用于回收冷凝水的方法和燒化石燃料的發(fā)電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燒化石燃料的發(fā)電站（10），包括燃燒裝置（11）、連接在燒化石燃料的發(fā)電站（10）下游用于分離CO2的CO2分離器（16）、以及連接在CO2分離器（16）下游的CO2壓縮機站（17），該CO2壓縮機站（17）包括一定數(shù)量的壓縮級（50）和用于中間冷卻的冷卻器（51）。按照本發(fā)明，為了回收冷凝水，冷卻器（51）通過冷凝水管（52、53、60、61）與CO2分離器（16）或燒化石燃料的發(fā)電站（10）連接。本發(fā)明還涉及一種實施冷凝水回收的方法。
【專利說明】用于回收冷凝水的方法和燒化石燃料的發(fā)電站
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在發(fā)電用的燒化石燃料的發(fā)電站中，通過燃燒化石燃料產(chǎn)生含二氧化碳的煙氣。為避免或減少二氧化碳排放，必須從煙氣中分離出二氧化碳。為了從氣體混合物中分離二氧化碳，眾所周知一些不同的方法。尤其為了在燃燒過程后從煙氣分離出二氧化碳，常用吸收-解吸法。在大規(guī)模工業(yè)中，二氧化碳借助溶劑從煙氣中洗出(CO2吸收過程)。
【背景技術(shù)】
[0002]常用的吸收劑是洗滌液添加劑的水溶液，例如Methanlolamin (MEA)、氨基酸鹽或鉀堿。這些洗滌液添加劑顯示對二氧化碳(CO2)有良好的選擇性和高的容量。
[0003]但是在進行CO2吸收過程時，還總是連續(xù)蒸發(fā)部分水。水蒸氣與凈化CO2后的煙氣一起從吸收器排出。通過從吸收劑循環(huán)中排出水，改變了水與洗滌液添加劑，如胺、氨基酸鹽或鉀堿之間的稀釋比。因此必須向吸收劑循環(huán)中連續(xù)輸送補給水，以補償通過蒸發(fā)排出的水。
[0004]為了補充補給水,經(jīng)常使用脫礦質(zhì)的水或軟水(Demin-Wasser)。為了制備這種水部分地造成高成本。對于補充裝備有CO2分離器的發(fā)電站而言，在同一個過程中必須同時提供軟水制備裝置，這帶來高的投資和運行成本。這種軟水制備裝置也已經(jīng)安裝在發(fā)電站中的一個必需的容積內(nèi)，作為做好吸收準(zhǔn)備的設(shè)備，它僅準(zhǔn)備在以后補充裝備或裝入CO2分離器。對于尚未做好吸收準(zhǔn)備的發(fā)電站而言，則在補充裝備CO2分離器的過程中需要擴展電廠現(xiàn)有的軟水制備裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種燒化石燃料的發(fā)電站，通過它盡管設(shè)置與發(fā)電站連接的CO2分離器，仍能減少軟水制備裝置的安裝和運行成本。此外本發(fā)明要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種用于回收冷凝水的方法，采用這種方法可以減輕連接有CO2分離器的電廠的軟水制備裝置的負(fù)擔(dān)。
[0006]所述技術(shù)問題通過按照權(quán)利要求1特征部分的燒化石燃料的發(fā)電站得以解決。據(jù)此，燒化石燃料的發(fā)電站包括燒化石燃料的燃燒裝置，其中通過燃燒化石燃料形成含CO2的煙氣。在發(fā)電站下游連接用于將CO2從煙氣中分離出來的CO2分離器。它包括連接在吸收劑循環(huán)內(nèi)的吸收器和解吸器。為了液化在CO2分離器內(nèi)分離的CO2，在CO2分離器下游連接CO2壓縮機站，它與用于引出分離的CO2的解吸器連接。在這里，壓縮機站包括一個具有一定數(shù)量壓縮級的壓縮機，其中，在所述壓縮級之間分別連接一個冷卻器用于冷卻壓縮的co2?，F(xiàn)在，按照本發(fā)明，在冷卻壓縮的CO2時形成的冷凝水，通過冷凝水管引回到CO2分離器和/或燒化石燃料的發(fā)電站。
