集成脱硫和二氧化碳捕集的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成脱硫和二氧化碳捕集过程的设备和方法。
【背景技术】
[0002]例如发电厂、发电成套装置、废物变能源设施、水泥窑及燃烧例如煤或油的化石燃料的其他设施的公用工程成套装置和工业成套装置可构造成捕集二氧化硫及其他酸性气体，以帮助确保清洁且合乎环境要求的电力产生。传统上，通过使用湿式或干式烟气脱硫系统实现对空气排放限值的顺应。这样的工业成套装置还可包括二氧化碳捕集系统，以帮助降低二氧化碳排放。可在公用工程成套装置中应用以降低酸性气体排放或二氧化碳排放的系统的实例可从以下文献中知晓:美国专利8，623，314号、8，293，200号、7，862，788号和 7，846，240 号，美国专利申请公开 2010/0083831 号、2010/0170397 号、2012/0258031 号、2013/0092026 号、2013/0186272 号和 2013/0255495 号和国际公开 WO 2013/144899 号。
[0003]与构造成降低酸性气体排放和二氧化碳排放的系统的操作相关的操作成本和投资成本会相对较高。与这样的系统相关的相对较高的成本对于确保这样的系统符合空气排放限值的效率和有效性从而确保清洁且合乎环境要求的动力生产来说可能是必需的。
【发明内容】
[0004]根据本文说明的方面，提供了包括以下步骤的操作成套装置的方法:将试剂进料到直接接触加热装置中以从进料到所述直接接触加热装置的流体中除去氨，之后将所述流体送到出口烟囱，在所述流体与进料到所述直接接触加热装置中的所述试剂接触之后，将水进料到所述直接接触加热装置以接触所述流体，和将来自所述直接接触加热装置的所述水进料到水洗塔，所述水洗塔在构造成使用氨以从进料到其中的流体中除去二氧化碳的二氧化碳吸收器的下游。所述水洗塔构造成从进料到其中的流体中除去氨。
[0005]根据本文说明的其他方面，在成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备包括直接接触加热装置和在构造成使用氨以从进料到其中的流体中除去二氧化碳的二氧化碳吸收器的下游的水洗塔。所述水洗塔可构造成从进料到所述水洗塔的流体中除去氨。水洗塔进水管路可构造成连接所述直接接触加热装置与所述水洗塔，使得进料到所述直接接触加热装置的水在已经穿过所述直接接触加热装置以加热穿过所述直接接触加热装置的流体之后能传输到所述水洗塔。
[0006]根据本文说明的其他方面，成套装置包括直接接触加热装置，其构造成加热进料到其中的烟气；酸性试剂的来源，其连接到所述直接接触加热装置以将所述试剂进料到穿过所述直接接触加热装置的烟气中；水洗塔，其构造成从进料到所述水洗塔的所述烟气中除去氨；湿式脱硫装置，其构造成从进料到其中的烟气中除去硫氧化物；直接接触冷却装置，其构造成冷却在其中穿过的烟气；和二氧化碳吸收装置，其构造成利用氨以帮助从在其中穿过的烟气中除去二氧化碳，其中所述二氧化碳吸收器在所述水洗塔的上游。所述成套装置还可包括水洗塔进水管路，其构造成连接所述直接接触加热装置与所述水洗塔，使得，在所述烟气与进料到所述直接接触加热装置的试剂接触之后，进料到所述直接接触加热装置的水在已经穿过所述直接接触加热装置以加热穿过所述直接接触加热装置的烟气之后能传输到所述水洗塔；直接接触冷却装置烟气进料管路，其构造成连接所述直接接触冷却装置与所述湿式脱硫装置，使得进料到所述湿式脱硫装置的烟气在已经穿过所述湿式脱硫装置之后能传输到所述直接接触冷却装置；二氧化碳吸收器进料管路，其构造成连接所述直接接触冷却装置与所述二氧化碳吸收器，使得进料到所述直接接触冷却装置的烟气在已经穿过所述直接接触冷却装置之后能传输到所述二氧化碳吸收器；水洗塔烟气进料管路，其构造成连接所述二氧化碳吸收器与所述水洗塔，使得进料到所述二氧化碳吸收器的烟气在已经穿过所述二氧化碳吸收器之后能传输到所述水洗塔，从而可将在所述烟气内的氨从所述烟气中除去；和直接接触加热装置进料管路，其构造成连接所述水洗塔与所述直接接触加热装置，使得通过所述水洗塔处理的烟气能传输到所述直接接触加热装置，从而通过所述直接接触加热装置加热。从所述水洗塔传输到所述直接接触加热装置的烟气可具有等于或低于500ppm的氨浓度。所述成套装置还可包括脱硫装置水传输管路，其构造成连接所述水洗塔与所述湿式脱硫装置，使得来自所述水洗塔的水在已经穿过所述水洗塔之后能传输到所述湿式脱硫装置，以从在其中穿过的烟气内除去氨。从所述烟气中除去的氨可在经由所述脱硫装置水传输管路传输到所述湿式脱硫装置中的水中。
