一种高温烟气二氧化碳捕集工艺与系统的制作方法

本发明属于碳达峰碳中和领域，具体涉及一种高温烟气二氧化碳捕集工艺与系统。

背景技术：

1、目前，燃煤电厂可利用的碳捕集技术主要有燃烧前脱碳技术、燃烧后脱碳技术和富氧燃烧脱碳技术，对于不同的技术路线，都有其自身的特点。燃煤电厂捕集回收的二氧化碳可以注入石油和天然气田，提高油气采收率，或者注入不可开采的煤田等地质构造中进行封存，也可以作为一种重要的工业生产原料广泛用于冶金、钢铁、石油、化工、电子、食品、医疗等领域。

2、cn114632402a提供了一种烟气二氧化碳捕集系统及捕集方法，采用两个不同压力的解吸塔，提高了再生反应的速率，减少了富液再生所需的停留时间，降低了碳捕集运行成本和能耗。cn113385010a提供了一种发电厂用烟气二氧化碳捕集系统及捕集方法，通过将捕集使用到的反应剂进行再生处理，提高了二氧化碳的捕集效率。cn113171679a提供了一种烟气二氧化碳捕集利用一体化系统及方法，实现了脱硫系统的钙循环，有效解决了脱硫原料来源和脱硫废弃物处置的问题。cn114259837a提供了一种烟气二氧化碳高效捕集方法，采用吸附塔对烟气中的二氧化碳进行捕集，并利用热蒸汽进行脱附处理。cn111482069a提供了一种节能型烟气二氧化碳回收系统及回收工艺，将冷却、洗涤、吸收集于一塔，且采用了分级再生，节约了再生热量和烟气冷却冷量。cn110926108a提供了一种中低温工业烟气二氧化碳捕集系统，采用换热、除水、压缩、预冷、回冷和深冷流程实现了对中低温工业烟气中二氧化碳的低能耗捕集。上述所有专利的二氧化碳捕集系统均与本发明完全不同，均没有提及热量回收蒸汽压缩、级间冷却、分布式换热、分流解吸、贫液节流汽化压缩、热泵制冷循环等过程，有着很明显的区别。

3、从技术经济角度考虑，本发明提出了一种高温烟气二氧化碳捕集工艺与系统，通过减少高温烟气余热的损失，降低系统的再生能耗，提高系统的综合热源利用效率，实现二氧化碳的高效捕集和超低能耗运行；通过降低燃煤电厂二氧化碳捕集的成本将会具有良好的市场前景，同时也会对当前的二氧化碳减排、环保节能政策产生重要的经济和社会价值。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，为减少高温烟气余热损失，实现二氧化碳的高效捕集和超低能耗运行，提出了一种高温烟气二氧化碳捕集工艺与系统。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高温烟气二氧化碳捕集工艺与系统，所述工艺与系统主要包括烟气进气、热量回收、净化烟气排放、级间冷却、分布式换热-分流解吸、贫液蒸发汽化、贫液节流汽化压缩、贫液回流、二氧化碳回收、热泵制冷循环、高温蒸汽加热、冷却水冷却等部分；

5、所述烟气进气和热量回收部分相连接，并交叉于一级烟气换热器(yqhr01)；

6、所述烟气进气、净化烟气排放、级间冷却、分布式换热-分流解吸和贫液回流部分彼此相连接，并交叉于吸收塔(xst)；

7、所述分布式换热-分流解吸、贫液蒸发汽化、贫液节流汽化压缩和二氧化碳回收部分彼此相连接，并交叉于解吸塔(jxt)；

8、所述贫液蒸发汽化和贫液节流汽化压缩部分相连接，并交叉于气液分离器3(qyfl03)；

9、所述贫液节流汽化压缩和贫液回流部分相连接，并交叉于闪蒸罐2(szg02)；

10、所述贫液回流和分布式换热-分流解吸部分相连接，并交叉于贫富液换热器1(phhr01)和贫富液换热器2(phhr02)；

11、所述二氧化碳回收和热泵制冷循环部分相连接，并交叉于制冷蒸发器(zzfq)；

12、所述热泵制冷循环和分布式换热-分流解吸部分相连接，并交叉于制冷冷凝器(zlnq)；

13、所述高温蒸汽加热和贫液蒸发汽化部分相连接，并交叉于降膜式再沸器(jmzq)；

14、所述冷却水冷却和净化烟气排放部分相连接，并交叉于冷却器3(lqq03)；

15、所述冷却水冷却和烟气进气部分相连接，并交叉于三级烟气换热器(yqhr03)；

16、所述冷却水冷却和二氧化碳回收部分相连接，并交叉于冷却器4(lqq04)；

17、所述冷却水冷却和级间冷却部分相连接，并交叉于冷却器1(lqq01)；

18、所述冷却水冷却和贫液回流部分相连接，并交叉于冷却器2(lqq02)。

19、进一步，所述烟气进气部分包括依次连接的高温烟气(gwyq)、一级烟气换热器(yqhr01)、二级烟气换热器(yqhr02)、三级烟气换热器(yqhr03)、离心风机(lxfj)、吸收塔(xst)；

