1.本實用新型涉及碳回收技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種碳捕集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

2.采用化學(xué)有機溶液，在吸收塔內(nèi)與煙氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成富液，并在解析塔內(nèi)通過加熱等措施分解出高純度的二氧化碳，解析后的貧液再送回吸收塔循環(huán)使用。這種通過化學(xué)溶液循環(huán)吸收

–

解析得到高純度二氧化碳的工藝，然后再進(jìn)行二氧化碳封存的過程，稱為化學(xué)吸收法碳捕集工藝，簡稱ccs。

3.目前的ccs工藝，吸收和解析都是在接近常壓的條件下反應(yīng)，通常認(rèn)為是無壓系統(tǒng)或常壓系統(tǒng)，當(dāng)表壓力在0.1mpa以上，就可以認(rèn)為是正壓系統(tǒng)，正壓系統(tǒng)可使解析塔達(dá)到再生所需要的溫度，同時減少溶液中水分沸騰蒸發(fā)，但正壓系統(tǒng)需要對原料氣進(jìn)行預(yù)壓縮，同時排放的尾氣中還有殘留的余熱和余壓未被利用，導(dǎo)致能量利用率低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本實用新型要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的正壓系統(tǒng)無法回收尾氣中的余熱和余壓，能量利用率低。

5.為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種碳捕集系統(tǒng)，包括：

6.回收裝置，所述回收裝置包括壓縮機、換熱組件和渦輪機，所述壓縮機壓縮原料氣釋放的熱量通過所述換熱組件傳遞以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)動；以及

7.原料氣反應(yīng)裝置，所述原料氣反應(yīng)裝置包括進(jìn)氣端和出氣端，所述進(jìn)氣端與所述壓縮機連通，所述出氣端與所述渦輪機連通。

8.進(jìn)一步的，所述回收裝置至少有兩組，至少兩組的所述回收裝置順序連接。

9.進(jìn)一步的，所述回收裝置的數(shù)量有兩組，兩組所述回收裝置分別為第一回收裝置和第二回收裝置，所述第一回收裝置包括一個所述壓縮機和一個所述渦輪機，所述第二回收裝置包括一個所述壓縮機和至少兩個渦輪機，所有所述壓縮機順序連接于所述原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端，所有所述渦輪機順序連接于所述原料氣反應(yīng)裝置的出氣端。

10.進(jìn)一步的，所述換熱組件包括熱媒循環(huán)泵、加熱器和冷卻器，所述加熱器和所述冷卻器通過冷卻液管道連接，并形成傳遞熱量的循環(huán)回路，所述冷卻液管道安裝有所述熱媒循環(huán)泵。

11.進(jìn)一步的，還包括末級制冷器，所述末級制冷器安裝在所述壓縮機和所述原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端之間。

12.進(jìn)一步的，所述原料氣反應(yīng)裝置包括吸收塔和解析塔，所述進(jìn)氣端和所述出氣端開設(shè)于所述吸收塔，所述吸收塔還開設(shè)有出液端，所述出液端與所述解析塔連接，所述吸收塔的進(jìn)氣端與所述壓縮機連接，所述出氣端與所述渦輪機連接。

13.進(jìn)一步的，所述原料氣反應(yīng)裝置還包括富液管路和貧液管路，所述富液管路的兩端分別連接所述出液端和所述解析塔，所述貧液管路的兩端分別連接所述解析塔和所述吸

收塔。

14.進(jìn)一步的，所述原料氣反應(yīng)裝置還包括用于提供熱量的蒸汽罐和用于回收熱量的熱交換器，所述熱交換器安裝在所述貧液管路和所述富液管路上，所述蒸汽罐與所述解析塔連接。

15.進(jìn)一步的，所述富液管路還設(shè)有備用管路。

16.本實用新型實施例的一種碳捕集系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：原料氣通過壓縮機壓縮放熱，其熱量通過換熱組件輸送至尾氣，尾氣攜帶熱量和余壓通過渦輪機，驅(qū)動渦輪機轉(zhuǎn)動，以將尾氣的余熱和余壓轉(zhuǎn)化為可利用的機械能，實現(xiàn)了回收尾氣余壓和余熱的功能，提高了能量利用率，減小了功耗。

附圖說明

17.圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

18.圖中，11、壓縮機；12、冷卻器；13、末級制冷器；21、加熱器；22、渦輪機；3、熱媒循環(huán)泵；4、吸收塔；5、解析塔；6、富液管路；7、貧液管路；8、熱交換器；9、蒸汽罐；10、備用管路。

具體實施方式

19.下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

20.如圖1所示，本實用新型實施例優(yōu)選實施例的一種碳捕集系統(tǒng)，包括：回收裝置，回收裝置包括壓縮機、換熱組件和渦輪機，壓縮機壓縮原料氣釋放的熱量通過換熱組件傳遞以驅(qū)動渦輪機轉(zhuǎn)動；以及原料氣反應(yīng)裝置，原料氣反應(yīng)裝置包括進(jìn)氣端和出氣端，進(jìn)氣端與壓縮機連通，出氣端與渦輪機連通，具體的，回收裝置至少有兩組，所有的回收裝置順序連接，形成多級回收系統(tǒng)，充分回收原料氣中的預(yù)熱和余壓。

