1、火电厂脱碳技术火电厂脱碳技术燃煤电厂与环境污染燃煤电厂与环境污染燃煤电厂的污染主要有燃煤电厂的污染主要有: 大气污染、水污染、固体废弃物污染、噪大气污染、水污染、固体废弃物污染、噪声污染和电磁辐射等声污染和电磁辐射等大气污染物主要是：大气污染物主要是： 由煤燃烧后产生的污染物，包括由煤燃烧后产生的污染物，包括 CO2、SO2、氮氧化物、氮氧化物(NOx)、烟尘和含有汞的重、烟尘和含有汞的重金属等金属等CO2排放与环境污染排放与环境污染我国电力能源是以煤电为主即使到了我国电力能源是以煤电为主即使到了2030年煤电比例年煤电比例依然地占到总量的依然地占到总量的70%。据统计，目前我国煤电带。据统计
2、，目前我国煤电带来的碳排放量已占到国内碳排放总量的来的碳排放量已占到国内碳排放总量的1/3。目前，。目前，燃煤电站向大气环境排放大量的燃煤电站向大气环境排放大量的CO2，据气候模型，据气候模型显示，从现在起到若干年由于显示，从现在起到若干年由于CO2导致的温室效应，导致的温室效应，可使全球气温上升可使全球气温上升1.45.5；可使海平面上涨几；可使海平面上涨几英尺，淹没海岸线；改变全球气候变化格局并使农英尺，淹没海岸线；改变全球气候变化格局并使农作物欠收。作物欠收。CO2减排目标减排目标1997年年12月，联合国气候变化框架公约第月，联合国气候变化框架公约第3次缔约次缔约方大会在日本京都召开，
3、包括我国在内的方大会在日本京都召开，包括我国在内的149个个国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的气体排放量以抑制全球变暖的京都议定书京都议定书，该议定书己于该议定书己于2005年年2月生效。月生效。京都议定书京都议定书规定，到规定，到2010年，所有发达国家的年，所有发达国家的二氧化碳等二氧化碳等6种温室气体的排放量，要比种温室气体的排放量，要比1990年减年减少少5.2%，其中美国削减，其中美国削减7%，欧盟，欧盟8%，日本，日本6% ，加拿大削减加拿大削减6%，东欧各国削减，东欧各国削减5%至至8%，发展中，发展中国
4、家未作限定。国家未作限定。CO2减排目标减排目标京都议定书京都议定书是人类历史上首次以法规的形式是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体排放，具有重要的意义。限制温室气体排放，具有重要的意义。美国和中国是全世界美国和中国是全世界CO2排放量最多的国家，预排放量最多的国家，预计在计在2010年之后，我国将超过美国成为全球最年之后，我国将超过美国成为全球最大的大的CO2排放国。排放国。2007年年6月，我国月，我国“应对气候应对气候变化国家方案变化国家方案”出台，明确在出台，明确在2010年前，中国年前，中国不承诺量化减排指标。不承诺量化减排指标。 2009年年11月月26日正式对外宣布控制温室气
5、体排放的行日正式对外宣布控制温室气体排放的行动目标，决定到动目标，决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排年单位国内生产总值二氧化碳排放比放比2005年下降年下降4045。 哥本哈根气候峰会：在最终达成的哥本哈根气候峰会：在最终达成的哥本哈根协议哥本哈根协议里，维护了里，维护了联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约及其及其京都京都议定书议定书确立的确立的“共同但有区别的责任共同但有区别的责任”原则，就发原则，就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减排行动达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减排行动作出了安排，并就全球长期目标、资金和技术支持、作出了安排，并就全球长期目标、资金和技
