一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于二氧化碳捕集、利用与封存技术领域，尤其适用于燃煤锅炉、燃气轮机等产生的烟气中低浓度CO2的捕集，并且在将二氧化碳封存地下的同时利用地热能发电，特别涉及一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置。
【背景技术】
[0002]气候变化是本世纪人类面临的最重大的生存和发展问题之一。工业革命以来的人类活动，尤其是发达国家在工业化过程中大量温室气体的排放，引起全球气候近50年来以变暖为主要特征的显著变化，对全球自然生态系统产生了明显影响，对人类社会的生存和发展带来严重挑战，而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因之一，为避免对气候系统造成不可逆转的不利影响，必须采取有效措施减少和控制二氧化碳气体的产生和排放，或将产生的二氧化碳封存。
[0003]相关研宄表明，我国超过50%的二氧化碳排放来自于燃煤电厂的火力发电。燃煤电厂烟气排放量大，并且相对集中，基于燃煤电厂开发的碳捕集技术是二氧化碳减排的重要途径之一。在传统的二氧化碳地质封存技术中，一种是将超临界状态下的0)2压入地底下800m深的含水层，利用防止气体和液体向储存层上部渗透的冠岩层，可将CO2长期、稳定地密封在地底下，此种方法投资成本高，并且无任何经济收益；与地质封存关联的另一种处理方式是0)2的再利用。CO 2的再利用通常有两种方式，一种是煤气层封存，是指将二氧化碳注入比较深的煤层当中，置换出含有甲烷的煤层气，所以这项技术具有一定的经济性，但必须选在较深的煤层中，以保证不会因开采而造成泄漏，问题在于二氧化碳进入煤气层后发生融胀反应，导致煤气层的空隙变小，注入二氧化碳会越来越难，逐渐再也无法注入；另一种则是即将CO2注入正接近枯竭的油田以提高石油采收，这种方案比较具有吸引力，因其能够从额外开采的石油中部分补偿CO2的储存成本，但缺点是这类油田的地理分布不均，且开采潜力有限。
【发明内容】
[0004]为了克服上述现有技术存在的缺点，本实用新型的目的在于提供一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，该装置可用于燃煤锅炉、燃气轮机等产生的烟气中低浓度CO2的捕集，并且再将所捕集的二氧化碳封存在地下的同时利用地热能，利用二氧化碳作为发电工质，同时提供二氧化碳捕集系统的一部分再生热，此系统不仅能降低二氧化碳捕集能耗，又能实现封存和利用一体化，并产生一定的经济效益，降低了由封存产生的高额成本。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，包括吸收塔2，吸收塔2底部的富液出口经过贫富液换热器3与再生塔4上端富液进口连通，再生塔4底部的贫液出口经过贫富液换热器3与吸收塔2上填料段连通；
[0007]所述的再生塔4底部设有再沸器10，再沸器10的热源由两路提供，一路蒸汽入口与来自蒸汽管网的低压蒸汽连通，另一路与0)2膨胀机8的二氧化碳气体出口连通；
[0008]所述的再生塔4顶部的CO2气体出口与冷凝器5上端气体进口连通，冷凝器5下端与再生塔4上端冷凝液回流入口连通，冷凝器5顶部的CO2气体与再沸器10 二氧化碳气体出口连通后再与CO2冷却器6入口连通，CO2冷却器6出口与压缩机7进口连通，压缩机7出口连至地热层；
[0009]所述再沸器10 二氧化碳气体入口与CO2膨胀机8气体出口连通，CO 2膨胀机8气体入口与地热层喷出的二氧化碳连通，CO2膨胀机8轴端与CO 2发电机9连通，CO 2发电机9产生的电力送往电网。
[0010]所述的CO2膨胀机8为活塞式或者透平式膨胀机。
[0011]所述的再沸器10设置有两路热源，蒸汽与膨胀发电后的二氧化碳，单独使用或同时使用均可。
[0012]与现有技术相比，本实用新型将二氧化碳捕集、封存与利用相结合，在从烟道气所捕集的二氧化碳压缩至地热层的过程中，会有一部分二氧化碳逐步渗透而存储在地下，其余的二氧化碳通过地热能对其进行加热，把加热后的二氧化碳抽送至0)2膨胀机，将热能转化为机械能带动0)2发电机产生电力，一次释放热能后的二氧化碳再用于捕集工段的富液解吸，大大降低了化学脱碳法的能耗及成本。此方法在减缓温室气体排放、解决气候变化问题的同时，还能利用地热资源产生清洁的基荷电力，产生一定的经济效益，与自然融为一体。
【附图说明】
[0013]附图为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作更详细的说明。
[0015]参照附图，一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，包括与烟气流量调节阀I连通的吸收塔2，吸收塔2底部的富液出口经过贫富液换热器3与再生塔4上端富液进口连通，再生塔4底部的贫液出口经过贫富液换热器3与吸收塔2上填料段连通；
[0016]所述的再生塔4底部设有再沸器10，再沸器10的热源由两路提供，一路蒸汽入口与来自蒸汽管网的低压蒸汽连通，另一路与0)2膨胀机8的二氧化碳气体出口连通；