21.在本實施例中，回收裝置的數(shù)量有兩組，兩組回收裝置分別為第一回收裝置和第二回收裝置，第一回收裝置包括一個壓縮機11和一個渦輪機22，第二回收裝置包括一個壓縮機11和至少兩個渦輪機22，所有壓縮機11順序連接于原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端，所有渦輪機22順序連接于原料氣反應(yīng)裝置的出氣端。換熱組件包括熱媒循環(huán)泵3、加熱器21和冷卻器12，加熱器21和冷卻器12通過冷卻液管道連接，并形成傳遞熱量的循環(huán)回路，冷卻液管道安裝有熱媒循環(huán)泵3，末級制冷器13安裝在壓縮機和原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端之間。

22.多個壓縮機11順序布置，形成了多級壓縮組件，可以對原料氣進(jìn)行多次壓縮，末級制冷器13進(jìn)一步降低原料氣進(jìn)入吸收塔4的溫度，提高吸收效果，而相鄰兩個壓縮機11都連接有一個冷卻器12，對每次壓縮的原料氣進(jìn)行冷卻，并將放出的熱量通過冷卻液管道轉(zhuǎn)移至加熱器21，以實現(xiàn)回收壓縮熱的效果。

23.原料氣壓縮比的設(shè)計上限不能使二氧化碳分壓超過其臨界壓力(7.377mpa)，以避免二氧化碳在壓縮中液化。按照目前工藝和設(shè)備現(xiàn)狀，考慮壓縮比為3～10倍，即原料氣由常壓提高到0.3～1.0mpa，即使二氧化碳分壓為100％，也不會導(dǎo)致二氧化碳液化，壓縮后相應(yīng)原料氣容積流量降低為1/3～1/10。

24.吸收塔4需要維持較低溫度(30～50℃)保證二氧化碳吸收，同時化學(xué)溶液和原料氣在吸收塔4內(nèi)充分接觸，氣體含水率為飽和狀態(tài)，相對濕度可以認(rèn)為100％。即尾氣為低溫

且濕度飽和的狀態(tài)，通過渦輪機22后會進(jìn)一步降低溫度而析出冷凝水，導(dǎo)致渦輪機22的通流面中含液態(tài)水，對高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和葉片造成沖蝕。另外尾氣的質(zhì)量流量需小于進(jìn)入吸收塔4時原料氣的質(zhì)量流量。

25.因此，本實用新型加熱器21和渦輪機22順序設(shè)置，加熱器21利用來自冷卻液管道的熱量對尾氣進(jìn)行預(yù)熱，不僅可以提高渦輪機22的做功，也能解決透平通流面液態(tài)水析出的問題。同時，本實用新型設(shè)計多個加熱器21和渦輪機22交錯順序連接，對尾氣多次加熱并通過多個渦輪機22進(jìn)行回收，充分提高回收率。

26.進(jìn)一步的，由于尾氣的質(zhì)量流量總是小于原料氣的質(zhì)量流量，因此尾氣的熱容量低于原料氣，如果加熱器21與冷卻器12數(shù)量相同，則尾氣因質(zhì)量流量小而回收熱量少，則無法實現(xiàn)最佳效益，因此本實用新型設(shè)計設(shè)置第一回收裝置和第二回收裝置，使得加熱器21的總數(shù)量大于冷卻器12的總數(shù)量，相應(yīng)的，渦輪機22的數(shù)量也比壓縮機級11的數(shù)量多。

27.在本實施例中，冷卻器12、壓縮機11和熱媒循環(huán)泵3的數(shù)量均為2，渦輪機和加熱器的數(shù)量均為3，其中一個冷卻器12和其中一個加熱器21之間安裝有一個熱媒循環(huán)泵3形成一組換熱組件，另一個冷卻器12和另外兩個加熱器21之間安裝有一個熱媒循環(huán)泵3形成另一組換熱組件。

28.另外，原料氣反應(yīng)裝置包括吸收塔4和解析塔5，吸收塔4的出液端與解析塔5連接，吸收塔4的進(jìn)氣端與進(jìn)氣組件連接，吸收塔4的出氣端與出氣組件連接。碳捕集系統(tǒng)還包括富液管路6和貧液管路7，富液即吸收塔4內(nèi)富含co2的液體，對應(yīng)的，貧液為釋放co2后的液體，富液管路6和貧液管路7分別連接解析塔5和吸收塔4，富液管路上安裝有富液輸送泵，同時富液管路6還設(shè)有一條并聯(lián)的備用管路10。

29.解析塔5可適當(dāng)提高操作壓力，但不宜提高過多，以避免壓力過高影響富液析出二氧化碳的速率和份額。正壓系統(tǒng)中吸收塔4提高了操作壓力，與解析塔5的操作壓力可能不同，因此當(dāng)吸收塔4的操作壓力高于解析塔5的操作壓力時，不需要富液輸送泵對富液升壓，可以關(guān)閉富液輸送泵，富液通過備用管路10輸送至解析塔5。