6、术支持、透明度等焦点问题达成共识。不过，峰会没有达成一透明度等焦点问题达成共识。不过，峰会没有达成一项具有法律约束力的协议，关于项具有法律约束力的协议，关于“发达国家到底减排发达国家到底减排多少？多少？”、“发达国家对发展中国家的减排帮扶如何发达国家对发展中国家的减排帮扶如何落实？落实？”、“减排是否执行一个标准？减排是否执行一个标准？”等焦点问题等焦点问题几乎无一取得实质性进展。几乎无一取得实质性进展。 美国宣布将使碳排放总量比美国宣布将使碳排放总量比2005年减少年减少17； 加拿大表示排放总量将在加拿大表示排放总量将在2006年基础上减少年基础上减少20； 欧盟声明将执行较欧盟声明将执行
7、较1990年排放水平减排年排放水平减排20%30%的目标；的目标； 日本承诺较日本承诺较1990年减排年减排25% 与此同时，不少跨国公司也公布了各种各样的减排与此同时，不少跨国公司也公布了各种各样的减排承诺，以树立良好的、负责任的品牌形象。承诺，以树立良好的、负责任的品牌形象。碳减排的商业空间：碳减排的商业空间：技术、标准和碳关税技术、标准和碳关税 著名经济学家斯蒂格利茨说：著名经济学家斯蒂格利茨说：“在下一个在下一个10年，美年，美国要做的就是利用一切机会，将减缓全球变暖产生国要做的就是利用一切机会，将减缓全球变暖产生的需求转化为市场的需求转化为市场”。 发达国家一方面以正义的、无懈可击的
8、理由推动全发达国家一方面以正义的、无懈可击的理由推动全球减碳，另一方面把已经准备好的相关技术和设备球减碳，另一方面把已经准备好的相关技术和设备推向全球，特别是发展中国家，以谋求下一轮经济推向全球，特别是发展中国家，以谋求下一轮经济增长的制高点，这早已不是什么秘密。增长的制高点，这早已不是什么秘密。 著名学者郎咸平就曾表示，著名学者郎咸平就曾表示，“在出口技术和设备的在出口技术和设备的同时，美国一定会制定一套全球最为严格的标准，同时，美国一定会制定一套全球最为严格的标准，要想达标，你必须购买上述技术和设备。要想达标，你必须购买上述技术和设备。” 相比之下，孙佑海相比之下，孙佑海(国家环境咨询委员
9、会委员、中国国家环境咨询委员会委员、中国环境资源法研究会副会长、中国政法大学教授和博环境资源法研究会副会长、中国政法大学教授和博士生导师士生导师 )认为，中国在节能减排方面不能被欧盟、认为，中国在节能减排方面不能被欧盟、美国牵着走，应该打出自己的特色牌。虽然中国目美国牵着走，应该打出自己的特色牌。虽然中国目前还处在自主减排的阶段，但是今后的减排压力一前还处在自主减排的阶段，但是今后的减排压力一定会越来越大，而且如果不跟进，就不能融入世界定会越来越大，而且如果不跟进，就不能融入世界经济的主流。对此，孙佑海提出了四点建议：一是经济的主流。对此，孙佑海提出了四点建议：一是不能再单纯地追求不能再单纯地
10、追求GDP；二是加大技术的提升，在；二是加大技术的提升，在保证经济增长的同时实现减排；三是加强管理，特保证经济增长的同时实现减排；三是加强管理，特别是立法；四是全民提高节能环保的意识，树立低别是立法；四是全民提高节能环保的意识，树立低碳的生活观念。碳的生活观念。2010年年11月坎昆协议月坎昆协议 坎昆协议坎昆协议主要内容主要内容1.第二承诺期：同意第二承诺期：同意京都议定书京都议定书工作小组应工作小组应“尽早尽早”完成第二承诺期的谈判工作，以完成第二承诺期的谈判工作，以“确保确保在第一承诺期和第二承诺期之间不出现空当在第一承诺期和第二承诺期之间不出现空当”。2.减排：巩固了各国在哥本哈根承诺
