[发明专利]化学吸收CO2捕获流程的降耗方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于能源利用与节能环保领域，涉及一种化学吸收CO₂捕获流程的降耗方法及系统。

背景技术

当前，大气温室效应是全球面临的最大的环境问题之一，温室气体排放造成的温室效应将导致病虫害增加、海平面上升、气候反常、海洋风暴增多、土地干旱、沙漠化面积增大等一系列严重后果。化石能源系统中CO₂的大量排放被认为是造成全球气候变暖、温室效应加剧的主要原因。我国电力行业（主要是大量燃煤电厂）的CO₂排放量约占到全国CO₂排放总量的50%左右。我国已加入了《京都议定书》，在温室气体减排方面将面临巨大的国际政治、经济和环境压力。我国政府已承诺到2020年单位GDP CO₂排放量将比2005年下降45%。因此燃煤电厂在高效利用煤炭资源的同时，切实可行的减少CO₂量的排放显得尤为重要，必须采取有效措施对烟气中的CO₂进行分离和回收。

燃煤电厂CO₂的捕集技术有燃烧前捕集，燃烧中捕集，和燃烧后捕集。燃烧前捕集主要采用IGCC（整体煤气化联合循环）中，主要缺点是初投资太高。燃烧中捕集应用传统燃煤电站流程中，主要缺点是制氧技术投资和能耗太大。燃烧后捕集应用于火电厂尾部烟气脱碳，吸收方法包括化学吸收法、物理吸收法、膜分离方法、吸附法、低温分离法等。目前普遍认为燃烧后捕集在火电厂碳捕获中最为切实可行，因为采用燃烧后脱碳技术对现有电厂的改造，增加脱碳系统最为可行，投资少并且吸收CO₂量大。根据常规燃煤电厂烟气的特点：烟气温度高，烟气中CO₂分压低，烟气流量大，惰性气体量大即烟气中CO₂浓度低等,通常采用化学吸收法进行尾部烟道CO₂的吸收。化学吸收法对CO₂具有吸收效果好、分离程度高、处理量大、稳定的特点。CO₂化学吸收分离法是一种技术较成熟、适应性强的烟气脱碳工艺技术，并已有工程应用。但由于排气中CO₂浓度通常低于9%，而适合低浓度CO₂分离的化学吸收工艺需要消耗较多的中低温饱和蒸汽用于吸收剂再生，这部分蒸汽通常取自汽轮机抽汽，从而导致蒸汽循环有效输出功减少很多（约20%），会使电厂发电效率降低10~15个百分点，而且也会给汽轮机正常运行带来严重冲击，进而引起一系列的工程技术问题。

显然，过高的分离系统能耗不仅大幅度地降低了燃煤电厂的发电效率，而且意味着额外增加了单位发电量的能耗与CO₂排放量，这一代价是能源系统无法接受的。换言之，从技术角度来看，CO₂分离与回收已经比较成熟，但实现能源系统CO₂分离的难点却在于如何通过降低系统能耗来降低由于分离过程带来的发电系统效率的下降。

发明内容

针对当前对火电厂系统减排CO₂的需求，本发明提供了一种化学吸收CO₂捕获流程的降耗方法，目的是将一般化学吸收法脱碳流程改进，实现脱碳系统能耗大幅度降低。

本发明采用的技术方案为：

基于一般化学吸收法CO₂捕获流程，吸收塔中的吸收剂吸收烟气中的CO₂成为富液，将得到的富液分为两股分别在两个不同压力的再生塔中分离CO₂，以富液高压解吸过程的余热作为低压解吸过程的热源；经再生塔处理后的混有水蒸气的CO₂气流，经过多级气液分离器、冷凝器、压缩机处理，得到高压液态CO₂。

所述吸收剂为K₂CO₃ 溶液、MEA溶液和氨溶液中的一种或多种。

所述富液分为高压和低压两股，均经过贫富液换热器进入再生塔；再生塔生成的贫液经过贫富换热器与富液换热后返回吸收塔进行循环。

本发明还提供了一种基于所述方法的化学吸收CO₂捕获流程的降耗系统，其技术方案为：