[0001] 本发明涉及烟气碳捕集的技术领域，尤其涉及一种烟气碳捕集系统及方法。

[0002] 全球变暖是一个不容忽视的全球性问题，它正在以前所未有的速度改变着我们的气候模式，对生态系统和环境造成了深远的影响。随着地球温度的升高，极端天气事件变得更加频繁，海平面上升，冰川融化，生物多样性受到威胁，这些变化对人类社会和经济活动都构成了严重挑战。在众多温室气体中，二氧化碳CO2因其在大气中的浓度高、寿命长，对全球变暖的影响尤为显著。

[0003] 然而，考虑到全球能源需求的持续增长和可再生能源的局限性，仅依靠提高能效和发展可再生能源可能无法在短时间内实现大规模的CO2减排。因此，碳捕集技术被认为是一种有效的补充手段。碳捕集技术能够在燃煤电厂排放的烟气中捕获CO2，然后将其运输并安全地储存，从而减少大气中的温室气体浓度。这项技术不仅有助于减少燃煤电厂的CO2排放，为应对气候变化做出贡献，也推动了全球能源结构的转型，促进经济的可持续发展。

[0004] 化学吸收法是一种广泛应用于工业烟气中二氧化碳捕集的技术，它通过使用醇胺类化学溶剂(贫液)实现CO2的高效分离。在这一过程中，烟气首先经过预处理以去除杂质，然后在吸收塔内与喷淋的醇胺溶剂接触。CO2与溶剂发生化学反应，生成碳酸盐或碳酸氢盐，从而实现捕集。随后，富含CO2的溶剂(富液)被送入再生塔，在加热和降压条件下释放出CO2，而溶剂则被再生并循环使用。从而实现CO2的捕集。这种方法在工业上应用较为成熟，但可能面临能耗高和溶剂降解的问题。

[0005] 由于现有的碳捕集系统自身存在固定的能耗，并且捕集CO2时产生的能耗占据了一部分发电功率，这导致电厂在净输出功率上下限方面受到限制。这种运行方式下，捕获和处理的CO2量无法灵活调整，而是受到总发电输出功率的影响。在电力需求高峰期间，由于需要处理大量含碳烟气，碳捕集的能耗增加，从而降低了电厂的净出力，与电力需求形成矛盾；而在电力需求低谷期间，碳排放较少，却导致能源和资源的浪费。

[0048] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

[0049] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0050] 其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

[0051] 再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

[0052] 实施例1

[0053] 参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种烟气碳捕集系统，此装置包括脱硫塔1、吸收塔2、第一冷凝器3、贫富液热换器4、解析塔5、分离器6、第二冷凝器7、压缩机8、再沸器9、贫液储罐10、富液储罐11、第一阀门12以及第二阀门13；

[0054] 其中，脱硫塔1的输出端与吸收塔2的输入端接通，吸收塔2的顶端设置有脱碳烟气排出口，吸收塔2与贫富液热换器4连接，贫富液热换器4与解析塔5连接，贫富液热换器4与再沸器9连接。

[0055] 具体的，第一冷凝器3的输出端与吸收塔2的贫液输入端连接，第一冷凝器3用于冷却回收及供入至吸收塔2内部的贫液。

[0056] 进一步的，解析塔5与分离器6连接，分离器6与第二冷凝器7连接，第二冷凝器7与压缩机8连接，分离器6与第二冷凝器7用于对解析后的CO2进行分离以及冷却，通过压缩机8将CO2进行液化。

[0057] 更进一步的，再沸器9与解析塔5连接，再沸器9为解析塔5提供蒸汽。

[0058] 较佳的，贫液储罐10通过第一阀门12连接在第一冷凝器3与吸收塔2的贫液输入端之间。

[0059] 应说明的是，富液储罐11通过第二阀门13连接在贫富液热换器4与吸收塔2的富液输出端之间。

[0060] 优选的，第一冷凝器3的另一端通过混合器与供液连接，贫富液热换器4的贫液输出端与混合器连接，混合器用于将贫富液热换器4输出的贫液与补充水、补充吸收剂混合。

[0061] 优选的，吸收塔2的烟气输入端位于吸收塔2外侧下端，吸收塔2的贫液输入端位于吸收塔2外侧上端，实现含碳烟气与贫液的逆流接触。

[0062] 优选的，贫富液换热器4为板式结构或管壳式结构，具体采用板式换热器或管壳式换热器，贫富液换热器4用于实现贫液与富液的热交换。

[0063] 优选的，吸收塔2的富液输出端与贫富液热换器4的富液输入端连接，解析塔5的贫液输出端与贫富液换热器4的贫液输入端连接，贫富液热换器4的富液输出端与解析塔5的富液输入端连接。

[0064] 首先烟气进入至脱硫塔1内部进入脱硫处理后，烟气会通过吸收塔2外侧下端的烟气入口进入至吸收塔2内部，此时的贫液则会通过第一冷凝器3从吸收塔2外侧上端的贫液输入端向下喷淋，实现烟气中的CO2与喷淋的贫液进行逆流接触，提高贫液对烟气中的CO2的吸收效果。发生脱碳反应后，脱碳烟气从吸收塔2塔顶的脱碳烟气排出口排出，而贫液在吸收烟气中的CO2后变成富液，富液从吸收塔2的富液输出端经过贫富液热换器4升温至90～100℃后，通过解析塔5的富液输入端进入至解析塔5内部，在流动的过程中，富液中的CO2反应产物在塔内受热分解得到CO2，解析后的贫液则会回到混合器中并与补充水、补充吸收剂混合，而CO2从解析塔5塔顶排出，并分别经过分离器6与第二冷凝器7，冷凝分离后得到的CO2去往压缩机8得到液态CO2。