11、的减排目标。减排：巩固了各国在哥本哈根承诺的减排目标。3.透明度：规定发达国家改善其排放量和减排行动透明度：规定发达国家改善其排放量和减排行动的报告（包括每年提交排放清单，报告援助发展的报告（包括每年提交排放清单，报告援助发展中国家减排的资金情况等），同时也规定发展中中国家减排的资金情况等），同时也规定发展中国家每两年进行一次排放和减排报告。国家每两年进行一次排放和减排报告。坎昆协议坎昆协议 4.资金：关注到发达国家集体承诺提供新的和额资金：关注到发达国家集体承诺提供新的和额外的资金，在外的资金，在2010年至年至2012年间启动年间启动300亿美亿美元的快速启动资金，该资金将优先用于生态元的
12、快速启动资金，该资金将优先用于生态最脆弱的发展中国家。在长期资金问题上，最脆弱的发展中国家。在长期资金问题上，决定决定“按比例增加、新的额外的、可预期的，按比例增加、新的额外的、可预期的，以及足够的资金应该提供给发展中国家以及足够的资金应该提供给发展中国家”，并承认发达国家应在并承认发达国家应在2020年联合募集年联合募集1000亿亿美元用于发展中国家。美元用于发展中国家。发电行业发电行业CO2减排类型减排类型CO2零排放量的可再生能源发电项目零排放量的可再生能源发电项目如水电、如水电、风能、太阳能、潮水、地热等；风能、太阳能、潮水、地热等；低碳排放的发电项目低碳排放的发电项目如燃料替代的联合
13、循环如燃料替代的联合循环燃气发电厂和超超临界燃煤发电厂；燃气发电厂和超超临界燃煤发电厂；垃圾填理瓦斯气回收发电；垃圾填理瓦斯气回收发电；煤层气的瓦斯气回收发电；煤层气的瓦斯气回收发电；生物质热电联产；生物质热电联产；农业工业和城市废物或生物沼气发电；农业工业和城市废物或生物沼气发电； 由于可见，发电行业碳减排潜力很大，而这种由于可见，发电行业碳减排潜力很大，而这种潜力可通过潜力可通过CDM转化为经济效益。转化为经济效益。(Organic Rankine Cycle，ORC)有机朗有机朗肯循环，用有肯循环，用有机流体替代水机流体替代水作为工质的作为工质的朗肯循环朗肯循环我国首个利用鸡粪发电的发电
14、厂，在福建省我国首个利用鸡粪发电的发电厂，在福建省光泽县。光泽县。2009年年4月月9日下午，福建凯圣生物质发电公日下午，福建凯圣生物质发电公司司110千伏输电线路与福建电网并网后顺利千伏输电线路与福建电网并网后顺利通过通过72小时满负荷试运行，这标志着亚洲首小时满负荷试运行，这标志着亚洲首座鸡粪发电厂座鸡粪发电厂凯圣热电厂正式发电。凯圣热电厂正式发电。传统化石燃料发电系统的平均综合效率数十传统化石燃料发电系统的平均综合效率数十年以来一直保持在年以来一直保持在35%37%，而一般的热，而一般的热电联产系统的综合效率达电联产系统的综合效率达60%80%，最先，最先进的热电联产系统的综合效率可达到
15、进的热电联产系统的综合效率可达到90%以以上。上。燃煤电厂脱碳技术燃煤电厂脱碳技术 碳捕集与封存（碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称简称CCS）在全球各地受到了广泛重视。国际）在全球各地受到了广泛重视。国际能源署研究表明，到能源署研究表明，到2050年将温室气体浓度限年将温室气体浓度限制在制在450 ppm的所有减排技术中，仅的所有减排技术中，仅CCS就需贡就需贡献献20%。当前，包括。当前，包括I E A(国际能源机构国际能源机构 )在内在内的全球主要能源研究机构和主要碳减排积极倡的全球主要能源研究机构和主要碳减排积极倡导组织和国家已经一致将导组织和国家
16、已经一致将C C S技术作为未来的技术作为未来的主要碳减排技术。主要碳减排技术。CCS面临的主要问题面临的主要问题 仍缺少仍缺少CO2捕集、净化、运输、封存一捕集、净化、运输、封存一体化的商业性示范项目体化的商业性示范项目 难以接受难以接受CCS所引起的高昂成本所引起的高昂成本 按照现有项目估算，按照现有项目估算，CCS项目的商业化项目的商业化运行成本是每吨运行成本是每吨CO2约约70美元左右。美元左右。 CCS将降低发电效率并增加能耗将降低发电效率并增加能耗 生产同一度电需要多消耗能源约生产同一度电需要多消耗能源约20%25%左右。左右。 还未找到可行的独立运营商务模式还未找到可行的独立运营
