專利名稱：用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法和裝置的制作方法
用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化
碳的方法和裝置本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的方法，尤其是一種用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法。本發(fā)明還涉及一種燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其帶有一個用于從廢氣中分離出二氧化碳的分離裝置。在用于產(chǎn)生電能的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備中，由于化石燃料的燃燒而產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣。這種產(chǎn)物通常被排放到大氣中。聚積在大氣中的二氧化碳妨礙了地球的熱輻射并且由于所謂的溫室效應(yīng)導(dǎo)致地表溫度上升。為了能夠減少燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備中二氧化碳的排放，可以將二氧化碳從廢氣中分離出來。普遍已知各種用于從氣體混合物中分離二氧化碳的方法。尤其是為了從燃燒過程后的廢氣中分離二氧化碳而經(jīng)常使用吸收-解吸的方法。在大規(guī)模技術(shù)應(yīng)用中，通過用洗滌劑的吸收-解吸法進(jìn)行所述的二氧化碳分離。 在一個經(jīng)典的吸收-解吸過程中，廢氣在一個吸收塔中與作為洗滌劑的選擇性溶劑相接觸。在此，二氧化碳的吸收通過化學(xué)或物理過程進(jìn)行。清潔過的廢氣從吸收塔中流出以便進(jìn)一步處理或排出。由二氧化碳加載后的溶劑被導(dǎo)入解吸塔中以便分離出二氧化碳并且使溶劑再生。解吸塔中的分離可以通過熱學(xué)方法進(jìn)行。在此，加熱加載后的溶劑，就產(chǎn)生了一種由氣態(tài)二氧化碳和蒸汽狀的溶劑組成的氣體-蒸汽混合物，即所謂的余汽(Brildendampf)。 接著將蒸汽狀的溶劑與二氧化碳分離?，F(xiàn)在可在多個階段中對二氧化碳進(jìn)行壓縮和冷卻。 在處于液態(tài)或冷凍狀態(tài)時，二氧化碳可以被輸送以便儲存或利用。再生的溶劑被重新導(dǎo)入吸收塔，在吸收塔中再生的溶劑又可以從含有二氧化碳的廢氣中吸收二氧化碳?，F(xiàn)有的用于從廢氣中分離二氧化碳的方法其主要問題尤其在于，用于解吸的、形式為熱能的能量消耗非常大。在現(xiàn)有技術(shù)中迄今未找到充分減少集成在發(fā)電站過程中的、 用于分離二氧化碳的分離設(shè)備的能量消耗的可用改善方案。在化學(xué)工業(yè)中，為了節(jié)省解吸過程中的熱能，已知多種擴(kuò)展的線路布置。在 EP0133208中示出了一種用于支持解吸器中的吸收劑再生的方法，即所謂的貧溶劑閃蒸法 (Lean-Solvent-Flash-Verfahren)。EP1759756-A1 示出了貧溶劑再熱法(Lean-Solvent-R eheating-Verfahren)，其中，解吸過程受到側(cè)面的支持。一種在DE^17084_C2中公開的線路布置通過側(cè)面冷卻支持吸收過程。專利文獻(xiàn)DE1167318公開了一種擴(kuò)展線路布置的另一方法，即所謂的分路饋給法(Split-Feed-Verfahren)。然而，用于從廢氣中分離二氧化碳的用于化學(xué)工業(yè)中的擴(kuò)展線路布置的已知標(biāo)準(zhǔn)方法不能順利地適用于其它的應(yīng)用。恰恰在將二氧化碳分離方法集成到發(fā)電站過程中時， 擴(kuò)展的線路布置會在與發(fā)電站過程相關(guān)作用的整體收支平衡上明顯減小能量的節(jié)省，或者甚至對能量節(jié)省產(chǎn)生負(fù)面影響。即使是可能的本身能量需求的下降也不一定能使得總效率上升。就算彼此共同作用，在將二氧化碳分離方法集成到發(fā)電站過程中時預(yù)期也不會產(chǎn)生有利的總效率。因此附加的消耗被證明是不經(jīng)濟(jì)的。因此，由現(xiàn)有技術(shù)已知的二氧化碳分離方法的普遍缺點(diǎn)尤其還是較高的能量消
