專利名稱：用于氣體處理的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于處理由用于產(chǎn)生電能的燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置產(chǎn)生的氣體的系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及這樣的系統(tǒng)其用于處理氣體，以凈化這種氣體，以便幫助運(yùn)送和存儲(chǔ)二氧化碳。
背景技術(shù)：
考慮到減少將溫室氣體二氧化碳(CO2)排放到大氣中，用于產(chǎn)生電能的燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置的煙道氣典型地配備有所謂的(X)2捕捉系統(tǒng)。包含在煙道氣中的(X)2氣體首先被分離，然后壓縮、干燥和冷卻，并且因而被調(diào)節(jié)，以進(jìn)行永久地存儲(chǔ)和進(jìn)一步使用，例如增強(qiáng)的油回收。為了安全的運(yùn)送、存儲(chǔ)或進(jìn)一步使用，CO2需要具有某些品質(zhì)。例如，為了進(jìn)行增強(qiáng)的油回收，氣體將具有至少95%的(X)2濃度、小于50°C的溫度和13. SMpa的壓力。來自燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置的煙道氣不僅包括CO2，而且還包括多種另外的污染物，例如水蒸氣、氧氣、氮?dú)?、氬氣以及S03、SO2, NO、NO2，必須移除它們，以便滿足環(huán)境規(guī)章和關(guān)于運(yùn)送和存儲(chǔ)(X)2的要求。所有這些污染物和CO2本身可以各種濃度出現(xiàn)，這取決于化石燃料的類型、燃燒參數(shù)和燃燒器設(shè)計(jì)。包含在煙道氣中的CO2的百分比的范圍可為4% (在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒氣體的情況下)至60%-90% (在燃煤鍋爐的情況下，空氣分離單元對(duì)燃燒過程提供另外的氧氣)。從煙道氣中移除污染物不受技術(shù)障礙的限制，而是有點(diǎn)受額外成本和能源需求的限制，以及隨后受總體動(dòng)力裝置效率的降低的限制。Minish M. Shah 的“Oxyfuel combustion for CO2 capture from pulverized coalboiler (用于從粉煤鍋爐中捕捉CO2的含氧燃料燃燒)，，(GHGT-7，溫哥華，2004年)公開了用于處理由燃燒化石燃料的鍋爐產(chǎn)生的煙道氣的系統(tǒng)的實(shí)例。該系統(tǒng)包括用于使煙道氣的一部分連同來自空氣分離單元的氧氣返回到燃煤鍋爐的再循環(huán)線路。煙道氣被引導(dǎo)通過用于移除灰燼和灰塵的過濾器(例如織物過濾器或靜電沉積器)，此外通過用于移除SOx的煙道氣脫硫單元，并且最終通過用于進(jìn)行CO2凈化和壓縮的氣體處理單元。這個(gè)單元包括用于移除不能冷凝的氣體(例如02、NjPAr)的系統(tǒng)、用于移除水蒸氣的脫水系統(tǒng)，以及一系列壓縮和冷卻系統(tǒng)。這些包括未經(jīng)凈化的煙道氣的第一低壓壓縮系統(tǒng)和經(jīng)凈化(X)2的高壓壓縮系統(tǒng)，它們各自與冷卻器結(jié)合。為了進(jìn)行壓縮，這樣的系統(tǒng)包括例如兩個(gè)多級(jí)離心壓縮機(jī)(低壓壓縮機(jī)和高壓壓縮機(jī))和用于對(duì)惰性氣體進(jìn)行脫水和低溫移除的、布置在低壓和高壓壓縮機(jī)之間的設(shè)備。多級(jí)離心壓縮機(jī)具有在各個(gè)壓縮機(jī)級(jí)后面的中間冷卻器，以便最大程度地降低壓縮的動(dòng)力消耗。多級(jí)離心壓縮典型地包括4-6個(gè)壓縮級(jí)。因?yàn)閴嚎s機(jī)級(jí)的數(shù)量大，所以低壓和高壓壓縮機(jī)各自布置在具有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器的獨(dú)立的軸上。