17、商务模式 封存涉及一系列复杂的具体问题封存涉及一系列复杂的具体问题 CO2驱油还不是驱油还不是CO2永久封存技术永久封存技术 缺少一个明确的政策与法律框架缺少一个明确的政策与法律框架 全球公众当前对全球公众当前对CCS技术难以接受技术难以接受 将将CCS纳入纳入CDM机制存在难度机制存在难度 CDM：清洁发展机制：清洁发展机制 CDM是发展中的国家参与环保的一种新型国际合作是发展中的国家参与环保的一种新型国际合作机制。该机制是发达国家通过提供资金和技术援助，机制。该机制是发达国家通过提供资金和技术援助，来换得在发展中国家境内实施温室气体减排项目的来换得在发展中国家境内实施温室气体减排项目的经核
18、证的经核证的CO2减排量（减排量（CERS），该），该CERS可抵消发可抵消发达国家在本国的达国家在本国的CO2减排量。由于发达国家在本国减排量。由于发达国家在本国减排减排CO2成本比在发展中国家高出成本比在发展中国家高出520倍，因此发倍，因此发达国家愿意以资金援助与技术转让的方式在没有减达国家愿意以资金援助与技术转让的方式在没有减排责任（义务）的发展中国家实施减排项目。排责任（义务）的发展中国家实施减排项目。CDM项目在我国的进展项目在我国的进展中国将提供全球中国将提供全球1/3 CO2减排量交易减排量交易超超临界方法学获联合国超超临界方法学获联合国CDM执行理事会批准，名为超超执行理事会
19、批准，名为超超临界燃煤发电。临界燃煤发电。加拿大与中国的五年协议。中外联手开发碳封存技术，明加拿大与中国的五年协议。中外联手开发碳封存技术，明确在山西为期确在山西为期5年年CO2封存技术，获封存技术，获1000万元（人民币）开万元（人民币）开发研究发研究1000m深井封存。深井封存。英国与中国华电的绿色发展协议，在燃煤发电上开展低碳英国与中国华电的绿色发展协议，在燃煤发电上开展低碳排放。排放。美国博地公司与中国华能发展绿色煤电，美国以美国博地公司与中国华能发展绿色煤电，美国以10亿美元亿美元参股（参股（56%），发展），发展IGCC和碳捕集、封存（和碳捕集、封存（CCS）。）。澳大利亚与中国华
20、能发展在煤电上捕集澳大利亚与中国华能发展在煤电上捕集CO2，约，约3000t试验，试验，已在北京热电厂实施。已在北京热电厂实施。英国益可与华电签约减碳协议，在英国益可与华电签约减碳协议，在4个超超临界燃煤电厂上个超超临界燃煤电厂上实施。实施。 燃煤电厂脱碳技术燃煤电厂脱碳技术在电厂主要有在电厂主要有3种不同的捕集技术路线，即：种不同的捕集技术路线，即：l燃烧前脱碳燃烧前脱碳 整体煤气化联合循环整体煤气化联合循环(Integrated Gasification Combined Cycle，IGCC)发电发电技术技术l富氧燃烧技术富氧燃烧技术(燃烧中捕集燃烧中捕集)l燃烧后脱碳燃烧后脱碳一、一、
21、IGCC技术技术是将煤气化技术与高效的联合循环有机结合的是将煤气化技术与高效的联合循环有机结合的先进动力系统。先进动力系统。如图所示，它由两大部分组成，即煤的气化与如图所示，它由两大部分组成，即煤的气化与煤气净化系统部分和燃气煤气净化系统部分和燃气蒸汽联合循环发电蒸汽联合循环发电系统部分。第一部分的主要设备有气化炉、空系统部分。第一部分的主要设备有气化炉、空分装置、煤气冷却净化系统；第二部分的主要分装置、煤气冷却净化系统；第二部分的主要设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、汽轮机设备有燃气轮机发电系统、余热锅炉、汽轮机发电系统。发电系统。典型典型IGCC系统图系统图IGCC的工艺流程的工艺流程 煤
