從二氧化碳捕獲和壓縮過程回收熱量來用于燃料處理的制作方法
【專利說明】從二氧化碳捕獲和壓縮過程回收熱量來用于燃料處理
[0001]本申請是于2010年5月7日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請(中國國家申請?zhí)枮?01080020343.4，國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/034016，發(fā)明名稱“從二氧化碳捕獲和壓縮過程回收熱量來用于燃料處理”)的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本申請總體上涉及熱量回收。更具體地說，本申請涉及用于從二氧化碳捕獲過程中回收廢熱以及使用該廢熱來干燥化石燃料的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]二氧化碳(CO2)氣體從諸如化石燃料發(fā)電廠以及垃圾焚化廠的各種工業(yè)設(shè)施釋放到大氣中。雖然通過提高能量轉(zhuǎn)換和利用效率可實現(xiàn)大幅度減少CO2的排放，但是這樣的減少可能不足以實現(xiàn)大氣的C02穩(wěn)定。因此，已經(jīng)致力于捕獲和封存(sequestrat1n)化石燃料發(fā)電廠排出的C02。
[0004]一種類型的化石燃料發(fā)電廠使用粉煤作為燃燒源。粉煤具有的含水量可從約3%(重量)到約5%(重量)而變化。在有些情況下，可能需要在高效地燃燒粉煤來產(chǎn)生熱量以前需要干燥粉煤。在這些情況下，可使用裝置蒸汽、燃燒爐煙道氣或再生式空氣加熱器來干燥粉煤。通常，在減小煤的顆粒大小的粉碎機中，通過與用來燃燒粉煤的同一空氣來干燥煙煤或次煙煤。例如，煙道氣可流過管狀或再生式空氣加熱器以加熱初級空氣。對于較低級的、較潮濕的煤，燃燒爐煙道氣也可與環(huán)境空氣混合并供應(yīng)給煤干燥單元。在煤干燥單元中使用蒸汽熱的情況下，蒸汽將熱量供應(yīng)給流化床，并且用作流化介質(zhì)和干燥介質(zhì)。另一種類型的用于發(fā)電廠的化石燃料是褐煤，其有高的含水量，并且在燃燒之前通常需要干燥。
[0005]已經(jīng)開發(fā)了各種系統(tǒng)和方法來捕獲和再利用CO2氣體。例如，已經(jīng)開發(fā)了用氨水處理經(jīng)冷卻的煙道氣的基于氨的工藝，氨水與煙道氣中的CO2反應(yīng)而形成碳酸銨或碳酸氫銨?？商岣吲c捕獲的CO2結(jié)合的材料的溫度來逆轉(zhuǎn)該捕獲反應(yīng)，以在壓力下釋放C02。在另一個實例中，已經(jīng)開發(fā)了各種胺法工藝，它們在吸收/汽提型的再生工藝中用胺的水溶液處理煙道氣，以吸收CO2用于后續(xù)的解吸和捕獲。
[0006]在這些示例性的CO2捕獲方法中以及在其它類似方法中，為了運輸和存儲，捕獲的CO2在再生后被壓縮。CO2的再生和壓縮導(dǎo)致有大量的廢熱。
[0007]所需要的是一種用于回收在CO2捕獲過程中產(chǎn)生的廢熱的系統(tǒng)和方法，并且特別是，一種用于通過回收廢熱用于其它裝置或設(shè)備操作(例如煤干燥)來改善裝置的總效率的系統(tǒng)和方法。
[0008]公開的系統(tǒng)和方法的所意圖的優(yōu)點滿足了這些需要中的一個或多個或者提供了其它有利的特征。根據(jù)本說明書，將使其它特征和優(yōu)點顯而易見。所公開的教導(dǎo)延伸到落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的那些實施例，而不管它們是否滿足前面提到的需求中的一個或多個。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本文示出的各方面，提供了一種用于回收熱量的方法。該方法包括:通過捕獲過程來從氣流中分離出大量的CO2;將分離出的CO2提供給壓縮過程;捕獲在壓縮過程期間釋放的熱量;以及將在壓縮過程期間釋放的熱量提供給燃料處理過程。
[0010]根據(jù)本文示出的其它方面，提供了一種用于回收熱量的系統(tǒng)，其包括用于從氣流中分離出CO2的捕獲系統(tǒng)和用于壓縮從氣流中分離出的CO2的壓縮系統(tǒng)，以及燃料處理系統(tǒng)。壓縮系統(tǒng)包括由壓縮系統(tǒng)加熱的至少一個經(jīng)加熱空氣流。燃料處理系統(tǒng)接收該至少一個經(jīng)加熱空氣流。
[0011]根據(jù)本文示出的其它方面，提供了一種CO2捕獲系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生包含CO2的煙道氣流的燃燒系統(tǒng)、用于從煙道氣流中分離出大量的CO2的捕獲系統(tǒng)、用于壓縮從煙道氣流中分尚出的C02的壓縮系統(tǒng)，以及燃料處理系統(tǒng)。壓縮系統(tǒng)包括由壓縮系統(tǒng)加熱的經(jīng)加熱空氣流。燃料處理系統(tǒng)接收該經(jīng)加熱空氣流。
