[实用新型]一种二氧化碳捕集预处理系统

说明书

本实用新型公开了一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔、冷却器、膜电解器和配碱槽；所述冷却器一端连接预洗涤塔下部，另一端连接预洗涤塔上部，构成回路；所述膜电解器与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道双向连接构成回路，所述配碱槽与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道相连。本实用新型提供的二氧化碳捕集预处理系统，能够有效脱除燃煤机组排烟中残存的SO₂、SO₃等酸性气体，采用膜电解器对预洗涤液进行再生、循环回用，减少了吸收剂用量，降低运行费用。

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳回收技术领域，特别是一种二氧化碳捕集预处理系统。

背景技术

二氧化碳(CO₂)是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55％。2014全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近344.22亿吨，二氧化碳利用量则仅为1亿吨左右，远不到排放总量的百分之一。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体的排放；2009年12月7日，哥本哈根会议对发达国家和发展中国家在温室气体减排上的责任进行磋商约定，作为一个负责任的大国，中国政府做出了庄严承诺，2020年单位国内生产总值的二氧化碳排放量比2005年下降40-45％。火力发电是排放二氧化碳的最大行业。火力发电厂燃烧化石燃料后排放的二氧化碳占全球燃烧同种燃料排放量的30％。因此，排放二氧化碳最多的燃煤电厂成为最具潜力实施二氧化碳捕集的行业。二氧化碳捕集(Carbon Capture and Storage)和封存为碳减排的主要措施之一。CCS技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储运手段，将其输送并封存或者精制后进行回收利用。主要包括：二氧化碳的分离和捕获；二氧化碳的封存运输；二氧化碳的商业应用开发等。针对火电厂排放的CO₂,考虑到燃料主要由碳、氢、氧三种元素构成,而空气是助燃气体，从燃烧的不同阶段划分，CO₂捕集技术路线主要可以分为3种：燃烧前捕集(Pre-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)和燃烧后捕集(Post-combustion)。燃烧前捕集主要运用于IGCC(整体煤气化联合循环)系统中，将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生CO₂和氢气(H₂)，气体压力和CO₂浓度都很高，将很容易对CO₂进行捕集。剩下的H₂可以被当作燃料使用。该技术的捕集系统小，能耗低，在效率以及对污染物的控制方面有很大的潜力，然而，IGCC发电技术面临着投资成本太高，可靠性还有待提高等问题。富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，通过制氧技术，将空气中大比例的氮气(N₂)脱除，直接采用高浓度的氧气(O₂)与抽回的部分烟气(烟道气)的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO₂气体，可以直接进行处理和封存。目前欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高，现在还没找到一种廉价低耗的能动技术。燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO₂，目前常用的CO₂分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附)，此外还有膜分离法技术，正处于发展阶段，但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。化学工业使用的CO₂总量1.15亿吨仅占每年排向大气的CO₂总量0.5％不到。虽然采用现有技术可使CO₂利用量可望翻两番，但仍不能解决CO₂过量排放问题。研究人员正在开发从燃煤电厂捕集CO₂的技术，到2100年燃煤电厂可望占全球CO₂排放量80％。但现在仅有三个大规模的捕集计划正在进行之中，每年可捕集约300万吨的CO₂，以注入地下盐水深层中或油井中提高石油采收率。目前适用于燃煤电站的成熟的二氧化碳捕集技术是化学吸收法脱碳技术，采用该技术的电站有美国Warrior Run电站，装机容量18万千瓦，每天可生产150吨食品级二氧化碳；美国Oklahoma州Shady Point电站，装机容量4×8万千瓦，每天可生产99％的二氧化碳200吨；日本西南部长崎松岛的JPower100万千瓦燃煤电厂的二氧化碳捕集试验示范工程，捕集量为10吨/天。世界上正在运行的较有代表性的CCS项目还包括挪威国家石油公司在北海的Sleipne项目、阿尔及利亚的InSalah项目和加拿大Weyburn项目。与发达国家相比，中国碳捕集的技术还处于起步阶段，但进步比较快，各科研院所对于碳捕集前沿技术一直在跟踪研究，并已建造了十来个碳捕集示范项目。目前国内建设的依托燃煤机组的碳捕集项目有：北京华能热电厂3000t/年碳捕集工程(2008投运，食品级，电厂已关停)、华能上海石洞口10万t/年碳捕集工程(2009投运，食品级)、胜利油田4万t/年碳捕集工程(2012投运，驱油)、华电苇湖梁发电有限公司1万t/年碳捕集工程(2015年随电厂关停，食品级)、华润海丰电厂碳捕集测试平台(2019年5月投运，醇胺吸收及膜分离两种技术路线)、华电句容发电有限公司1万t/年碳捕集工程(2019年5月投运，食品级)，以及神华国华电力锦界电厂12万t/年碳捕集工程(初步设计，驱油)。