一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统的制作方法

1.本实用新型涉及节能环保技术领域，尤其涉及一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统。

背景技术：

2.化石燃料的燃烧导致大气中co2含量的激增，进而产生温室效应，影响人类的生存。ccus(carbon capture，utilization and storage，碳捕集、利用和封存)是降碳必不可少的技术方向，ccus也是实现化石能源深度减排的唯一途径。
3.目前，二氧化碳捕集技术主要有化学吸收法、物理膜分离法和吸附法。化学吸收法的优点是技术成熟，捕集纯度高，纯度达到97％～99％左右，但存在能耗高、占地面积大和系统复杂等缺点。物理膜分离法的优点是占地面积小、系统简单，但捕集纯度低，已投产纯度仅达60％-85％左右，电耗高、烟道气商业化应用少。物理吸附法存在吸附剂用量大，吸附剂再生困难等问题。目前使用化学吸收法进行二氧化碳捕集较为普遍。
4110624363a公开了一种醇胺法捕集烟气中二氧化碳的加压再生方法，该方法与传统的醇胺法捕集烟气中二氧化碳的工艺不同，其再生过程不是单一的常压再生，而是先进行常压再生，然后将溶液加压后进行加压再生。该方法具有再生反应的热效率高、再生能耗显著下降、流程简单、无需引入外部高压气提气、热量利用效率高、再生得到的二氧化碳压力高等优点，在二氧化碳捕集领域具有很好的应用前景。
5106693648a公开了一种强化结晶氨法二氧化碳捕集系统及其方法，该系统包括冷却装置、吸收塔、水洗塔、水洗液分离装置、结晶器、乙醇罐、固液分离器、再生塔、再沸器、氨氮分离器与氨气吸收剂再生利用装置；所述的冷却装置与吸收塔的下部、结晶器、固液分离器、再生塔、氨氮分离器、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；吸收剂再生利用装置与吸收塔的上部相连形成循环，所述的再沸器安装在再生塔内；所述的吸收塔与水洗塔、水洗液分离装置、氨气吸收剂再生利用装置依次相连；所述的连接方式为管道连接。该突破传统有机胺法和氨法捕碳工艺，强化低碳化度氨水结晶，具有吸收反应速率快、吸收剂利用率高、减少氨逃逸和最大限度的降低再生能耗等优点。
6103143249a公开了一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法与装置，该装置包括烟气预处理系统所包含的脱硝、除尘和脱硫系统，以及水洗塔、吸收塔和再生塔等主塔设备；该装置还包括有蒸汽供给系统、溶液储罐系统、烟气干燥/吸附和换热系统、溶液吸收-再生系统，以及胺回收加热器。该装置将电厂和二氧化碳捕集有机集成于一个系统，有效利用了电厂大量的蒸汽供给条件，解决了烟道气带水进入脱碳循环系统破坏水平衡的问题，大大降低了脱碳溶剂消耗量。
7.但上述方案均没有在二氧化碳捕集过程中对气体中的热量进行利用，一定程度上造成了能量浪费。因此，开发一种胺法捕集二氧化碳解析塔能量利用的装置系统具有重要意义。

