СИСТЕМА УЛАВЛИВАНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА ИЗ ОТРАБОТАННОГО ГАЗА Российский патент 2010 года по МПК B01D53/62 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе улавливания диоксида углерода из отработанного газа, способной устойчивым образом обрабатывать весь диоксид углерода в отработанном газе, выбрасываемом промышленным устройством типа газовой турбины, печи или котлоагрегата.

Уровень техники

Традиционно для улавливания диоксида углерода из отработанного газа принята система, в которой для удаления и сбора CO₂ в отработанном газе в качестве CO₂-поглощающего растворителя используют поглощающий растворитель на аминной основе; во-первых, проводят процесс, в котором CO₂-поглощающий растворитель вводят в контакт с отработанным газом в абсорбционной колонне, после чего содержащий CO₂ CO₂-поглощающий растворитель нагревают в регенерационной колонне; и, во-вторых, высвобождают CO₂, а CO₂-поглощающий растворитель регенерируют и возвращают на рециркуляцию в абсорбционную колонну и используют повторно (см., например, выложенную японскую патентную заявку № Н3-193116).

На фиг.9 показан пример традиционной системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа. Как следует из фиг.9, традиционная система 1000 улавливания CO₂ включает в себя охлаждающее отработанный газ устройство 1004, которое охлаждает содержащий CO₂ отработанный газ 1002, выбрасываемый промышленным устройством 1001, таким как котлоагрегат и газовая турбина, с помощью охлаждающей воды 1003; CO₂-поглотительную колонну 1006, в которой отработанный газ 1002, содержащий охлажденный CO₂, вводится в контакт с CO₂-поглощающим растворителем 1005, поглощающим CO₂ с целью его удаления из отработанного газа 1002, и регенерационную колонну 1008, которая высвобождает CO₂ из CO₂-поглощающего растворителя (богатого растворителя) 1007, поглощая CO₂ с целью регенерирования CO₂-поглощающего растворителя. В этом устройстве регенерированный CO₂-поглощающий растворитель (тощий растворитель) 1009, из которого в регенерационной колонне 1008 удален CO₂, рециркулирует в качестве CO₂-поглощающего растворителя в CO₂-поглотительной колонне 1006. CO₂-Поглотительная колонна 1006 и регенерационная колонна 1008 определяют конфигурацию CO₂-улавливающего устройства 1030.

В способе улавливания CO₂ с использованием традиционного CO₂-улавливающего устройства 1030 отработанный газ 1002, содержащий CO₂, выбрасываемый из промышленного устройства, такого как котлоагрегат и газовая турбина, вначале направляют на охлаждающее отработанный газ устройство 1004 после повышения давления с помощью вентилятора 1010 отработанного газа, охлаждают охлаждающей водой 1003 и после этого направляют в CO₂-поглотительную колонну 1006.

В CO₂-поглотительной колонне 1006 отработанный газ 1002 противоточно контактирует с, например, CO₂-поглощающим растворителем 1005, имеющим в своей основе поглотитель на аминной основе, в результате чего CO₂ из отработанного газа 1002 поглощается CO₂-поглощающим растворителем 1005, вступая с ним в химическую реакцию (R-NH₂+Н₂О+СО₂→RNH₃HCO₃), а отработанный газ 1011, из которого удален CO₂, выводится из системы. CO₂-поглощающий растворитель 1007, адсорбировавший CO₂, называют также обогащенным растворителем. Поднимают давление в обогащенном растворителе 1007 с помощью насоса 1012 для обогащенного растворителя и нагревают его в теплообменнике «обогащенный/тощий растворитель» 1013 с помощью CO₂-поглощающего растворителя (тощего растворителя) 1009, регенерированного путем удаления CO₂ в регенерационной колонне 1008 (которая будет описана ниже), после чего подают в регенерационную колонну 1008.

