用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法与流程

本发明属于水泥窑低温余热再利用技术领域，更具体地说，是涉及一种用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法。

背景技术：

碳捕获、封存及利用技术(简称ccs)是把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程的工艺。这一工艺可以将二氧化碳资源化，产生经济效益。ccs技术主要采用化学吸收剂在吸收塔中将烟气中的二氧化碳吸收，吸收二氧化碳的吸收剂用泵送入解吸塔进行解吸，解吸塔解吸二氧化碳所需要的热量通过解吸塔底部的蒸汽来加热，蒸汽通过再沸器对胺液进行加热，从而使得解吸塔的温度升高到所需要的温度。现有技术中，解吸塔解吸二氧化碳所需要的热量的需求量是一吨co2解吸需要的蒸汽消耗量约为1.5-1.6吨。因此，二氧化碳解吸对于蒸汽消耗量巨大，导致二氧化碳解吸成本高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备，所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备包括水泥窑窑尾余热锅炉、解吸塔、减温减压器，所述的解吸塔内设置胺液再沸器，减温减压器一端与水泥窑窑尾余热锅炉的饱和蒸汽管路连通，减温减压器另一端通过输入管路与解吸塔的胺液再沸器连通，所述的解吸塔的回水管一端与胺液再沸器连通，解吸塔的回水管另一端与冷凝水回收装置连通，冷凝水回收装置与水泥窑窑尾余热锅炉的闪蒸器连通。

所述的水泥窑窑尾余热锅炉的饱和蒸汽管路内的蒸汽的温度控制在165℃-175℃范围之间。

所述的减温减压器与胺液再沸器之间的输入管路内的蒸汽的温度在130℃-140℃范围之间。

所述的解吸塔内经过胺液再沸器后进入回水管的饱和水的温度在120℃-130℃范围之间。

用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备的减温减压器与胺液再沸器之间的输入管路上设置电动调节阀ⅰ，电动调节阀ⅰ与控制部件连接。

用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备的冷凝水回收装置包括回收水箱和电动调节阀ⅱ，回收水箱一端与回水管连通，回收水箱另一端通过回送管路与闪蒸器连通，回送管路上设置电动调节阀ⅱ，电动调节阀ⅱ与控制部件连接。

所述的水泥窑窑尾余热锅炉位于水泥窑余热发电系统内，所述的水泥窑余热发电系统包括水泥窑窑尾余热锅炉、汽轮机、闪蒸器，所述的水泥窑窑尾余热锅炉与汽轮机连通，汽轮机与闪蒸器连通。

本发明还涉及一种步骤简单，投入成本低，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法。

所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法的解吸步骤为：1)将减温减压器一端与水泥窑窑尾余热锅炉的饱和蒸汽管路连通，将减温减压器另一端通过输入管路与解吸塔的胺液再沸器连通；2)启动并调节电动调节阀ⅰ，水泥窑窑尾余热锅炉内的饱和蒸汽经过减温减压器减温减压，然后进入解吸塔中的胺液再沸器，对胺液再沸器内的胺液进行加热；3)加热后的胺液在解吸塔内进行热交换，解吸塔内温度升高，对经过解吸塔的二氧化碳进行加热解吸；4)对经过解吸塔的二氧化碳进行加热解吸后的饱和蒸汽发生液变，成为饱和水，经过回水管进入冷凝水回收装置，再返回水泥窑余热发电系统的闪蒸器进行循环利用，利用水泥窑余热发电系统的饱和蒸汽完成二氧化碳的解吸。

启动并调节电动调节阀ⅰ时，电动调节阀ⅰ对经过输入管路的饱和蒸汽的通断和蒸汽量进行调节；饱和水经过回水管进入冷凝水回收装置再返回水泥窑余热发电系统的闪蒸器进行循环利用时，电动调节阀ⅱ对经过冷凝水回收装置的饱和水的通断和流量进行调节。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备及其解吸方法，结合水泥厂特点，合理选取纯低温余热发电配套的余热发电系统的余热锅炉产生饱和蒸汽，将饱和蒸汽通过减温减压处理后送至解吸塔的胺液再沸器(再沸器)，使得经过温度和压力处理后处于满足需求范围的饱和蒸汽能够利用自身热量对胺液进行加热，使得解吸塔温度升高到解吸二氧化碳所需要的工作温度。这样，不再需要另外配备蒸汽供给设备，有效实现水泥余热能源再利用。降低二氧化碳解吸所需的成本投入。而经过解吸塔换热的饱和蒸汽换热后形成冷凝水，再返回至余热发电系统进行回收利用，实现能源最大程度的利用，并且这样利用现有能源，能够避免单独的饱和蒸汽供给设备运行产生的能源浪费和环境污染，符合当前行业需求。本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备及其解吸方法，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备的结构示意图；

