一种节能节水的碳捕集装置及方法与流程

1.本发明属于环境领域，具体涉及一种节能节水的碳捕集装置及方法。


背景技术：

2.气候变暖已引起全球范围的密切关注，co2是大气中最主要的温室气体之一。作为二氧化碳排放的重点行业，电力行业中各火力发电厂的烟气尾气中含有大量的二氧化碳，在目前的工艺流程中直接排向大气。随着全国碳排放权交易市场的建立，碳排放量全面与企业的经济利益直接相关，捕集co2的需求逐渐出现。
3.mea单乙醇胺法是捕集co2的常用方法，通过mea的吸收与解吸实现再生循环，但再生过程需要利用高温热源，一般采用电厂汽轮机抽汽，导致技术整体能耗较高。同时，燃煤电厂湿法脱硫塔出口的烟气温度较高，高于mea工艺对烟气温度的要求，co2吸收率低。
4.对热电联产机组而言，回收系统中的余热是在不扩大机组规模的情况下增加供热能力的最佳方式之一。目前电厂通常采用水喷淋的方法将烟气降至50～60℃后进行排放，未对其中的热量进行回收，造成了能量的浪费。
5.cn 109454620 a公开了一种碳捕集与余热回收耦合装置，利用吸收塔和解吸塔实现对工业排出的高温烟气中co2的捕集和储存，并进行一定的余热回收。但该方案中吸收塔烟气温度较高，co2吸收率低，同时不具备节水效果。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种节能节水的碳捕集装置及方法，解决了现有技术中吸收塔入口烟气温度高，co2吸收率低，同时现有技术仅考虑了节能，未考虑系统节水。
7.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
8.本发明提供的一种节能节水的碳捕集装置，包括脱硫单元、第一换热单元、吸收塔和解吸塔，其中，所述脱硫单元上开设的有烟气入口和烟气出口，所述烟气出口连接吸收塔上开设的烟气入口；
9.所述吸收塔上开设有mea贫液入口，所述mea贫液入口连接解吸塔上开设的mea贫液出口；
10.所述吸收塔上开设的mea富液出口经过换热单元与解吸塔上开设的mea富液入口连接；
11.所述脱硫单元上开设的蒸汽出口连接换热单元；
12.所述解吸塔上开设有二氧化碳出口。
13.优选地，所述脱硫单元包括脱硫塔和闪蒸罐，其中，所述脱硫塔上开设有烟气入口和烟气出口，所述烟气出口连接吸收塔上开设的烟气入口；所述脱硫塔上开设的浆液出口连接闪蒸罐上开设的浆液入口；所述闪蒸罐上开设的浆液出口连接脱硫塔上的浆液入口；所述闪蒸罐上开设的蒸汽出口连接第一换热单元。
14.优选地，所述脱硫塔上开设的浆液出口和闪蒸罐上开设的浆液入口之间设置有第
二换热单元。
15.优选地，所述第二换热单元为换热器。
16.优选地，所述换热单元包括吸收式热泵和贫-富液换热器，其中，所述脱硫单元的蒸汽出口连接吸收式热泵上的蒸汽入口；所述吸收式热泵上开设的第一冷凝水出口连接解吸塔上开设的冷凝水入口；
17.所述吸收塔上开设的mea富液出口依次经过贫-富液换热器和吸收式热泵连接解吸塔上开设的mea富液入口；
18.所述解吸塔上开设的mea贫液出口依次经过贫-富液换热器和换热器连接吸收塔上开设的mea贫液入口。
19.优选地，所述吸收式热泵上开设有驱动蒸汽入口和第二冷凝水出口，所述第二冷凝水出口连接有净水箱。
20.一种节能节水的碳捕集方法，包括以下步骤：
21.烟气进入脱硫单元进行浆液闪蒸，得到闪蒸蒸汽、低温脱硫浆液和一级饱和湿烟气；
22.一级饱和湿烟气进入吸收塔内与mea贫液进行逆流接触，低温烟气中的二氧化碳被吸收，被吸收二氧化碳后的烟气排出；
23.吸收塔底部的mea富液经过第一换热单元与闪蒸蒸汽进行换热，成为高温富液进入解吸塔发生解吸。
24.优选地，脱硫单元产生的闪蒸蒸汽进入吸收式热泵中为从吸收塔底部排出的mea富液提供热量，使得mea富液形成高温富液；
25.高温富液进入解吸塔中进行解吸二氧化碳；形成mea贫液，所述mea贫液经过贫-富液换热器和换热器进行降温，之后进入吸收塔内进行循环。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.本发明提供的一种节能节水的碳捕集装置及方法，通过脱硫浆液闪蒸，降低脱硫浆液温度，从而降低脱硫塔排出烟气温度，有效提高吸收塔内对烟气中co2的吸收率。通过脱硫浆液闪蒸，将热量从脱硫浆液中提出，实际是利用了烟气中的热量，该部分热量经吸收式热泵提质后用于加热mea富液，可有效降低mea再生过程中对电厂蒸汽的消耗，从而降低再生能耗。以闪蒸后的低温脱硫浆液作为冷源，进一步冷却mea富液，提高co2吸收率，相当于降低了捕集能耗。
28.进一步的，闪蒸蒸汽凝水送往解吸塔作为补水，有效减少系统的整体用水量。
附图说明
29.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