由中間冷卻器產(chǎn)生的熱是70°C -80°C的低水平的熱，這個(gè)熱典型地不被回收，而是改為消散到動(dòng)力裝置的冷卻水系統(tǒng)中。用于移除惰性氣體的低溫系統(tǒng)產(chǎn)生受壓力的惰性氣體流，惰性氣體流典型地在適當(dāng)?shù)臏u輪中膨脹，渦輪繼而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，或者渦輪布置成提供機(jī)械動(dòng)力的一部分來驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。此夕卜，Bin Xu、R. A. Stobbs、Vince White、R. A. Wall 的 “Future CO2 CaptureTechnology for the Canadian market (加拿大市場(chǎng)的未來CO2捕捉技術(shù))”(工商企業(yè)&調(diào)整改革部，報(bào)告號(hào) COAL R309，BERR//Pub，URN 07/1251，2007 年 3 月，第 1 頁(yè)-1 頁(yè))公開了用于處理煙道氣(包括脫水、壓縮、冷卻和低溫處理)的系統(tǒng)。所使用的壓縮機(jī)是絕熱壓縮機(jī)，這允許在動(dòng)力消耗和冷卻要求方面有改進(jìn)。US 6，301，927公開了一種借助于自動(dòng)制冷來從進(jìn)料氣體中分離出CO2的方法，其中，進(jìn)料氣體首先被壓縮且在渦輪中膨脹。然后包含在進(jìn)料氣體中的CO2被液化，并且在蒸汽-液體分離器中從進(jìn)料氣體的氣態(tài)成分中分離出來。US 4，977，745公開了一種用于從煙道氣回收低純度(X)2的方法，其包括壓縮煙道氣，以及引導(dǎo)其通過水洗器和干燥器，以及最后引導(dǎo)到CO2分離單元。US 7，416，716公開了一種方法和設(shè)備，其用于凈化二氧化碳，特別是用于從由燃煤的燃燒過程產(chǎn)生的(X)2煙道氣中移除和N0X。對(duì)于這一點(diǎn)，借助于具有用于冷卻壓縮氣體的中間冷卻器的壓縮系來將煙道氣或未經(jīng)凈化的(X)2氣體壓縮到升高的壓力，其中，以絕熱的方式執(zhí)行壓縮中的一些。含有水蒸氣、02、S0X和NOxW壓縮氣體然后被引導(dǎo)到氣體/液體接觸裝置，以用水清洗氣態(tài)CO2,以移除SOx和N0X。發(fā)明概述考慮到描述的背景技術(shù)，本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供用于產(chǎn)生電能的、具有改進(jìn)的煙道氣處理系統(tǒng)的燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置，煙道氣處理系統(tǒng)用于處理由動(dòng)力裝置的化石燃料的燃燒產(chǎn)生的煙道氣。根據(jù)本發(fā)明，燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置包括后燃煙道氣處理系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括-第一低壓煙道氣壓縮機(jī)，其中，第一低壓煙道氣壓縮機(jī)是沒有中間冷卻的絕熱軸向壓縮機(jī)，-一個(gè)或多個(gè)熱交換器，其布置在第一低壓煙道氣壓縮機(jī)的下游，并且構(gòu)造成和布置成將來自壓縮煙道氣的熱傳遞給動(dòng)力裝置或與動(dòng)力裝置連接的系統(tǒng)，-第二低壓煙道氣壓縮機(jī)，其布置在該一個(gè)或多個(gè)熱交換器的下游，并且具有一個(gè)或多個(gè)級(jí)和一個(gè)或多個(gè)冷卻器，-用于通過從煙道氣中移除惰性氣體來對(duì)煙道氣進(jìn)行低溫凈化的單元，其布置在第二低壓煙道氣壓縮機(jī)的下游，以及-高壓(X)2壓縮機(jī)系統(tǒng)，其布置在用于低溫凈化的單元的下游，并且構(gòu)造成和布置成壓縮由用于低溫凈化的單元產(chǎn)生的CO2流，高壓CO2壓縮機(jī)系統(tǒng)具有若干個(gè)級(jí)和一個(gè)或多個(gè)冷卻器，-其中，第二低壓煙道氣壓縮機(jī)和高壓(X)2壓縮系統(tǒng)兩者結(jié)合在一個(gè)單個(gè)機(jī)器中，并且布置在由一個(gè)公共驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的一個(gè)公共軸上。