4耗。恰恰在將分離方法集成到燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備中時，這個缺點(diǎn)導(dǎo)致燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的總效率不期望地變差。就算在通過化學(xué)工業(yè)中的已知擴(kuò)展線路布置對標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行擴(kuò)展時，分離方法的能量需求迄今還是不能被顯著地降低。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法，該方法在本身能量需求較低而且發(fā)電站過程的整體設(shè)備效率有利的同時實(shí)現(xiàn)了較高的分離效率。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題在于，提供一種帶有二氧化碳分離裝置的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，該分離裝置在本身能量需求較低而且發(fā)電站設(shè)備的整體效率有利的同時實(shí)現(xiàn)了較高的分離效率。針對方法的技術(shù)問題按本發(fā)明通過一種用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法解決，其中，在燃燒過程中燃燒化石燃料，會產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣，在接下來的吸收過程中，使含有二氧化碳的廢氣與吸收介質(zhì)相接觸，二氧化碳被吸收介質(zhì)吸收，并且形成加載后的吸收介質(zhì)和清潔過的廢氣，在接下來的解吸過程中，加載后的吸收介質(zhì)被再生，并且形成再生的吸收介質(zhì)，其中，至少在第一支流和第二支流中將所述加載后的吸收介質(zhì)輸送給所述解吸過程，并且其中在減壓過程中，對再生的吸收介質(zhì)進(jìn)行減壓，并且形成蒸汽狀的吸收介質(zhì)，接著將蒸汽狀的吸收介質(zhì)導(dǎo)回至解吸過程。本發(fā)明基于這樣的考慮出發(fā)，即從化學(xué)工藝技術(shù)中的公知方法得到所述技術(shù)問題的解決方案?？梢詮谋姸嗫煽坎⑶页墒斓牟煌郊泳€路布置中選擇這些方法，這些方法即使在發(fā)電站過程中的相互共同作用下也不會補(bǔ)償(抵消)或過補(bǔ)償它們的積極特性。本發(fā)明的核心在于，將這些方法這樣相互結(jié)合，使得它們的積極效果可以在很大程度上相互平衡。這點(diǎn)按照本發(fā)明通過有針對性地將分路饋給法與貧溶劑閃蒸法相結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。出乎意料的是，人們恰恰在將這兩種方法結(jié)合時發(fā)現(xiàn)可以顯著降低分離裝置本身的能量消耗，還可以明顯提高使用二氧化碳分離設(shè)備的發(fā)電站過程的總效率。由此大幅降低了二氧化碳分離過程的成本。在貧溶劑閃蒸法中，解吸塔池槽中的蒸發(fā)通過真空閃蒸容器 (Vakuum-Flashbehalter)支持。在此用到了溶劑的沸點(diǎn)在壓力較低時減小的效果。用于在閃蒸容器中形成真空所需的電能與省掉的用于蒸發(fā)溶劑的熱能相比相當(dāng)小，從而使整體的效果是正面的。在分路饋給法中，加載后的溶劑流被吸收塔迎面劃分，并且部分在低溫狀態(tài)下導(dǎo)入解吸塔的頂部。由此，位于解吸塔頂部的余汽已在很大程度上被冷凝。這為連接在解吸塔之后的冷凝器減輕了負(fù)擔(dān)，因此該冷凝器不需將熱量通過冷卻水向外導(dǎo)出。取而代之，熱量可以直接應(yīng)用于加熱加載后的溶劑。按照本發(fā)明，這些方法被有針對性地結(jié)合并且集成到發(fā)電站過程中。為此，加載后的吸收介質(zhì)至少在兩個支流中輸送至解吸過程。對于在至少兩個支流中的輸送不需要附加的能量。第一支流可以當(dāng)余汽在解吸過程中占主導(dǎo)的這個過程階段中輸送給解吸過程。通過用第一支流中加載后的吸收介質(zhì)加載余汽而使余汽冷凝。由此為緊接在解吸過程之后的冷凝過程減輕了負(fù)擔(dān)，并且省去了用于導(dǎo)引冷凝過程的冷卻水的電能。此外，輸送的加載后的吸收介質(zhì)通過冷凝而升溫并且可供解吸過程使用。由于省去了預(yù)熱過程，因此節(jié)省了解吸過程中形式為熱蒸汽的熱能。