20、所述高温烟气(gwyq)来自电厂经脱硫后的高温烟气；

21、所述一级烟气换热器(yqhr01)用于将循环水进行加热；

22、所述二级烟气换热器(yqhr02)用于预热吸收塔(xst)塔底部分二氧化碳富液；

23、所述三级烟气换热器(yqhr03)用于通过冷却水来冷却烟气；

24、所述离心风机(lxfj)用于将烟气送入吸收塔(xst)中；

25、所述吸收塔(xst)用于完全吸收烟气中的二氧化碳。

26、进一步，所述热量回收部分包括依次连接的循环水泵(xhsb)、一级烟气换热器(yqhr01)、节流阀1(jlf01)、闪蒸罐1(szg01)、污水排水(wsps)、喷水泵(psb)、水蒸汽压缩机1(sysj01)、中温水蒸汽(zwsz)；

27、所述循环水泵(xhsb)用于将低温液态水送入一级烟气换热器(yqhr01)中进行加热；

28、所述节流阀1(jlf01)用于将高温液态水进行节流而汽化产生低温蒸汽；

29、所述闪蒸罐1(szg01)用于储存和分离液态水和低温蒸汽，以及进行污水排水(wsps)；

30、所述喷水泵(psb)用于向水蒸汽压缩机1(sysj01)进行喷水；

31、所述水蒸汽压缩机1(sysj01)用于压缩来自闪蒸罐1(szg01)的低温蒸汽；

32、所述中温水蒸汽(zwsz)回用于其它工艺段。

33、进一步，所述净化烟气排放部分包括依次连接的吸收塔(xst)、冷却器3(lqq03)、气液分离器1(qyfl01)、净化气体(jhqt)、冷凝水排水(lnsp)；

34、所述冷却器3(lqq03)用于通过冷却水来冷却净化烟气；

35、所述气液分离器1(qyfl01)用于分离净化烟气中的液态水和不冷凝气体，以及进行冷凝水排水(lnsp)；

36、所述净化气体(jhqt)达标后可以直接向大气中进行排放。

37、进一步，所述级间冷却部分包括依次连接的吸收塔(xst)、冷却器1(lqq01)、吸收塔(xst)；

38、所述冷却器1(lqq01)用于通过冷却水来进行级间冷却。

39、进一步，所述分布式换热-分流解吸部分包括依次连接的吸收塔(xst)、富液泵(fyb)、分流器1(flq01)；分流器1(flq01)的一部分依次连接二级烟气换热器(yqhr02)、解吸塔(jxt)，另一部分依次连接贫富液换热器1(phhr01)、分流器2(flq02)；分流器2(flq02)的一部分依次连接制冷冷凝器(zlnq)、解吸塔(jxt)，另一部分依次连接贫富液换热器2(phhr02)、解吸塔(jxt)；

40、所述吸收塔(xst)塔底可以进行污水排水(wsps)；

41、所述富液泵(fyb)用于输送吸收塔(xst)塔底的二氧化碳富液；

42、所述分流器1(flq01)用于将二氧化碳富液进行一次分流；

43、所述解吸塔(jxt)用于解吸吸收剂中的二氧化碳；

44、所述贫富液换热器1(phhr01)用于对二氧化碳富液进行一级预热；

45、所述分流器2(flq02)用于将二氧化碳富液进行二次分流；

46、所述制冷冷凝器(zlnq)用于对经一级预热的二氧化碳富液进行再次加热；

47、所述贫富液换热器2(phhr02)用于对经一级预热的二氧化碳富液进行二级预热。

48、进一步，所述贫液蒸发汽化部分包括依次连接的解吸塔(jxt)、贫液循环泵2(pyxb02)、再沸器循环泵(zfxb)、降膜式再沸器(jmzq)、气液分离器3(qyfl03)、解吸塔(jxt)；