由于結(jié)合了絕熱壓縮機(jī)的原因，具有根據(jù)本發(fā)明的后燃煙道氣處理系統(tǒng)的動(dòng)力裝置允許減少煙道氣壓縮所需的總動(dòng)力消耗。此外，沒有中間冷卻器的絕熱壓縮機(jī)允許回收來自煙道氣的熱，以及允許在動(dòng)力裝置或者與動(dòng)力裝置連接的系統(tǒng)(例如工業(yè)消耗裝置或需要熱的其它消耗裝置)中使用該熱。因此，現(xiàn)在可從壓縮煙道氣中抽出將以別的方式從動(dòng)力裝置中抽取的例如預(yù)熱給水所需的熱。因此根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)有助于改進(jìn)因而與煙道氣處理系統(tǒng)結(jié)合的動(dòng)力裝置的總效率，但又不增加壓縮機(jī)機(jī)器的數(shù)量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的煙道氣處理系統(tǒng)允許降低系統(tǒng)的初始投資成本。該系統(tǒng)總共包括具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè)軸的僅兩個(gè)壓縮機(jī)器，即一方面，絕熱煙道氣壓縮機(jī)，而另一方面，第二低壓煙道氣壓縮機(jī)與高壓(X)2多級(jí)壓縮機(jī)的組合。盡管增加了絕熱壓縮機(jī)，但是系統(tǒng)的機(jī)器總數(shù)仍然是一樣的。最后，第二低壓煙道氣壓縮機(jī)和高壓(X)2壓縮機(jī)結(jié)合到一個(gè)機(jī)器中不但導(dǎo)致降低投資成本，而且還允許在動(dòng)力裝置構(gòu)造方面有空間效率。在本發(fā)明的一個(gè)特定的實(shí)施例中，結(jié)合到布置在一個(gè)軸上的一個(gè)機(jī)器中的第二低壓煙道氣壓縮系統(tǒng)和高壓(X)2壓縮系統(tǒng)包括兩個(gè)低壓壓縮機(jī)級(jí)和四至六個(gè)高壓壓縮機(jī)級(jí)。
在本發(fā)明的另一個(gè)特定的實(shí)施例中，煙道氣處理系統(tǒng)包括布置在第二低壓煙道氣壓縮機(jī)的下游的脫水單元。這允許有處理和使用產(chǎn)生CO2的更大可能性。在本發(fā)明的另一個(gè)特定的實(shí)施例中，煙道氣處理系統(tǒng)包括用于在絕熱壓縮機(jī)的下游冷卻煙道氣的一個(gè)或多個(gè)熱交換器，其中，熱交換器(一個(gè)或多個(gè))構(gòu)造成與水流進(jìn)行熱交換，該水流可為動(dòng)力裝置或者用于在動(dòng)力裝置內(nèi)或與該動(dòng)力裝置連接的系統(tǒng)中進(jìn)行熱回收的任何其它水流系統(tǒng)的水/蒸汽循環(huán)的一部分。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，絕熱煙道氣壓縮機(jī)構(gòu)造成使煙道氣的排出壓力為選定的壓力范圍。例如考慮關(guān)于動(dòng)力裝置的水/蒸汽循環(huán)的最佳熱回收、絕熱壓縮機(jī)的最佳地最小化的動(dòng)力消耗，以及在絕熱煙道氣壓縮機(jī)的下游的低壓和高壓壓縮級(jí)而選擇這個(gè)壓力范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，可將絕熱煙道氣壓縮機(jī)排出壓力設(shè)定成7巴絕對(duì)壓力至9巴絕對(duì)壓力。在這個(gè)壓力范圍以上，絕熱壓縮將比中間冷卻的離心壓縮機(jī)中的壓縮需要更多動(dòng)力消耗。關(guān)于這個(gè)排出壓力，絕熱壓縮機(jī)的排出口處的溫度在1701至觀01的范圍中。