一种煤制气双塔储热碳捕集调峰方法及装置与流程

本发明涉及煤化工碳捕集与储热，尤其涉及一种煤制气双塔储热碳捕集调峰方法及装置。

背景技术：

1、煤制天然气工厂通常配套自备锅炉及汽轮发电机组，在生产过程中产生大量含二氧化碳的锅炉烟气。与常规火电厂烟气相比，煤制气锅炉烟气中二氧化碳浓度较高，同时夹带重金属、烃类等杂质，且受气化及后续生产装置负荷变化影响，烟气量和厂区工艺蒸汽供需均存在较大波动，因此对碳捕集系统的捕集效率、连续运行能力、变负荷适应性及能源利用效率提出了更高要求。

2、现有商业化高温吸附碳捕集技术主要针对火电厂的低浓度二氧化碳烟气而设计，多采用单塔结构，直接用于煤制气场景时容易出现二氧化碳捕集不充分、吸附剂利用率较低以及负荷波动时排放不稳定等问题。与此同时，现有吸附剂再生过程通常依赖高品质主蒸汽供热，再生能耗较高，并会挤占生产所需工艺蒸汽；现有储热捕集系统的调峰功能又主要针对电网峰谷负荷，难以同时调节厂区工艺蒸汽供需，蒸汽富余时易造成能源浪费，供应不足时还可能影响生产负荷。此外，常规烟气预处理难以充分脱除重金属、烃类及水分，长期运行易导致吸附剂中毒失活、增加更换和运维成本。传统醇胺化学吸收法还存在吸收剂腐蚀性强、设备损耗较大、产生含盐废水以及整体运行成本较高等不足。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种煤制气双塔储热碳捕集调峰方法及装置，以解决现有碳捕集技术捕集稳定性较差、再生能耗较高且难以兼顾厂区工艺蒸汽与电网调峰的问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明第一方面公开一种煤制气双塔储热碳捕集调峰方法，所述方法包括：

4、将净化处理后的锅炉烟气输入第一吸附塔，吸附所述锅炉烟气中的二氧化碳，并将吸附净化后的所述锅炉烟气排出所述第一吸附塔；

5、将循环二氧化碳经第二换热器加热后输入第二吸附塔，使所述第二吸附塔内的吸附剂吸附的二氧化碳脱附，并将再生过程中输入的热量存储于所述第二吸附塔；对所述第二吸附塔输出的二氧化碳进行压缩和冷却，并将压缩和冷却后的部分二氧化碳回流至所述第二换热器，以形成二氧化碳再生循环；

6、获取双源蒸汽并输入所述第二换热器，对所述循环二氧化碳进行加热；根据厂区工艺蒸汽的供需状态调节所述双源蒸汽的输入以及所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态；

7、根据电网所处的用电时段，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷；

8、在所述第一吸附塔完成二氧化碳吸附且所述第二吸附塔完成吸附剂再生后，切换所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的运行工况，使所述第一吸附塔和所述第二吸附塔交替进行二氧化碳吸附和吸附剂再生。

9、可选的，所述根据厂区工艺蒸汽的供需状态调节所述双源蒸汽的输入以及所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态，包括：

10、获取厂区工艺蒸汽管网的压力；

11、当所述压力小于或等于预设压力下限阈值时，确定所述厂区工艺蒸汽的供需状态为供给不足状态；

12、当所述压力大于或等于预设压力上限阈值时，确定所述厂区工艺蒸汽的供需状态为供给富余状态；

13、当所述压力大于所述预设压力下限阈值，且小于所述预设压力上限阈值时，确定所述厂区工艺蒸汽的供需状态为供需平衡状态；

14、根据确定的所述厂区工艺蒸汽的供需状态，调节所述双源蒸汽的输入；

15、根据确定的所述厂区工艺蒸汽的供需状态，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态。

16、可选的，所述根据确定的所述厂区工艺蒸汽的供需状态，调节所述双源蒸汽的输入，包括：

17、将电站主蒸汽和所述厂区工艺蒸汽分别通过对应的蒸汽支路输送至汇流母管，并将所述汇流母管与所述第二换热器连接；

18、根据确定的所述厂区工艺蒸汽的供需状态，控制对应的所述蒸汽支路导通或截止，以选择所述电站主蒸汽或所述厂区工艺蒸汽输入所述第二换热器；

19、若单路蒸汽的供给参数不满足所述第二换热器的供热需求，则控制两条所述蒸汽支路导通，使所述电站主蒸汽和所述厂区工艺蒸汽经所述汇流母管混合后输入所述第二换热器。

20、可选的，所述根据确定的所述厂区工艺蒸汽的供需状态，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态，包括：

21、当所述厂区工艺蒸汽的供需状态为供给不足状态时，调节所述双源蒸汽的输入，并控制执行二氧化碳吸附的吸附塔进行释热，利用释放的热量加热锅炉给水，以减少抽汽需求并间接补充所述厂区工艺蒸汽；