技术实现要素：

8.鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，所述能量回收装置系统将二氧化碳捕集系统中解析塔出口热气体的能量回收利用，作为热源加热燃煤锅炉系统的补给水，以提高燃煤锅炉补给水温度，使锅炉燃烧更稳定，大大降低能耗成本。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，所述装置系统包括二氧化碳捕集系统和燃煤锅炉系统，所述二氧化碳捕集系统通过解析塔出口的二氧化碳冷却装置与燃煤锅炉系统的第一补给水管道相连。
11.本实用新型所述能量回收装置系统将二氧化碳捕集系统与燃煤锅炉系统进行耦合，将二氧化碳捕集系统中解析塔出口热气体与燃煤锅炉系统中的补给水进行换热，增加补给水的热量；在实现对燃煤锅炉系统排放的二氧化碳进行有效的捕集的同时，也实现了二氧化碳捕集系统中热量的回收利用。
12.本实用新型所述能量回收装置系统可用于火力发电厂、水泥和钢铁等使用燃煤锅炉并需要对二氧化碳进行捕集的行业。
13.优选地，所述二氧化碳捕集系统包括依次连接的吸收塔系统、胺液系统和解析塔系统。
14.优选地，所述吸收塔系统包括吸收塔。
15.优选地，所述吸收塔的侧部设置有烟气进气管、第一贫胺液管道和第一富胺液管道。
16.优选地，所述吸收塔的侧部还设置有第一冷却管道和第二冷却管道。
17.优选地，在所述第一冷却管道上自物料流动方向依次设置有第一物料输送装置和第一冷却装置。
18.优选地，在所述第二冷却管道上自物料流动方向依次设置有第二物料输送装置和第二冷却装置。
19.优选地，所述吸收塔的顶部设置有烟气排放管。
20.优选地，所述吸收塔内从上至下依次设置有第一填料和第一气体分布装置。
21.优选地，所述第一填料包括至少三组填料段。
22.优选地，所述第一气体分布装置包括至少两个气体分布板。
23.优选地，所述胺液系统包括贫胺液系统和富胺液系统。
24.优选地，所述贫胺液系统包括自贫胺液流动方向依次连接的贫胺液输送装置、贫富胺液换热装置、贫胺液储存装置、贫胺液给料输送装置和贫胺液冷却装置。
25.优选地，所述贫胺液冷却装置经第一贫胺液管道与吸收塔系统相连。
26.优选地，所述贫胺液输送装置经第二贫胺液管道与解析塔系统相连。
27.优选地，所述富胺液系统包括自富胺液流动方向依次连接的富胺液输送装置和贫富胺液换热装置。
28.优选地，所述富胺液输送装置经第一富胺液管道与吸收塔系统相连。
29.优选地，所述贫富胺液换热装置经第二富胺液管道与解析塔系统相连。
30.优选地，所述解析塔系统包括解析塔。
31.优选地，所述解析塔的侧部设置有与解析塔循环连接的再沸装置。
32.本实用新型中从解析塔喷淋而下的富胺液与自再沸器蒸发出来自下而上的胺溶液水蒸汽逆向加热，从而将富胺液中的二氧化碳解析出来，完成整个解析过程。
33.优选地，所述解析塔的顶部设置有二氧化碳冷凝排放装置。
34.优选地，所述二氧化碳冷凝排放装置包括依次连接的二氧化碳冷却装置、回流液收集装置和回流液输送装置。
35.优选地，所述回流液收集装置的顶部设置有二氧化碳排放管。
36.本实用新型所述二氧化碳排放管排出的二氧化碳进入二氧化碳压缩提纯装置。
37.优选地，所述回流液输送装置与解析塔相连。
38.优选地，所述二氧化碳冷却装置的一端设置有补给水入口，另一端设置有补给水出口。
39.优选地，所述二氧化碳冷却装置的上部一侧设置有热气体入口，底部一侧设置有热气体出口。
40.优选地，所述解析塔经第一热气体管道与热气体入口相连。
41.优选地，所述回流液收集装置经第二热气体管道与热气体出口相连。
42.优选地，所述解析塔内设置有第二填料和第二气体分布装置。
43.优选地，所述第二填料包括至少三个填料段。
44.优选地，所述第二气体分布装置包括至少一个气体分布板。
45.优选地，所述燃煤锅炉系统包括依次连接的锅炉补给水系统和燃煤锅炉。
46.优选地，所述锅炉补给水系统包括依次连接的补给水箱和补给水输送装置。
47.本实用新型所述补给水来自市政供水系统或河流抽水，经过化学阴阳床、反渗透等水质处理后进入锅炉补给水箱；燃煤锅炉产生的蒸汽可进入汽轮机，进一步通过汽轮机带动发电机进行发电，也可以对采暖系统进行供热。
48.优选地，所述补给水输送装置经第一补给水管道与补给水入口相连。
49.优选地，所述燃煤锅炉的侧部设置有第二补给水管道。
50.优选地，所述燃煤锅炉经第二补给水管道与补给水入口相连。
51.优选地，所述燃煤锅炉的顶部设置有蒸汽管道。
52.作为本实用新型优选的技术方案，在火力发电厂中燃煤锅炉系统包括依次连接的锅炉、汽轮机、凝汽装置、低压加热装置、除氧装置和高压加热装置；所述汽轮机还与低压加热装置经抽汽系统管路相连。
53.本优选技术方案中凝汽装置产生的凝结水作为锅炉补给水使用。
54.优选地，所述凝汽装置与低压加热装置之间设置有补给水输送装置。
55.优选地，所述凝汽装置外接循环水输送装置。