這通過這樣的方式來允許有高效的熱回收例如通過使用專門的熱交換器來加熱來自動(dòng)力裝置蒸汽/水循環(huán)的冷凝物。在熱回收之后，煙道氣在大約50°C的溫度處。然后在第二交換器中進(jìn)一步冷卻，熱在第二交換器中消散。然后通過第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(具有中間冷卻器的離心壓縮機(jī))的兩個(gè)級(jí)來將煙道氣壓縮到30巴絕對(duì)壓力至40巴絕對(duì)壓力。例如通過使用具有6至8個(gè)級(jí)的一個(gè)整體齒輪式壓縮機(jī)，這兩個(gè)級(jí)可與具有4至6個(gè)級(jí)的高壓(X)2壓縮機(jī)容易地結(jié)合。絕熱壓縮機(jī)有助于改進(jìn)由于壓縮煙道氣的冷卻產(chǎn)生的熱的回收。這可進(jìn)一步改進(jìn)與這種類型的煙道氣處理系統(tǒng)結(jié)合的動(dòng)力裝置的總效率。根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力裝置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與具有僅離心壓縮機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)力裝置相比，煙道氣壓縮機(jī)(這些是絕熱和離心的)的數(shù)量保持恒定。在本發(fā)明的另一個(gè)特定的實(shí)施例中，第一低壓煙道氣壓縮機(jī)和第二低壓煙道氣壓縮機(jī)構(gòu)造成使得絕熱壓縮機(jī)的排出壓力和低壓煙道氣壓縮機(jī)的第一級(jí)的排出壓力的比率在1.5至2. 5的范圍中。動(dòng)力裝置可為任何種類的燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置，包括具有燃煤鍋爐的蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置，其中可用或不用空氣分離單元提供的另外的氧氣來運(yùn)行這個(gè)鍋爐。燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置還可包括燃?xì)廨啓C(jī)或聯(lián)合循環(huán)動(dòng)力裝置。在另一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)一步包括一種用于移除或減少SO5^PNOx的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)可布置在低壓煙道氣處理系統(tǒng)中，低壓煙道氣處理系統(tǒng)或者在煙道氣壓縮的上游或者絕熱壓縮機(jī)的下游。如果SOx和NOx移除系統(tǒng)布置在絕熱煙道氣壓縮機(jī)的下游，則仍然可通過將煙道氣壓縮所需的其余離心級(jí)與ω2壓縮所需的級(jí)結(jié)合在由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的一個(gè)機(jī)器中來實(shí)現(xiàn)所提出的發(fā)明。SO5^P NOx移除反應(yīng)動(dòng)力學(xué)以及反應(yīng)器大小設(shè)置將影響絕熱壓縮機(jī)排出壓力的選擇。例如，排出壓力然后可升高到大約15巴絕對(duì)壓力，因而使煙道氣壓縮的一個(gè)級(jí)與ω2壓縮結(jié)合在一個(gè)多級(jí)離心壓縮機(jī)中。附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的、可結(jié)合在用于產(chǎn)生電的動(dòng)力裝置中的煙道氣處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的簡(jiǎn)圖。