22、经过气化成为中低热值煤气，经过净煤经过气化成为中低热值煤气，经过净化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉化，除去煤气中的硫化物、氮化物、粉尘等污染物，成为清洁的气体燃料，然尘等污染物，成为清洁的气体燃料，然后送入燃气轮机的燃烧室中燃烧，加热后送入燃气轮机的燃烧室中燃烧，加热燃气工质以驱动燃气透平做功，燃气轮燃气工质以驱动燃气透平做功，燃气轮机排气进入余热锅炉加热给水，产生过机排气进入余热锅炉加热给水，产生过热蒸汽驱动汽轮机做功。热蒸汽驱动汽轮机做功。IGCC联合循环联合循环动力岛较常规的联合循环系统工质和能动力岛较常规的联合循环系统工质和能量的交换与转换利用更为复杂。量的交换与转换利用更为复杂。气
23、化炉气化炉 气化炉是气化炉是IGCC系统的关键设备之一，在煤气化过系统的关键设备之一，在煤气化过程中，部分碳在燃烧区的氧化气氛下燃烧，产生程中，部分碳在燃烧区的氧化气氛下燃烧，产生的高温用来切断煤中高分子化学键，使其与气化的高温用来切断煤中高分子化学键，使其与气化剂反应，生成含有剂反应，生成含有CO、H2、CH4等可燃气体的合等可燃气体的合成煤气。当气化剂是氧气时生成中热值煤气；当成煤气。当气化剂是氧气时生成中热值煤气；当气化剂是空气时，因其含有大气化剂是空气时，因其含有大N2，生成低热值煤，生成低热值煤气。气。 目前，普遍看好的气化炉主要是以氧气为气化剂目前，普遍看好的气化炉主要是以氧气为气
24、化剂的喷流床气化炉。的喷流床气化炉。煤气的净化设备煤气的净化设备 原煤中所含的相当一部分灰分、硫分、氮分以及碱原煤中所含的相当一部分灰分、硫分、氮分以及碱金属盐和卤化物等都转移到粗煤气中，这些有害物金属盐和卤化物等都转移到粗煤气中，这些有害物质若未除尽，不仅会导致燃气透平的腐蚀、磨蚀和质若未除尽，不仅会导致燃气透平的腐蚀、磨蚀和结垢，影响其使用寿命和工作可靠性，还会影响周结垢，影响其使用寿命和工作可靠性，还会影响周围环境，同样会造成因烧煤而带来的污染问题。围环境，同样会造成因烧煤而带来的污染问题。 目前，在目前，在IGCC中使用的粗煤气净化系统有中使用的粗煤气净化系统有“常温常温湿法的净化系统
25、湿法的净化系统”和和“高温干法的净化系统高温干法的净化系统”。当。当前所应用的气体净化系统以湿法除尘常温脱硫的净前所应用的气体净化系统以湿法除尘常温脱硫的净化技术较为成熟。化技术较为成熟。常温湿法净化系统常温湿法净化系统首先采用旋风分离器和首先采用旋风分离器和250的陶瓷过滤器进行初的陶瓷过滤器进行初级除尘，然后经过湿法洗涤器，使煤气粉尘浓级除尘，然后经过湿法洗涤器，使煤气粉尘浓度降至度降至1ppm以下；此后，除尘后的煤气经过以下；此后，除尘后的煤气经过HCN/COS水解器，将水解器，将COS转为转为H2S，将，将HCN转转化为化为NH3，进而进入，进而进入MDEA脱硫装置和脱硫装置和Clau
26、s硫硫回收装置中脱硫，并回收元素硫，脱硫率达回收装置中脱硫，并回收元素硫，脱硫率达94%，最后经，最后经SCOT装置的进一步使用，可使装置的进一步使用，可使脱硫效率提高到脱硫效率提高到9785%以上。以上。IGCC控制污染物排放的特点和优势：控制污染物排放的特点和优势：IGCC通过煤炭气化和煤气净化，使炭变为洁净煤气，再到燃通过煤炭气化和煤气净化，使炭变为洁净煤气，再到燃气轮机中燃烧做功，相当于常规锅炉的燃烧前处理。一般来气轮机中燃烧做功，相当于常规锅炉的燃烧前处理。一般来说，燃烧前处理要比燃烧中、燃烧后处理更合理、更经济；说，燃烧前处理要比燃烧中、燃烧后处理更合理、更经济；IGCC中处理的对