[0007]以上描述的特征及其他特征由以下图和详述举例说明。
【附图说明】
[0008]现参看附图，其为例示性的实施方案，且其中相同元件以相同方式编号:
图1为在例如公用工程成套装置、发电厂或工业成套装置的成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备的第一例示性实施方案的方块图；
图2为例示性碳加工系统的方块图，该碳加工系统可包括在成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备的第一例示性实施方案内；
图3为例示性汽提器的方块图，该汽提器可包括在成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备的第一例不性实施方案内；
图4为说明可通过使用在例如公用工程成套装置或工业成套装置的成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备的实施方案实现的汽提器负荷降低或汽提器消除的图表。
[0009]本文公开的新发明的实施方案的其他细节、目的和优势将从例示性实施方案和相关例示性方法的以下描述中显而易见。
【具体实施方式】
[0010]本文公开了例如发电厂、公用工程成套装置或工业成套装置的成套装置，其包括在成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备；及其实施方法，其可构造成降低排放，例如降低空气污染。集成脱硫和碳捕集的设备的实施方案可用于各种类型的工业设施中。
[0011]参看图1-3，发电厂、公用工程成套装置或工业成套装置可包括在该成套装置内集成脱硫和碳捕集的设备。该成套装置可包括燃烧器2。该燃烧器可为例如烟气的流体的来源。该烟气从燃烧器2进料到例如湿式脱硫装置的脱硫单元，该脱硫单元构造成从烟气中除去硫氧化物。管道或其他管路可连接在燃烧器2和脱硫装置4之间，以促进烟气到脱硫装置4的传输。
[0012]在一些实施方案中，脱硫装置4可为硫酸铵吸收器，其构造成通过将氨提供给烟气以与该烟气内的硫氧化物和酸性气体成分(element)(例如，HF、HCl等)反应而从该烟气中除去硫氧化物以及酸性气体成分。在与硫氧化物反应时，通过氧化亚硫酸铵和/或硫酸氢盐形成硫酸铵。脱硫装置4可构造成在4-6.5的pH水平下操作，或者构造成在维持在预选的pH水平下或接近预选的pH水平的pH水平下操作，例如在5.5下或接近5.5 (例如，在4和6.5之间、在5.5和6.0之间或在5.3和5.7之间)的pH水平下操作。脱硫装置4可构造成与将另外在用于一些实施方案的常规系统中使用的PH水平相比在相对较高的pH水平下操作，这是由于在那些实施方案中直接接触冷却装置10的位置和直接接触冷却装置10可从脱硫装置4直接接收烟气的事实。对于利用该构造的实施方案，直接接触冷却装置10可构造成允许在下游控制从脱硫装置4接收的烟气的氨含量。
[0013]在其他实施方案中，不同类型的脱硫装置可构造成利用氨(NH3)以从烟气中吸收硫氧化物(SOx，例如S02、503等)。脱硫装置4可包括同样在较低pH水平下运行的预涤气器。这样的预涤气器可备选地为在烟气进料到脱硫装置4之前从燃烧器2中接收烟气的单独装置。在该成套装置和设备的实施方案中，尽管在图1中没有示出，但还可存在另外的装置。例如，在该成套装置中可包括上游微粒控制装置、一氧化氮控制设备及其他装置以从燃烧器接收烟气，从而处理或加工来自燃烧器的烟气。还可包括涡轮机或其他机构以从燃烧器接收蒸汽，从而利用该蒸汽。另外，在该成套装置的实施方案和该设备的实施方案中可包括用于除去细小微粒的湿式静电沉淀器以接收烟气并从该烟气中除去微粒。可使从该烟气中收集的颗粒再循环以用于该成套装置的其他工艺中或以环境可接受的方式处置。
[0014]烟气可从脱硫装置4传输到直接接触冷却装置10。直接接触冷却装置烟气进料管路6可连接在脱硫装置4和直接接触冷却装置10之间，以促进烟气传输到直接接触冷却装置10。离开脱硫装置4的烟气可用水相对于硫酸铵溶液饱和，硫酸铵溶液可用于脱硫装置中以除去硫氧化物及其他酸性气体成分。来自脱硫装置4的烟气输出物在进料到直接接触冷却装置时可具有例如40-80°C的温