一种烟气二氧化碳捕集系统的制作方法

本发明涉及碳捕集，具体涉及一种烟气二氧化碳捕集系统。

背景技术：

1、燃煤电厂每年燃烧煤炭，烟气中产生大量的二氧化碳，我国燃煤电厂二氧化碳的产生量为150亿吨。燃煤电厂的碳减排迫在眉睫。目前常规的电厂碳减排的方式为胺液固碳，固碳成本较高，而且系统复杂。除此之外，目前燃烧后碳捕集方式主要还有物理吸收法、化学吸收法、吸附分离法、膜分离法和低温液化分离法，其中，碳捕集效果较好的化学吸收法存在再生能耗高，其他方法也存在分离效果不理想或者能耗高问题。

技术实现思路

1、针对目前燃烧后碳捕集方式存在分离效果不理想或者能耗高的技术问题，本发明提供了一种烟气二氧化碳捕集系统，利用通过物理方法将烟气中的二氧化碳液化分离，达到固碳目的，同时充分回收烟气的余热产生可利用的蒸汽，本发明大大降低了二氧化碳捕集成本。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

3、一种烟气二氧化碳捕集系统，包括除尘器、脱硫塔、第一压缩机、第一气液分离器、蒸汽发生器、系统给水预热器、第一膨胀机、冷凝换热器、氮气储罐、二氧化碳储罐和第二膨胀机；所述除尘器与脱硫塔连通，所述脱硫塔的排气口与第一压缩机的进气口连通，所述第一压缩机的排气口与所述第一气液分离器连通，所述第一压缩机与第一气液分离器的连通路径上依次设置有蒸汽发生器和系统给水预热器，所述蒸汽发生器和系统给水预热器内均流通有给水；所述第一气液分离器的出气口与第一膨胀机的进气口连通；所述第一膨胀机的出气口与所述冷凝换热器的第一进气口连通，所述冷凝换热器的第一出气口连通所述第二膨胀机的进气口；所述冷凝换热器的第二进气口连通所述第二膨胀机的出气口，所述冷凝换热器的第二出气口连通至所述氮气储罐；所述冷凝换热器的出液口连通至所述二氧化碳储罐。

4、可选地，所述脱硫塔与第一压缩机之间设置有二氧化碳浓度提升模块，所述二氧化碳浓度提升模块包括风机、吸附塔、真空泵和收集气柜；所述风机的进气端与所述脱硫塔连通，所述收集气柜的出口端与所述第一压缩机的进气端连通；所述吸附塔的进气端与所述风机的出气端连接，所述吸附塔的进气端与所述风机之间设置有进气控制阀；所述吸附塔的出气端与所述收集气柜连接，所述吸附塔的出气端与所述收集气柜之间设置有出气控制阀；其中，所述吸附塔至少设置有两个，所述吸附塔内设置有水分吸附剂和沸石分子筛；各所述吸附塔与所述风机之间均设置有缓冲罐；所述吸附塔上设置有吸附物排出端，所述真空泵的进气口与吸附物排出端连接，各所述吸附物排出端与所述真空泵之间设置有排出控制阀，所述真空泵的出气口与大气直接或间接连接。

5、可选地，还包括第三膨胀机，所述真空泵出气口与第三膨胀机的进气口连通，所述第三膨胀机的出气口与大气连通。

6、可选地，还包括连通支路，所述连通支路的两端分别与相邻所述吸附塔的所述进气端连通。

7、可选地，各所述吸附塔的出气端与所述收集气柜的连通路径上串联有至少一个子吸附塔。

8、可选地，还包括甲醇生产模块，所述甲醇生产模块包括第二混合器、混合器加热器、甲醇合成反应器、精馏单元和甲醇储罐；所述第二混合器用于混合氢气和二氧化碳，所述第二混合器包括二氧化碳进气端和氢气进气端，所述二氧化碳进气端与所述二氧化碳储罐连通；所述第二混合器的出口端与所述甲醇合成反应器连通，所述第二混合器与所述甲醇合成反应器的连通路径上设置有混合器加热器，所述甲醇合成反应器与精馏单元连通，所述精馏单元与所述甲醇储罐连通。

9、可选地，所述甲醇生产模块还包括给水端、预热单元、给水泵、除氧器、蒸发单元、第一混合器、光热塔、电解池、氧气储罐和氢气储罐；所述给水端与除氧器连通，所述给水泵位于所述给水端与除氧器的连通路径上，所述预热单元位于所述给水泵与给水端之间，所述除氧器与所述蒸发单元连通，所述蒸发单元与第一混合器连通，所述第一混合器用于混合水蒸气和氢气，所述第一混合器与电解池的阴极连通，所述光热塔位于所述第一混合器与电解池的连通路径上，所述光热塔用于加热第一混合器的混合产物；所述电解池的阳极用于通入被加热的空气；所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐连接，所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐连通；所述第二混合器的氢气进气端与所述氢气储罐连通。

10、可选地，所述预热单元包括第一给水预热器和第二给水预热器，所述给水端与水泵之间设置有第一给水支路和第二给水支路，所述第一给水预热器位于所述第一给水支路上，所述第二给水预热器位于所述第二给水支路上。

11、可选地，所述第一给水预热器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二给水预热器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