Обогащенный растворитель 1007, поступающий из верхней части регенерационной колонны 1008 внутрь регенерационной колонны 1008, получает тепло от водяного пара, генерируемого внутри регенерационной колонны 1008, и при этом выводится большое количество CO₂. CO₂-Поглощающий растворитель, из которого отводится внутрь регенерационной колонны 1008 часть или большое количество CO₂, называют полутощим растворителем. Полутощий растворитель становится CO₂-поглощающим растворителем, из которого удален почти весь CO₂, к тому моменту, когда он достигает нижней части регенерационной колонны 1008. Поглощающий растворитель, регенерированный удалением почти всего CO₂, называют тощим растворителем. Тощий растворитель нагревается в ребойлере 1014 с помощью водяного пара. Параллельно с этим газообразный CO₂ 1015 вместе с водяным паром, высвободившимся из обогащенного растворителя и полутощего растворителя внутри регенерационной колонны 1008, выпускается из головной части регенерационной колонны 1008, водяной пар конденсируется в расположенном вверху колонны конденсаторе, вода отделяется в разделительном барабане 1017, а CO₂ отводится из системы и собирается. Отделенная в разделительном барабане 1017 вода подается с помощью циркуляционного насоса 1019 для конденсированной воды в верхнюю часть регенерационной колонны 1008. Регенерированный CO₂-поглощающий растворитель (тощий растворитель) 1009 охлаждается обогащенным растворителем 1007 в теплообменнике «обогащенный/тощий растворитель» 1013, после чего давление тощего растворителя повышается с помощью насоса 1020, а полученную воду охлаждают тощим растворителем в холодильном аппарате 1021 и затем подают в CO₂-поглотительную колонну 1006.

На фиг.9 ссылочная позиция 1001а обозначает газоход вытяжной башни промышленного устройства 1001, такого как котлоагрегат и газовая турбина, а 1000b обозначает вытяжную трубу, внутри которой имеется задвижка. Имеются случаи, когда улавливающее CO₂-устройство, расположенное после системы, выполняют для улавливания CO₂ из существующего источника отработанного газа, и имеются случаи, когда это устройство одновременно подсоединяют к новому источнику отработанного газа.

Традиционным полезным использованием содержащегося в отработанном газе диоксида углерода является простой отбор некоторого количества диоксида углерода из отработанного газа и использование его для газированных напитков и сухого льда. Однако парниковый эффект, который производит диоксид углерода, недавно был назван одной из причин глобального потепления. Неотложной необходимостью становятся меры для международной защиты глобальной окружающей среды, и при этом источник образования диоксида углерода влияет на все области человеческой деятельности, где производится сжигание ископаемых топлив, и потребности в ограничении выбросов становятся все более настоятельными. Наряду с этой тенденцией на генерирующих энергию установках, таких как теплоэнергетические станции, на которых используется большое количество ископаемых топлив, использован способ, в котором отработанный газ промышленных устройств, таких как котлоагрегат и газовая турбина, вводят в контакт с CO₂-поглощающим растворителем, удаляют и собирают весь CO₂ из отработанного газа, и способ хранения собранного CO₂ без сброса его в атмосферу.

Как было указано выше, в случае традиционной системы 1000 для улавливания CO₂ было предложено, чтобы при улавливании всего CO₂ из отработанного газа был установлен задерживающий элемент типа клапана или задвижки, который может быть открыт или закрыт внутри вытяжной башни 1000b, как показано на фиг.9, с целью закрытия и остановки в процессе работы CO₂-улавливающего устройства и сброса в тот период, когда работа CO₂-улавливающего устройства приостановлена, в то время как источник отработанного газа продолжает работать.

Однако в тот период, когда работа CO₂-улавливающего устройства приостановлена, если операция такого типа, как задерживание клапаном, задвижкой или подобным устройством, перекрывающим внутреннюю часть вытяжной башни, или сброс отработанного газа не осуществляются надежно, вывод отработанного газа проходит негладко, и бывают случаи повреждения промышленных устройств (таких как газовые турбины), расположенных ранее по ходу технологического процесса.

