一种二氧化碳捕集余热利用系统的制作方法

1.本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，具体为一种二氧化碳捕集余热利用系统。


背景技术：

2.目前在全球气候变暖和二氧化碳减排的目标下，二氧化碳捕集技术是被认为是实现化石能源低碳化的唯一技术选择，同时也是电力、钢铁、水泥等难以减排行业中低碳转型的可行技术选择。
3.在各种二氧化碳捕集技术中，化学吸收法具有操作压力低、捕集效率高的特点，同时适用于低浓度二氧化碳的原料气，因此，可以广泛应用于燃煤电厂、钢铁厂、水泥厂等生产装置的烟气治理中。但是化学吸收法具有在吸收过程中放出大量热量的特点，这部分热量随着烟气排入大气中而没有进行有效的利用，不仅增加了吸收塔的水量消耗，而且也增加了化学吸收剂的损耗。同时，来自化学吸收剂再生塔的贫液经贫富液换热器后需要使用大量的循环水进行降温，化学吸收剂再生塔的塔顶气相也需要循环水进行降温，不仅热量被间接无效排放，而且也增加了工业循环水的使用量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种二氧化碳捕集余热利用系统，能够有效利用吸收塔中化学吸收法放出的大量热量，也降低了吸收塔的水量消耗和化学吸收剂的损耗，并有效利用化学吸收剂再生塔的贫液和塔顶气相的部分热量，减少工业循环水的使用量。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明实施例提供的一种二氧化碳捕集余热利用系统，包括烟气吸收塔、吸收剂再生塔、塔顶冷凝高效换热器、高效换热器、贫液冷却高效换热器、工质储罐、压缩机组、热水加热器、多个输送泵和多个节流阀；所述烟气吸收塔上部设置有集液装置，所述集液装置内的吸收剂通过管道与所述输送泵相连，所述输送泵的液体出口与所述高效换热器的热侧进口相连，所述高效换热器的热侧出口与所述烟气吸收塔的上部相连，所述高效换热器的冷侧进口通过管道与所述工质储罐的出口相连，所述高效换热器的冷侧出口通过管道与所述压缩机组的进口相连；所述贫液冷却高效换热器的冷侧进口通过管道与所述工质储罐的出口相连，所述贫液冷却高效换热器的冷侧出口通过管道与所述压缩机组的进口相连；所述塔顶冷凝高效换热器的冷侧进口通过管道与所述工质储罐的出口相连，所述塔顶冷凝高效换热器的冷侧出口通过管道与所述压缩机组的进口相连；所述压缩机组的出口通过管道与所述热水加热器的热侧进口相连，所述热水加热器的热侧出口与所述工质储罐的进口相连，所述热水加热器的冷侧进口连接有热水进水管道，所述热水加热器的冷侧出口连接有热水回水管道。
6.进一步地，所述烟气吸收塔的上部设置有喷淋装置，所述高效换热器的热侧出口与所述喷淋装置相连。
7.进一步地，所述二氧化碳捕集余热利用系统还包括气液分离罐，所述气液分离罐的进口与所述塔顶冷凝高效换热器的出口相连，所述气液分离罐的液相出口通过所述输送泵与所述吸收剂再生塔的上部相连。
8.进一步地，所述吸收剂再生塔的底部设置有塔底再沸器。
9.进一步地，所述贫液冷却高效换热器还连接有吸收剂储罐，所述吸收剂储罐通过所述输送泵与烟气吸收塔的上部连接。
10.进一步地，所述输送泵包括第一输送泵、第二输送泵、第三输送泵、第四输送泵和第五输送泵。
11.进一步地，所述节流阀包括第一节流阀、第二节流阀和第三节流阀。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过利用高效换热器内工质的汽化蒸发回收了烟气吸收塔内的大量化学反应热量，利用压缩机组提高工质的品位，将高品位的气相工质输送到热水加热器冷凝放出热量，降低了烟气吸收塔的水消耗量和化学吸收剂的损耗，同时有效利用热量提高了热水的出水温度。
13.2、本发明通过贫液冷却高效换热器和塔顶冷凝高效换热器内工质的汽化蒸发回收了贫液冷却过程中的热量和塔顶气相冷凝过程中的热量，不仅降低了工业循环水的使用量，而且将热量转移至热水中。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的二氧化碳捕集余热利用系统的结构示意图。
15.图中附图标记：烟气吸收塔1，第一输送泵2，第二输送泵3，高效换热器4，压缩机组5，热水加热器6，工质储罐7，贫富液换热器8，贫液冷却高效换热器9，吸收剂储罐10，第三输送泵11，吸收剂再生塔12，第四输送泵13，塔底再沸器14，塔顶冷凝高效换热器15，气液分离罐16，第五输送泵17，第一节流控制阀18，第二节流控制阀19，第三节流控制阀20。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术