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第二支流在其可供解吸過程直接使用的這個過程階段輸送給解吸過程。同樣可以考慮在解吸單元的多個過程階段在多個支流中輸送加載后的吸收介質(zhì)?，F(xiàn)在離開解吸過程的再生吸收介質(zhì)被輸送給減壓過程，在該過程中對吸收介質(zhì)進(jìn)行減壓。使用電能產(chǎn)生負(fù)壓。通過減壓，一部分吸收介質(zhì)蒸發(fā)。因此減壓過程將液態(tài)吸收介質(zhì)與蒸汽狀的吸收介質(zhì)分離開?，F(xiàn)在將蒸汽狀的吸收介質(zhì)導(dǎo)回至解吸過程。導(dǎo)回的蒸汽狀吸收介質(zhì)由此支持解吸過程并且因此節(jié)省了形式為熱蒸汽的熱能。節(jié)省的熱蒸汽由此可以用于在發(fā)電站過程中產(chǎn)生電能。分路饋給法與貧溶劑閃蒸法的結(jié)合出乎意料地只對本身產(chǎn)生非常小的影響。因此可以沒有顯著減少地將單個方法對于分離方法本身能量消耗的貢獻(xiàn)幾乎(直接)相加。在此提高了分離效率。在此特別讓人驚訝的是，通過兩種方法按本發(fā)明的結(jié)合也在同等程度上提高了發(fā)電站過程的總效率。在二氧化碳分離方法的一種有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，將第一支流調(diào)節(jié)到溫度T1，將第二支流調(diào)節(jié)到溫度τ2。溫度1\低于溫度Τ2。在此，溫度T1大約相當(dāng)于離開吸收過程的加載后的吸收介質(zhì)的溫度。根據(jù)解吸過程的運(yùn)行條件，也可能需要將溫度T1調(diào)節(jié)到另一個溫度。溫度的調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)過程進(jìn)行。根據(jù)解吸過程中所需的運(yùn)行條件來調(diào)節(jié)溫度T1和
ilm, T2 ο在二氧化碳分離方法的另一種有利的設(shè)計(jì)方案中，在減壓過程中分離出再生的吸收介質(zhì)，并且在熱交換過程中將該再生的吸收介質(zhì)的熱量導(dǎo)走并輸送給第二支流中加載后的吸收介質(zhì)。這實(shí)現(xiàn)了對還存在于再生的吸收介質(zhì)中的熱量的利用，以便加熱第二支流中的加載后的吸收介質(zhì)。因此，通過調(diào)節(jié)熱交換過程可以同時調(diào)節(jié)溫度τ2。相宜地，減壓過程在壓力P1下進(jìn)行，并且解吸過程在壓力P2下進(jìn)行，其中將壓力P1 調(diào)節(jié)為低于壓力Ρ2。通過減壓過程中較低的壓力P1實(shí)現(xiàn)了吸收介質(zhì)的蒸發(fā)。在此，壓力P2 可以高于大氣壓，由此壓力P1處于大氣壓和壓力P2之間。在二氧化碳分離方法的一種特別的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，將壓力P2調(diào)節(jié)為大約相當(dāng)于大氣壓。這實(shí)用地通過在大氣壓下進(jìn)行解吸過程而實(shí)現(xiàn)。由此將壓力P1調(diào)節(jié)為低于大氣壓。在二氧化碳分離方法的一種有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，蒸汽狀的吸收介質(zhì)在導(dǎo)回至解吸過程之前被壓縮。在此將壓力P1升高到壓力Ρ2。壓縮的目的是將蒸汽狀的吸收介質(zhì)導(dǎo)回至解吸過程。在此，優(yōu)選在池槽區(qū)域內(nèi)進(jìn)行導(dǎo)回。相宜地，從吸收過程中獲取加載后的吸收介質(zhì)的總流，其中，該總流至少分為第一支流和第二支流，同樣也可以分為多個支流。優(yōu)選通過調(diào)節(jié)過程控制第一支流和第二支流的劃分。在此，根據(jù)解吸過程中所需的運(yùn)行條件進(jìn)行所述調(diào)節(jié)。劃分也可理解為分流或部分抽取。理論上也可以考慮在多個支流中從吸收過程中抽取加載后的吸收介質(zhì)。在二氧化碳分離方法的一種有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，在解吸過程中通過所述加載后的吸收介質(zhì)的再生而形成由氣態(tài)二氧化碳和蒸汽狀吸收介質(zhì)組成的氣體-蒸汽混合物，其中，在冷凝過程中從該氣體-蒸汽混合物中冷凝出冷凝液。