[0007]本發(fā)明導(dǎo)致利用高品質(zhì)冷凝水，這種冷凝水是在壓縮CO2時同時產(chǎn)生的。因此進一步使用這種冷凝水也是特別有利的，因為在壓縮CO2時同時產(chǎn)生大量冷凝水。在這里，還可以在冷凝水管內(nèi)連接過濾器或其他分離器，目的是濾出處于冷凝水中的殘渣。[0008]通過按照本發(fā)明將CO2壓縮機的冷卻器經(jīng)由冷凝水管與CO2分離器和/或燒化石燃料的發(fā)電站連接，在新建發(fā)電站時可以設(shè)計相應(yīng)地較小的軟水制備裝置，因為它只須為CO2分離器提供很小量的軟水。
[0009]按一種特別有利的擴展設(shè)計，冷凝水管與燒化石燃料的發(fā)電站的用于制備軟水的軟水制備裝置連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為預(yù)凈化水提供用于所述制備裝置。在制備裝置中，再從剩余的雜質(zhì)，尤其如活性添加劑殘渣或CO2中釋出冷凝水。
[0010]按本發(fā)明另一種優(yōu)選的實施方式，冷凝水管直接與CO2分離器的吸收劑循環(huán)連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以直接作為補給水流提供用于CO2分離器。在這方面特別有利的是，在冷凝水管內(nèi)連接冷凝水存儲器，從而可以暫存冷凝水。此外還可以在冷凝水管中連接調(diào)節(jié)器，所以可以有目的地可控制地向CO2分離器供給冷凝水。
[0011]作為替代方式或者與將冷凝水管與CO2分離器連接相結(jié)合地，將冷凝水管與燒化石燃料的發(fā)電站的水汽循環(huán)連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為給水提供用于電廠。在這里也可以實施暫存或調(diào)節(jié)過程，調(diào)節(jié)過程根據(jù)要供應(yīng)的給水將相應(yīng)的冷凝水引入水汽循環(huán)中。在這方面有利的是，將冷凝水引入水汽循環(huán)的凝汽器中，因為通過冷凝水有助于在凝汽器內(nèi)凝結(jié)。調(diào)節(jié)也是有意義的，它根據(jù)所需要供給的水量，將冷凝水或作為補給水引入或分配給CO2分離過程，或作為給水引入或分配給水汽循環(huán)。
[0012]冷凝水也可以有利地作為過程水提供用于電廠。在傳統(tǒng)的發(fā)電用的電廠中，在附加過程的不同位置存在對軟水的需求。為此規(guī)定，冷凝水管與燒化石燃料的發(fā)電站的過程水管連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為過程水提供用于不同的過程。
[0013]本發(fā)明有關(guān)方法的技術(shù)問題通過權(quán)利要求6的特征部分得以解決。為了回收冷凝水和為了減輕水處理裝置的負(fù)擔(dān)，這是燒化石燃料發(fā)電過程的組成部分，冷凝水從壓縮的CO2的中間冷卻裝置，重新引回連接在發(fā)電站下游的CO2分離過程或發(fā)電過程。
[0014]恰當(dāng)?shù)?，冷凝水在這里作為預(yù)凈化水供給包括發(fā)電過程的軟水制備過程(軟水制備裝置)。由此顯著減輕水處理過程的負(fù)擔(dān)，因為只須將少量新鮮軟水從外部加入過程中。
[0015]也特別有利的是，冷凝水作為補給水供給CO2分離過程變換吸收與解吸過程的水循環(huán)。作為其替代或補充方式，也有利的是，冷凝水作為給水供給發(fā)電過程的水汽循環(huán)。同樣作為回收用作補給水或給水的替代或補充方式，冷凝水也可以作為過程水供給與發(fā)電過程連接的過程。