49、所述解吸塔(jxt)塔底可以进行污水排水(wsps)；

50、所述贫液循环泵2(pyxb02)用于输送解吸塔(jxt)塔底的二氧化碳贫液；

51、所述再沸器循环泵(zfxb)用于循环输送二氧化碳贫液至降膜式再沸器(jmzq)中；

52、所述降膜式再沸器(jmzq)用于加热二氧化碳贫液而发生汽化产生蒸汽；

53、所述气液分离器3(qyfl03)用于分离经贫液蒸发汽化后的水蒸汽和液态吸收剂，以及进行污水排水(wsps)。

54、进一步，所述贫液节流汽化压缩部分包括依次连接的气液分离器3(qyfl03)、贫液循环泵1(pyxb01)、节流阀3(jlf03)、闪蒸罐2(szg02)、水蒸汽压缩机2(sysj02)、解吸塔(jxt)；

55、所述贫液循环泵1(pyxb01)用于输送气液分离器3(qyfl03)中的二氧化碳贫液；

56、所述节流阀3(jlf03)用于将高温二氧化碳贫液进行节流而汽化产生低温蒸汽；

57、所述闪蒸罐2(szg02)用于储存和分离液态二氧化碳贫液和低温蒸汽，以及进行污水排水(wsps)；

58、所述水蒸汽压缩机2(sysj02)用于压缩来自闪蒸罐2(szg02)的低温蒸汽。

59、进一步，所述贫液回流部分包括依次连接的闪蒸罐2(szg02)、贫液泵(pyb)、贫富液换热器2(phhr02)、贫富液换热器1(phhr01)、冷却器2(lqq02)、水和吸收剂(sxsj)、吸收塔(xst)；

60、所述贫液泵(pyb)用于输送闪蒸罐2(szg02)中的二氧化碳贫液进行回流；

61、所述冷却器2(lqq02)用于通过冷却水来冷却回流的二氧化碳贫液；

62、所述水和吸收剂(sxsj)用于对吸收塔(xst)进行额外补充。

63、进一步，所述二氧化碳回收部分包括依次连接的解吸塔(jxt)、制冷蒸发器(zzfq)、冷却器4(lqq04)、气液分离器2(qyfl02)、粗制二氧化碳(eyht)；

64、所述制冷蒸发器(zzfq)用于回收解吸塔(jxt)塔顶高温气体的热量；

65、所述冷却器4(lqq04)用于通过冷却水来冷却粗制二氧化碳(eyht)中夹带的蒸汽；

66、所述气液分离器2(qyfl02)用于分离液态水和粗制二氧化碳(eyht)，以及进行冷凝水排水(lnsp)；

67、所述粗制二氧化碳(eyht)可进行二氧化碳利用和封存。

68、进一步，所述热泵制冷循环部分包括依次连接的制冷蒸发器(zzfq)、制冷压缩机(zysj)、制冷冷凝器(zlnq)、节流阀2(jlf02)；

69、所述制冷压缩机(zysj)用于压缩来自制冷蒸发器(zzfq)的蒸汽；

70、所述节流阀2(jlf02)用于将液态制冷剂进行节流而汽化产生制冷循环蒸汽。

71、进一步，所述高温蒸汽加热部分包括依次连接的高温水蒸汽(gwzq)、降膜式再沸器(jmzq)、冷凝水排水(lnsp)；

72、所述高温水蒸汽(gwzq)用于对降膜式再沸器(jmzq)进行加热。

73、进一步，所述冷却水冷却部分的冷却水进水(lqsj)分别与冷却器3(lqq03)、三级烟气换热器(yqhr03)、冷却器4(lqq04)、冷却器1(lqq01)、冷却器2(lqq02)连接后，再与冷却水出水(lqsc)相连接。

74、(三)有益效果

75、采用了上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

76、(1)该工艺与系统中热量回收部分高效回收了高温烟气的余热，提高了热源的利用效率，并额外产生了低品位水蒸汽；

77、(2)该工艺与系统中级间冷却部分降低了吸收塔富液温度，促进了吸收塔内正向反应的进行，增大了富液二氧化碳负载，进而降低了系统再生能耗；

78、(3)该工艺与系统中分布式换热和分流解吸部分共同提高了富液温度，促进了解吸塔内解吸反应的进行，降低了系统的再生能耗；

79、(4)该工艺与系统中贫液节流汽化压缩部分提高了贫液闪蒸气的温度，促进了富液的解吸反应，降低了系统的再生能耗；

80、(5)该工艺与系统中热泵制冷循环部分高效回收了解吸塔塔顶高温气体的热量，提高了富液温度，提高了热源的利用效率，减少了解吸塔顶蒸汽冷却水用量，降低了系统的再生能耗；

81、(6)与其它工艺与系统相比，该工艺与系统大大减少了高温烟气余热的损失，大大降低了系统的再生能耗，大大提高了系统的综合热源利用效率，实现了二氧化碳的高效捕集和超低能耗运行。