部件列表1用于處理煙道氣的系統(tǒng)2來自動(dòng)力裝置的煙道氣線路3用于經(jīng)凈化(X)2氣體的線路4用于運(yùn)送、存儲(chǔ)或進(jìn)一步使用經(jīng)凈化CO2的系統(tǒng)5絕熱壓縮機(jī)6驅(qū)動(dòng)器7煙道氣線路8熱交換器9用于冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)10煙道氣線路1熱交換器12用于冷卻介質(zhì)的系統(tǒng)13煙道氣線路14用于煙道氣的低壓壓縮機(jī)15用于CO2氣體的高壓壓縮機(jī)16 車由17用于聯(lián)合的低壓和高壓壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)器18煙道氣線路19脫水單元20低溫單元21用于惰性氣體的線路22用于排出的惰性氣體的膨脹器Cl絕熱壓縮機(jī)C2聯(lián)合壓縮機(jī)機(jī)器HR熱回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式圖1顯示了用于處理由燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置產(chǎn)生的煙道氣的煙道氣處理系統(tǒng)1。除了線路2之外未顯示動(dòng)力裝置本身，線路2引導(dǎo)由化石燃料的燃燒產(chǎn)生的煙道氣，以產(chǎn)生工作介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)渦輪。處理系統(tǒng)1本質(zhì)上包括將煙道氣引導(dǎo)到全部以提到的順序串聯(lián)布置的第一壓縮機(jī)系統(tǒng)Cl、熱回收系統(tǒng)HR、第二壓縮機(jī)系統(tǒng)C2的煙道氣線路2，以及用于將分離出的(X)2引導(dǎo)到一設(shè)施以供另外的使用的(X)2線路3。煙道氣線路2從動(dòng)力裝置通往第一壓縮機(jī)系統(tǒng)Cl，第一壓縮機(jī)系統(tǒng)Cl包括絕熱煙道氣壓縮機(jī)5。熱回收系統(tǒng)HR包括用于冷卻壓縮機(jī)Cl釋放的壓縮煙道氣以及將來自煙道氣的熱傳遞給動(dòng)力裝置的熱交換器。第二壓縮機(jī)系統(tǒng)C2包括用于煙道氣的低壓壓縮和經(jīng)凈化(X)2的高壓壓縮的聯(lián)合的多級(jí)的和中間冷卻式壓縮機(jī)系統(tǒng)。最后，線路3引導(dǎo)經(jīng)凈化和壓縮的CO2遠(yuǎn)離系統(tǒng)1，到達(dá)另一個(gè)系統(tǒng)4，以對(duì)(X)2進(jìn)行運(yùn)送、存儲(chǔ)或進(jìn)一步使用，例如增強(qiáng)的油回收。煙道氣如所顯示的那樣通過線路2被引導(dǎo)到系統(tǒng)1，其中煙道氣可由例如燃煤鍋爐、氣體燃燒室或燃燒全氧燃燒(oxyfired)煤的鍋爐產(chǎn)生。因而，它們可包含各種濃度的CO2氣體，例如4%或更多(在有或沒有煙道氣再循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置的情況下)，或高達(dá)60%-90% (在用于蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的燃燒全氧燃燒煤的鍋爐的情況下)。在鍋爐或燃燒室之后，可在諸如靜電沉積器或織物過濾器的過濾器或用于移除硫的任何其它處理單元中預(yù)熱煙道氣。此外，可在用于移除NOx或汞的設(shè)備中處理煙道氣。煙道氣線路2將含有(X)2的煙道氣攜帶傳送到低壓絕熱煙道氣壓縮機(jī)5，低壓絕熱煙道氣壓縮機(jī)5由驅(qū)動(dòng)器6驅(qū)動(dòng)，并且構(gòu)造成將煙道氣壓縮到5巴絕對(duì)壓力至20巴絕對(duì)壓力的排出壓力。可用5巴絕對(duì)壓力至8巴絕對(duì)壓力(例如7巴絕對(duì)壓力)的排出壓力的構(gòu)造來達(dá)到用于壓縮的最小化的動(dòng)力消耗。絕熱壓縮機(jī)5構(gòu)造成壓縮到不超過20巴的排出壓力。壓縮到高于這個(gè)極限的排出壓力將增加動(dòng)力消耗，使得使用絕熱壓縮機(jī)不再有任何好處。