冷凝過程在此連接在解吸過程之后。氣體-蒸汽混合物在很大程度上是指余汽。冷凝液的成分與所使用的吸收介質(zhì)有關(guān)。 在按本發(fā)明的方法中在很大程度上冷凝出的是純水。通過分路饋給法明顯減輕了冷凝過程的負(fù)擔(dān)，因此一方面只需為冷凝提供較少的冷卻水，另一方面產(chǎn)生的冷凝液也減少了。優(yōu)選將由H2O和胺衍生物組成的溶液用作吸收介質(zhì)。相比基于氨的吸收介質(zhì)，使用由H2O和胺衍生物組成的溶液風(fēng)險更小并且對環(huán)境的負(fù)面影響更少。所述方法優(yōu)選應(yīng)用在燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)電站設(shè)備上或組合式燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備上。針對裝置的技術(shù)問題通過一種燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備解決，其帶有一個連接在燃燒裝置之后并且可流過含有二氧化碳的廢氣的用于二氧化碳的分離裝置，其中，該分離裝置具有一個用于從含有二氧化碳的廢氣中吸收二氧化碳的吸收單元和一個用于排出所吸收的二氧化碳的解吸單元，其中，為了使加載后的吸收介質(zhì)導(dǎo)引通過，所述吸收單元與解吸單元通過一條連接管道相連，其中，所述連接管道具有第一分支管道和第二分支管道， 并且第一分支管道和第二分支管道在不同的連接部位處與解吸單元連接，并且所述解吸單元與一個壓力罐連接，其中，可通過蒸汽管道將在所述壓力罐內(nèi)形成的蒸汽導(dǎo)回至吸收單元中。本發(fā)明基于這樣的考慮出發(fā)，即將分路饋給布置與貧溶劑閃蒸共同集成到分離裝置中。為此，連接管道具有第一和第二分支管道，也可以具有更多的分支管道。第一分支管道在此在一個與第二分支管道不同的連接部位上與解吸單元連接。在一個垂直設(shè)置的解吸塔中，連接部位水平地相互間隔。連接部位的水平布置可以根據(jù)結(jié)構(gòu)而變化。分支管道設(shè)計(jì)用于導(dǎo)引通過加載后的吸收介質(zhì)。連接在解吸單元之后的是一個壓力罐，其通過一條用于導(dǎo)引通過再生吸收介質(zhì)的合適的管道與解吸單元連接。壓力罐是指所謂的閃蒸容器，介質(zhì)可在其中蒸發(fā)。此外，壓力罐通過用于蒸汽的導(dǎo)回管道與解吸單元連接。分路饋給布置能夠以驚人的方式與貧溶劑閃蒸結(jié)合。通過運(yùn)行燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備發(fā)現(xiàn)這兩種布置的相互影響非常小。因此可以沒有顯著減少地將單個方法對于分離方法本身能量消耗的貢獻(xiàn)以及對于發(fā)電站過程總效率的貢獻(xiàn)(直接)相加，同時提高了分離效率。在燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的一種適宜的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中，連接管道在某一連接部位與所述吸收單元連接。因此，需要在運(yùn)行中從吸收單元導(dǎo)出的吸收介質(zhì)通過連接管道只在一個部位排出。也可以考慮在多個連接部位排出需要導(dǎo)出的吸收介質(zhì)。在垂直設(shè)置的吸收塔中，所述多個連接部位可以垂直或水平地相互間隔地布置。所述壓力罐內(nèi)優(yōu)選可調(diào)節(jié)為真空。為此相應(yīng)地設(shè)計(jì)壓力罐使其包括真空泵和壓力閥。在燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的一種特別的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中設(shè)有一個熱交換器，該熱交換器在初級側(cè)連接到所述第二分支管道中，在次級側(cè)導(dǎo)入地與壓力罐相連，并且在次級側(cè)導(dǎo)出地與吸收單元相連。由此可以在燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備運(yùn)行時將熱量從壓力罐中再生的吸收介質(zhì)處傳遞到第二分支管道中加載后的吸收介質(zhì)處。