一种耦合变温吸附碳捕集的发电站系统以及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112178672A(43)申请公布日2021.01.05(21)申请号202011130808.3(22)申请日2020.10.21(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王长安金丽艳王超伟周磊高昕玥车得福(74)专利代理机构北京润泽恒知识产权代理有限公司11319代理人苟冬梅(51)Int.Cl.F23J15/02(2006.01)B01D53/04(2006.01)F23L15/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图1页(54)发明名称一种耦合变温吸附碳捕集的发电站系统以及方法(57)摘要本发明提供一种耦合变温吸附碳捕集的发电站系统以及一种耦合变温吸附碳捕集的方法，涉及超临界二氧化碳循环发电技术领域，所述发电站系统为采用超临界二氧化碳循环发电的发电站系统，所述发电站系统包括：燃煤锅炉本体、烟道、碳捕集吸附塔、发电透平系统、工质压缩系统、产品气再利用系统，燃煤锅炉本体生成含有二氧化碳的烟气，并通过烟道排放烟气；碳捕集吸附塔通过物理性变温吸附法捕集烟气中的二氧化碳；中温段的烟气作为第一解吸热源；以高温回热器的高温侧出口工质乏气作为第二解吸热源。本发明的物理性变温吸附法，充分利用了低品位的热量，提高整体能源利用率，能有效缓解排烟温度过高的问题，大规模减少二氧化碳的排放。CN112178672ACN112178672A权利要求书1/3页1.一种耦合变温吸附碳捕集的发电站系统，其特征在于，所述发电站系统为采用超临界二氧化碳循环发电的发电站系统，所述发电站系统包括：燃煤锅炉本体、烟道、碳捕集吸附塔、发电透平系统、工质压缩系统、产品气再利用系统，所述碳捕集吸附塔包括：吸附剂；所述燃煤锅炉本体与所述烟道、所述碳捕集吸附塔、所述发电透平系统以及所述工质压缩系统分别连接，用于燃烧以加热超临界二氧化碳，同时生成含有二氧化碳的烟气，并通过所述烟道排放所述烟气；所述烟道利用中温段的烟气预热所述燃煤锅炉燃烧所需的二次风，同时将所述中温段的烟气提供给所述碳捕集吸附塔，作为所述碳捕集吸附塔的第一解吸热源；所述发电透平系统以所述超临界二氧化碳为工质进行发电，发电后工质超临界二氧化碳的压力降低成为工质乏气，并将所述工质乏气送入所述工质压缩系统；所述工质压缩系统对所述工质乏气进行压缩，以生成高压工质超临界二氧化碳，并对所述高压工质超临界二氧化碳进行加热，再送入所述燃煤锅炉本体；所述碳捕集吸附塔接收所述烟道排放的烟气，通过物理性变温吸附法捕集所述烟气中的二氧化碳；所述碳捕集吸附塔以所述工质压缩系统中高温回热器的高温侧出口的部分工质乏气作为第二解吸热源；所述碳捕集吸附塔利用所述第一解吸热源和所述第二解吸热源，加热所述吸附剂解吸以得到高纯度二氧化碳，并将所述高纯度二氧化碳送入所述产品气再利用系统；所述产品气再利用系统对所述高纯度二氧化碳进行压缩、冷却并送至后续处理设备中，同时，所述工质压缩系统中的主压缩机抽取部分所述压缩、冷却后的高纯度二氧化碳至自身进口处，以防止所述主压缩机在准备发电阶段出现两相状态；所述主压缩机产生的部分工质超临界二氧化碳，通过所述产品气再利用系统中压缩后的高纯度二氧化碳的余热对其进行加热。2.根据权利要求1所述的发电站系统，其特征在于，所述碳捕集吸附塔为管壳式结构，内管铺设所述吸附剂，壳程通过高温介质；所述壳程包括：第一壳程和第二壳程，所述第一壳程中通过所述中温段的烟气，作为所述第一解吸热源，所述第二壳程中通过所述高温回热器的高温侧出口工质乏气，作为所述第二解吸热源。3.根据权利要求2所述的发电站系统，其特征在于，所述吸附剂包括：5A沸石分子筛；所述碳捕集吸附塔利用部分的所述高纯度二氧化碳吹扫床层，以清理所述吸附剂的孔隙和所述床层的空隙中的其他气体，进一步促进所述吸附剂解吸。4.根据权利要求1所述的发电站系统，其特征在于，所述烟道包括：第一空气预热器和第二空气预热器；所述第一空气预热器和所述第二空气预热器在所述烟道内交错布置；所述第二空气预热器利用低温段的烟气对所述一次风和所述二次风进行第一次预热，并将预热后的一次风送入所述燃煤锅炉本体，将预热后的二次风送入所述第一空气预热器；所述第一空气预热器利用所述中温段的烟气对所述预热后的二次风再次加热，并将再2CN112178672A权利要求书2/3页次加热后的所述预热后的二次风送入所述燃煤锅炉本体。5.根据权利要求1所述的发电站系统，其特征在于，所述产品气再利用系统包括：产品气压缩机和所述冷却器；所述产品气压缩机对所述高纯度二氧化碳进行压缩并将压缩后的高纯度二氧化碳送至所述冷却器；所述冷却器对所述压缩后的高纯度二氧化碳进行换热冷却，并送入后续处理设备中，同时，所述冷却