Далее, в турбинном устройстве, которое генерирует электричество в объеме 200000 кВт и в котором ежесуточно обрабатывается 3000 т диоксида углерода, количество отводимого отработанного газа становится огромным, и при этом необходима вытяжная башня с диаметром, например, от 7 до 10 м. При этих условиях для задерживания отработанного газа необходимо более крупное устройство типа задерживающего элемента, такого как клапан или задвижка.

Соответственно, желательна система, способная простым, стабильным и безопасным образом отводить практически все это большое количество отработанного газа к устройству для улавливания диоксида углерода.

Краткое раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является, по крайней мере, частичное решение проблем в существующей технологии.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения система улавливания диоксида углерода из отработанного газа включает: вытяжную трубу, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства; нагнетательный вентилятор, установленный после вытяжной башни и засасывающий в это место отработанный газ; устройство для улавливания диоксида углерода, в котором производится улавливание диоксида углерода из отработанного газа, засасываемого туда нагнетательным вентилятором; и расходомер газа, расположенный на выходной стороне вытяжной башни и измеряющий скорость потока газа. Количество отработанного газа, подаваемого нагнетательным вентилятором к устройству для улавливания диоксида углерода, повышают до тех пор, пока скорость потока отработанного газа из вытяжной башни по показанию расходомера газа не станет равной нулю, и, когда скорость потока из вытяжной башни станет равной нулю, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода улавливают из отработанного газа, засасывая отработанный газ практически в постоянном количестве.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения система улавливания диоксида углерода из отработанного газа включает: вытяжную трубу, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства; нагнетательный вентилятор, установленный после вытяжной башни и засасывающий в это место отработанный газ; устройство для улавливания диоксида углерода, в котором производится улавливание диоксида углерода из отработанного газа, засасываемого туда нагнетательным вентилятором; и измеряющий температуру и концентрацию определенного типа газа датчик, расположенный в, по меньшей мере, одном месте газохода вытяжной башни, находящегося внутри вытяжной башни на ее выходной стороне. Количество отработанного газа, поданного нагнетательным вентилятором к устройству для улавливания диоксида углерода, повышают до тех пор, пока на датчике не изменится температура или концентрация определенного типа газа, и, когда произойдет изменение температуры или концентрации определенного типа газа, подача в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода улавливают из отработанного газа, закачивая отработанный газ в практически постоянном количестве.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения система улавливания диоксида углерода из отработанного газа включает: вытяжную трубу, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства; нагнетательный вентилятор, установленный после вытяжной башни и засасывающий в это место отработанный газ; устройство для улавливания диоксида углерода, в котором производится улавливание диоксида углерода из отработанного газа, засасываемого туда нагнетательным вентилятором; и множество измеряющих температуру и концентрацию определенного типа газа датчиков, размещенных в газоходе вытяжной башни на входной стороне вытяжной башни и на выходной стороне вытяжной башни. Количество отработанного газа, прокаченного нагнетательным вентилятором к устройству для улавливания диоксида углерода, повышают до тех пор, пока не произойдет изменение температуры газа или концентрации определенного типа газа, и, когда возникает эта разница, прокачка в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода улавливают из отработанного газа, закачивая отработанный газ в практически постоянном количестве.

В системе улавливания диоксида углерода из отработанного газа определенным типом газа может быть кислород иди диоксид углерода.

Указанные выше и другие цели, особенности, преимущества и техническая и промышленная значимость настоящего изобретения станут понятнее при чтении приведенного ниже детального описания предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления изобретения, рассматриваемых в сочетании с сопровождающими их чертежами.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - принципиальная схема одной из систем улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - взаимозависимость между количеством отработанного газа, выведенным из вытяжной башни, и закачанным количеством отработанного газа в первом варианте осуществления.

Фиг.3A - принципиальная схема одной из систем улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3B - принципиальная схема другой системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно второму варианту осуществления.

Фиг.3C - принципиальная схема еще одной системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно второму варианту осуществления.

Фиг.4 - взаимозависимость между количеством отработанного газа, выведенным из вытяжной башни, и закачанным количеством отработанного газа во втором варианте осуществления.