27、象主要是粗煤气。在相同条件下中处理的对象主要是粗煤气。在相同条件下,煤气的流量煤气的流量只是烟气的只是烟气的1/10量级，而且煤气在更高压力下污染物的浓度高，量级，而且煤气在更高压力下污染物的浓度高，因而可以用更小的代价脱除更多的污染；因而可以用更小的代价脱除更多的污染；煤炭气化与燃烧有很大不同，特别是在气化的还原性气氛下，煤炭气化与燃烧有很大不同，特别是在气化的还原性气氛下，煤中的硫分主要变成煤中的硫分主要变成H2S，它比，它比SO2的脱除要容易得多；的脱除要容易得多；由于采用联合循环，高效节水，热污染少，同时由于效率高，由于采用联合循环，高效节水，热污染少，同时由于效率高，污染物排放相应减
28、少；污染物排放相应减少；由于采用气化工艺，可以同化工技术相结合，不仅可以实现多由于采用气化工艺，可以同化工技术相结合，不仅可以实现多联产，而且对分离利用联产，而且对分离利用CO2也提供了一个比较现实的途径。也提供了一个比较现实的途径。二、富氧燃烧技术 用比通常空气用比通常空气(含氧含氧21% ) 含氧浓度高的含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。 燃料在氧气和二氧化碳混合气体中的燃燃料在氧气和二氧化碳混合气体中的燃烧，能大幅度地提高燃烧产物中的烧，能大幅度地提高燃烧产物中的CO2浓度，将会使分离和捕集浓度，将会使分离和捕集CO2的工艺相的工艺相对简单且成本
29、降低，同时可以大幅度减对简单且成本降低，同时可以大幅度减少甚至消除燃煤产生的其他污染物的排少甚至消除燃煤产生的其他污染物的排放。放。三、燃烧后脱碳-烟气脱碳 吸收法吸收法 吸附法吸附法 低温蒸馏法低温蒸馏法 膜分离法等膜分离法等吸附法 吸附法可分为变压吸附法（吸附法可分为变压吸附法（PSA法）和变温法）和变温吸附法（吸附法（TSA法）。法）。 PSA法是基于固态吸附剂对原料气中的法是基于固态吸附剂对原料气中的CO2有选择性吸附作用，高压时吸附量较大，降有选择性吸附作用，高压时吸附量较大，降压后被解吸出来而进行的。压后被解吸出来而进行的。 TSA法则是通过改变吸附剂的温度来吸附和法则是通过改变吸
30、附剂的温度来吸附和解吸解吸CO2。通常工业上较多采用变压吸附法。通常工业上较多采用变压吸附法。低温蒸馏法 低温蒸馏法是利用低温蒸馏法是利用CO2与其它气体组分与其它气体组分沸点的差异，通过低温液化，然后蒸馏沸点的差异，通过低温液化，然后蒸馏来实现来实现CO2与其它气体的分离。与其它气体的分离。 该方法设备庞大、能耗较高、分离效果该方法设备庞大、能耗较高、分离效果较差，因而成本较高，目前尚处于理论较差，因而成本较高，目前尚处于理论研究阶段。研究阶段。膜分离法 膜分离法是基于混合气体中膜分离法是基于混合气体中CO2与其它组分透过与其它组分透过膜材料的速度不同而实现膜材料的速度不同而实现CO2与其它
31、组分的分离。与其它组分的分离。 该方法投资低、能耗低、操作方便，是发展迅速该方法投资低、能耗低、操作方便，是发展迅速的节能型气体分离技术。其缺点是提取的的节能型气体分离技术。其缺点是提取的CO2纯纯度不高，为了得到纯度较高的度不高，为了得到纯度较高的CO2气体，可与溶气体，可与溶剂吸附法结合起来应用，前者作粗分离，后者作剂吸附法结合起来应用，前者作粗分离，后者作精分离。精分离。化学吸收法 化学吸收法分离脱除烟气中的化学吸收法分离脱除烟气中的CO2时，时，常用的吸收剂有醇胺溶液、强碱溶液、常用的吸收剂有醇胺溶液、强碱溶液、热苛性钾溶液等。目前应用广泛的是醇热苛性钾溶液等。目前应用广泛的是醇胺吸收
32、剂，即一乙醇胺胺吸收剂，即一乙醇胺(MEA)、二乙醇、二乙醇胺胺(DEA)、甲基二乙醇胺、甲基二乙醇胺(MDEA)和和2-氨氨基基-2-甲基甲基-1-丙醇丙醇(AMP) 胺化学吸收法分离回收烟气中胺化学吸收法分离回收烟气中CO2工艺工艺工艺布置工艺布置脱碳抽气点选在脱碳抽气点选在FGD和冷却塔之间管道上和冷却塔之间管道上典型的化学吸收法分离脱除烟气典型的化学吸收法分离脱除烟气CO2的工艺流程：的工艺流程： 经过除尘、脱硫等处理后的烟气经初步冷却和增压经过除尘、脱硫等处理后的烟气经初步冷却和增压后，从吸收塔下部进入，在塔内与由塔顶喷射的吸后，从吸收塔下部进入，在塔内与由塔顶喷射的吸收剂溶液逆相接
