专利名称：使水蒸气从富二氧化碳烟气中冷凝的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气的方法。本发明还涉及气体净化系统，其可操作成从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气。
背景技术：
在于诸如发电站的燃烧成套设备中诸如煤炭、石油、泥煤、废物等燃料的燃烧中产生热工艺气体，该工艺气体含有二氧化碳CO2以及其他组分。随着环境要求的提高，已经开发了用于从该工艺气体中除去二氧化碳的各种方法。一种这样的方法为所谓的氧-燃料方法。 在氧-燃料方法中，燃料，诸如上述燃料之一，在贫氮气体存在下燃烧。将由氧源提供的氧气供给到锅炉，在其中氧气使燃料氧化。在氧-燃料燃烧过程中，产生富二氧化碳烟气，其二氧化碳内含物可在单独单元中压缩并处置以降低二氧化碳向大气的排放。氧-燃料锅炉的实例描述于US 2007/0243119中。US 2007/0243119的氧-燃料锅炉产生称为烟气的工艺气体。烟气在其中使冷液体试剂循环的湿式洗涤器中处理。该冷液体试剂引起烟气冷却以使烟气的水内含物的一部分冷凝。发明概述
本发明的一个目的在于提供使水蒸气从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中冷凝的方法，所述方法与现有技术方法相比较在水蒸气冷凝效率和/或操作成本方面更有效。该目的通过从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气的方法实现，所述方法包括
将在所述锅炉中产生的所述富二氧化碳烟气的至少一部分送到烟气冷凝器；
在所述烟气冷凝器中通过使所述富二氧化碳烟气与循环冷却液接触来冷却所述富二氧化碳烟气以使水从所述富二氧化碳烟气中冷凝，由此产生与离开所述锅炉的所述富二氧化碳烟气相比具有较低水蒸气浓度的净化的富二氧化碳烟气；和
利用热泵以在第一温度下从所述冷却液吸收热量且在高于所述第一温度的第二温度下释放热量到吸热器。该方法的一个优势在于控制所述烟气冷凝器的操作变得更加容易，使得所述净化的富二氧化碳烟气中适当低的水蒸气浓度可在进入所述烟气冷凝器的所述富二氧化碳烟气的变化条件方面和所述吸热器的变化条件方面二者的变化条件下实现。另外，在所述烟气冷凝器中得到低冷却温度变得更容易。根据一个实施方案，测量与离开所述烟气冷凝器的净化的富二氧化碳烟气的水蒸气浓度有关的参数，且将其与该参数的设定点相比较。通过测量该参数，可以确定是否已经实现了在净化的富二氧化碳烟气中适当低的水蒸气浓度。根据一个实施方案，所述热泵的操作基于与离开所述烟气冷凝器的净化的富二氧化碳烟气的水蒸气浓度有关的参数的测量值与该参数的设定点之间的比较来控制。该实施
权利要求
1.从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气的方法，所述方法包括 将在所述锅炉中产生的所述富二氧化碳烟气的至少一部分送到烟气冷凝器； 在所述烟气冷凝器中通过使所述富二氧化碳烟气与循环冷却液接触来冷却所述富二氧化碳烟气以使水从所述富二氧化碳烟气中冷凝，由此产生与离开所述锅炉的所述富二氧化碳烟气相比具有较低水蒸气浓度的净化的富二氧化碳烟气；和 利用热泵以在第一温度下从所述冷却液吸收热量且在高于所述第一温度的第二温度下释放热量到吸热器。
2.权利要求I的方法，其中测量与离开所述烟气冷凝器的净化的富二氧化碳烟气的水蒸气浓度有关的参数，且将其与所述参数的设定点相比较。
3.权利要求2的方法，其中所述热泵的操作基于与离开所述烟气冷凝器的净化的富二氧化碳烟气的水蒸气浓度有关的参数的测量值与所述参数的设定点之间的比较来控制。
4.权利要求I的方法，其中使所述富二氧化碳烟气在所述烟气冷凝器中与所述冷却液直接接触。
5.权利要求I的方法，其中所述富二氧化碳烟气在所述烟气冷凝器中借助于冷却液间接冷却。
6.权利要求5的方法，其中在所述烟气冷凝器中间接冷却所述富二氧化碳烟气的冷却液也用作所述热泵的冷却介质。
7.权利要求I的方法，其中所述冷却液在0-35°C的温度下、优选在0-20°C的温度下供给到所述烟气冷凝器中。
8.气体净化系统，其可操作成从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气，所述气体净化系统包括烟气冷凝器，其可操作成通过使所述富二氧化碳烟气与循环冷却液接触而使水从在所述锅炉中产生的所述富二氧化碳烟气的至少一部分中冷凝，由此产生与离开所述锅炉的所述富二氧化碳烟气相比具有较低水蒸气浓度的净化的富二氧化碳烟气，所述气体净化系统还包括热泵，其可操作成在第一温度下从所述冷却液吸收热量且在高于所述第一温度的第二温度下释放热量到吸热器。
9.权利要求8的气体净化系统，其中所述气体净化系统还包括传感器，其可操作成测量与离开所述烟气冷凝器的所述净化的富二氧化碳烟气的水蒸气浓度有关的参数；和控制装置，其可操作成鉴于所述参数的测量值与所述参数的设定点的比较来控制所述热泵的操作。
10.权利要求8的气体净化系统，其中所述吸热器包括冷却塔。
11.权利要求8的气体净化系统，其中所述吸热器包括所述锅炉。
12.权利要求8的气体净化系统，其中提供与所述热泵串联的另一换热器和吸热器来冷却所述循环冷却液。
13.权利要求8的气体净化系统，其中所述热泵可操作成释放热量到第一吸热器和到与所述第一吸热器隔开的第二吸热器。
14.权利要求8的气体净化系统，其中所述热泵包括串联配置的至少两级热泵。
15.权利要求8的气体净化系统，其中所述热泵为选自包括氨-水吸收式热泵和二氧化碳热泵的热泵的类型的热泵。
16.权利要求8的气体净化系统，其中所述烟气冷凝器为间接冷却冷凝器，所述烟气冷凝器可操作成起到热泵蒸发器的作用，其中使得在所述热泵中循环的冷却介质蒸发。
全文摘要
气体净化系统可操作成从在锅炉中在含有氧气的气体存在下燃烧燃料产生的富二氧化碳烟气中除去水蒸气。所述气体净化系统包括烟气冷凝器(12)，其可操作成通过使所述富二氧化碳烟气与循环冷却液接触而使水从在所述锅炉中产生的所述富二氧化碳烟气的至少一部分中冷凝，由此产生与离开所述锅炉的富二氧化碳烟气相比具有较低水蒸气浓度的净化的富二氧化碳烟气。所述气体净化系统包括热泵(100)，其可操作成在第一温度下从所述冷却液吸收热量且在高于所述第一温度的第二温度下释放热量到吸热器(124)。
文档编号B01D53/26GK102725049SQ201080063120
公开日2012年10月10日 申请日期2010年10月26日 优先权日2009年12月4日
发明者J.P.格鲁布斯特伦, S.O.H.阿曼, W.王 申请人:阿尔斯通技术有限公司