附图中标记分别为：1、水泥窑窑尾余热锅炉；2、解吸塔；3、减温减压器；4、胺液再沸器；5、饱和蒸汽管路；6、回水管；7、冷凝水回收装置；8、输入管路；9、电动调节阀ⅰ；10、回收水箱；11、电动调节阀ⅱ；12、回送管路；13、汽轮机；14、闪蒸器；15、排气管路；16、疏水阀；17、截止阀；18、水泥窑余热发电系统。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1所示，本发明为一种用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备，所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备包括水泥窑窑尾余热锅炉1、解吸塔2、减温减压器3，所述的解吸塔2内设置胺液再沸器4，减温减压器3一端与水泥窑窑尾余热锅炉1的饱和蒸汽管路5连通，减温减压器3另一端通过输入管路8与解吸塔2的胺液再沸器4连通，所述的解吸塔2的回水管6一端与胺液再沸器4连通，解吸塔2的回水管6另一端与冷凝水回收装置7连通，冷凝水回收装置7与水泥窑窑尾余热锅炉1的闪蒸器14连通。上述结构，结合水泥厂特点，合理选取纯低温余热发电配套的余热发电系统的余热锅炉产生饱和蒸汽，将饱和蒸汽通过减温减压处理后送至解吸塔的胺液再沸器(再沸器)，使得经过温度和压力处理后处于满足需求范围的饱和蒸汽能够利用自身热量对胺液进行加热，使得解吸塔温度升高到解吸二氧化碳所需要的工作温度。这样，不再需要另外配备蒸汽供给设备，有效实现水泥余热能源再利用。降低二氧化碳解吸所需的成本投入。而经过解吸塔换热的饱和蒸汽换热后形成冷凝水，再返回至余热发电系统进行回收利用，实现能源最大程度的利用，并且这样利用现有能源，能够避免单独的饱和蒸汽供给设备运行产生的能源浪费和环境污染，符合当前行业需求。本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备及其解吸方法，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入。

所述的水泥窑窑尾余热锅炉1的饱和蒸汽管路5内的蒸汽的温度控制在165℃-175℃范围之间。所述的减温减压器3与胺液再沸器4之间的输入管路8内的蒸汽的温度在130℃-140℃范围之间。所述的解吸塔2内经过胺液再沸器4后进入回水管6的饱和水的温度在120℃-130℃范围之间。本发明所述的设备及方法，对蒸汽有着严格的要求。根据ccs系统使用热源蒸汽的参数要求(130～140℃饱和蒸汽)，结合水泥窑余热发电系统设备布置及蒸汽参数，可选用窑尾余热锅炉饱和蒸汽(165℃-175℃)或过热蒸汽(320℃)，经过比较，饱和蒸汽对余热发电系统发电量的影响较小，且更接近ccs系统热源温度要求，利于ccs系统安全和稳定，因此，蒸汽引出点设置在水泥窑窑尾余热锅炉的饱和蒸汽管道上，这样，可靠引出温差较小的蒸汽。而温差较小的蒸汽进入减压减温器中进行处理，而后压力和温度满足解吸塔的实际需求，然后将保饱和蒸汽引入到解吸塔内的再沸器中。饱和蒸汽在再沸器中进行热交换，加热胺液，解吸塔中进行二氧化碳解吸所需要的温度。饱和蒸汽进入ccs系统的解吸塔的再沸器进行热交换后发生液变形成饱和水(125～135℃)，饱和水通过回水管道进入凝结水回收装置，经凝结水泵加压送至闪蒸器进行循环利用。

用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备的减温减压器3与胺液再沸器4之间的输入管路8上设置电动调节阀ⅰ9，电动调节阀ⅰ9与控制部件连接。上述结构，电动调节阀ⅰ9用于对经过输入管路8的饱和蒸汽的通断和蒸汽量进行调节，而电动调节阀ⅰ9通过控制部件进行控制，实现自动化控制，同时实现控制的远程化操作。