56.本优选技术方案所述凝汽装置通过外接的循环水输送装置输送的冷水进行换热，使汽轮机排出的乏汽凝结成水，经过补给水输送装置进入低压加热装置等再次转变为锅炉给水。
57.优选地，所述第一补给水出水管设置在补给水输送装置的出口。
58.优选地，所述补给水输送装置的出口还设置有第二补给水出水管。
59.优选地，所述第二补给水出水管与低压加热装置相连。
60.优选地，所述除氧装置和高压加热装装置之间设置有给水输送装置。
61.本优选技术方案中凝汽装置产生的凝结水由补给水输送装置升压后进入低压加热装置和除氧装置，提高水温并除去水中的氧(以防止氧气腐蚀管道)，再由给水输送装置进一步升压，然后进入高压加热装置，回到锅炉，完成水—蒸汽—水的循环。
62.本实用新型所述装置系统的使用方法包括如下步骤：
63.二氧化碳的浓度为10％～40％的烟气进入吸收塔系统与38～42℃的贫胺液反应，脱除二氧化碳后排出；所述贫胺液吸收二氧化碳后转为富胺液；所述富胺液经胺液系统中的贫富胺液换热装置换热后进入解析塔系统进行解析；所述解析过程中产生的温度为100～120℃的包含二氧化碳和水蒸气的热气体进入二氧化碳冷却装置，在所述二氧化碳冷却装置中与燃煤锅炉系统中由第一补给水管道输送的温度为30～50℃的补给水进行换热，回收热量。
64.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
65.本实用新型提供的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统在对燃煤锅炉产生的二氧化碳进行捕集的同时，利用二氧化碳捕集系统中解析塔出口热气体加热燃煤锅炉的补给水，提高了燃煤锅炉补给水温度，使锅炉燃烧更稳定，并降低了整个装置系统能耗，达到了节能减排的效果。
附图说明
66.图1是实施例1提供的火力发电厂中胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中燃煤锅炉系统示意图。
67.图2是实施例1提供的火力发电厂中胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中二氧化碳捕集系统示意图。
68.图3是实施例1提供的火力发电厂中胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中二氧化碳冷却装置示意图。
69.图中：1-燃煤锅炉；2-汽轮机；3-凝汽装置；4-低压加热装置；5-除氧装置；6-高压加热装置；7-补给水输送装置；8-第一补给水出水管；9-第二补给水出水管；10-循环水输送装置；11-二氧化碳冷却装置；12-抽汽系统管路；13-吸收塔；14-烟气进气管；15-第一贫胺液管道；16-第一富胺液管道；17-第一物料输送装置；18-第一冷却装置；19-第二物料输送装置；20-第二冷却装置；21-烟气排放管；22-贫胺液输送装置；23-贫富胺液换热装置；24-贫胺液储存装置；25-贫胺液给料输送装置；26-贫胺液冷却装置；27-第二贫胺液管道；28-富胺液输送装置；29-第二富胺液管道；30-解析塔；31-再沸装置；32-回流液收集装置；33-回流液输送装置；34-二氧化碳排放管；35-热气体入口；36-热气体出口；37-补给水入口；38-补给水出口。
具体实施方式
70.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
71.下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
72.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
73.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接，可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
74.本领域技术人员理应了解的是，本实用新型中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本实用新型的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本实用新型对此不做特殊要求和具体限定。
75.实施例1
76.本实施例提供一种火力发电厂中胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，所述能量回收装置系统包括二氧化碳捕集系统和燃煤锅炉系统，所述二氧化碳捕集系统通过解析塔出口的二氧化碳冷却装置11与燃煤锅炉系统的第一补给水出水管8相连。所述能量回收装置系统将二氧化碳捕集系统的解析塔30的出口热气体与燃煤锅炉系统中的凝结水进行换热，增加补给水的热量；在实现对燃煤锅炉系统排放的二氧化碳进行有效的捕集的同时，也实现了二氧化碳捕集系统中热量的回收利用。