[0017]所述的再生塔4顶部的CO2气体出口与冷凝器5上端气体进口连通，冷凝器5下端与再生塔4上端冷凝液回流入口连通，冷凝器5顶部的CO2气体与再沸器10 二氧化碳气体出口连通后再与CO2冷却器6入口连通，CO2冷却器6出口与压缩机7进口连通，压缩机7出口连至地热层；
[0018]所述再沸器10 二氧化碳气体入口与CO2膨胀机8气体出口连通，CO 2膨胀机8气体入口与地热层喷出的二氧化碳连通，CO2膨胀机8轴端与CO 2发电机9连通，CO 2发电机9产生的电力送往电网。
[0019]所述的CO2膨胀机8为活塞式或者透平式膨胀机。
[0020]所述的再沸器10设置有两路热源，蒸汽与膨胀发电后的二氧化碳，单独使用或同时使用均可。
[0021]所述的冷凝器5为可以实现蒸汽冷凝与气液分离的容器。
[0022]本实用新型的工艺过程和原理为:
[0023]经脱硫脱硝后的净烟气通过烟气流量调节阀I调节流量进入吸收塔2，烟气与喷淋而下的吸收剂形成逆流接触，吸收过二氧化碳的富液从吸收塔2底部送至贫富液换热器3与贫液换热后进入再生塔4上端填料层进行解吸再生。
[0024]再生塔4底部的贫液去往贫富液换热器3与富液换热回收热量后，送至吸收塔2填料段上端，进行二氧化碳吸收。
[0025]再生塔4顶部的再生二氧化碳气体经冷凝器5气水分离后，液态水从冷凝器5底部回收至再生塔4上端，再生的二氧化碳气体与再沸器10 二氧化碳热源端的出口连通，混合后的二氧化碳气体经CO2冷却器6冷却再经压缩机7压至地下地热断层，CO 2被深层地热加热，达到超超临界状态。在断层远端打一口竖井，在地下受到强力挤压的CO2会猛烈的喷发出来，并携带巨大的能量。利用此能量使0)2膨胀机8做功带动CO2发电机9发电。
[0026]再生塔4底部设置的再沸器10有两路热源，优先使用一次释放内能后CO2膨胀机8的出口气源，其次使用来自管网的低压蒸汽热源。再次释放内能的二氧化碳气体与再生气一同再次被压缩机7送至地下加热，往复循环。
[0027]地热发电系统运行中，有一部分注入的二氧化碳在通过底层孔隙空间时会渗透到地层，这部分二氧化碳即被封存在地下，损失的二氧化碳将由从烟道气新捕集的二氧化碳进行补充。
【主权项】
1.一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，包括吸收塔(2)，其特征在于，吸收塔(2)底部的富液出口经过贫富液换热器(3)与再生塔(4)上端富液进口连通，再生塔(4)底部的贫液出口经过贫富液换热器(3)与吸收塔(2)上填料段连通； 所述的再生塔(4)底部设有再沸器(10)，再沸器(10)的热源由两路提供，一路蒸汽入口与来自蒸汽管网的低压蒸汽连通，另一路与CO2膨胀机(8)的二氧化碳气体出口连通； 所述的再生塔(4)顶部的CO2气体出口与冷凝器(5)上端气体进口连通，冷凝器(5)下端与再生塔(4)上端冷凝液回流入口连通，冷凝器(5)顶部的CO2气体与再沸器(10) 二氧化碳气体出口连通后再与CO2冷却器(6)入口连通，CO2冷却器￠)出口与压缩机(7)进口连通，压缩机(7)出口连至地热层； 所述再沸器(10) 二氧化碳气体入口与0)2膨胀机(8)气体出口连通，CO2膨胀机(8)气体入口与地热层喷出的二氧化碳连通，0)2膨胀机(8)轴端与CO2发电机(9)连通，0)2发电机(9)产生的电力送往电网。2.根据权利要求1所述的一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，其特征在于，所述的0)2膨胀机(8)为活塞式或者透平式膨胀机。3.根据权利要求1所述的一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，其特征在于，所述的再沸器(10)设置有两路热源，蒸汽与膨胀发电后的二氧化碳，单独使用或同时使用均可。
【专利摘要】一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置，吸收塔贫富液换热器与再生塔连通，再生塔经贫富液换热器与吸收塔连通；再生塔底部的再沸器与低压蒸汽连通、CO2膨胀机连通；再生塔与冷凝器连通，冷凝器与再沸器、CO2冷却器连通，CO2冷却器与压缩机连通，压缩机连至地热层；再沸器与CO2膨胀机连通，CO2膨胀机连通地热层喷出的二氧化碳，CO2发电机产生的电力送往电网；本实用新型一部分二氧化碳永久封存在地下，一部分二氧化碳在地热层中加热增压后通过管道输送至地面，在二氧化碳膨胀机中转化为机械能带动二氧化碳发电机产生电力，膨胀后的二氧化碳可再用于捕集工段的富液解吸，在减缓温室气体排放的同时，利用地热资源产生清洁的电力，具有经济效益。
【IPC分类】F01B23/10, B01D53/18, F01D15/10
【公开号】CN204672103
【申请号】CN201520275149
【发明人】刘练波, 尚航, 郜时旺, 许世森
【申请人】中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月30日