与钙基吸收剂顺序脱硫脱碳系统深度集成的燃煤发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化(CCCR)法捕碳CO2技术领域，特别涉及一 种与钙基吸收剂顺序脱硫脱碳系统深度集成的燃煤发电系统。
【背景技术】
[0002] 火电站所排放烟气中的CO2加剧了全球的温室效应，而目前对现有的火力发电厂 来说，燃烧后捕集是一种有效的捕集CO 2的方式。钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法捕集〇)2是 其中最具前景的技术之一，然而这种方法的缺点是煅烧能耗高、空分能耗高，以及CO 2压缩 能耗高，从而导致采用该方法，整个系统的热效率大幅度下降。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术不足，本发明提供了一种与钙基吸收剂顺序脱硫脱碳系统深度集成 的燃煤发电系统。
[0004] 本发明以钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化捕集CO2的方法为基础，对系统流程进行改 进，在高温条件下先脱除烟气中的SO 2再脱除C02,同时回收脱碳子系统排出的失活CaO,将其 水合活化以后作为脱硫剂，并基于深度热集成的思路提出这种改进后的新系统与火电站热 力系统的特殊集成方式，以解决CCCR法脱碳系统煅烧能耗、空分能耗和CO 2压缩能耗均偏高 的问题，在实现85 % CO2脱除率和100 % SO2脱除率的同时，提高系统的热效率。
[0005] 采用的技术方案为：
[0006] -种与钙基吸收剂顺序脱硫脱碳系统深度集成的燃煤发电系统，锅炉1、水冷壁2、 分隔屏过热器3、后屏过热器4和高温再热器5的烟气流路依次连接，水冷壁2、分隔屏过热器 3和后屏过热器4的蒸汽流路依次连接，后屏过热器4的蒸汽出口经末级过热器6连接至燃煤 机组汽轮机的高压缸HP，高压缸HP蒸汽出口中的一路经低温再热器7连接至高温再热器5的 蒸汽入口，高温再热器5的蒸汽出口连接至燃煤机组汽轮机的中压缸IP，还包括：
[0007] 高温过热器5的烟气出口经第一换热器19连接至硫化反应器17的烟气入口，所述 硫化反应器17的Ca(0H)2入口与水合反应器16的Ca(0H)2出口相连，硫化反应器17的物流出 口连接至第三气固分离器18,所述第三气固分离器18的CaO出口连接至水合反应器16的CaO 入口，第三气固分离器18的烟气出口连接至碳化炉10的烟气入口，第三气固分离器18还包 括CaSO4出口；所述碳化炉10的物流出口连接至第一气固分离器14,所述第一气固分离器14 的Ca0/CaC0 3出口连接至煅烧炉11的CaCO3入口，所述煅烧炉11的活性CaO出口连接至碳化炉 10的CaO入口，煅烧炉11的烟气出口连接至第二气固分离器15,所述第二气固分离器15的 CaO出口连接至水合反应器16的CaO入口，第二气固分离器15的烟气出口连接至余热锅炉模 块12,余热锅炉模块12连接至CO 2间冷压缩模块22;
[0008] 燃煤机组汽轮机的换热系统的出水口经第三换热器21连接至省煤器8的入水口， 省煤器8的出水口连接至水冷壁2的入水口，所述第一气固分离器14的烟气出口连接至省煤 器8的烟气入口，省煤器8的烟气出口连接至空气预热器9的烟气入口，空气预热器9的烟气 出口连接至烟囱13,第二换热器20的空气出口与空气预热器9的空气入口连接，空气预热器 9的空气出口连接至锅炉1的空气入口；
[0009] 所述水合反应器16还包括H2O入口；所述煅烧炉11还包括灰渣排出口。
[0010] 第一换热器19换热出的热量和硫化反应器17产生的热量分别连接至煅烧炉11的 受热面;水合反应器16产生的热量连接至余热锅炉模块12的受热面;碳化炉10产生的热量 分别连接至末级过热器6、低温再热器7、第二换热器20、第三换热器21和余热锅炉模块12的 受热面。