77.本实施例提供的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中燃煤锅炉系统示意图如图1所示，所述燃煤锅炉系统包括依次连接的燃煤锅炉1、汽轮机2、凝汽装置3、低压加热装置4、除氧装置5和高压加热装置6，所述汽轮机2中部分未完全做功的、具有一定温度和压力的蒸汽经抽汽系统管路12进入低压加热装置4进行利用，可减少低压加热装置4的额外能量供应。所述凝汽装置3与低压加热装置4之间设置有补给水输送装置7；所述凝汽装置3通过外接的循环水输送装置10输送的冷水进行换热，使汽轮机排出的乏汽凝结成水，经过补给水输送装置7进入低压加热装置4等再次转变为锅炉给水。所述第一补给水出水管8设置在补给水输送装置7的出口；所述补给水输送装置7的出口还设置有第二补给水出水管9；所述第二补给水出水管9与低压加热装置4相连。凝汽装置3产生的凝结水由补给水输送装置7升压后进入低压加热装置4和除氧装置5，提高水温并除去水中的氧(以防止氧气腐蚀管道)，再由给水输送装置进一步升压，然后进入高压加热装置6，回到锅炉1，完成水—蒸汽—水的循环。
78.本实施例提供的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中二氧化碳捕集系统示意图如图2所示，所述二氧化碳捕集系统包括依次连接的吸收塔系统、胺液系统和解析塔系统。所述吸收塔系统包括吸收塔13；所述吸收塔13的侧部设置有烟气进气管
14、第一贫胺液管道15和第一富胺液管道16；所述吸收塔13的侧部还设置有第一冷却管道和第二冷却管道；在所述第一冷却管道上自物料流动方向依次设置有第一物料输送装置17和第一冷却装置18；在所述第二冷却管道上自物料流动方向依次设置有第二物料输送装置19和第二冷却装置20；所述吸收塔13的顶部设置有烟气排放管21。所述吸收塔13内从上至下依次设置有第一填料和第一气体分布装置；所述第一填料包括至少三组填料段；所述第一气体分布装置包括至少两个气体分布板。
79.所述胺液系统包括贫胺液系统和富胺液系统。所述贫胺液系统包括自贫胺液流动方向依次连接的贫胺液输送装置22、贫富胺液换热装置23、贫胺液储存装置24、贫胺液给料输送装置25和贫胺液冷却装置26；所述贫胺液冷却装置26经第一贫胺液管道15与吸收塔系统相连；所述贫胺液输送装置22经第二贫胺液管道27与解析塔30的底部相连。所述富胺液系统包括自富胺液流动方向依次连接的富胺液输送装置28和贫富胺液换热装置23；所述富胺液输送装置28经第一富胺液管道16与吸收塔的侧部相连；所述贫富胺液换热装置23经第二富胺液管道29与解析塔30的上部相连。
80.所述解析塔系统包括解析塔30；所述解析塔30的侧部设置有与解析塔循环连接的再沸装置31；从第二富胺液管道29喷淋而下的富胺液与自再沸装置31蒸发出来自下而上的胺溶液水蒸汽逆向加热，从而将富胺液中的二氧化碳解析出来，完成整个解析过程。所述解析塔30的顶部设置有二氧化碳冷凝排放装置。所述二氧化碳冷凝排放装置包括依次连接的二氧化碳冷却装置11、回流液收集装置32和回流液输送装置33；所述回流液收集装置32的顶部设置有二氧化碳排放管34；所述二氧化碳排放管34排出的二氧化碳进入二氧化碳压缩提纯装置。所述回流液输送装置33与解析塔30相连。所述解析塔30内设置有第二填料和第二气体分布装置；所述第二填料包括至少三个填料段；所述第二气体分布装置包括至少一个气体分布板。
81.本实施例提供的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统中二氧化碳冷却装置11的示意图如图3所示，所述二氧化碳冷却装置11的一端设置有补给水入口37，另一端设置有补给水出口38；所述二氧化碳冷却装置11的上部一侧设置有热气体入口35，底部一侧设置有热气体出口36。
82.本实用新型所述装置系统的使用方法包括如下步骤：
83.二氧化碳的浓度为10％～40％的烟气进入吸收塔系统与38～42℃的贫胺液反应，脱除二氧化碳后排出；所述贫胺液吸收二氧化碳后转为富胺液；所述富胺液经胺液系统中的贫富胺液换热装置换热后进入解析塔系统进行解析；所述解析过程中产生的温度为100～120℃的包含二氧化碳和水蒸气的热气体进入二氧化碳冷却装置，在所述二氧化碳冷却装置中与燃煤锅炉系统中由第一补给水管道输送的温度为30～50℃的补给水进行换热，回收热量。
84.综上所述，本实用新型提供的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统在对燃煤锅炉产生的二氧化碳进行捕集的同时，利用二氧化碳捕集系统中解析塔出口的温度为100～120℃的热气体加热燃煤锅炉温度为30～50℃的补给水，降低整个装置系统能耗，达到节能减排的效果。
85.申请人声明，本实用新型通过上述具体实施方式来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详
细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