33、触。烟气中的收剂溶液逆相接触。烟气中的CO2与吸收剂发生化与吸收剂发生化学反应而形成弱联结化合物，脱除了学反应而形成弱联结化合物，脱除了CO2的烟气从的烟气从吸收塔上部被排出吸收塔。而吸收了吸收塔上部被排出吸收塔。而吸收了CO2的吸收剂的吸收剂富富CO2吸收液（简称富液）经富液泵抽离吸收塔，吸收液（简称富液）经富液泵抽离吸收塔，在贫富液热交换器中与贫在贫富液热交换器中与贫CO2吸收液（简称贫液）吸收液（简称贫液）进行热交换后，被送入再生塔中解吸再生。富液中进行热交换后，被送入再生塔中解吸再生。富液中结合的结合的CO2在热的作用下被释放，释放的在热的作用下被释放，释放的CO2气流气流经过冷凝和干
34、燥后进行压缩，以便于输送和储存。经过冷凝和干燥后进行压缩，以便于输送和储存。再生塔底的贫液在贫液泵作用下，经过贫富液换热再生塔底的贫液在贫液泵作用下，经过贫富液换热器换热、贫液冷却器冷却到所需的温度，从吸收塔器换热、贫液冷却器冷却到所需的温度，从吸收塔顶喷入，进行下一次的吸收。顶喷入，进行下一次的吸收。 从除尘、脱硫后引来的烟气温度约为从除尘、脱硫后引来的烟气温度约为4050，正，正好处于好处于MEA理想吸收温度。在一般情况下，经过除理想吸收温度。在一般情况下，经过除尘、脱硫处理的烟气通过鼓风机加压后直接进入吸尘、脱硫处理的烟气通过鼓风机加压后直接进入吸收塔进行收塔进行CO2的吸收。鼓风机增压
35、用来克服在气体的吸收。鼓风机增压用来克服在气体通过吸收塔时所产生的压降。当工况波动使出现烟通过吸收塔时所产生的压降。当工况波动使出现烟气温度超温时，启动设置在吸收塔前喷水减温装置，气温度超温时，启动设置在吸收塔前喷水减温装置，将其温度降到将其温度降到50以下。以下。 在吸收塔中，烟气自下向上流动，与从上部入塔的在吸收塔中，烟气自下向上流动，与从上部入塔的吸收液形成逆流接触，使吸收液形成逆流接触，使CO2得到脱除。净化后的得到脱除。净化后的烟气从塔顶排出。由于烟气从塔顶排出。由于MEA具有较高的蒸汽压，为具有较高的蒸汽压，为减少减少MEA蒸汽随烟气带出而造成吸收液损失，通常蒸汽随烟气带出而造成吸
36、收液损失，通常将吸收塔分成两段，下段进行酸气吸收，上段通过将吸收塔分成两段，下段进行酸气吸收，上段通过水洗，降低烟气中的水洗，降低烟气中的MEA蒸汽含量。洗涤水循环利蒸汽含量。洗涤水循环利用，为防止洗涤水中用，为防止洗涤水中MEA富集，需要将一部分洗涤富集，需要将一部分洗涤水并入富液中送去再生塔进行再生，损失的洗涤水水并入富液中送去再生塔进行再生，损失的洗涤水通过补给水来保持。通过补给水来保持。 吸收了酸气的吸收液（富液）通过富液泵加压送至吸收了酸气的吸收液（富液）通过富液泵加压送至再生塔。为减少富液再生时蒸汽的消耗量，利用再再生塔。为减少富液再生时蒸汽的消耗量，利用再生塔出来的生塔出来的CO
37、2与蒸汽混合物和再生后的吸收溶液与蒸汽混合物和再生后的吸收溶液的余热对富液进行加热，同时也达到冷却的余热对富液进行加热，同时也达到冷却CO2和再和再生溶液的目的。生溶液的目的。 富液从再生塔的上部入塔向下流动，从塔的下部上富液从再生塔的上部入塔向下流动，从塔的下部上升的热蒸汽既加热了吸收溶液，又汽提出溶液中的升的热蒸汽既加热了吸收溶液，又汽提出溶液中的酸气（因此也常将再生塔成为汽提塔）。吸收液到酸气（因此也常将再生塔成为汽提塔）。吸收液到达再生塔下部时所吸收的酸气已解吸出绝大部分，达再生塔下部时所吸收的酸气已解吸出绝大部分，此时可称为半贫液。半贫液进入再沸器内进一步解此时可称为半贫液。半贫液进