由此冷卻再生的吸收介質(zhì)以便重新用于吸收單元中，并且加熱加載后的吸收介質(zhì)以便使其在解吸單元中再生。在燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的一種有利的設(shè)計(jì)方案中，在蒸汽管道中連接有一個壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)是指一種可以將蒸汽從壓力罐轉(zhuǎn)移到解吸單元中的裝置。壓縮機(jī)優(yōu)選是帶有止回閥的真空泵。止回閥防止介質(zhì)從解吸單元回流至壓力罐中。在本發(fā)明的另一種有利的擴(kuò)展設(shè)計(jì)中設(shè)有一個調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥通過連接管道與吸收單元連接并且通過第一分支管道和第二分支管道與解吸單元連接，使得在運(yùn)行中流過連接管道的吸收介質(zhì)能夠以比例V分流到第一分支管道和第二分支管道中。在此，根據(jù)解吸單元中所需的運(yùn)行條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備優(yōu)選設(shè)計(jì)為包括一個燃燒的蒸汽鍋爐和一個蒸汽輪機(jī)的蒸汽發(fā)電站設(shè)備，或設(shè)計(jì)為燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備，其包括一個燃?xì)廨啓C(jī)和連接在所述燃?xì)廨啓C(jī)排氣側(cè)的廢熱蒸汽發(fā)生器，該廢熱蒸汽發(fā)生器連接在蒸汽輪機(jī)的水-蒸汽循環(huán)中。以下借助示意性附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中

圖1示出燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的二氧化碳分離方法的實(shí)施例；圖2示出帶有二氧化碳分離裝置的蒸汽發(fā)電站設(shè)備的實(shí)施例；圖3示出帶有二氧化碳分離裝置的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備的實(shí)施例。圖1所示的二氧化碳分離方法主要示出了解吸過程10和減壓過程20。加載后的吸收介質(zhì)25通過第一支流30和第二支流40輸送至解吸過程。在解吸過程10的不同過程階段中進(jìn)行所述輸送。加載后的吸收介質(zhì)25在解吸過程10中再生。在此形成由二氧化碳和蒸汽狀的吸收介質(zhì)組成的氣體-蒸汽混合物50。離開解吸過程10的是氣體-蒸汽混合物50和再生的吸收介質(zhì)26。接著將再生的吸收介質(zhì)沈輸送至減壓過程20。在減壓過程20中，在一個比解吸過程中的壓力低的壓力下使蒸汽狀的吸收介質(zhì)27與再生的吸收介質(zhì)26a分離。再生的吸收介質(zhì)26a被導(dǎo)出減壓過程20并且導(dǎo)回至吸收循環(huán)中。蒸汽狀的吸收介質(zhì)27被導(dǎo)回至解吸過程中。圖2所示的帶有集成的二氧化碳分離裝置的蒸汽發(fā)電站設(shè)備主要包括一個燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器60和一個連接在該燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器60之后的二氧化碳分離裝置70。為了導(dǎo)出廢氣，燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器60通過廢氣管道80與分離裝置70連接。此外該燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器60還連接在水-蒸汽循環(huán)90中。該燃燒蒸汽鍋爐 60通過水-蒸汽循環(huán)90與一個可驅(qū)動發(fā)電機(jī)110的蒸汽輪機(jī)100連接。分離裝置70由吸收單元120、解吸單元130、壓力罐140、壓縮機(jī)150、熱交換器 160、冷凝器170、加熱裝置180和熱交換器190組成。吸收單元120通入廢氣管道80中。其它裝置也可以通入廢氣管道80中，例如脫硫設(shè)備或鼓風(fēng)機(jī)。