[0011] 上述一种与钙基吸收剂顺序脱硫脱碳系统深度集成的燃煤发电系统，锅炉1内燃 煤产生的烟气依次经过水冷壁2、分隔屏过热器3、后屏过热器4和高温再热器5,由省煤器8 换热后的水依次经过水冷壁2、分隔屏过热器3和后屏过热器4进行换热获得所需蒸汽，后屏 过热器4流出的蒸汽经末级过热器6换热后进入燃煤机组汽轮机的高压缸HP，高压缸HP流出 的一路蒸汽经低温再热器7换热后进入高温再热器5内，与烟气进行换热后进入燃煤机组汽 轮机的中压缸IP，其改造后：
[0012] 燃煤机组汽轮机的换热系统流出的水依次经第三换热器21和省煤器8预热后进入 水冷壁2进行汽水循环;空气依次经第二换热器20和空气预热器9预热后进入锅炉1，燃煤产 生的烟气经过高温再热器5换热后（989°C)进入第一换热器19内，经第一换热器19冷却到 900°C后，直接进入硫化反应器17脱硫，脱硫所需的吸收剂CaO由水合反应器16提供的Ca (OH)2分解而得，因为900°C是CaCO3的分解温度，所以硫化反应器17中的CaO仅脱除S0 2,且生 成CaSO4的反应为放热反应，硫化反应器17出口的物流经第三气固分离器18分为三股，生成 的CaS〇4被排出，未反应的CaO被回收进入水合反应器16,而脱硫后的烟气进入到碳化炉10 进行脱碳，碳化炉10出口的物流经第一气固分离器14分为两股，固体物流Ca⑶ 3和CaO进入 煅烧炉11，脱碳后的贫CO2烟气依次流经省煤器8和空气预热器9回收利用热量后经过烟囱 13排入大气;煅烧炉11内加热分解CaCO 3得到具有CO2捕碳活性的CaO,并提供至碳化炉10进 行脱碳循环，煅烧炉11出口的富CO 2烟气和经过多次脱碳循环过程失去活性的CaO经第一气 固分离器14进行分离，失活CaO被回收进入水合反应器16进行水合活化，同时为了保持脱碳 循环子系统内循环物流的Ca元素守恒，需要补充等量的新鲜CaCO 3;富CO2烟气经过余热锅炉 模块12回收热量之后进入CO2间冷压缩模块22转变为液态CO 2以备封存，煅烧炉11产生的灰 渣被排出。
[0013] 所述燃煤发电系统汽水侧的参数保持不变；
[0014] 所述煅烧炉11分解Ca⑶3所需的热量包括第一换热器19中高温烟气从989°C冷却 至|J900°C换热出的热量，硫化反应器17与煅烧炉11的运行温度(900°C)相匹配，故硫化反应 器17化学反应放出的热量也可用来加热煅烧炉11，还包括煤的富氧燃烧;水合反应器16放 出的热量用于加热余热锅炉模块12;末级过热器6和低温再热器7用碳化炉10放出的热量分 别替代原系统的末级过热器6和低温再热器7这两个受热面的热源进行加热;碳化炉10出口 的物流经过第一气固分离14分离出的贫CO 2烟气先经过省煤器8,再经过空气预热器9之后 排到大气当中，由于这部分烟气的温度和流量都比原系统要小，因此把一部分碳化炉10放 热量用来加热空气预热器9和省煤器8以维持原系统设计参数不变，即烟气侧流程改变后省 煤器8不足的热量由碳化炉10所加热的第三换热器21提供，空气预热器9不足的热量由碳化 炉10所加热的第二换热器20提供;余下的碳化炉10放热量由余热锅炉模块12回收利用。
[0015] 所述硫化反应器17为流化床反应器，其运行温度为900°C，运行压力为O.IMPa。在 运行温度下吸收剂Ca(OH) 2先分解为CaO，而后CaO只与SO2发生反应生成CaSO4，硫化反应器 17内设有换热器以回收反应放热量。
[0016] 所述碳化炉10的运行温度为650°C，运行压力为O.IMPa。碳化炉10内设有换热器以 回收反应放热量。
[0017] 所述水合反应器16的运行温度为400°C，运行压力为0.1 MPa。在运行温度下CaO与 水蒸气发生反应生成Ca(OH)2,水合反应器16内设有换热器以回收反应放热量。
[0018] 所述