30.在本實施例中，碳捕集系統(tǒng)還包括用于提供熱量的蒸汽罐9和用于回收熱量的熱交換器8，解析塔5溫度高于吸收塔4的溫度，因此熱交換器8安裝在貧液管路7和富液管路8上，可用于回收熱量，蒸汽罐9與解析塔5連接，用于為解析塔5提供熱量。

31.本實用新型的工作過程為：原料氣通過多級壓縮機11和冷卻器12進(jìn)行壓縮并降溫，其散發(fā)出的熱量通過熱媒循環(huán)泵3沿冷卻液管道傳遞至加熱器21，充分降溫后的原料氣進(jìn)入吸收塔4進(jìn)行吸收工作，原料氣中的二氧化碳被吸收塔中的化學(xué)溶液充分吸收，尾氣進(jìn)入出氣組件，通過多級加熱器21和渦輪機22對尾氣進(jìn)行預(yù)熱，同時將尾氣中殘留的余熱和余壓通過渦輪機22轉(zhuǎn)化為機械能，實現(xiàn)回收尾氣中余熱和余壓的功能，吸收塔4中的富液通過富液管路輸送至解析塔5提取二氧化碳，其貧液輸送回吸收塔4繼續(xù)進(jìn)行吸收。

32.綜上，本實用新型實施例提供一種碳捕集系統(tǒng)，其原料氣通過壓縮機壓縮放熱，其熱量通過換熱組件輸送至尾氣，尾氣攜帶熱量和余壓通過渦輪機，驅(qū)動渦輪機轉(zhuǎn)動，以將尾氣的余熱和余壓轉(zhuǎn)化為可利用的機械能，實現(xiàn)了回收尾氣余壓和余熱的功能，提高了能量利用率，減小了功耗；加熱器的總數(shù)量大于冷卻器的總數(shù)量，渦輪機22的數(shù)量也比壓縮機級11的數(shù)量多，實現(xiàn)最佳回收效益。

33.以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技

術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù)范圍。技術(shù)特征：

1.一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，包括：回收裝置，所述回收裝置包括壓縮機、換熱組件和渦輪機，所述壓縮機壓縮原料氣釋放的熱量通過所述換熱組件傳遞以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)動；以及原料氣反應(yīng)裝置，所述原料氣反應(yīng)裝置包括進(jìn)氣端和出氣端，所述進(jìn)氣端與所述壓縮機連通，所述出氣端與所述渦輪機連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述回收裝置至少有兩組，至少兩組的所述回收裝置順序連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述回收裝置的數(shù)量有兩組，兩組所述回收裝置分別為第一回收裝置和第二回收裝置，所述第一回收裝置包括一個所述壓縮機和一個所述渦輪機，所述第二回收裝置包括一個所述壓縮機和至少兩個渦輪機，所有所述壓縮機順序連接于所述原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端，所有所述渦輪機順序連接于所述原料氣反應(yīng)裝置的出氣端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱組件包括熱媒循環(huán)泵、加熱器和冷卻器，所述加熱器和所述冷卻器通過冷卻液管道連接，并形成傳遞熱量的循環(huán)回路，所述冷卻液管道安裝有所述熱媒循環(huán)泵。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，還包括末級制冷器，所述末級制冷器安裝在所述壓縮機和所述原料氣反應(yīng)裝置的進(jìn)氣端之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣反應(yīng)裝置包括吸收塔和解析塔，所述進(jìn)氣端和所述出氣端開設(shè)于所述吸收塔，所述吸收塔還開設(shè)有出液端，所述出液端與所述解析塔連接，所述吸收塔的進(jìn)氣端與所述壓縮機連接，所述出氣端與所述渦輪機連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣反應(yīng)裝置還包括富液管路和貧液管路，所述富液管路的兩端分別連接所述出液端和所述解析塔，所述貧液管路的兩端分別連接所述解析塔和所述吸收塔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述原料氣反應(yīng)裝置還包括用于提供熱量的蒸汽罐和用于回收熱量的熱交換器，所述熱交換器安裝在所述貧液管路和所述富液管路上，所述蒸汽罐與所述解析塔連接。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，所述富液管路還設(shè)有備用管路。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型涉及碳回收技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種碳捕集系統(tǒng)，其特征在于，包括：回收裝置，所述回收裝置包括壓縮機、換熱組件和渦輪機，所述壓縮機壓縮原料氣釋放的熱量通過所述換熱組件傳遞以驅(qū)動所述渦輪機轉(zhuǎn)動；以及原料氣反應(yīng)裝置，所述原料氣反應(yīng)裝置包括進(jìn)氣端和出氣端，所述進(jìn)氣端與所述壓縮機連通，所述出氣端與所述渦輪機連通。本實用新型實現(xiàn)了回收尾氣余壓和余熱的功能，提高了能量利用率，減小了功耗。功耗。功耗。

技術(shù)研發(fā)人員：霍沛強 樊曉茹 范永春 李偉科 蘭晗暉

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計研究院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2022.11.14

技術(shù)公布日：2023/5/24