用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备的冷凝水回收装置7包括回收水箱10和电动调节阀ⅱ11，回收水箱10一端与回水管6连通，回收水箱10另一端通过回送管路12与闪蒸器8连通，回送管路12上设置电动调节阀ⅱ11，电动调节阀ⅱ11与控制部件连接。饱和水经过回水管6进入冷凝水回收装置7再返回水泥窑余热发电系统的闪蒸器14进行循环利用时，电动调节阀ⅱ11对经过冷凝水回收装置7的饱和水的通断和流量进行调。而电动调节阀ⅱ11通过控制部件进行控制，实现自动化控制，同时实现控制的远程化操作。

所述的冷凝水回收装置7还包括远传液位计，远传液位计与电动调节阀ⅱ11设置为能够连锁的结构。上述结构，凝结水回收装置6中的水箱设置远传液位计并与电动调节阀ⅱ11连锁，以便于中控(控制部件)控制水箱液位，电动调节阀ⅱ11后的回送管路12上还设置水泵，用于泵送回水，而水泵与控制部件连接。电动调节阀ⅰ9也可在中控操作，以满足ccs系统生产工业级和食品级co2产品生产工艺所需的蒸汽量需要。所述的水泥窑窑尾余热锅炉1位于水泥窑余热发电系统18内，所述的水泥窑余热发电系统包括水泥窑窑尾余热锅炉1、汽轮机13、闪蒸器14，所述的水泥窑窑尾余热锅炉1与汽轮机13连通，汽轮机13与闪蒸器14连通。

本发明还涉及一种步骤简单，投入成本低，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法。

所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸方法的解吸步骤为：1)将减温减压器3一端与水泥窑窑尾余热锅炉1的饱和蒸汽管路5连通，将减温减压器3另一端通过输入管路8与解吸塔2的胺液再沸器4连通；2)启动并调节电动调节阀ⅰ9，水泥窑窑尾余热锅炉1内的饱和蒸汽经过减温减压器3减温减压，然后进入解吸塔2中的胺液再沸器4，对胺液再沸器4内的胺液进行加热；3)加热后的胺液在解吸塔2内进行热交换，解吸塔2内温度升高，对经过解吸塔2的二氧化碳进行加热解吸；4)对经过解吸塔2的二氧化碳进行加热解吸后的饱和蒸汽发生液变，成为饱和水，经过回水管6进入冷凝水回收装置7，再返回水泥窑余热发电系统的闪蒸器14进行循环利用，利用水泥窑余热发电系统的饱和蒸汽完成二氧化碳的解吸。

启动并调节电动调节阀ⅰ9时，电动调节阀ⅰ9对经过输入管路8的饱和蒸汽的通断和蒸汽量进行调节；饱和水经过回水管6进入冷凝水回收装置7再返回水泥窑余热发电系统的闪蒸器14进行循环利用时，电动调节阀ⅱ11对经过冷凝水回收装置7的饱和水的通断和流量进行调节。

本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备及其解吸方法，结合水泥厂特点，合理选取纯低温余热发电配套的余热发电系统的余热锅炉产生饱和蒸汽，将饱和蒸汽通过减温减压处理后送至解吸塔的胺液再沸器(再沸器)，使得经过温度和压力处理后处于满足需求范围的饱和蒸汽能够利用自身热量对胺液进行加热，使得解吸塔温度升高到解吸二氧化碳所需要的工作温度。这样，不再需要另外配备蒸汽供给设备，有效实现水泥余热能源再利用。降低二氧化碳解吸所需的成本投入。而经过解吸塔换热的饱和蒸汽换热后形成冷凝水，再返回至余热发电系统进行回收利用，实现能源最大程度的利用，并且这样利用现有能源，能够避免单独的饱和蒸汽供给设备运行产生的能源浪费和环境污染，符合当前行业需求。本发明所述的用于碳捕捉、封存及利用技术的二氧化碳解吸设备及其解吸方法，针对水泥厂ccs系统的技术要求和纯低温余热发电的技术特点，设计开发了一套从水泥窑余热发电系统中将蒸汽引入解吸塔并将解吸利用后的冷凝水进行回收循环利用，从而既不影响水泥窑余热发电系统的正常运行，又能满足ccs系统解吸运行的需要，降低经济成本投入。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。