一种用于电厂烟气碳捕集的节能系统和方法

本发明属于电厂烟气碳捕集，尤其涉及一种用于电厂烟气碳捕集的节能系统和方法。

背景技术：

1、

2、目前已规模化工业应用的碳捕集技术为化学吸收法，其使用单位溶剂co2吸收容量大、吸收速率高的有机胺类吸收剂，吸收后可获得高浓度的co2，技术相对成熟。

3、化学吸收法的碳捕集技术中吸收富液解吸再生过程需要一定压力和温度的电厂蒸汽为富液再生提供热量，蒸汽通常取自于电厂热力系统(如汽轮机抽汽)。当电厂自身负荷较高时，外供给碳捕集系统的蒸汽时会影响电厂热力系统平衡，特别是全捕集时，两个不同的专业系统工艺特点差异很大，碳捕集化工系统和电厂热工系统将出现难以调和的供需矛盾。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题，提出一种用于电厂烟气碳捕集的节能系统和方法，目的在于解决碳捕集化工系统和电厂热工系统将出现难以调和的供需矛盾的问题。

2、本发明为解决现有技术存在的问题提出以下技术方案：

3、一种用于电厂烟气碳捕集的节能系统，其特点是，该节能系统的输入端连接发电厂电能转换系统和发电厂控制系统，输出端连接碳捕集系统；该节能系统包括：

4、电厂额外能量判断子系统，该子系统输入端连接发电厂控制系统，输出端连接节能系统的中央处理模块；该子系统根据该发电控制系统提供的参数变化来判断电厂处于用电高峰时期还是用电低峰时期，并将判断结果发送给节能系统的中央处理模块；

5、蓄冷子系统和蓄热子系统，该蓄冷子系统和蓄热子系统的输入端分别连接发电厂的电能转换子系统、以及节能系统的中央处理模块，输出端分别连接碳捕集系统的降温环节、以及升温环节；该子系统根据该节能系统的中央处理模块的指令，在电厂夜间进入用电低峰时期，将电厂的电能储存到所述蓄冷子系统和蓄热子系统；该子系统还用于根据该中央处理模块的指令，当电厂自身负荷较大、无法为碳捕集系统提供足够解吸的热量时，向碳捕集系统输出所需要的冷量和热量；

6、蓄冷储存量判断子系统，该子系统输入端连接蓄冷子系统、输出端连接中央处理模块：该子系统判断当前蓄冷量是否达到碳捕集系统的吸收塔(1)的循环以外的基本冷量需求，并将判断结果发送给中央处理子系统；

7、蓄热储存量判断子系统，该子系统输入端连接蓄热子系统、输出端连接中央处理模块：该子系统判断当前蓄热量是否达到碳捕集系统的解吸塔(2)的对冲供热以外的基本热量需求，并将判断结果发送给中央处理子系统；该对冲供热以外的基本热量需求就是：当前给解吸塔(2)补充的热量不包括解吸塔(2)抵消掉新增加冷量的热量；

8、进吸收塔co2总量检测子系统，该子系统输入端连接碳捕集系统的吸收塔(1)，输出端连接中央处理模块；该子系统将吸收塔(1)当前co2的浓度发送给中央处理模块；

9、出解吸塔co2总量检测子系统，该子系统输入端连接碳捕集系统的解吸塔(2)，输出端连接中央处理模块；该子系统将解吸塔(2)当前co2的浓度发送给中央处理模块；

10、储热温度和解吸塔塔釜温差检测子系统，该子系统输入端连接碳捕集系统的解吸塔塔顶、以及蓄热系统，输出端连接中央处理模块；该解吸塔塔顶温度和蓄热系统的温差发送给中央处理模块；

11、中央处理模块，该中央处理模块输入端分别连接节能系统的参数设置子系统、电厂额外能量判断子系统、蓄冷储存量判断子系统、蓄热储存量判断子系统、出吸收塔co2总量子系统、进解吸塔co2总量子系统、以及储热温度和解吸塔塔釜温差检测子系统；输出端分别连接节能系统的蓄冷子系统、以及蓄热子系统；该中央处理模块包括：总体捕集效率判断子模块、节能系统输出子模块、仅供热处理子模块、仅供冷处理子模块、同时供热供冷热处理子模块；该总体捕集效率判断子模块用于启动节能系统输出子模块；该仅供热处理子模块、仅供冷处理子模块、同时供热供冷热处理子模块为节能系统输出子模块的三种输出方式；

12、所述节能系统输出子模块，根据蓄冷储存量判断子系统和蓄热储存量判断子系统反馈的信息，判断当前供能方式，如果供能方式为仅供热或仅供冷，则发送命令给仅供热处理子模块或仅供冷处理子模块；如果供能方式为同时供热和供冷，则发送命令给同时供冷和供热处理子模块；

13、参数设置子系统，该子系统输入端连接节能系统的参数设置模块人机操作模块，输出端分别连接节能系统的中央处理模块、蓄冷储存量判断子系、以及蓄热储存量判断子系；该子系统用于提供：吸收塔基本冷量设置、解吸塔基本热量设置、解吸塔和吸收塔塔釜温度设定、吸收塔温度下坡率设置、捕集效率设置；捕集率下坡率设置；该吸收塔基本冷量设置用于供能方式判断子模块判断仅供冷的情况；该解吸塔基本热量设置用于供能方式判断子模块判断仅供热的情况；该解吸塔和吸收塔塔釜温度设定用于节能系统进行仅供热的处理；该捕集效率设置和捕集率下坡率设置用于中央处理模块判断节能系统是否向碳捕集系统输出能量。

14、进一步地，所述中央处理模块的总体捕集效率判断子模块，其输入端分别连接所述进吸收塔co2总量检测子系统、出解吸塔co2总量检测子系统，输出端连接节能系统输出子模块，根据当前碳捕集效率，确定是否启动节能系统对碳捕集系统的输出。

