[发明专利]一种基于第二类吸收式热泵的NGCC脱碳集成系统

说明书

本发明公开了属于MEA脱碳技术领域的一种基于第二类吸收式热泵的NGCC脱碳集成系统。该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、MEA脱碳子系统和第二类吸收式热泵回收余热子系统。本系统目的在于减少NGCC电厂与脱碳过程耦合带来的能效惩罚，共采取了三个措施：（1）基于蒸汽引射器的第二类吸收式热泵余热回收；（2）采用再沸器疏水再循环来充分利用脱碳用蒸汽的过热度；（3）进行再沸器疏水的余热回收，在三压余热锅炉出口烟温不变的前提下，使得蒸汽循环工质流量增加，汽轮机出功随之增加。通过上述措施，本系统比未采用集成措施的MEA脱碳NGCC系统，在热力学性能和技术经济性方面都具有明显优势。

技术领域

本发明属于MEA脱碳技术领域，特别涉及一种基于第二类LiBr-H₂O吸收式热泵的NGCC脱碳集成系统。

背景技术

温室气体排放量的增加是造成全球气候变暖的主要原因，其中CO₂的排放量约占人类活动排放温室气体总量的80%，是主要的温室气体源。我国是CO₂排放大国，近年来，随着燃气发电的大力发展和国家对碳捕集技术日益重视，NGCC电站CO₂减排的需求将不断增加。其中，基于MEA吸收的燃烧后脱碳技术被认为是相对成熟，具有大规模应用潜力的技术，受到广大学者的关注。

然而NGCC电站排烟量大、CO₂浓度低，为实现大规模脱碳需从汽轮机系统中抽取大量蒸汽用于吸收及再生；且抽汽品位往往显著高于MEA吸收及再生需求，上述原因导致燃烧后脱碳能耗巨大。为了在实现CO₂减排的同时有效降低能效惩罚，基于蒸汽引射器和第二类LiBr-H₂O吸收式热泵两种节能装置，通过系统集成对脱碳单元释放的大量废热进行回用，为脱碳单元余热的利用提供了方向。

发明内容

本发明的目的是针对MEA脱碳给机组带来的巨大能效惩罚这一问题，提出一种基于第二类吸收式热泵的NGCC脱碳集成系统。该系统包括燃气蒸汽联合循环子系统、MEA脱碳子系统和第二类吸收式热泵回收余热子系统；其特征在于：所述燃气蒸汽联合循环子系统包括：空气压缩机1出口与燃烧室2入口相连，燃烧室2出口与燃气透平3入口相连，燃气透平3出口接三压余热锅炉9烟气入口，且燃气透平3与空气压缩机1，燃气轮机发电机4串联，中压水泵11和高压水泵10分别与三压余热锅炉9串联，三压余热锅炉9各蒸汽出口分别与高压缸5、中压缸6、低压缸7各蒸汽入口相连，高压缸5，中压缸6，低压缸7与蒸汽轮机发电机8串联，中压缸6排汽分为三路，一路与低压缸7入口相连，一路与节流阀14，再沸器22串联，另一路与蒸汽引射器15，再沸器22串联，低压缸7排汽出口与凝汽器13入口相连，凝汽器13出口与低压水泵12入口相连，三压余热锅炉9烟气出口与烟气冷却器16，烟气压缩机17串联，烟气压缩机17出口与MEA脱碳子系统相连；所述MEA脱碳子系统包括：烟气压缩机17出口与吸收塔18烟气入口相连，吸收塔18底部与富液泵19、贫富液换热器20、再生塔21串联，再生塔21底部与再沸器22、贫液泵23、贫富液换热器20、贫液冷却器24、吸收塔18串联；再生塔21顶部与CO₂冷却器25，CO₂–水分离器26相连，CO₂–水分离器26底部与再生塔21相连，CO₂–水分离器26顶部与多级压缩单元27入口相连，再沸器22出口分为两路，一路与疏水循环泵28串联，一路与第二类吸收式热泵回收余热子系统相连；所述第二类吸收式热泵回收余热子系统包括：再沸器22出口的其中一路与发生器29相连，发生器29、冷凝器30、水泵31、蒸发器32和吸收器33依次串联，吸收器33与溶液热交换器34相连，溶液热交换器34与节流阀35、发生器29和溶液泵36依次串联，发生器29与节流阀37、吸收器33和蒸汽引射器15依次串联，发生器29与水泵38和中压水泵11依次串联。