[0012]上面描述的特征以及其它特征通過以下附圖和詳細描述來例示。
【附圖說明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的用以從⑶2捕獲過程回收廢熱的工藝的一個實施例的示意圖。
[0014]圖2是不例性C02捕獲過程的不意圖。
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的褐煤干燥過程的一個實施例的示意圖。
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的褐煤干燥過程的另一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的CO2捕獲過程100(以下稱為“過程100”)的一個示例性實施例的工藝流程圖。參照圖1，過程100包括CO2捕獲或移除過程110、C02壓縮過程120，以及廢熱再利用過程130。在這個示例性實施例中，CO2移除過程110是基于胺的過程。在另一個實施例中，CO2移除過程110可為基于氨的過程或用于從氣流中移除酸性氣體污染物的其它過程。氣流可為來自化石燃料燃燒過程的煙道氣流。
[0018]CO2移除過程110包括構(gòu)造成使待凈化的氣流與一種或多種洗液接觸的CO2吸收單元201，以下稱為“吸收單元201”。在一個實施例中，氣流是包含CO2的煙道氣流。在一個實施例中，洗液可為水/胺洗液。在另一個實施例中，洗液可包含胺化合物。在一個實施例中，氣流是含CO2的煙道氣流，并且洗液是水/胺洗液。待從中移除CO2的煙道氣流通過煙道氣管線202供給吸收單元201。煙道氣流被換熱器203冷卻。對換熱器202提供來自冷卻流體進料管線204的冷卻流體。冷卻流體從煙道氣流中移除熱量，并且通過冷卻流體排出管線205排出換熱器。
[0019]在吸收單元201中，煙道氣與洗液接觸。在這個接觸期間，煙道氣中的CO2被吸收到洗液中。在一個實施例中，通過使煙道氣在洗液中鼓泡或?qū)⑾匆簢姷綗煹罋庵衼硎篃煹罋馀c洗液的接觸。通過洗液進料管線220來對吸收單元201供給洗液?？赏ㄟ^補充管線222來對吸收單元201供給額外的補充洗液。脫除了 CO2的煙道氣通過排出管線207離開吸收單元201?？捎蓳Q熱器208進一步冷卻煙道氣，以及/或者可通過在水洗單元(未示出)中直接與水接觸來拋光(polish)煙道氣。通過管線209來對換熱器208提供冷卻流體。冷卻流體通過排出管線210排出換熱器。
[0020]包含吸收的CO2和污染物的洗液通過排出管線211離開吸收單元201。洗液由栗212通過換熱器213而栗送到汽提器214，在汽提器214中將⑶2從洗水中分離出來。氣態(tài)CO2通過管線215離開汽提器214。脫除了吸收的CO2的再生洗液通過排出管線216排出汽提器214，并且傳送通過換熱器213，在換熱器213中再生洗液從包含吸收的CO2的洗液中移除熱量。然后再生洗液由換熱器217冷卻。從進料管線218對換熱器217供應(yīng)冷卻流體。冷卻流體通過排出管線219排出換熱器。然后經(jīng)冷卻的再生洗液通過進料管線220返回到吸收器201而完成吸收循環(huán)。
[0021]將通過管線215離開CO2移除過程110的氣態(tài)⑶2提供給CO2壓縮過程120。0)2被供給第一閃蒸單元310，在第一閃蒸單元310中CO2被冷卻。CO2在約90°C到約235°C的溫度范圍中被提供給第一閃蒸單元310。第一閃蒸單元310可為換熱器或用作換熱器。通過第一空氣管線309a來對第一閃蒸單元310提供第一空氣流。在第一閃蒸過程期間，通過將熱量傳遞給第一空氣流來冷卻C02。在第一閃蒸單元310中，在閃蒸過程期間從CO2中移除濕氣。濕氣通過第一濕氣排出管線312返回到汽提器214。在另一個實施例中，可將濕氣提供給具有CO2捕獲過程100的其它過程或系統(tǒng)，或提供其它設(shè)備操作。用語“濕氣”意圖包括殘余的洗液、液態(tài)水、水蒸氣和它們的組合，以及水中的任何污染物和雜質(zhì)。CO2通過第一 CO2排出管線313從第一閃蒸單元308中排出，并且供給第二閃蒸單元314。在約90°C到約235°C的溫度范圍中對第二閃蒸單元314提供C02。第一經(jīng)加熱空氣流通過第一經(jīng)加熱空氣管線309b排出第一閃蒸單元310，并且提供給混合器330。如下面論述的那樣，額外的閃蒸單元也可為換熱器或用作換熱器。
[0022]在第二閃蒸單元314中，在第二閃蒸過程期間從CO2中移除額外的濕氣。從CO2中移除的濕氣通過第二濕氣排出管線316從第二閃蒸單元314中排出，并且提供給第二混合器335。第二空氣流通過第二空氣管線315提供給第二閃蒸單元314。在第二閃蒸單元314中的第二閃蒸過程期間，熱量從CO2中傳遞給第二空氣流。第二經(jīng)加熱空氣流從第