[发明专利]一种用混合传导膜捕获燃煤电厂CO2的系统及方法

说明书

本发明公开了属于燃煤电厂CO₂捕集技术领域的一种用混合传导膜捕获燃煤电厂CO₂的系统及方法。该系统包括燃煤电厂锅炉、水蒸气甲烷重整器、混合传导膜MECC、混合器、换热器、余热锅炉、冷凝器、多级压缩机、汽轮机及发电机等。本发明采用操作灵活度高的CO₂捕获工艺：将燃煤电厂锅炉排气与空气混合通入混合传导膜进料侧，利用混合传导膜进料侧的电化学反应，混合传导膜渗透侧排气含有高浓度的CO₂，排气中的O₂与重整器排出的CO及H₂发生氧化反应，生成CO₂和H₂O，大幅减少燃煤电厂的CO₂排放量；同时产生的蒸汽进入汽轮机做功，进行余热回收利用。实现燃煤电厂CO₂减排和低能耗回收CO₂，达到能耗小、效率高的目的。

技术领域

本发明属于燃煤电厂CO₂捕集技术领域，特别涉及一种用混合传导膜捕获燃煤电厂CO₂的系统及方法。其中，混合传导(MECC)膜能同时传导电子和离子。

背景技术

近年来，温室效应导致的全球气候变化问题日益威胁人类的生存和发展，而二氧化碳是公认的最主要的温室气体之一。在燃煤电厂烟道气中CO₂排放量占温室气体总排放量的30％以上。

目前主要存在燃烧前捕获、富氧燃烧捕获和燃烧后捕获三种捕获技术，燃烧后捕获技术是符合当前经济发展可行的最成熟的技术，燃烧后烟道气脱碳技术主要包括化学吸收法、物理吸附法和膜分离法等。

化学吸收法已成为国际上应用最广泛、适应性最强的燃煤电厂烟气脱碳工艺技术。其中，以MEA脱碳技术最为成熟。但这种方法存在很多问题，如：MEA单位摩尔的CO₂负载量小、随着循环次数的增加，由于氧化、热降解、发生不可逆反应、蒸发等原因导致吸收剂吸收效率下降以及吸收剂损耗、吸收剂降解产物造成系统腐蚀、再生能耗大、初投资和运行成本偏高等。有鉴于此，本发明提出一种用混合传导膜捕获燃煤电厂CO2的系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用混合传导膜捕获燃煤电厂CO₂的系统及方法，其特征在于，所述用混合传导膜捕获燃煤电厂烟气中CO₂的系统，该系统主要包括：燃煤电厂锅炉1、水蒸气甲烷重整器2、混合传导膜、混合器3、换热器、余热锅炉、冷凝器11、多级压缩机12、汽轮机及发电机。其特征在于，燃煤电厂锅炉1与第一换热器19和混合器3串联；混合器3与第一混合传导膜6、第一换热器19、第二混合传导膜7、第三换热器21、第三混合传导膜8、第四换热器22、第四混合传导膜9、第五换热器23、第五混合传导膜10、第六换热器24、第二余热锅炉5和第三汽轮机15依次串联，第三汽轮机15驱动第三发电机18发电；水蒸气甲烷重整器2的燃烧室排气口与混合器3相连，水蒸气甲烷重整器2与第一混合传导膜6、第二混合传导膜7、第三混合传导膜8、第四混合传导膜9和第五混合传导膜10的下部入口并联；第二换热器20分别与第一混合传导膜6下部出口、混合器3、空气入口和第一余热锅炉4连接；第二混合传导膜7、第三混合传导膜8、第四混合传导膜9及第五混合传导膜10下部出口一起与第一余热锅炉4连接；第一余热锅炉4再分别连接冷凝器11和第一汽轮机13；第一汽轮机13驱动第一发电机16发电；冷凝器11与多级压缩机12连接，并输出CO₂；第三换热器21、第四换热器22、第五换热器23和第六换热器24的输出并联后与第二汽轮机14连接，第二汽轮机14驱动第二发电机17发电；第三换热器21、第四换热器22、第五换热器23和第六换热器24的输入分别与进水管连接。

所述水蒸气甲烷重整器2分别设置有燃料、水、空气与合成气入口。