Фиг.5A - принципиальная схема одной из систем улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5B - принципиальная схема другой системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно третьему варианту осуществления.

Фиг.6 - взаимозависимость между концентрацией кислорода из вытяжной башни и закачанным количеством отработанного газа в третьем варианте осуществления.

Фиг.7A - принципиальная схема одной из систем улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7B - принципиальная схема другой системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно четвертому варианту осуществления.

Фиг.8 - взаимозависимость между концентрацией кислорода из вытяжной башни и закачанным количеством отработанного газа в четвертом варианте осуществления.

Фиг.9 - принципиальная схема традиционной системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа.

Детальное описание предпочтительных вариантов осуществления

Далее настоящее изобретение описывается детально со ссылками на сопровождающие чертежи. Настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Наряду с этим составляющие элементы в следующих вариантах осуществления включают элементы, которые легко придут на ум специалистам в данной области, или по существу эквивалентные элементы.

Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения описывается со ссылками на чертежи.

На фиг.1 представлена принципиальная схема улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно первому варианту осуществления.

Как следует из фиг.1, система улавливания диоксида углерода из отработанного газа 10-1 согласно первому варианту осуществления содержит вытяжную башню 13, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, отводимый из какого-либо промышленного устройства 11, нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает в это месте отработанный газ 12, устройство 15 для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа 12, засасываемого нагнетательным вентилятором 14, извлекается диоксид углерода, и расходомер S1 газа, расположенный вблизи выводной стороны вытяжной башни 13. Количество отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству для улавливания диоксида углерода, повышают до тех пор, пока скорость потока отработанного газа из вытяжной башни 13 по показанию расходомера S1 газа не станет равной нулю, и, когда количество отработанного газа, извлеченное из вытяжной башни 13, станет равным нулю, прокачка количества, превышающего достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ 12 в практически постоянном количестве.

Устройство 15 для улавливания диоксида углерода не является чем-либо в особой степени ограниченным и может представлять собой любое устройство, в котором производится улавливание диоксида углерода, подобное устройству для улавливания CO₂ на фиг.9.

В первом варианте осуществления скорость сброса потока в атмосферу для отработанного газа 12 из вытяжной башни 13 непрерывно отслеживается с помощью расходомера S1 газа.

Когда количество отработанного газа 12, нагнетаемого с помощью нагнетательного вентилятора 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока скорость сброса потока из вытяжной башни 13 не станет равной нулю, сбрасываемое из вытяжной башни в атмосферу количество отработанного газа 12 медленно убывает, как это показано на фиг.2. Когда сбрасываемое количество отработанного газа из вытяжной башни 13 станет равным нулю, подача с помощью нагнетательного вентилятора 14 количества, превышающего достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа 12 с помощью устройство 15 для улавливания диоксида углерода, закачивая туда отработанный газ 12 с помощью нагнетательного вентилятора 14 и сохраняя закачиваемое количество равным приблизительно нулю (по существу постоянное количество).

Соответственно, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчиво закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, и все количество диоксида углерода может быть извлечено.

Далее, когда в устройстве 15 для улавливания диоксида углерода к отработанному газу примешивается воздух, нарушений в работе не возникает даже тогда, когда внешняя атмосфера затягивается в устройство 15 для улавливания диоксида углерода из вытяжной башни 13.

Промышленное устройство в настоящем изобретении в особой степени не ограничено, и примеры его могут включать котлоагрегат, пламенную печь и газотурбинное устройство, которые производят диоксид углерода. Когда используется газотурбинное устройство, может быть установлен теплоутилизирующий парогенератор, отбирающий высокотемпературное (примерно 580°С) тепло от выходящего из газовой турбины отработанного газа 12.

Далее со ссылкой на чертежи рассматривается система улавливания из отработанного газа диоксида углерода согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3А представлена принципиальная схема системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно второму варианту осуществления.

