[发明专利]控制动力设备的二氧化碳捕捉系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制包括二氧化碳捕捉系统的动力设备的方法。

背景技术

当今世界使用的大部分能量都来源于含有碳和氢的燃料(诸如煤、石油和天然气以及其它有机燃料)的燃烧。这种燃烧会产生含有高水平的二氧化碳的烟道气。由于关于全球变暖的考虑的原因，减少对大气排放二氧化碳的需求增加，这就是为什么已经开发出在气体释放到大气中之前从烟道气中移除二氧化碳的方法。

已经提出了用于从烟道气中移除二氧化碳的系统，并且该系统包括使烟道气与氨化的或与氨化合的吸收剂溶液接触，以允许吸收剂溶液从烟道气中捕捉二氧化碳。

发明内容

本发明的目标在于改进对包括二氧化碳捕捉系统的动力设备的控制。

根据一方面，这个目标以及根据以下论述而明确的其它目标由一种控制动力设备的方法实现，该动力设备包括：动力设备锅炉，其适于燃烧有机燃料，以及适于产生蒸汽和包含二氧化碳的过程气体；蒸汽系统，其适于利用所述动力设备锅炉所产生的蒸汽的至少一部分的能含量的至少一部分；以及二氧化碳捕捉系统，其适于通过这样来从所述过程气体的至少一部分中移除二氧化碳的至少一部分：使二氧化碳吸收剂溶液与过程气体接触，使得来自动力设备锅炉中产生的所述过程气体的二氧化碳被二氧化碳吸收剂捕捉，从而使二氧化碳吸收剂富含二氧化碳，该方法包括：将动力设备锅炉所产生的蒸汽的再生器部分转送到二氧化碳捕捉系统的再生器；当吸收剂溶液富含二氧化碳时，通过借助于转送的蒸汽加热所述二氧化碳吸收剂溶液以使吸收剂溶液贫含二氧化碳来在所述再生器中使吸收剂溶液至少部分地再生；以及借助于至少一个自动控制器来自动地控制碳捕捉系统的运行。

因此通过以下两者来将二氧化碳捕捉系统集成到动力设备中：使二氧化碳捕捉系统从来自锅炉的过程气体中移除二氧化碳，以及将来自所述锅炉的蒸汽转送到二氧化碳捕捉系统的再生器。通过在动力设备中集成二氧化碳捕捉系统，二氧化碳捕捉系统的运行可更好且更容易地适合动力设备的其余部分的运行和要求。而且，可更容易地观测和控制整个动力设备(包括二氧化碳捕捉系统)的动力输出。

通过使用来自动力设备锅炉的蒸汽来使吸收剂溶液再生，不需要单独的热源来加热吸收剂溶液，从而简化动力设备设计。还注意到，利用例如电加热器来使吸收剂溶液再生所需的动力可大于将锅炉产生的蒸汽的一部分转送到再生器所造成的动力生产的损失。

通过使吸收剂溶液再生，即，从溶液中移除二氧化碳，从而使溶液关于二氧化碳是不饱和或贫的，可在二氧化碳捕捉系统中重新使用吸收剂溶液来从过程气体中移除二氧化碳。

通过借助于至少一个自动控制器(诸如朝向固定的设定点运行的PID控制器)来自动地控制二氧化碳捕捉系统的运行的至少一部分，可促进对运行的控制，从而减少对手动地控制系统的运行的需要。

可通过蒸汽系统来将再生器蒸汽部分从动力设备锅炉的转送到二氧化碳捕捉系统的再生器。这意味着除了再生器之外，部分蒸汽还可由蒸汽系统使用，从而减少对动力设备的总蒸汽生产需要。

二氧化碳捕捉系统的运行可由多个自动控制器自动地控制，即，不只是由一个自动控制器控制。这可促进提高对系统的自动控制，而且也可提高系统对动力设备的其余部分的适应性。利用多个自动化的控制器，控制可更加准确，并且可精细地调整。多个控制器也可由自动的主控制器控制。这意味着可以较高的水平联合地控制多个控制器，从而允许控制器共同且彼此相关地运行。

至少一个控制器可为布置成优化动力设备的整体运行的优化系统的一部分。这意味着二氧化碳捕捉系统可与动力设备的其余部分相关地运行，以便在总体上加强动力设备的运行。

例如可通过不断地计算设定点以及将设定点分配给至少一个控制器来执行优化。在运行参数或与动力设备的运行有关的其它条件随着时间的过去而改变时，通过重新计算设定点以及将设定点重新分配给控制器，可自动地控制二氧化碳捕捉系统的运行，并且二氧化碳捕捉系统的运行也适于整个动力设备的运行。

例如可通过使用稳态优化或者通过使用动态优化来优化动力设备的运行。

可以离线或在线的方式优化动力设备的运行。

可通过单独地、按顺序地或联合地优化二氧化碳捕捉系统和/或动力设备的其它部分(诸如蒸汽系统和/或锅炉)来优化动力设备的运行。

可基于选自下者组成的组的至少一个变量的目标函数的最小化来优化动力设备的运行：与动力设备的运行有关的操纵变量、受控变量和干扰变量，并且/或者可基于微分对策和/或庞特里亚金(Pontryagin)极小值原理来优化动力设备的运行。