一种耦合热泵的碳捕集系统及方法与流程

本发明涉及烟气处理领域，特别涉及一种耦合热泵的碳捕集系统及方法。

背景技术：

1、二氧化碳是导致气候变暖的主要因素之一，在全球都已经达成了减少碳排放的共识。烟气的碳捕集技术在逐渐得到应用，我国提出了碳达峰碳中和的目标。在目前的碳捕集工艺流程中，吸收法是应用成熟的一种方法，然而在该工艺方法中，一方面还需要部分外部热源，另一方面则还需要向环境散热，系统中还存在一些能源的浪费。

2、公开号为cn114963218a公开了一种碳捕集与烟气余热回收耦合装置，利用吸收式热泵回收一部分脱硫塔浆液的热量来为进入解析塔前的贫液加热升温，该系统需要配置吸收式热泵，相比于原有的碳捕集系统增加了较高的成本，而且由于解析塔解析贫液所需要的温度较高，吸收式热泵的贫液出口温度不宜匹配，同时，进入吸收塔前的富液以及解析塔顶排出的混合气仍需要外部冷源进行冷却，其热量的浪费并没有得到改善；公开号为cn114272735a的发明专利公开了一种烟气余热利用与碳捕集一体化系统，其利用高温烟气对进入解析塔前的贫液进行加热，以回收一部分烟气热量，同时采用两级第一类吸收式热泵回收吸收塔进塔、出塔溶液以及解析塔出口混合气热量，该方案中没有区分不同的热量温度，且再沸器仍然需要较多的外部热源。

3、由此可见，提出一种能够提高系统整体综合能源利用效率的，耦合热泵的碳捕集系统是该领域的当务之急。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的在于提供一种耦合热泵的碳捕集系统及方法，其利用热泵原理有效回收了碳捕集系统排出的热量作为解析塔热源，从而提高综合能源利用效率，降低系统能耗。

3、(二)技术方案

4、为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种耦合热泵的碳捕集系统，包括吸收塔(1)，溶液换热器(2)，解析塔(3)和热泵(7)；

5、所述吸收塔(1)有烟气进口(101)，烟气出口(102)，溶液进口(103)，溶液出口(104)，所述烟气进口(101)用于输入待处理烟气；

6、所述解析塔(3)有顶液进口(301)，顶气出口(302)，溶液进口(303)，液体出口(304)；

7、所述热泵(7)有低温热源入口(701)，低温热源出口(702)，热侧进口(703)以及热侧出口(704)；

8、所述吸收塔(1)的溶液出口(104)与所述溶液换热器(2)的冷流体进口连通，所述溶液换热器(2)的冷流体出口与所述解析塔(3)的顶液进口(301)连通；

9、所述解析塔(3)的液体出口(304)与所述溶液换热器(2)的热流体进口连通，所述解析塔(3)的液体出口(304)与所述热泵(7)的热侧进口(703)连通；

10、所述溶液换热器(2)的热流体出口与所述热泵(7)的低温热源进口(701)连通，所述热泵(7)的低温热源出口(702)与所述吸收塔(1)的溶液进口(103)连通；

11、所述热泵(7)的热侧出口(704)与所述解析塔(3)的溶液进口(303)连通。

12、在一些实施例中，还包括气液换热器(4)；

13、所述热泵(7)的低温热源出口(702)与所述气液换热器(4)的冷流体进口连通，所述气液换热器(4)的冷流体出口与所述解析塔(3)的溶液进口(303)连通。

14、在一些实施例中，还包括分离器(5)；

15、所述气液换热器(4)的热流体出口与所述分离器(5)的进口(501)连通。

16、在一些实施例中，还包括压缩机(6)；

17、所述分离器(5)的气体出口(502)与所述压缩机(6)进气口连通。

18、在一些实施例中，还包括：

19、储液罐(8)，所述储液罐(8)包括溶液进口(801)，溶液出口(802)，分离液进口(803)；

20、所述分离器(5)还包括分离液出口(503)；

21、所述储液罐(8)的溶液进口(801)与所述吸收塔(1)的溶液出口(104)连通，所述储液罐(8)的溶液出口与所述溶液换热器(2)冷流体进口连通，所述储液罐(8)的分离液进口(803)与所述分离器(5)的分离液出口(503)连通。

22、在一些实施例中，还包括：

23、二氧化碳冷却器(9)，所述二氧化碳冷却器(9)包括冷流体进口，冷流体出口，热流体进口，热流体出口；

24、所述二氧化碳冷却器(9)的冷流体进口与所述热泵(7)的低温热源出口(702)连通，所述二氧化碳冷却器(9)的冷流体出口与所述解析塔(3)的溶液进口(303)连通，所述二氧化碳冷却器(9)的热流体出口与所述压缩机(6)的排气口连通。

25、在一些实施例中，所述热泵(7)的低温热源出口(702)与所述气液换热器(4)冷流体进口连通，所述气液换热器(4)冷流体出口与所述二氧化碳冷却器(9)冷流体进口连通，所述二氧化碳冷却器(9)的冷流体出口与所述解析塔(3)的溶液进口(303)连通。

26、在一些实施例中，所述热泵(7)为吸收式热泵所述吸收式热泵的驱动能源为以下任意一种：蒸汽、热水、烟气。

27、在一些实施例中，所述热泵(7)为电压缩热泵。

28、本发明的第二方面，提供了一种耦合热泵的碳捕集方法，利用本发明的第一方面提供的任一实施例提供的一种耦合热泵的碳捕集系统对含碳烟气进行碳捕集碳压缩，所述含碳烟气包括以下任意一种：热电厂烟气、锅炉烟气、石化厂工业烟气。

29、(三)有益效果

30、本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

31、本发明实施例提供的一种耦合热泵的碳捕集系统通过将热泵与碳捕集系统的结合，实现了热量综合利用，有助于提高能源利用效率，降低系统的运行成本。

技术特征：

1.一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，包括吸收塔(1)，溶液换热器(2)，解析塔(3)和热泵(7)；

2.如权利要求1所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，还包括气液换热器(4)；

3.如权利要求2所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，还包括分离器(5)；

4.如权利要求3所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，还包括压缩机(6)；

5.如权利要求4所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，还包括：

6.如权利要求5所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于，还包括：

7.如权利要求6所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于：

8.如权利要求1所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于：

9.如权利要求1所述的一种耦合热泵的碳捕集系统，其特征在于：

10.一种耦合热泵的碳捕集方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种耦合热泵的碳捕集系统及方法，该系统包括吸收塔、溶液换热器、解析塔、气液换热器、分离器、压缩机以及热泵。吸收塔出口的贫液经过溶液换热器升温后进入解析塔解析。解析后的富液一部分依次经过富液换热器、热泵，热泵流出的富液分为两路，一路进入吸收塔，另一路则进入气液换热器换热升温后返回解析塔；另一部分富液进入热泵加热端，升温后的返回解析塔。热泵在外部能源的驱动下，从低温热源侧吸收热量，传递给加热端。解析塔出口的混合气依次经过气液换热器、压缩机。待处理烟气进入吸收塔中与富液接触反应，经处理后流出吸收塔。本发明在碳捕集系统中耦合热泵，利用热泵实现了部分热量回收，有效降低了系统能耗。

技术研发人员：魏茂林,唐海涛,马胜利,付星
受保护的技术使用者：北京华源泰盟节能设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15