15、进一步地，所述仅供冷处理子模块用于当节能系统满足仅供冷条件时，对碳捕集系统的吸收塔塔顶冷却器(14)、解吸塔塔顶冷却器(11)、以及压缩机冷却器(13)进行冷却。

16、进一步地，所述仅供热处理子模块用于当节能系统满足仅供热条件时，对碳捕集系统的解吸塔塔釜加热器(10)、富液解吸前补热加热器(7)进行升温。

17、进一步地，所述同时供热供冷热处理子模块用于当节能系统满足同时供冷和供热条件时，一方面对吸收塔级间冷却器(4)、吸收塔进液冷却器(5)、吸收塔进气冷却(3)、吸收塔塔顶冷却器(12)、吸收塔排气冷却器(14)、解吸塔塔顶冷却器(11)、压缩机冷却器(13)进行冷却，一方面对解吸塔塔釜加热器(10)进行加热。

18、一种碳捕集节能方法，其特点是，包括以下步骤：

19、步骤一、节能系统判断当前电厂是否进入夜间用电低峰区，如果是，节能系统输入端介入，启动节能系统的蓄冷系统和蓄冷系统进入蓄冷环节和蓄热环节；

20、步骤二、节能系统判断当前碳捕集系统的碳捕集效率，当碳捕集效率低于设定值、并且电厂处于用电高峰期不能为其供能时，节能系统输出端介入，将所蓄冷量和所蓄热量补充至碳捕集系统的需冷环节和加热环节。

21、进一步地，所述步骤二的节能系统判断当前碳捕集系统的碳捕集效率，当碳捕集效率低于设定值、并且电厂处于用电高峰期不能为其供能时，节能系统输出端介入，将所蓄冷量和所蓄热量补充至碳捕集系统的需冷环节和加热环节，具体过程如下：

22、1)节能系统的总捕集效率判断子模块判断碳捕集系统的总体捕集效率，如果总体捕集效率低于设定值，并且设定时间内没有恢复，则继续过程2)；所述总体捕集效率＝出解吸塔co2总量÷进吸收塔co2总量；

23、2)供能方式判断子模块判断当前供能方式：根据蓄冷储存量判断子系统、以及蓄热储存量判断子系统反馈的信息判断当前的供能方式；

24、3)如果当前供能方式为同时供冷和供热处理，则转入同时供冷和供热处理；

25、如果当前供能方式为仅供冷处理，则转入仅供冷处理；如果当前供能方式为仅供热处理，则转入仅供热处理。

26、进一步地，所述转入同时供冷和供热处理的具体方法如下：

27、a.当前储热、蓄冷子系统是否满足给碳捕集系统同时供冷和供热的需求，如果不满足，返回步骤二的过程3)；如果满足，继续步骤b；

28、b.蓄冷系统、蓄热系统同时分别给碳捕集系统供能：蓄冷系统首先给吸收塔级间冷却器(4)、吸收塔进液冷却器(5)、吸收塔进气冷却器(3)、吸收塔塔顶冷却器(12)同时供冷，蓄冷系统再依次给碳捕集系统的解吸塔塔顶冷却器(14)、碳捕集系统的吸收塔塔顶冷却器(11)、碳捕集系统的压缩机冷却器(13)降温；蓄热系统给解吸塔塔釜加热器(10)升温，所升的温度对冲蓄冷系统给吸收塔级间冷却器(4)、吸收塔进液冷却器(5)、吸收塔进气冷却器(3)、吸收塔塔顶冷却器(12)的降温；

29、f.返回步骤a。

30、进一步地，所述仅供冷处理的具体步骤如下：

31、a.当前蓄冷子系统是否满足碳捕集系统的基本冷量设置要求，如果不满足，结束；如果满足，继续步骤b；

32、b.给碳捕集系统的吸收塔塔顶冷却器(14)降温；

33、c.给碳捕集系统的解吸塔塔顶冷却器(11)降温；

34、d.给碳捕集系统的压缩机冷却器(13)降温；

35、e.返回步骤a。

36、进一步地，所述仅供热处理的具体步骤如下：

37、a.当前蓄热子系统是否满足碳捕集系统的基本热量设置要求，如果不满足，结束；如果满足，继续步骤b；

38、b.当前蓄热子系统提供的热量是否高于解吸塔塔釜的温度，如果是，给解吸塔塔釜加热器(10)供热，如果否，进给富液解吸前补热加热器(7)供热；

39、c.判定捕集系统的下波率，如果下波率没有超过设定值，则单位时间输送的热量阶段式上升；如果下波率超过设定值，则锁定能量不再增大；

40、d.返回步骤a。

41、本发明的优点效果

42、本发明提出了是一种耦合电厂调峰和化工工艺的蓄能式方法，由于波谷期蓄能，电厂机组的波谷运行参数优化、效率提升，同时避免了波峰期碳捕集对机组抽汽量过大，而影响电厂电力和热力内供/外供。当蓄能量存在富裕时，可以加大冷量供应(如实现吸收温度下降5-10℃)，此时有利于促进吸收塔吸收效率(低温有利于吸收，吸收速率可提高5-8％)，可降低循环液流量(或吸收剂用量，循环流量下降3-5％)，贫富液泵泵耗相应下降(相应电耗下降约3-5％)，吸收塔和解吸塔出气温度下降使得氨逃逸现象降低(氨损失减少8％以上)，碳捕集系统的冷却水流量及相应泵耗亦将下降(因冷却水温度更低)。如加大热量供应，可部分替代解吸塔塔釜加热器的热量需求，将直接减少对汽轮机的抽汽行为，减少量由储存容量和电厂调峰状况决定。