這是因?yàn)樵诖蠹s8巴絕對(duì)壓力的壓力之后，絕熱(軸向)動(dòng)力消耗變得高于中間冷卻式離心壓縮機(jī)的動(dòng)力消耗。在這個(gè)壓力之后，在軸向機(jī)器中具有較高效的輪的好處被由于在缺乏中間冷卻的情況下的氣體溫度的提高而引起的動(dòng)力消耗的增加抵銷超過。在壓縮機(jī)排出口處，壓縮煙道氣可具有大約200°C _280°C的溫度。將通過使動(dòng)力消耗最小化來設(shè)定絕熱壓縮機(jī)的最優(yōu)排出壓力，但是也通過另外的參數(shù)來設(shè)定，例如水/蒸汽循環(huán)的結(jié)合、SO5^n NOx (如果有的話)的中間移除，以及機(jī)器的選擇。線路7從低壓煙道氣壓縮機(jī)5的排出口通往第一熱交換器8，壓縮的和熱的煙道氣流以與水流或另一種冷卻介質(zhì)流逆流的方式流過第一熱交換器8。通過線路9來將冷卻介質(zhì)從熱交換器8引導(dǎo)到用于在動(dòng)力裝置內(nèi)的系統(tǒng)或與動(dòng)力裝置連接的系統(tǒng)中進(jìn)行熱回收的系統(tǒng)。與改為在這個(gè)位置上使用離心壓縮機(jī)的情況相比，絕熱/軸向煙道氣壓縮機(jī)5允許在較高的溫度(170°C -240°C )處回收來自煙道氣的熱?？稍趧?dòng)力裝置中有效地使用這個(gè)熱。例如，在所顯示的實(shí)施例中，熱回收系統(tǒng)是蒸汽輪機(jī)系統(tǒng)的水/蒸汽循環(huán)9。在特定的實(shí)例中，這個(gè)水流連接到給水預(yù)熱器或冷凝物抽取泵上。冷凝物的一部分可由煙道氣直接加熱，因而繞過低壓加熱器。低壓加熱器的蒸汽消耗降低，以及因此，有較多蒸汽在循環(huán)蒸汽輪機(jī)中膨脹，而且裝置可產(chǎn)生較多電功率。由于使用絕熱/軸向煙道氣壓縮機(jī)的原因，與具有僅離心煙道氣壓縮機(jī)的動(dòng)力裝置的凈輸出相比，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力裝置的凈功率輸出的0. 5%至的增益。盡管具有與具有僅離心壓縮機(jī)的動(dòng)力裝置相同的數(shù)量的壓縮機(jī)機(jī)器，但是根據(jù)本發(fā)明的動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)了較大的輸出。在穿過熱交換器8之后，煙道氣具有例如50°C的溫度。在煙道氣側(cè)上，熱交換器8通過線路10來連接到另一個(gè)熱交換器或冷卻器11上，其中煙道氣進(jìn)一步冷卻到例如30°C的溫度。由這個(gè)冷卻產(chǎn)生的熱是低級(jí)的，并且可消散。線路13從冷卻器11通往聯(lián)合壓縮系統(tǒng)C2，聯(lián)合壓縮系統(tǒng)C2由驅(qū)動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)且包括布置在軸16上且由驅(qū)動(dòng)器17驅(qū)動(dòng)的低壓煙道氣壓縮機(jī)14、高壓(X)2壓縮機(jī)15。低壓煙道氣壓縮機(jī)可具有例如具有中間冷卻器的離心壓縮機(jī)的兩個(gè)級(jí)，而高壓(X)2壓縮機(jī)可具有例如具有中間冷卻器的四至六個(gè)級(jí)。如果絕熱壓縮機(jī)的排出壓力較低(在5巴絕對(duì)壓力至20巴絕對(duì)壓力之間給定的排出壓力范圍內(nèi))，則離心低壓煙道氣壓縮機(jī)也可具有三個(gè)級(jí)而非兩個(gè)級(jí)。被低壓壓縮機(jī)14壓縮到例如30巴絕對(duì)壓力的煙道氣通過線路18被引導(dǎo)到脫水單元19，以及之后被引導(dǎo)到低溫單元20。在低溫單元中，煙道氣分離，從而產(chǎn)生經(jīng)凈化CO2氣體流和含有像氮?dú)?、氧氣和氬氣一樣的惰性氣體的排出氣體。排出氣體通過線路21被送到膨脹器22，膨脹器22可安裝在同一個(gè)軸16上，或者安裝在獨(dú)立的軸上。在根據(jù)本發(fā)明的煙道氣處理系統(tǒng)中，低壓煙道氣壓縮系統(tǒng)14和高壓CO2壓縮系統(tǒng)15布置在同一個(gè)軸上，而低壓煙道氣壓縮系統(tǒng)則布置在低溫凈化系統(tǒng)的上游，并且高壓(X)2壓縮系統(tǒng)布置在凈化系統(tǒng)的下游。 