38、入再沸器内进一步解吸，残余的酸气分离出来，吸收液变为贫液。吸，残余的酸气分离出来，吸收液变为贫液。 出再沸器的贫液回流至再生塔底部缓冲后从底部流出再沸器的贫液回流至再生塔底部缓冲后从底部流出，经贫富液换热器回收热量，然后经贫液泵加压出，经贫富液换热器回收热量，然后经贫液泵加压进入冷却器，在冷却器中冷却至适当温度进入吸收进入冷却器，在冷却器中冷却至适当温度进入吸收塔，从而完成溶液的循环。塔，从而完成溶液的循环。 从塔顶出来的酸气从塔顶出来的酸气蒸汽混合物先后与富液换热和蒸汽混合物先后与富液换热和冷却器冷却，使其中的水蒸气大部分冷凝下来，此冷却器冷却，使其中的水蒸气大部分冷凝下来，此冷凝水进入分离
39、器、地下槽，并送入再生塔。分离冷凝水进入分离器、地下槽，并送入再生塔。分离出出CO2气体进入后续的压缩处理程序。气体进入后续的压缩处理程序。 为了维持溶液清洁，约为了维持溶液清洁，约1015%的贫液经过活性炭的贫液经过活性炭过滤器过滤；为处理系统的降解产物，设置胺回收过滤器过滤；为处理系统的降解产物，设置胺回收加热器，需要时，将部分贫液送入胺回收加热器中，加热器，需要时，将部分贫液送入胺回收加热器中，加入氢氧化钠或碳酸钠溶液，通过蒸汽加热再生回加入氢氧化钠或碳酸钠溶液，通过蒸汽加热再生回收。收。 由于由于SO2、NOx等气体与等气体与MEA反应生成不能再生的反应生成不能再生的化合物，净化后的烟
40、气也会带走部分化合物，净化后的烟气也会带走部分MEA蒸汽，蒸汽，因此，在工艺过程中设置因此，在工艺过程中设置MEA贮罐，通过吸收剂贮罐，通过吸收剂补充泵进行补充。补充泵进行补充。工艺原理及特点工艺原理及特点 根据理论分析，根据理论分析，MEA与二氧化碳反应生成比较稳定的氨基与二氧化碳反应生成比较稳定的氨基甲酸盐，在再生过程中需要较多的能量才能分解，导致再生甲酸盐，在再生过程中需要较多的能量才能分解，导致再生能耗较大。同时氨基甲酸盐对设备的腐蚀性较强能耗较大。同时氨基甲酸盐对设备的腐蚀性较强,又易形成水又易形成水垢。垢。MEA与二氧化碳的反应式如下：与二氧化碳的反应式如下：因为因为MEA与二氧化
41、碳反应生成比较稳定的氨基甲酸盐，反应（与二氧化碳反应生成比较稳定的氨基甲酸盐，反应（2）比反应（比反应（1）要快得多，所以总反应式可以写为：）要快得多，所以总反应式可以写为： 在回收二氧化碳过程中，在回收二氧化碳过程中，MEA易与氧气、二氧化碳、易与氧气、二氧化碳、硫化物等发生化学降解，也易发生热降解，而引起硫化物等发生化学降解，也易发生热降解，而引起MEA降解损耗增大的主要原因是氧气与降解损耗增大的主要原因是氧气与MEA的氧化的氧化降解反应。降解反应。MEA与氧气的降解中间产物主要为过氧化与氧气的降解中间产物主要为过氧化物，最终产物为氨基乙酸等，与二氧化碳的降解产物物，最终产物为氨基乙酸等，
42、与二氧化碳的降解产物主要有恶唑烷酮类等。为减少主要有恶唑烷酮类等。为减少MEA溶剂的降解，需要溶剂的降解，需要在吸收液中加入抗氧化剂，抑制过氧化物的形成，中在吸收液中加入抗氧化剂，抑制过氧化物的形成，中断降解反应链的发生，控制了降解产物有机酸的生成。断降解反应链的发生，控制了降解产物有机酸的生成。 传统的传统的MEA法回收低分压二氧化碳存在设备腐蚀严重法回收低分压二氧化碳存在设备腐蚀严重的技术问题。的技术问题。MEA法造成设备腐蚀严重的主要原因是法造成设备腐蚀严重的主要原因是由由MEA与二氧化碳反应生成的氨基甲酸盐及与二氧化碳反应生成的氨基甲酸盐及MEA的的化学降解产物所引起。首先加入抗氧化剂和活性胺解化学降解产物所引起。首先加入抗氧化剂和活性胺解决了决了MEA的化学降解，然后加入防腐剂配入复合胺溶的化学降解，然后加入防腐剂配入复合胺溶液中，使溶液对设备的腐蚀速率小于液中，使溶液对设备的腐蚀速率小于0.1mm/a。谢谢 谢！谢！
