料的发电站设备的废气中分离出二氧化碳的方法。本发明还涉及一种燃烧化石燃料的发电站设备，其带有一个用于从废气中分离出二氧化碳的分离装置。

在用于产生电能的燃烧化石燃料的发电站设备中，由于化石燃料的燃烧而产生含有二氧化碳的废气。这种产物通常被排放到大气中。聚积在大气中的二氧化碳妨碍了地球的热辐射并且由于所谓的温室效应导致地表温度上升。为了能够减少燃烧化石燃料的发电站设备中二氧化碳的排放，可以将二氧化碳从废气中分离出来。

普遍已知各种用于从气体混合物中分离二氧化碳的方法。尤其是为了从燃烧过程后的废气中分离二氧化碳而经常使用吸收-解吸的方法。

在大规模技术应用中，通过用洗涤剂的吸收-解吸法进行所述的二氧化碳分离。在一个经典的吸收-解吸过程中，废气在一个吸收塔中与作为洗涤剂的选择性溶剂相接触。在此，二氧化碳的吸收通过化学或物理过程进行。清洁过的废气从吸收塔中流出以便进一步处理或排出。由二氧化碳加载后的溶剂被导入解吸塔中以便分离出二氧化碳并且使溶剂再生。解吸塔中的分离可以通过热学方法进行。在此，加热加载后的溶剂，就产生了一种由气态二氧化碳和蒸汽状的溶剂组成的气体-蒸汽混合物，即所谓的余汽(Brüdendampf)。接着将蒸汽状的溶剂与二氧化碳分离。现在可在多个阶段中对二氧化碳进行压缩和冷却。在处于液态或冷冻状态时，二氧化碳可以被输送以便储存或利用。再生的溶剂被重新导入吸收塔，在吸收塔中再生的溶剂又可以从含有二氧化碳的废气中吸收二氧化碳。

现有的用于从废气中分离二氧化碳的方法其主要问题尤其在于，用于解吸的、形式为热能的能量消耗非常大。在现有技术中迄今未找到充分减少集成在发电站过程中的、用于分离二氧化碳的分离设备的能量消耗的可用改善方案。

在化学工业中，为了节省解吸过程中的热能，已知多种扩展的线路布置。在EP0133208中示出了一种用于支持解吸器中的吸收剂再生的方法，即所谓的贫溶剂闪蒸法(Lean-Solvent-Flash-Verfahren)。EP1759756-A1示出了贫溶剂再热法(Lean-Solvent-Reheating-Verfahren)，其中，解吸过程受到侧面的支持。一种在DE2817084-C2中公开的线路布置通过侧面冷却支持吸收过程。专利文献DE1167318公开了一种扩展线路布置的另一方法，即所谓的分路馈给法(Split-Feed-Verfahren)。

然而，用于从废气中分离二氧化碳的用于化学工业中的扩展线路布置的已知标准方法不能顺利地适用于其它的应用。恰恰在将二氧化碳分离方法集成到发电站过程中时，扩展的线路布置会在与发电站过程相关作用的整体收支平衡上明显减小能量的节省，或者甚至对能量节省产生负面影响。

即使是可能的本身能量需求的下降也不一定能使得总效率上升。就算彼此共同作用，在将二氧化碳分离方法集成到发电站过程中时预期也不会产生有利的总效率。因此附加的消耗被证明是不经济的。

因此，由现有技术已知的二氧化碳分离方法的普遍缺点尤其还是较高的能量消耗。恰恰在将分离方法集成到燃烧化石燃料的发电站设备中时，这个缺点导致燃烧化石燃料的发电站设备的总效率不期望地变差。就算在通过化学工业中的已知扩展线路布置对标准方法进行扩展时，分离方法的能量需求迄今还是不能被显著地降低。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于从燃烧化石燃料的发电站设备的废气中分离出二氧化碳的方法，该方法在本身能量需求较低而且发电站过程的整体设备效率有利的同时实现了较高的分离效率。

本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种带有二氧化碳分离装置的燃烧化石燃料的发电站设备，该分离装置在本身能量需求较低而且发电站设备的整体效率有利的同时实现了较高的分离效率。

针对方法的技术问题按本发明通过一种用于从燃烧化石燃料的发电站设备的废气中分离出二氧化碳的方法解决，其中，在燃烧过程中燃烧化石燃料，会产生含有二氧化碳的废气，在接下来的吸收过程中，使含有二氧化碳的废气与吸收介质相接触，二氧化碳被吸收介质吸收，并且形成加载后的吸收介质和清洁过的废气，在接下来的解吸过程中，加载后的吸收介质被再生，并且形成再生的吸收介质，其中，至少在第一支流和第二支流中将所述加载后的吸收介质输送给所述解吸过程，并且其中在减压过程中，对再生的吸收介质进行减压，并且形成蒸汽状的吸收介质，接着将蒸汽状的吸收介质导回至解吸过程。