為了導(dǎo)引加載后的吸收介質(zhì)，在吸收單元120上連接有一個吸收介質(zhì)管道200。該吸收介質(zhì)管道在分叉205處分為第一分支管道201和第二分支管道202。第一分支管道201在第一連接部位210處并且第二分支管道202在第二連接部位211處與解吸單元130連接。在第二分支管道202的初級側(cè)連接有熱交換器160。在解吸單元130之后連接有一個冷凝器170，該冷凝器通過冷凝管道220與解吸單元130連接。解吸單元通過吸收介質(zhì)管道230與吸收單元120和加熱裝置180連接。在吸收介質(zhì)管道230中連接有一個壓力罐140。該壓力罐140設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生負(fù)壓并且通過蒸汽管道 231與解吸單元130連接。在蒸汽管道231中連接有一個壓縮機(jī)150。在此未示出用于在壓力罐140中產(chǎn)生和調(diào)節(jié)負(fù)壓的其它裝置。此外，壓力罐140通過吸收介質(zhì)管道230與加熱裝置180連接。
吸收介質(zhì)管道230在次級側(cè)與熱交換器160連接，從而由在吸收介質(zhì)管道230中導(dǎo)引的吸收介質(zhì)中吸收熱量，并且可以傳遞給在第二分支管道202中導(dǎo)引的吸收介質(zhì)。附加地，可以在吸收介質(zhì)管道230中連接其它裝置，例如熱交換器或吸收介質(zhì)泵。 加熱裝置180相當(dāng)于一個熱交換器并且連接在水-蒸汽循環(huán)90中。該水-蒸汽循環(huán)90可以具有其它裝置，例如散熱器或泵。圖3示出了一個帶有集成的二氧化碳分離裝置70的燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備 56。燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備56主要包括燃?xì)廨啓C(jī)101，其通過一根軸驅(qū)動過程壓縮機(jī) 102和發(fā)電機(jī)111 ；連接在燃?xì)廨啓C(jī)101排氣側(cè)的廢熱蒸汽發(fā)生器112，其通過燃?xì)廨啓C(jī)101 點(diǎn)燃并且用于產(chǎn)生蒸汽；蒸汽輪機(jī)100，其通過一根軸與發(fā)電機(jī)110連接并且通過蒸汽管道與廢熱蒸汽發(fā)生器112連接。廢熱蒸汽發(fā)生器112導(dǎo)引廢氣地與分離裝置70連接。連接在廢熱蒸汽發(fā)生器112之后的分離裝置70基本上與圖2中蒸汽發(fā)電站設(shè)備55的分離裝置類似地構(gòu)造。在此，以浙青-煤點(diǎn)燃的發(fā)電站過程(800MW)為例說明按本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。在這種燃燒化石燃料的過程中產(chǎn)生具有約10%至15% (體積比)的二氧化碳的廢氣。在廢氣中所含二氧化碳的分離率需達(dá)到90%時，為了分離出一噸CO2，二氧化碳分離過程的標(biāo)準(zhǔn)線路布置需要3. 5GJ/t。。2的熱能需求。該吸收-解吸過程的標(biāo)準(zhǔn)線路布置作為以下計(jì)算的參照基準(zhǔn)。通過使用分路饋給法，可以將用于分離一噸(X)2的熱能需求降至3. lGJ/t。。2。由此可以相比所述參照值減少7. 5%的總電功率損失。這種措施將分離過程的相對的(X)2減排成本降低了 9.9%。貧溶劑閃蒸法的單獨(dú)集成使得用于分離一噸(X)2的能量需求降至2. 3GJ/t。。2。由此可以減少9. 2%的總電功率損失，從而將分離過程的相對的(X)2減排成本降低8. 2%?，F(xiàn)在通過本發(fā)明幾乎可以將這兩種方法的優(yōu)點(diǎn)相疊加。因此這兩種方法的結(jié)合并未對本身能量需求產(chǎn)生負(fù)面影響，因此在這個例子中為了分離出一噸(X)2需要2. 3GJ/t。。2 的能量。總電功率損失可以減小15%并且分離過程的相對的(X)2減排成本甚至可以降低 16. 9%。因此，通過本發(fā)明可以提供一種帶有集成的二氧化碳分離過程的發(fā)電站過程，其中通過有針對性地將分路饋給法與貧溶劑閃蒸法相結(jié)合可以明顯提高發(fā)電站設(shè)備的發(fā)電量。這之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是因?yàn)閷煞N方法相結(jié)合的分離過程本身的能量需求以驚人的方式明顯少于分別單獨(dú)布置各線路的能量需求。通過同時較少的投入需求，可以大幅降低用于二氧化碳分離的成本。