[0065] 在用电高峰期，贫液储罐10中的贫液优先用于吸收塔2，而来自吸收塔2的富液则暂时储存在富液储罐11中。用电高峰期优先采用贫液储罐10内部的贫液主要是因为要先消耗贫液储罐10中的溶液，后续解析塔5输出的贫液以及补充的贫液才会进入。高峰期富液暂存在富液储罐11，解析塔5分解需要通过再沸器9消耗蒸汽热量，高峰期必须优先保证电厂的净出力，则需要蒸汽对解析塔5的供应，促使蒸汽全部应用于发电。

[0066] 在用电高峰期中，用于发电循环蒸汽中多余蒸汽被抽到再沸器解析富液消耗富液储罐中的富液，此时解析塔相当于不仅要解析正常工作下的富液，还有高峰期储存的富液，此时不仅可以确保电力输出足够的同时，避免电力的过度输出造成浪费，还可将多余的蒸汽进行利用，提高捕集系统的整体功率。

[0067] 通过贫液泵控制流量，当解析塔5出口贫液流量大于吸收塔2入口贫液流量时，多余的贫液回收到贫液储罐10内部。

[0068] 实施例2

[0069] 参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：

[0070] 吸收塔2和解析塔5不具有依赖性，分离CO2吸收过程与溶液再生过程。若吸收塔2的富液流出量小于解析塔5的富液流入量，则存储在富液储罐11中的一部分富液随吸收塔2中流出的富液一起流入解析塔5；若吸收塔2的富液流出量大于解析塔5的富液流入量，则从吸收塔2流出的部分富液直接存储在富液储罐11中。从可以有效避免现有技术中吸收塔2和解析塔5工作效率不能完全相同，整个系统处于不平衡的状态，造成能源利用不均衡，吸收液不足或是浪费的情况出现。以此通过富液储罐11的设计，可以确保整个系统处于平衡的状态，能源利用均衡，保持稳定的运转。

[0071] 实施例3

[0072] 参照图1，为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：

[0073] 由于现有碳捕集系统自身存在的固定能耗以及捕集CO2时产生的捕集能耗占据了一部分发电功率，故电厂净输出功率的上、下限均减小，这种运行方式中捕获处理的CO2量受到总发电输出功率的影响，不能灵活调整。负荷高峰时段电负荷需求量大，产生的含碳烟气多，则会产生很大的碳捕集能耗，以此降低电厂的净出力，从而与负荷需求产生矛盾；负荷低谷时段电负荷需求量小，产生的碳排放量少，又会产生能源与资源的浪费。

[0074] 本系统则灵活调整负荷高低峰。负荷高峰时段利用富液储罐11将捕获处理的CO2存储起来，这部分无需捕集，降低碳捕集系统功率，全力进行电力输出，提高电厂净输出功率；在负荷低谷时段，将负荷高峰时段富液储罐中存储的CO2释放出来，进行捕获处理，提高碳捕集系统功率，降低电厂净输出功率。

[0075] 实施例4

[0076] 参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：

[0077] 一种烟气碳捕集方法，应用于所述的烟气碳捕集系统，所述方法包括以下步骤：

[0078] 正常循环运行的方法步骤：

[0079] 关闭贫液储罐与富液储罐的阀门，烟气在脱硫塔中处理后，从下方进入吸收塔；

[0080] 在吸收塔内，水与吸收剂混合，然后经过冷凝器处理；

[0081] 冷凝处理后的吸收液从上方返回吸收塔；

[0082] 混合液与烟气混合，脱碳后的烟气从吸收塔的上方出口排出；

[0083] 吸收剂吸收CO2后，变为富液并流入热交换器；

[0084] 富液与再沸器的液相出口的贫液进行热交换；

[0085] 高温富液进入解析塔，再沸器的蒸汽加热富液；

[0086] 富液中的CO2在解析塔中释放，与水分离；

[0087] 分离后的水返回解析塔，CO2通过第二冷凝器与压缩机进行处理收集；

[0088] 富液释放CO2后变为贫液，进入再沸器，进行热交换和吸收剂补充返回吸收塔。

[0089] 优选的，当电厂处于高峰期时，在正常循环运行的方法步骤的基础上，[0090] 打开贫液储罐的阀门，优先使用贫液储罐中的贫液对吸收塔进行供液；

[0091] 吸收塔中的富液优先进入富液储罐储存；

[0092] 富液储罐装满后，关闭富液储罐的阀门，以备下次使用；

[0093] 未存储至剩余富液储罐的富液进入解析塔参与循环；

[0094] 当电厂处于低峰期时，在正常循环运行的方法步骤的基础上，

[0095] 打开富液储罐阀门，解析塔中的富液来自富液储罐和吸收塔；

[0096] 富液在解析塔中完全释放CO2，并产生贫液；

[0097] 产生的贫液优先进入贫液储罐储存；

[0098] 贫液储罐装满后，关闭贫液储罐阀门，以备下次使用；

[0099] 未存储至贫液储罐的剩余贫液进入吸收塔参与循环

[0100] 综上，在负荷高峰时段，通过富液储罐存储捕获的CO2，减少碳捕集系统负荷，以提高电厂的净输出功率；而在负荷低谷时段，释放并处理储罐中的CO2，增加碳捕集系统负荷，相应降低电厂的净输出功率。

[0101] 重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

[0102] 此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

[0103] 应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。