30.下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
31.一种节能节水的碳捕集装置，其特征在于，包括脱硫单元、第一换热单元、吸收塔2和解吸塔3，其中，所述脱硫单元上开设的有烟气入口和烟气出口，所述烟气出口连接吸收塔2上开设的烟气入口；
32.所述吸收塔2上开设有mea贫液入口，所述mea贫液入口连接解吸塔3上开设的mea贫液出口；
33.所述吸收塔2上开设的mea富液出口经过换热单元与解吸塔3上开设的mea富液入口连接；
34.所述脱硫单元上开设的蒸汽出口连接换热单元；
35.所述解吸塔3上开设有二氧化碳出口。
36.本发明提供的一种节能节水的碳捕集方法，包括以下步骤：
37.烟气8进入脱硫单元进行浆液闪蒸，得到闪蒸蒸汽、低温脱硫浆液和一级饱和湿烟气；
38.一级饱和湿烟气进入吸收塔3内与mea贫液进行逆流接触，低温烟气中的二氧化碳被吸收，被吸收二氧化碳后的烟气排出；
39.吸收塔3底部的mea富液经过第一换热单元与闪蒸蒸汽进行换热，成为高温富液进入解吸塔4发生解吸。
40.脱硫单元产生的闪蒸蒸汽进入吸收式热泵中为从吸收塔3底部排出的mea富液提供热量，使得mea富液形成高温富液；
41.高温富液进入解吸塔4中进行解吸二氧化碳；形成mea贫液，所述mea贫液经过贫-富液换热器7和换热器6进行降温，之后进入吸收塔3内进行循环。
42.如图1所示，本发明提供的一种节能节水的碳捕集装置，包括脱硫塔1、吸收塔2、解吸塔3、闪蒸罐4、吸收式热泵5、换热器6、贫-富液换热器7、烟气8、高温脱硫浆液9、饱和湿烟气10、低温脱硫浆液11、闪蒸蒸汽12、冷凝水13、驱动蒸汽14、冷凝水15、mea富液16、高温富液18、mea贫液19、富co2气体20和烟气21，其中：
43.所述脱硫塔1上开设有烟气入口和浆液出口，所述浆液出口连接闪蒸罐4上开设的浆液入口。
44.所述闪蒸罐4上开设的蒸汽出口连接吸收式热泵5上开设的蒸汽入口。
45.所述闪蒸罐4上开设的浆液出口经过换热器6连接脱硫塔1上开设的浆液入口。
46.所述吸收式热泵5上开设有驱动蒸汽入口和第二冷凝水出口，所述第二冷凝水出口连接净水箱。
47.所述吸收式热泵5上开设有第一冷凝水出口，所述第一冷凝水出口连接解吸塔3上的冷凝水入口。
48.所述脱硫塔1上开设的烟气出口连接吸收塔2上的烟气入口。
49.所述解吸塔3上开设的mea贫液出口依次经过贫-富液换热器7和换热器6与吸收塔2上的mea贫液入口连接。
50.所述吸收塔2上开设的mea富液出口依次经过贫-富液换热器7和吸收式热泵5连接解吸塔3上开设的mea富液入口。
51.所述解吸塔3上开设有二氧化碳出口。
52.本发明的工作过程：
53.烟气8进入脱硫塔1与从塔顶喷淋的低温脱硫浆液换热并被净化，烟气降温增湿；脱硫塔1底部的高温脱硫浆液9进入闪蒸罐4，在真空环境下发生闪蒸，产生闪蒸蒸汽12和低温脱硫浆液11，热量从脱硫浆液转移到闪蒸蒸汽中。
54.闪蒸蒸汽12进入吸收式热泵5，利用驱动蒸汽14进行提质，并加热mea富液。
55.驱动蒸汽在吸收式热泵5内冷凝后成冷凝水15返回净水箱，闪蒸蒸汽12冷凝为冷凝水13进入解吸塔3。
56.净化后的饱和湿烟气10进入吸收塔2与从塔顶喷淋的mea贫液逆流接触，烟气中的co2被吸收，co2被吸收后的烟气21从吸收塔塔顶排出。
57.mea富液16从吸收塔2的塔底排出，经贫-富液换热器7升温后进入吸收式热泵5进一步升温成高温富液18后进入解吸塔3发生解吸。
58.解吸后的mea贫液19经贫-富液换热器7降温后，在换热器6与低温脱硫浆液进一步换热降温，随后进入吸收塔2进行循环。
59.解吸出的富co2气体20从塔顶排出经压缩冷凝得到高纯co2。
60.本发明的效果如下：
61.1.通过脱硫浆液闪蒸，降低脱硫浆液温度，从而降低脱硫塔排出烟气温度，有效提高吸收塔内对烟气中co2的吸收率。
62.2.通过脱硫浆液闪蒸，将热量从脱硫浆液中提出，实际是利用了烟气中的热量，该部分热量经吸收式热泵提质后用于加热mea富液，可有效降低mea再生过程中对电厂蒸汽的消耗，从而降低再生能耗。
63.3.已闪蒸后的低温脱硫浆液作为冷源，进一步冷却mea富液，提高co2吸收率，相当于降低了捕集能耗。
64.4.闪蒸蒸汽凝水送往解吸塔作为补水，有效减少系统的整体用水量。
65.本发明通过脱硫浆液闪蒸，降低脱硫浆液温度，从而降低脱硫塔排出烟气温度，有效提高吸收塔内对烟气中co2的吸收率。通过脱硫浆液闪蒸，将热量从脱硫浆液中提出，实际是利用了烟气中的热量，该部分热量经吸收式热泵提质后用于加热mea富液，可有效降低mea再生过程中对电厂蒸汽的消耗，从而降低再生能耗。以闪蒸后的低温脱硫浆液作为冷源，进一步冷却mea富液，提高co2吸收率，相当于降低了捕集能耗。闪蒸蒸汽凝水送往解吸塔作为补水，有效减少系统的整体用水量。