[发明专利]包括气体涡轮机的碳捕获系统

说明书

用于从进入的烟道气体中捕获CO2的方法和设备。烟道气体可以是来自煤炭和气体作为燃料的发电设备、水泥厂或精炼厂的排出气体。进入的排出气体被冷却、与空气混合且被压缩、然后与气体和/或液态燃料一起被引入到燃烧室中。部分的燃烧是通过单独的喷燃器进行的，其中，冷却/燃烧空气以与捕获的CO2的体积相等的体积进行馈送。所述喷燃器将提升燃烧室中的温度，允许燃烧具有低氧含量的排出气体。CO2在膨胀之前由气体涡轮机以高分压被捕获，从而在热回收单元中产生动力并生成蒸汽。气体涡轮机将与关于入口温度、压力和流量的设计参数接近地高效地运行。

技术领域

本发明涉及碳捕获技术的领域并且针对热力发电设备或热生成设备，其中，来自热力发电设备或热生成设备的烟道气体被引导至具有大的外部燃烧室的气体涡轮机，该外部燃烧室被设计成进一步在低氧气含量的情况下燃烧CO2富集的烟道气体，并在高分压(partial pressure：分压力、部分压力)下运行的一体式碳捕获设备中、从所得的CO2富集的烟道气体中提取CO2。

背景技术

CO2捕获的最大市场是来自现有燃煤发电设备的烟道气体。煤炭储量大的国家可以继续利用所谓的“清洁煤技术”来利用其资源。

国际专利申请公开WO0048709涉及一种用于CO2捕获的方法，其中，来自气体涡轮机的排出气体被再加压以提高吸收效率，以及减小待处理的气体的体积。也已经提出了使用加压吸收或膜来将CO2从排出气体中分离。在其摘要中描述了该公开涉及用于从排出气体中移除和回收CO2的方法，其中，排出气体来自发电设备和/或热生成设备。通过化学吸收和随后的解吸来实现从排出气体中移除CO2，其中，使用化学吸收剂将排出气体馈送到吸收器，其中，CO2被吸收，并形成CO2贫化(deplete，耗尽、排尽、减少)的排出气流。富含CO2的吸收剂进一步被馈送到解吸器(汽提器)，其中，从吸收剂中移除CO2，然后将通常不含CO2的吸收剂再循环到吸收器，同时放出被解吸的CO2气体。

挪威的Capsol-Eop AS的国际专利申请公开WO2017/042163描述了用于CO2捕获的方法和设备。更具体地，其描述了用于从包含CO2的排出气体(1)中捕获CO2的方法和设备，其中，在排出气体被引入到吸收器(30)中之前，排出气体被压缩(10)并在此后被冷却(13、15、22)，其中，排出气体被引入具有水相CO2吸收剂溶液(49)的逆流流动中，以提供贫乏的排出气体(31)，该贫乏的排出气体从吸收器(30)中抽出、针对进入的压缩排出气体被再加热(22、13)，且在此之后膨胀(34)并释放到大气(4)中，其中，水相CO2吸收剂溶液是水相碳酸钾溶液，并且在直接接触式冷却器(61)中通过冷却水(62)的逆流流动对从再生器(40)中抽出的蒸气和CO2进行冷却，以生成：经冷却的CO2和蒸汽的气态流(70)，该气态流被抽出以压缩和干燥CO2；以及，冷却水和冷凝蒸汽的液态流(64)，该液态流被抽出并被闪燃(80)，以提供经冷却的液相(84)以及气相(81)，该液相被再循环作为用于被抽出的CO2和蒸汽的直接接触式冷却器(61)的冷却水，该气相被压缩(82)并因此被加热、并作为剥离蒸汽(83)被引入到再生器(40)中。

挪威Sargas AS的US20070006565“Purification works for thermal powerplant(热力发电设备的净化工作)”描述了从来自用化石燃料点火的热力发电设备的燃烧气体中分离CO2的方法，其中，来自热力发电设备的燃烧气体被冷却并被压缩。在压缩后，其在燃烧室中被天然气的燃烧再加热以形成排出气体。排出气体被冷却并与吸收剂接触，吸收剂从排出气体中吸收CO2以形成低CO2流和具有经吸收的CO2的吸收剂，并且其中，描述了低CO2流借助于与热排出气体进行热交换而被加热，该热排出气体在它在涡轮机中膨胀之前离开燃烧室。还描述了用于执行该方法的设备和组合式设备。

有效的CO2捕获应该是基于在低氧含量和高CO2分压下使用吸收剂来减少的，而无有害排放。有利的吸收剂是热的碳酸钾，K2CO3。

用于这样的CO2捕获的一已知过程是所谓的本菲尔德过程。