現(xiàn)有主要含有足以進(jìn)行運(yùn)送和存儲(chǔ)的濃度的(X)2的經(jīng)低溫凈化的煙道氣被從單元20引導(dǎo)到高壓壓縮機(jī)系統(tǒng)15，以進(jìn)一步壓縮到110巴絕對(duì)壓力的壓力，最后通過線路3來將該煙道氣從高壓壓縮機(jī)系統(tǒng)15引導(dǎo)到系統(tǒng)4，以進(jìn)一步使用C02?？蓛?yōu)化低溫工藝，其中，分別以兩個(gè)不同的壓力在兩個(gè)單個(gè)流中將經(jīng)凈化0)2氣體供給到壓縮機(jī)系統(tǒng)15，通過這樣，最大程度地降低了壓縮機(jī)動(dòng)力消耗。一個(gè)第一低壓線路將經(jīng)凈化(X)2氣體供給到壓縮機(jī)系統(tǒng)15的前部入口，而第二介質(zhì)壓力線路將經(jīng)凈化CO2氣體供給到壓縮機(jī)系統(tǒng)15的中間級(jí)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生電能的燃燒化石燃料的動(dòng)力裝置，包括用于處理由所述化石燃料的燃燒產(chǎn)生的煙道氣的系統(tǒng)，其特征在于，所述煙道氣處理系統(tǒng)包括-第一低壓煙道氣壓縮機(jī)(5)，其中，所述第一低壓煙道氣壓縮機(jī)( 是沒有中間冷卻的絕熱的軸向壓縮機(jī)，-一個(gè)或多個(gè)熱交換器(8，11)，其布置在所述第一低壓煙道氣壓縮機(jī)( 的下游，并且構(gòu)造成和布置成將來自壓縮煙道氣的熱傳遞給所述動(dòng)力裝置或與所述動(dòng)力裝置連接的系統(tǒng)，-第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)，其布置在所述一個(gè)或多個(gè)熱交換器(8，11)的下游，并且具有一個(gè)或多個(gè)級(jí)和一個(gè)或多個(gè)冷卻器，-用于通過從所述煙道氣中移除惰性氣體來對(duì)所述煙道氣進(jìn)行低溫凈化的單元00)，其布置在所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)的下游，以及-高壓CO2壓縮機(jī)系統(tǒng)(15)，其布置在所述用于低溫凈化的單元OO)的下游，并且構(gòu)造成和布置成壓縮由所述用于低溫凈化的單元OO)產(chǎn)生的CO2流，所述高壓CO2壓縮機(jī)系統(tǒng)(1 具有若干個(gè)級(jí)和一個(gè)或多個(gè)冷卻器，-其中，所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)和所述高壓CO2壓縮系統(tǒng)(1 兩者結(jié)合在一個(gè)單個(gè)機(jī)器(C2)中，并且布置在由一個(gè)公共驅(qū)動(dòng)器(17)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)公共軸(16)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述煙道氣處理系統(tǒng)(1)另外包括布置在所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)的下游的脫水單元(19)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)包括兩個(gè)低壓壓縮機(jī)級(jí)，而所述高壓CO2壓縮機(jī)系統(tǒng)(15)包括布置在一個(gè)單個(gè)軸上的四至六個(gè)高壓壓縮機(jī)級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)包括三個(gè)低壓壓縮機(jī)級(jí)，而所述高壓CO2壓縮機(jī)系統(tǒng)(15)包括布置在一個(gè)單個(gè)軸上的四至六個(gè)高壓壓縮機(jī)級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述熱交換器(8)構(gòu)造成與水流系統(tǒng)(9)進(jìn)行熱交換，以進(jìn)行熱回收。