[0016]與氨基酸鹽作為洗滌液的材料相結(jié)合地，特別有利地適用本方法，因為與胺相比氨基酸鹽沒有明顯的蒸汽壓，并因而也不會通過冷凝水從CO2分離過程排出。因此在使用氨基酸鹽時冷凝水有特別高的純度，因為它沒有洗滌液的材料或它們的殘渣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面借助附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。其中:
[0018]圖1表不燒化石燃料的發(fā)電站,其具有在吸收劑循環(huán)內(nèi)和在發(fā)電站水汽循環(huán)內(nèi)的冷凝水回收管；以及
[0019]圖2表示通過CO2分離器減輕燒化石燃料的發(fā)電站的水處理裝置負(fù)擔(dān)的方法。【具體實施方式】[0020]圖1表示燒化石燃料的發(fā)電站10，它具有作為燃燒裝置11的燃?xì)廨啓C設(shè)備和通過煙氣通道13連接在燃燒裝置11的燃?xì)廨啓C下游的廢熱鍋爐12，凝汽器20，軟水制備裝置22，連接在煙氣通道13內(nèi)的CO2分離器16，以及連接在CO2分離器16下游的壓縮機17，壓縮機17具有一定數(shù)量的壓縮級和中間冷卻級50、51。
[0021]在燃燒裝置11的燃?xì)廨啓C中燃燒化石燃料，在此過程中形成含CO2的煙氣。煙氣通過煙氣通道13供給廢熱鍋爐12用于產(chǎn)生蒸汽19。蒸汽19又供給在這里沒有詳細(xì)表示的汽輪機裝置18，蒸汽19在那里膨脹，接著輸送給凝汽器20，以及降壓成給水21。蒸汽19在凝汽器20中凝結(jié)后，給水21被供給軟水制備裝置22。軟水制備裝置22為了回收給水又通過給水管21與廢熱鍋爐12連接。用于蒸汽19的管道和給水21的管道構(gòu)成一個水汽循環(huán)。
[0022]為了引出煙氣13，廢熱鍋爐12與CO2分離器16連接。CO2分離器16基本上由吸收器30和解吸器31組成，它們連接在吸收劑循環(huán)33內(nèi)。在吸收劑循環(huán)33內(nèi)，各種換熱器設(shè)有一些閥和泵，對它們不再進一步討論。CO2分離器16排出主要從其他組成部分釋放的氣態(tài)C0240供給壓縮機17。
[0023]壓縮機17由一定數(shù)量的壓縮級50和由設(shè)置在壓縮級之間的中間冷卻器或冷卻器級51組成。中間冷卻器51具有冷凝水排放管52，它們共同匯入冷凝水輸出管53內(nèi)。冷凝水輸出管53與冷凝水儲罐54連接。
[0024]冷凝水儲罐54又通過冷凝水管60與吸收劑循環(huán)33連接。優(yōu)選地與加裝吸收劑的管39連接。在冷凝水管60內(nèi)連接調(diào)節(jié)閥85，借助它可以調(diào)整冷凝水輸入量。在儲罐54上還連接一根冷凝水管61，它將儲罐54與軟水制備裝置22連接起來。在冷凝水管61內(nèi)也連接調(diào)節(jié)閥86用于調(diào)節(jié)冷凝水流量。圖中沒有表示泵或出口閥，它們同樣可連接在冷凝水管60、61中。
[0025]圖中同樣沒有表示另一根冷凝水管，它連接儲罐54與汽輪機裝置18的水汽循環(huán)。
[0026]圖2表示減輕具有CO2分離器的燒化石燃料的發(fā)電站的水處理裝置負(fù)擔(dān)的方法，包括發(fā)電過程70、連接在發(fā)電過程70下游的CO2分離過程71、以及連接在CO2分離過程下游的壓縮過程72。在發(fā)電過程70內(nèi)產(chǎn)生煙氣13，為了分離將它引入CO2分離過程71。在CO2分尚過程中，從煙氣13中分尚出C02。分尚出來的氣態(tài)CO2接著被輸往壓縮過程72,它在那里，如附圖沒有詳細(xì)表示的那樣，在多個過程級中壓縮。在壓縮級之間進行CO2的冷卻，此時形成冷凝水73?，F(xiàn)在冷凝水作為補給水80引回CO2分離過程71中，以及作為其替代方式或與此同時作為給水81重新引回發(fā)電過程70中。補給水80在這里優(yōu)選地被引入到加了吸收劑的流動中。給水81優(yōu)選地引入到凝汽器內(nèi)或包括發(fā)電站的水處理裝置中。
【權(quán)利要求】