技术特征：

1.一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述装置系统包括二氧化碳捕集系统和燃煤锅炉系统，所述二氧化碳捕集系统通过解析塔出口的二氧化碳冷却装置与燃煤锅炉系统的第一补给水管道相连。2.根据权利要求1所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集系统包括依次连接的吸收塔系统、胺液系统和解析塔系统。3.根据权利要求2所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述吸收塔系统包括吸收塔；所述吸收塔的侧部设置有烟气进气管、第一贫胺液管道和第一富胺液管道；所述吸收塔的顶部设置有烟气排放管。4.根据权利要求2所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述胺液系统包括贫胺液系统和富胺液系统。5.根据权利要求4所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述贫胺液系统包括自贫胺液流动方向依次连接的贫胺液输送装置、贫富胺液换热装置、贫胺液储存装置、贫胺液给料输送装置和贫胺液冷却装置；所述贫胺液冷却装置经第一贫胺液管道与吸收塔系统相连；所述贫胺液输送装置经第二贫胺液管道与解析塔系统相连。6.根据权利要求4所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述富胺液系统包括自富胺液流动方向依次连接的富胺液输送装置和贫富胺液换热装置；所述富胺液输送装置经第一富胺液管道与吸收塔系统相连；所述贫富胺液换热装置经第二富胺液管道与解析塔系统相连。7.根据权利要求2所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述解析塔系统包括解析塔；所述解析塔的侧部设置有与解析塔循环连接的再沸装置；所述解析塔的顶部设置有二氧化碳冷凝排放装置。8.根据权利要求7所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述二氧化碳冷凝排放装置包括依次连接的二氧化碳冷却装置、回流液收集装置和回流液输送装置；所述回流液收集装置的顶部设置有二氧化碳排放管；所述回流液输送装置与解析塔相连。9.根据权利要求8所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述二氧化碳冷却装置的一端设置有补给水入口，另一端设置有补给水出口；所述二氧化碳冷却装置的上部一侧设置有热气体入口，底部一侧设置有热气体出口；所述解析塔经第一热气体管道与热气体入口相连；所述回流液收集装置经第二热气体管道与热气体出口相连。10.根据权利要求1所述的胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，其特征在于，所述燃煤锅炉系统包括依次连接的锅炉补给水系统和燃煤锅炉；所述锅炉补给水系统包括依次连接的补给水箱和补给水输送装置；所述补给水输送装置经第一补给水管道与补给水入口相连；
所述燃煤锅炉的侧部设置有第二补给水管道；所述燃煤锅炉经第二补给水管道与补给水入口相连；所述燃煤锅炉的顶部设置有蒸汽管道。

技术总结

本实用新型提供一种胺法二氧化碳捕集耦合燃煤锅炉的能量回收装置系统，所述能量回收装置系统包括二氧化碳捕集系统和锅炉系统，所述二氧化碳捕集系统通过解析塔出口的二氧化碳冷却装置与燃煤锅炉系统的第一补给水管道相连。所述能量回收装置系统将二氧化碳捕集系统中解析塔出口热气体的能量回收利用，作为热源加热燃煤锅炉系统的补给水，以提高燃煤锅炉补给水温度，使锅炉燃烧更稳定，并降低能耗成本。本。本。