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述水流系統(tǒng)(9)是蒸汽輪機(jī)動(dòng)力裝置的水/蒸汽循環(huán)的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述水流系統(tǒng)(9)連接到冷凝物抽取泵上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述絕熱壓縮機(jī)( 構(gòu)造成使所述煙道氣的排出壓力為在5巴絕對(duì)壓力至20巴絕對(duì)壓力的范圍中的壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述絕熱壓縮機(jī)( 構(gòu)造成使所述煙道氣的排出壓力為在7巴絕對(duì)壓力至9巴絕對(duì)壓力的范圍中的壓力。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述第一絕熱低壓煙道氣壓縮機(jī)( 和所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)構(gòu)造成使得所述第一絕熱壓縮機(jī)(5)的排出壓力與所述第二低壓煙道氣壓縮機(jī)(14)的第一級(jí)的排出壓力的比率在1. 5至2. 5的范圍中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，用于低壓經(jīng)凈化CO2氣體的第一線路從所述低溫凈化單元00)通往所述高壓CO2壓縮系統(tǒng)(15)的第一入口，而用于中壓經(jīng)凈化0)2氣體的第二線路從所述低溫凈化單元00)通往所述高壓CO2壓縮系統(tǒng)(15)的中間級(jí)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述煙道氣處理系統(tǒng)(1)包括用于移除或減少SO5^n NOxW系統(tǒng)，其布置在或者在所述煙道氣壓縮機(jī)(5，14)的上游或者在所述絕熱壓縮機(jī)( 后面的低壓煙道氣處理系統(tǒng)中。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的動(dòng)力裝置，其特征在于，所述動(dòng)力裝置是燃燒氣體、煤、全氧燃燒煤的裝置，或者是燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力裝置。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，一種用于產(chǎn)生電能的、具有用于處理由化石燃料的燃燒產(chǎn)生的煙道氣的系統(tǒng)(1)的動(dòng)力裝置包括用于煙道氣的第一低壓壓縮的絕熱壓縮機(jī)(5)，以及第二多級(jí)低壓煙道氣壓縮系統(tǒng)(14)和多級(jí)高壓CO2壓縮系統(tǒng)(15)，其中低壓煙道氣壓縮系統(tǒng)和高壓CO2壓縮系統(tǒng)兩者結(jié)合在一個(gè)單個(gè)機(jī)器(C2)中，并且布置在由一個(gè)公共驅(qū)動(dòng)器(17)驅(qū)動(dòng)的一個(gè)公共軸(16)上。熱交換器(8)有助于改進(jìn)對(duì)由于經(jīng)絕熱壓縮的煙道氣的冷卻而產(chǎn)生的熱的回收。本發(fā)明允許改進(jìn)與這個(gè)處理系統(tǒng)結(jié)合的動(dòng)力裝置的總體動(dòng)力效率，以及降低投資成本。
文檔編號(hào)F25J3/02GK102597672SQ201080032347
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月13日
發(fā)明者F·格拉尼耶 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司