[发明专利]处理富含二氧化碳的烟道气的方法和烟道气处理系统有效

专利信息
申请号: 201310509497.5 申请日: 2013-10-25
公开(公告)号: CN103785289A 公开(公告)日: 2014-05-14
发明(设计)人: O.斯塔尔曼恩 申请(专利权)人: 阿尔斯通技术有限公司
主分类号: B01D53/90 分类号: B01D53/90;B01D53/56;B01D53/00
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 林毅斌;林森
地址: 瑞士*** 国省代码: 瑞士;CH
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摘要:
搜索关键词: 处理 富含 二氧化碳 烟道 方法 系统
【说明书】:

技术领域

本申请涉及一种处理富含二氧化碳的烟道气的方法,所述富含二氧化碳的烟道气还包含污染物、氧气、水蒸气、一种或多种氮氧化物和任选的易燃物。

本申请还涉及一种用于处理富含二氧化碳的烟道气的烟道气处理系统和包含所述烟道气处理系统的锅炉系统。

背景技术

在燃烧设备(例如发电厂)中,在燃料(例如煤、油、泥煤、废料等)的燃烧中,产生热的过程气体,除了其它组分以外,这样的过程气体通常还含有二氧化碳CO2、氧气O2和氮氧化物NOx。随着环境要求的提高,已开发用于从过程气体中除去二氧化碳和处理被除去的二氧化碳的各种过程,以降低二氧化碳向大气的排放。目的为从富含二氧化碳的烟道气中回收具有高纯度的二氧化碳的一种这样的过程涉及烟道气的压缩、烟道气的干燥、存在于烟道气中的二氧化碳的液化和随后二氧化碳的气化和压缩。用于实施这样的过程的设备通常称为气体加工单元GPU。

气体加工单元的一个实例在EP 2 457 637 A1中公开。EP 2 457 637 A1的GPU将来自气体清洁系统的富含二氧化碳的烟道气压缩到至少70巴的绝对压力,使得二氧化碳适于处理,或者适于运走用于处理。这样的处理可例如包括将二氧化碳泵送至盐水层,将二氧化碳深入泵送至海洋,或者在工业过程中再利用二氧化碳。所公开的GPU包括作为其主要单元的低压压缩单元、中间脱水单元、中间非可冷凝的气体除去单元(例如CO2液化单元)和高压压缩单元。

在压缩单元中容易出现的问题是在待处理的气体中存在氮氧化物和水蒸气,导致在压缩单元中硝酸和亚硝酸的形成。形成的酸可腐蚀处理GPU中的烟道气的设备的表面,或者可以其他方式不利地影响处理GPU中的烟道气的设备的运转。

气体加工单元的能量要求对发电厂的净效率度具有负面影响。因此,有需要改进GPU的能量利用。

发明内容

根据本文说明的各方面,提供了一种处理富含二氧化碳的烟道气的方法,所述富含二氧化碳的烟道气还包含污染物、氧气、水蒸气、一种或多种氮氧化物和任选的易燃物,其中

存在于富含二氧化碳的烟道气中的污染物的至少一部分被除去,以得到清洁的富含二氧化碳的烟道气;

存在于富含二氧化碳的烟道气中的一种或多种氮氧化物的至少一部分被除去,以得到氮耗尽的富含二氧化碳的烟道气;和

在第一加压阶段中,清洁的和氮氧化物耗尽的富含二氧化碳的烟道气的至少一部分被加压和冷却,使得存在于富含二氧化碳的烟道气中的水蒸气的至少一部分被冷凝。

该方法的一个优点在于,一种或多种氮氧化物的减少限制在存在于富含二氧化碳的烟道气中的水蒸气的冷凝期间酸的形成,或限制在存在于富含二氧化碳的烟道气中的二氧化碳的冷凝期间二氧化碳产物流的聚集。限制由一氧化氮形成氮氧化物,即,保持更多的氮氧化物为一氧化氮,通过存在于富含二氧化碳的烟道气中的二氧化碳的冷凝,进一步促进将富含二氧化碳的烟道气分离成为缺乏NOx的二氧化碳产物和富含NO的排出气。

在存在于富含二氧化碳的烟道气中的氮氧化物被除去之前,在所谓的气体-气体热交换器中,热量可从富含二氧化碳的烟道气转移至清洁的富含二氧化碳的烟道气。换言之,在存在于富含二氧化碳的烟道气中的氮气被除去之前,利用还未清洁的富含二氧化碳的烟道气的热量,可实施清洁的富含二氧化碳的烟道气的加热。这样的热传递的一个优点在于,清洁的富含二氧化碳的烟道气的温度可提高至氮氧化物除去反应的温度。因此,这样的热传递可有助于通过所述方法有效地利用能量。

氮氧化物耗尽的富含二氧化碳的烟道气的至少一部分可通过吸附至水蒸气的干燥剂或通过水蒸气的干燥剂吸收进一步脱水,所述水蒸气存在于氮氧化物耗尽的富含二氧化碳的烟道气中。在气体的这样的吸附或吸收干燥期间,所述气体(在这种情况下为氮耗尽的富含二氧化碳的烟道气)分别与吸附剂或吸收剂接触。术语干燥剂用作术语吸附剂和吸收剂的统称术语。由于如果与酸接触,干燥剂材料(例如分子筛或沸石)分解或其功能以其他方式受到削弱,所以在其中酸形成受到限制的方法中利用吸附干燥或吸收干燥是有利的。

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