燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统

本技术涉及烟气污染物净化处理领域。

背景技术：

1、工业生产中化石燃料的燃烧会释放大量的二氧化碳气体，二氧化碳气体的过量排放造成了各种各样的气候问题，随着世界环境形式的日趋严峻，世界各国都对二氧化碳排放提出了更严格的要求，碳捕集技术是目前最直接、快捷的二氧化碳减排方法，并且能够实现大规模工业应用。

2、目前，火力发电厂最常用二氧化碳捕集方法是燃烧后捕集，但是燃机电厂烟气流量大、二氧化碳浓度低，采用常规的化学吸收法会消耗大量能源用于试剂再生，此外，化学试剂的使用会对运行设备造成腐蚀、对环境造成影响、；常规的物理分离适用于小流量、二氧化碳烟气中的碳捕集，捕集低浓度烟气的二氧化碳会消耗大量能源，不适用于大规模捕集。因此，以上问题亟需解决。

技术实现思路

1、本实用新型目的是为了解决现有燃机电厂二氧化碳捕集时，采用物理分离法存在能耗高、不适用于大规模捕集，化学吸收法存在环境污染、捕集难度大的问题；本实用新型提供了一种燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统。

2、燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，包括冷水换热器、气水分离器、储水罐、第一压缩机、第二压缩机、第一制冷剂换热器、第二制冷剂换热器、二氧化碳分子筛组、二氧化碳分离器、二氧化碳储罐；

3、冷水换热器的进气口用于接收烟气，冷水换热器的出气口与气水分离器的进气口连通，气水分离器的液体输出口与储水罐的输入口连通，气水分离器的出气口与第一压缩机的进气口连通，第一压缩机的出气口第一制冷剂换热器的进气口连通，第一制冷剂换热器的出气口与二氧化碳分子筛组的进气口连通；

4、二氧化碳分子筛组的第一出气口输出杂质混合气体；

5、二氧化碳分子筛组的第二出气口输出二氧化碳混合气体，二氧化碳分子筛组的第二出气口与第二压缩机的进气口连通，第二压缩机的出气口与第二制冷剂换热器的进气口连通，第二制冷剂换热器的出气口与二氧化碳分离器的进气口连通，二氧化碳分离器的出气口输出杂质气体，二氧化碳分离器的液体输出口输出液态二氧化碳送至二氧化碳储罐进行存储。

6、优选的是，二氧化碳分子筛组包括第一二氧化碳分子筛和第二二氧化碳分子筛；

7、第一二氧化碳分子筛的进气口和第二二氧化碳分子筛的进气口均作为二氧化碳分子筛组的进气口；第一二氧化碳分子筛的第一出气口和第二二氧化碳分子筛的第一出气口均作为二氧化碳分子筛组的第一出气口；第一二氧化碳分子筛的第二出气口和第二二氧化碳分子筛的第二出气口均作为二氧化碳分子筛组的第二出气口；

8、第一二氧化碳分子筛的进气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛的进气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上均设有阀门；

9、第一二氧化碳分子筛的第二出气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上、以及第二二氧化碳分子筛的第二出气口和第一制冷剂换热器的出气口之间的管路上均设有阀门。

10、优选的是，第一二氧化碳分子筛和第二二氧化碳分子筛分时工作。

11、优选的是，所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统还包括压缩气体储能单元和发电单元；

12、压缩气体储能单元，用于对二氧化碳分子筛组的第一出气口输出的杂质混合气体进行储存；

13、发电单元，用于对压缩气体储能单元输出的杂质混合气体进行加热，并利用加热后的杂质混合气体进行气体做功发电后排出。

14、优选的是，压缩气体储能单元采用压缩气体储罐实现；

15、压缩气体储罐的进气口与二氧化碳分子筛组的第一出气口连通，且二者之间的管路上设有阀门。

16、优选的是，发电单元的第一种结构为：

17、发电单元包括一个热水换热器和一个膨胀机，且二者构成一个做功单元；热水换热器的进气口作为发电单元的进气口与压缩气体储能单元的出气口连通，热水换热器的出气口与膨胀机的进气口连通；

18、热水换热器的出气口输出的杂质混合气体用于对膨胀机进行做功。

19、优选的是，发电单元的第二种结构为：

20、发电单元包括n个热水换热器和n个膨胀机，且每个热水换热器与其对应的一个膨胀机作为一个做功单元；其中，每个做功单元中的热水换热器的出气口与膨胀机的进气口连通，且热水换热器的进气口和膨胀机的出气口分别作为该做功单元的进气口和出气口；每个做功单元中热水换热器的出气口输出的杂质混合气体用于对与其连通的膨胀机进行做功；

21、n个做功单元依次串联连通，且位于首端的做功单元的进气口作为发电单元的进气口，位于末端的做功单元的出气口作为发电单元的出气口；

22、n为整数，且2≤n≤10。

23、优选的是，二氧化碳分子筛组的压力范围为0.1mpa至4mpa，温度范围为10℃至80℃。

24、优选的是，二氧化碳分离器的压力范围为2mpa至4mpa，温度范围为-25℃至-50℃。

25、本实用新型带来的有益效果：

26、本实用新型对烟气依次通过冷水换热器和制冷剂换热器前后进行两次降温后，通过二氧化碳分子筛组分子筛对低浓度二氧化碳烟气进行吸附富集，分离出二氧化碳混合气体和高压的杂质混合气体，捕集难度小，其中，烟气中二氧化碳浓度从10％以下提升到30％至50％，烟气总流量降低50％以上，二氧化碳分子筛组8吸附二氧化碳，使其输出的混合气体中二氧化碳的分压力大大提高，大幅度降低二氧化碳液化捕集温度，从而降低液化捕集过程中的压缩能耗和制冷能耗；之后二氧化碳混合气体又通过压缩机和制冷剂换热器对二氧化碳混合气体二氧化碳进行压缩降温，从而实现低浓度二氧化碳的液化分离。和常规液化分离方法相比，单位碳捕集能耗降低60％以上。

27、本实用新型所述的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统可针对燃机电厂低浓度二氧化碳烟气无污染、低耗能的物理分离二氧化碳，且在保证碳捕集率的前提下能够大幅降低碳捕集能耗，并适用于大规模捕集，且不存在环境污染；其中，低浓度二氧化碳烟气是指在浓度低于10％的烟气。

28、本实用新型所述燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统及方法，能够降低二氧化碳的捕集能耗，在保证碳捕集率的前提下能够实现低二氧化碳浓度烟气大规模捕集，捕集难度小，同时系统还具备烟气干燥、压缩气体储能功能，实现了烟气的综合处理。

29、本实用新型提出的燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统，在保证提纯二氧化碳捕集率前提下，对烟气进行干燥处理，回收烟气中的水分；通过二氧化碳分子筛组8吸附提高二氧化碳浓度，同时将剩余高压气体进行储存；通过储存的高压杂质混合气体通过膨胀做功实现能量的释放，完成能源的储存释放过程。本实用新型能够干燥烟气并回收烟气中的水分，实现烟气中洁净水回收利用，对干燥烟气中的二氧化碳进行吸附富集并低温分离，同时实现剩余高压气体的压缩储能，大幅降低了捕集能耗，达到节能、节水和温室气体减排的目标。

30、与其他系统相比，本实用新型所述燃机电厂烟气二氧化碳捕集系统具有优势有：

31、1.烟气中水分回收率达95％以上。

32、2.二氧化碳回收率为90％左右。

33、3.捕集能耗较低并且具备储能功能，100mw机组使用此系统处理烟气，净耗电量为25mw左右。