22、当所述厂区工艺蒸汽的供需状态为供给富余状态时，将富余的所述厂区工艺蒸汽输入执行吸附剂再生的吸附塔，并将所述厂区工艺蒸汽的热量存储于所述吸附塔。

23、可选的，所述根据电网所处的用电时段，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷，包括：

24、获取电网调度指令和电价信号；

25、根据所述电网调度指令和所述电价信号确定电网调峰工况，并在所述电网调度指令和所述电价信号对应的调峰工况不一致时，根据所述电网调度指令确定所述电网调峰工况；

26、根据确定的所述电网调峰工况，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷。

27、可选的，所述根据确定的所述电网调峰工况，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷，包括：

28、当所述电网处于用电高峰时段时，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态，使执行二氧化碳吸附的吸附塔释放存储的热量，并利用释放的所述热量加热锅炉给水，控制所述二氧化碳再生循环的压缩过程以低于满负荷的运行负荷运行；

29、当所述电网处于用电低谷时段时，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态，使执行吸附剂再生的吸附塔存储再生过程中输入的热量，并控制所述吸附剂再生过程和所述二氧化碳再生循环的压缩过程按照满负荷运行。

30、可选的，还包括：

31、当根据所述厂区工艺蒸汽的供需状态确定的储释热状态与根据电网调峰工况确定的储释热状态不一致时，根据所述厂区工艺蒸汽的供需状态确定所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态；

32、根据确定的所述储释热状态调节所述双源蒸汽的输入以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷。

33、可选的，所述将压缩和冷却后的部分二氧化碳回流至所述第二换热器，包括：

34、回收所述第二吸附塔输出的二氧化碳在压缩和冷却过程中产生的压缩热；

35、利用回收的所述压缩热对回流的所述二氧化碳进行预热；

36、将预热后的所述二氧化碳输入所述第二换热器，并利用所述双源蒸汽对预热后的所述二氧化碳进行加热；

37、将加热后的所述二氧化碳输入所述第二吸附塔进行吸附剂再生。

38、可选的，所述将再生过程中输入的热量存储于所述第二吸附塔，包括：

39、将经所述第二换热器加热后的所述循环二氧化碳输入所述第二吸附塔，使所述循环二氧化碳流经所述第二吸附塔内的分子筛吸附剂；

40、通过所述循环二氧化碳与所述分子筛吸附剂进行换热，使所述分子筛吸附剂吸附的二氧化碳脱附，并将所述循环二氧化碳携带的热量存储于所述分子筛吸附剂。

41、本发明第二方面公开一种煤制气双塔储热碳捕集调峰装置，所述装置包括：

42、吸附单元，用于将净化处理后的锅炉烟气输入第一吸附塔，吸附所述锅炉烟气中的二氧化碳，并将吸附净化后的所述锅炉烟气排出所述第一吸附塔；

43、脱附单元，用于将循环二氧化碳经第二换热器加热后输入第二吸附塔，使所述第二吸附塔内的吸附剂吸附的二氧化碳脱附，并将再生过程中输入的热量存储于所述第二吸附塔；对所述第二吸附塔输出的二氧化碳进行压缩和冷却，并将压缩和冷却后的部分二氧化碳回流至所述第二换热器，以形成二氧化碳再生循环；

44、加热单元，用于获取双源蒸汽并输入所述第二换热器，对所述循环二氧化碳进行加热；根据厂区工艺蒸汽的供需状态调节所述双源蒸汽的输入以及所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态；

45、调节单元，用于根据电网所处的用电时段，调节所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的储释热状态以及所述二氧化碳再生循环的压缩负荷；

46、切换单元，用于在所述第一吸附塔完成二氧化碳吸附且所述第二吸附塔完成吸附剂再生后，切换所述第一吸附塔和所述第二吸附塔的运行工况，使所述第一吸附塔和所述第二吸附塔交替进行二氧化碳吸附和吸附剂再生。

47、基于上述本发明实施例提供的一种煤制气双塔储热碳捕集调峰方法及装置，第一吸附塔与第二吸附塔交替进行二氧化碳吸附和吸附剂再生，解决单塔捕集不充分、吸附剂利用率低及负荷波动导致的排放不稳的问题；净化处理后的锅炉烟气先经第一吸附塔吸附，可降低重金属、烃类及水分致吸附剂中毒失活风险。再生时，循环二氧化碳经第二换热器加热后输入第二吸附塔脱附并储热，压缩冷却后部分二氧化碳回流形成再生循环，提高能源利用效率。获取双源蒸汽输入第二换热器，按厂区工艺蒸汽供需状态调节双源蒸汽及两塔储释热状态，避免挤占工艺蒸汽并调峰；按电网用电时段调节储释热及二氧化碳再生循环压缩负荷，实现厂区蒸汽与电网协同调峰，保障连续稳定，且无醇胺法腐蚀与含盐废水。