语在本发明中的具体含义。
18.请参阅图1所示，是本发明实施例提供的一种二氧化碳捕集余热利用系统的结构示意图，能够有效利用吸收塔中化学吸收法放出的大量热量，也降低了吸收塔的水量消耗和化学吸收剂的损耗，并有效利用化学吸收剂再生塔的贫液和塔顶气相的部分热量，减少工业循环水的使用量。
19.本实施例中，所述二氧化碳捕集余热利用系统包括烟气吸收塔1、吸收剂再生塔12、热水加热器6、塔顶冷凝高效换热器15、塔底再沸器14、高效换热器4、第一输送泵2、第二输送泵3、第三输送泵11、第四输送泵13、第五输送泵17、贫液冷却高效换热器9、工质储罐7、压缩机组5、第一节流控制阀18、第二节流控制阀19以及第三节流控制阀20。
20.其中，所述烟气吸收塔1上部设置有集液装置，该集液装置内的吸收剂通过管道与所述第二输送泵3相连，所述第二输送泵3的液体出口与所述高效换热器4的热侧进口相连，所述高效换热器4的热侧出口与所述烟气吸收塔1上部设置的喷淋装置相连，所述高效换热器4的冷侧进口通过管道与所述工质储罐7的出口相连，所述高效换热器4的冷侧出口通过管道与所述压缩机组5的进口相连，所述压缩机组5的出口通过管道与所述热水加热器6的热侧进口相连，所述热水加热器6的热侧出口与所述工质储罐7的进口相连；所述贫液冷却高效换热器9的冷侧进口通过管道与所述工质储罐7的出口管道相连，所述贫液冷却高效换热器9的冷侧出口通过管道与所述压缩机组5的进口相连；所述塔顶冷凝高效换热器15的冷侧进口通过管道与所述工质储罐7的出口管道相连，所述塔顶冷凝高效换热器15的冷侧出口通过管道与所述压缩机组5的进口相连。
21.具体地，外部脱硫脱硝烟气经过管道输送至所述烟气吸收塔1下部，在所述烟气吸收塔1内的填料层，烟气与来自上部的化学吸收剂逆流充分接触，烟气中的二氧化碳被吸收，脱碳后的烟气从所述烟气吸收塔1顶部排出。在所述烟气吸收塔1上部设置有集液装置，该集液装置内的高温吸收剂经第二输送泵3增压后进入所述高效换热器4，与所述高效换热器4内低温工质换热变成42℃较低温度的吸收剂返回所述烟气吸收塔1上部设置的吸收剂喷淋装置中。所述高效换热器4内的低温工质吸收热量变为气相后经管道进入所述压缩机组5。
22.来自第三输送泵11的贫液吸收剂在所述烟气吸收塔1的上部喷淋，不断补充新鲜的化学吸收剂。所述烟气吸收塔1底部的富液经第一输送泵2进入所述贫富液换热器8，与来自第四输送泵13的贫液换热后进入所述吸收剂再生塔12，降温后的贫液进入贫液高效换热器9与低温工质换热被冷却至42℃。所述贫液高效换热器9内的低温工质吸收热量变为气相后经管道进入所述压缩机组5。
23.所述吸收剂再生塔12的顶部气相经所述塔顶冷凝高效换热器15与低温工质换热被部分冷凝后进入所述气液分离罐16，所述气液分离罐16的液相经第五输送泵17返回所述吸收剂再生塔12上部，所述气液分离罐16的气相产品输送至下游使用。所述塔顶冷凝高效换热器15内的低温工质吸收热量变为气相后经管道进入所述压缩机组5。
24.来自所述高效换热器4、贫液高效换热器9、塔顶冷凝高效换热器15的气相工质经所述压缩机组5进入所述热水加热器6与热水进入换热，经冷凝后的高压液相工质进入所述工质储罐7，所述工质储罐7内的高压液相工质通过管道一部分经第一节流控制阀18变为低压低温的工质进入所述高效换热器4，一部分经第二节流控制阀19变为低压低温的工质进
入所述贫液冷却高效换热器9，一部分经第三节流控制阀20变为低压低温的工质进入所述塔顶冷凝高效换热器15。本系统可提供的热水回水温度达到75℃，压缩机组5的能效比可以达到5.0-6.0。
25.所述吸收剂再生塔12底部设置塔底再沸器14，采用低压蒸汽作为能量供给使用。经所述贫液冷却高效换热器9冷却后的贫液进入所述吸收剂储罐10，然后贫液吸收剂经所述第三输送泵11进入所述烟气吸收塔1的上部喷淋。
26.综上所述，本发明实施例通过利用高效换热器4内工质的汽化蒸发回收了所述烟气吸收塔1内的大量化学反应热量，利用压缩机组5提高工质的品位，将高品位的气相工质输送到热水加热器6冷凝放出热量，降低了烟气吸收塔1的水消耗量和化学吸收剂的损耗，同时有效利用热量提高了热水的出水温度。
27.另外，本发明实施例还通过所述贫液冷却高效换热器9和塔顶冷凝高效换热器15内工质的汽化蒸发回收了贫液冷却过程中的热量和塔顶气相冷凝过程中的热量，不仅降低了工业循环水的使用量，而且将热量转移至热水中。
28.需要说明的是，尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。