12、可选地，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述除氧器与所述第一混合器的连通路径上设置有第一蒸汽支路和第二蒸汽支路，所述第一蒸发器位于第一蒸汽支路上，所述第二蒸发器位于第二蒸汽支路上。

13、可选地，所述第一蒸发器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二蒸发器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

14、可选地，所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上，以及所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上，均设置有干燥机。

15、可选地，所述蒸发单元的出气端与所述混合器加热器连接。

16、可选地，所述第二混合器与二氧化碳储罐的连通路径上，以及所述第二混合器与所述氢气储罐的连通路径上，均设置有第二压缩机。

17、可选地，所述电解池为soec电解池。

18、可选地，所述第一压缩机、所述第一膨胀机、所述第二膨胀机共轴运行；或，所述第一压缩机与所述第一膨胀机共轴运行；或，所述第一压缩机与所述第二膨胀机共轴运行；或，所述第一膨胀机和所述第二膨胀机共轴运行；或，所述第一压缩机、所述第一膨胀机、所述第二膨胀机独立运行。

19、可选地，所述冷凝换热器包括一冷凝换热塔。

20、可选地，所述冷凝换热器包括多个冷凝换热塔；多个所述冷凝换热塔之间串联；或，多个所述冷凝换热塔之间并联；或，多个所述冷凝换热塔之间混联。

21、可选地，还包括设于所述系统给水预热器和第一气液分离器之间的第三冷凝换热器；所述第三冷凝换热器进气口连通所述氮气储罐。

22、有益效果

23、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

24、针对目前燃烧后碳捕集方式存在分离效果不理想或者能耗高的技术问题，本发明利用通过物理方法将烟气中的二氧化碳液化分离，达到固碳目的，同时充分回收烟气的余热产生可利用的蒸汽，本发明大大降低了二氧化碳捕集成本。

技术特征：

1.一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括除尘器、脱硫塔、第一压缩机、第一气液分离器、蒸汽发生器、系统给水预热器、第一膨胀机、冷凝换热器、氮气储罐、二氧化碳储罐和第二膨胀机；

2.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述脱硫塔与第一压缩机之间设置有二氧化碳浓度提升模块，所述二氧化碳浓度提升模块包括风机、吸附塔、真空泵和收集气柜；

3.根据权利要求2所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括第三膨胀机，所述真空泵出气口与第三膨胀机的进气口连通，所述第三膨胀机的出气口与大气连通。

4.根据权利要求2或3所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括连通支路，所述连通支路的两端分别与相邻所述吸附塔的所述进气端连通。

5.根据权利要求2或3所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，各所述吸附塔的出气端与所述收集气柜的连通路径上串联有至少一个子吸附塔。

6.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括甲醇生产模块，所述甲醇生产模块包括第二混合器、混合器加热器、甲醇合成反应器、精馏单元和甲醇储罐；

7.根据权利要求6所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述甲醇生产模块还包括给水端、预热单元、给水泵、除氧器、蒸发单元、第一混合器、光热塔、电解池、氧气储罐和氢气储罐；

8.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述预热单元包括第一给水预热器和第二给水预热器，所述给水端与水泵之间设置有第一给水支路和第二给水支路，所述第一给水预热器位于所述第一给水支路上，所述第二给水预热器位于所述第二给水支路上。

9.根据权利要求8所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述第一给水预热器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二给水预热器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

10.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述蒸发单元包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述除氧器与所述第一混合器的连通路径上设置有第一蒸汽支路和第二蒸汽支路，所述第一蒸发器位于第一蒸汽支路上，所述第二蒸发器位于第二蒸汽支路上。

11.根据权利要求10所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述第一蒸发器位于所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上；所述第二蒸发器位于所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上。

12.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述电解池的阴极产物出口端与氢气储罐的连通路径上，以及所述电解池的阳极产物出口端与所述氧气储罐的连通路径上，均设置有干燥机。

13.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述蒸发单元的出气端与所述混合器加热器连接。

14.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述第二混合器与二氧化碳储罐的连通路径上，以及所述第二混合器与所述氢气储罐的连通路径上，均设置有第二压缩机。

15.根据权利要求7所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述电解池为soec电解池。

16.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述第一压缩机、所述第一膨胀机、所述第二膨胀机共轴运行；

17.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述冷凝换热器包括一冷凝换热塔。

18.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述冷凝换热器包括多个冷凝换热塔；

19.根据权利要求1所述的一种烟气二氧化碳捕集系统，其特征在于，还包括设于所述系统给水预热器和第一气液分离器之间的第三冷凝换热器；所述第三冷凝换热器进气口连通所述氮气储罐。

技术总结本发明涉及碳捕集技术领域，具体涉及一种烟气二氧化碳捕集系统。包括除尘器、脱硫塔、第一压缩机、第一气液分离器、蒸汽发生器、系统给水预热器、第一膨胀机、冷凝换热器、氮气储罐、二氧化碳储罐和第二膨胀机，其中，蒸汽发生器和系统给水预热器内均流通有给水。针对目前燃烧后碳捕集方式存在分离效果不理想或者能耗高的技术问题，本发明利用通过物理方法将烟气中的二氧化碳液化分离，达到固碳目的，同时充分回收烟气的余热产生可利用的蒸汽，本发明大大降低了二氧化碳捕集成本。技术研发人员：卢文锋,章颢缤,俞明锋,朱思贤,邬思远,柯婷凤受保护的技术使用者：浙江高晟光热发电技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/17