權(quán)利要求
1.一種用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法，其中，a)在燃燒過程中燃燒化石燃料，產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣，b)在吸收過程中，使含有二氧化碳的廢氣與吸收介質(zhì)相接觸，二氧化碳被吸收介質(zhì)吸收，并且形成加載后的吸收介質(zhì)05)和清潔過的廢氣，c)在解吸過程(10)中，加載后的吸收介質(zhì)05)被再生，并且形成再生的吸收介質(zhì) (26),d)至少在第一支流(30)和第二支流00)中將所述加載后的吸收介質(zhì)0 輸送給所述解吸過程(10)，e)在減壓過程OO)中，對所述再生的吸收介質(zhì)06)進(jìn)行減壓，并且形成蒸汽狀的吸收介質(zhì)(27)，并且將所述蒸汽狀的吸收介質(zhì)(XT)導(dǎo)回至所述解吸過程(10)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述第一支流(30)調(diào)節(jié)到溫度T1，將所述第二支流GO)調(diào)節(jié)到溫度T2，其中，溫度T1低于溫度T2。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在所述減壓過程OO)中分離出再生的吸收介質(zhì)(沈)，并且在熱交換過程中將該再生的吸收介質(zhì)06)的熱量導(dǎo)走，并輸送給所述第二支流(40)中加載后的吸收介質(zhì)(25) 0
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，所述減壓過程OO)在壓力P1下進(jìn)行，并且所述解吸過程(10)在壓力P2下進(jìn)行，其中將壓力P1調(diào)節(jié)為低于壓力Ρ2。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述壓力P2大約相當(dāng)于大氣壓。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，所述蒸汽狀的吸收介質(zhì)(XT)在導(dǎo)回至解吸過程(10)之前被壓縮。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中，從吸收過程中獲取加載后的吸收介質(zhì) (25)的總流，其中，該總流被分為第一支流(30)和第二支流00)。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其中，在解吸過程(10)中通過所述加載后的吸收介質(zhì)0 的再生而形成由氣態(tài)二氧化碳和蒸汽狀吸收介質(zhì)組成的氣體-蒸汽混合物 (50)，其中，在冷凝過程中從該氣體-蒸汽混合物中冷凝出冷凝液。
9.按權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其中，將由H2O和胺衍生物組成的溶液用作吸收介質(zhì)。
10.按權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用在燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)電站設(shè)備(5 上。
11.按權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用在組合式燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備(56)上。
12.一種燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其帶有一個連接在燃燒裝置之后并且可流過含有二氧化碳的廢氣的用于二氧化碳的分離裝置(70)，其中，該分離裝置(70)具有一個用于從含有二氧化碳的廢氣中吸收二氧化碳的吸收單元(120)和一個用于排出所吸收的二氧化碳的解吸單元(130)，其中，為了傳輸加載后的吸收介質(zhì)，所述吸收單元(120)與解吸單元(130)通過一條連接管道(200)相連，其特征在于，所述連接管道(200)具有第一分支管道O01)和第二分支管道002)，其中，所述第一分支管道(201)和第二分支管道(202)在不同的連接部位Ο10，211)處與所述解吸單元(130)連接，并且所述解吸單元(130)與一個壓力罐(140)連接，其中，可通過蒸汽管道(231)將在所述壓力罐(140)內(nèi)形成的蒸汽導(dǎo)回至吸收單元(130)中。