1.一種燒化石燃料的發(fā)電站(10)，包括燒化石燃料并分離煙氣(13)的燃燒裝置(11)、連接在燒化石燃料的發(fā)電站(I)下游用于將CO2從煙氣(13)分尚出來的CO2分尚器(16),所述CO2分離器包括連接在吸收劑循環(huán)(33)內(nèi)的吸收器(30)和解吸器(31);以及所述發(fā)電站(10)還包括連接在CO2分離器(16)下游的CO2壓縮機站，為了引出分離的CO2所述CO2壓縮機站與解吸器(31)連接以及為了液化分離的CO2所述CO2壓縮機站包括具有一定數(shù)量壓縮級(50)的壓縮機(17)，其中，在所述壓縮級(50)之間連接一個或多個冷卻器(51)用于中間冷卻壓縮的CO2，其特征為:所述冷卻器(51)通過冷凝水管(52、53、60、61)與CO2分離器(16 )和/或燒化石燃料的發(fā)電站(I)連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的燒化石燃料的發(fā)電站(10)，其特征為，冷凝水管(60)與CO2分離器(16)的吸收劑循環(huán)(33)連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為補給水流(80)提供用于CO2分離器(16)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的燒化石燃料的發(fā)電站(10)，其特征為，冷凝水管(61)與燒化石燃料的發(fā)電站(10)的水汽循環(huán)(19、21)連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為給水(81)提供用于燒化石燃料的發(fā)電站(10)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述燒化石燃料的發(fā)電站(10)，其特征為，冷凝水管(61)與燒化石燃料的發(fā)電站(10)的過程水管連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為過程水(81)提供用于燒化石燃料的發(fā)電站(10)。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述燒化石燃料的發(fā)電站(10)，其特征為，冷凝水管(61)與燒化石燃料的發(fā)電站的用于制備軟水的制備裝置連接，所以在中間冷卻CO2時凝結(jié)的水可以作為預(yù)凈化水提供用于所述制備裝置。
6.一種用于回收冷凝水(73)的方法，這是燒化石燃料的發(fā)電過程(70)的組成部分，在所述發(fā)電過程(70)的下游連接CO2分離過程(71)，以及，在CO2分離過程(71)的下游連接壓縮過程(72)，所述壓縮過程(72)由一定數(shù)量的過程級組成，在所述過程級之間分別連接一個冷卻過程，其中，從所述冷卻過程抽出冷凝水(73 )，以及，抽出的冷凝水(73 )重新引回到所述CO2分離過程(71)或燒化石燃料的發(fā)電過程(70)中。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述冷凝水(73)作為補給水(80)供給CO2分離過程(71)變換吸收與解吸過程的水循環(huán)。
8.按照權(quán)利要求6或7之一所述的方法，其中，所述冷凝水(73)作為給水(81)供給所述發(fā)電過程的水汽循環(huán)。
9.按照權(quán)利要求6至8之一所述的方法，其中，所述冷凝水(73)作為過程水供給與所述發(fā)電過程連接的過程。
10.按照權(quán)利要求6至9之一所述的方法，其中，所述冷凝水(73)作為預(yù)凈化水供給包括發(fā)電過程的軟水制備過程。
【文檔編號】F01K23/10GK103717847SQ201280037740
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】R.施奈德, H.施拉姆 申請人:西門子公司