13.按權(quán)利要求12所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述連接管道 (200)在一連接部位處與所述吸收單元(120)連接。
14.按權(quán)利要求12或13所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，所述壓力罐 (140)內(nèi)可調(diào)節(jié)為真空。
15.按權(quán)利要求12至14之一所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一個熱交換器(160)，該熱交換器(160)在初級側(cè)連接到所述第二分支管道O02)中，在次級側(cè)導(dǎo)入地與壓力罐(140)相連，并且在次級側(cè)導(dǎo)出地與吸收單元(120)相連。
16.按權(quán)利要求12至14之一所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，在所述蒸汽管道031)中連接有一個壓縮機(jī)。
17.按權(quán)利要求12至15之一所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，設(shè)有一個調(diào)節(jié)閥，該調(diào)節(jié)閥導(dǎo)入地通過所述連接管道(200)與吸收單元(120)連接并且導(dǎo)出地通過所述第一分支管道(201)和第二分支管道(20 與解吸單元(130)連接，使得在運(yùn)行中流過連接管道O00)的吸收介質(zhì)以比例V分流到第一分支管道O01)和第二分支管道 (202)中。
18.按權(quán)利要求12至16之一所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，該發(fā)電站設(shè)備設(shè)計(jì)為一個包括燃燒化石燃料的蒸汽發(fā)生器(60)和蒸汽輪機(jī)(100)的蒸汽發(fā)電站設(shè)備(55)。
19.按權(quán)利要求12至16之一所述的燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備，其特征在于，該發(fā)電站設(shè)備設(shè)計(jì)為一個燃?xì)夂驼羝啓C(jī)發(fā)電站設(shè)備(56)，其包括燃?xì)廨啓C(jī)(101)和連接在所述燃?xì)廨啓C(jī)(101)排氣側(cè)之后的廢熱蒸汽發(fā)生器(112)，該廢熱蒸汽發(fā)生器(11 連接在蒸汽輪機(jī)(100)的水-蒸汽循環(huán)(90)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從燃燒化石燃料的發(fā)電站設(shè)備的廢氣中分離出二氧化碳的方法。在此，發(fā)電站設(shè)備包括了一個燃燒化石燃料的燃燒過程，其中會產(chǎn)生含有二氧化碳的廢氣。在接下來的吸收過程中，使含有二氧化碳的廢氣與吸收介質(zhì)相接觸，二氧化碳被吸收介質(zhì)吸收，并且形成加載后的吸收介質(zhì)和清潔過的廢氣。在接下來的解吸過程(10)中，加載后的吸收介質(zhì)被再生，并且形成再生的吸收介質(zhì)(26)，其中，至少在第一支流(30)和第二支流(40)中將所述加載后的吸收介質(zhì)(25)輸送給所述解吸過程(10)。在緊接著解吸過程(10)的減壓過程中，對再生的吸收介質(zhì)(26)進(jìn)行減壓，并且形成蒸汽狀的吸收介質(zhì)(27)。接著將蒸汽狀的吸收介質(zhì)(27)導(dǎo)回至解吸過程(10)。
文檔編號B01D53/14GK102300619SQ200980155617
公開日2011年12月28日 申請日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月28日
發(fā)明者H.施拉姆, P.里克特, R.施耐德 申請人:西門子公司