Как следует из фиг.3А, система улавливания диоксида углерода из отработанного газа 10-2А согласно второму варианту осуществления содержит вытяжную башню, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ 12, выходящий из промышленного устройства 11, нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает в это место отработанный газ 12, устройство 15 для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа 12, засасываемого нагнетательным вентилятором 14, выделяется диоксид углерода, и датчик S2 температуры газа, установленный внутри вытяжной башни 13. Измеряемое с помощью датчика S2 температуры газа количество отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет понижение температуры газа, и, когда произойдет понижение температуры газа, подача количества отработанного газа, превышающего достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ 12 в практически постоянном количестве.

Иными словами, температура сбрасываемого из вытяжной башни 13 в атмосферу отработанного газа непрерывно отслеживается датчиком S2 температуры газа.

Даже в том случае, когда количество отработанного газа 12, засасываемого с помощью нагнетательного вентилятора 14 в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивается, температура сброса из вытяжной башни 13 поддерживается почти постоянной (от 100 до 180°С) до определенного момента времени, как это показано на фиг.4. Однако, когда внутрь вытяжной башни 13 проникает атмосфера с внешней стороны вытяжной башни 13, отработанный газ 12 охлаждается этой атмосферой, в результате чего температура понижается. Кроме того, непосредственно перед тем, как температура начнет изменяться (в точке, указанной стрелкой на фиг.4), подача отработанного газа 12 нагнетательным вентилятором 14 в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа 12 с помощью устройства 15 для улавливания диоксида углерода, закачивая отработанный газ 12 с помощью нагнетательного вентилятора 14 в количестве, которое было на момент остановки его увеличения (в практически постоянном количестве).

Соответственным образом, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, и весь диоксид углерода из отработанного газа может быть извлечен.

На фиг.3B описана другая система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-2B, согласно второму варианту осуществления. Датчик S3 температуры газа расположен перед нагнетательным вентилятором 14 на выходной стороне вытяжной башни, и аналогичным образом производится измерение температуры и подача отработанного газа.

При использовании датчика S3 температуры газа для регулирования засасываемого количества путем отслеживания температуры газа так же, как и с помощью S2, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода и весь диоксид углерода из отработанного газа может быть извлекаться.

На фиг.3C описана другая система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-2С, согласно второму варианту осуществления. Датчик S3 температуры газа расположен перед нагнетательным вентилятором 14 на выходной стороне вытяжной башни 13, а датчик S4 температуры газа также расположен внутри газохода вытяжной башни перед вытяжной башней 13.

Количество отработанного газа 12, закачиваемое с помощью нагнетательного вентилятора 14 в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет изменение температуры отработанного газа, и, когда произойдет изменение температуры отработанного газа, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве.

Соответственно, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода.

Далее со ссылкой на чертежи рассматривается система улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5А представлена принципиальная схема системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно третьему варианту осуществления.

Как следует из фиг.5А, система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-3А, согласно третьему варианту осуществления содержит вытяжную башню 13, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ 12, выходящий из промышленного устройства 11, нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает в это место отработанный газ 12, устройство 15 для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14, извлекается диоксид углерода, и O₂-сенсор S5, расположенный внутри вытяжной башни 13. Измеряемое с помощью O₂-сенсора S5 количество отработанного газа 12, прокачиваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет повышение концентрации газообразного кислорода, и, когда произойдет повышение концентрации газообразного кислорода, подача количества отработанного газа, превышающего достигнутое, прекращается и диоксид углерода выделяют из отработанного газа, закачивая отработанный газ 12 в практически постоянном количестве.

Иными словами, концентрация кислорода в отработанном газе, выбрасываемом в атмосферу из вытяжной башни 13, непрерывно отслеживается O₂-сенсором S5.

Даже в том случае, когда количество отработанного газа 12, засасываемого с помощью нагнетательного вентилятора 14 в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивается, концентрация кислорода в отработанном газе из вытяжной башни поддерживается почти постоянной (в случае отработанного газа из котлоагрегата она составляет от 2 до 5%, а в случае отработанного газа из газовой турбины от 12 до 15%) до определенного момента времени, как показано на фиг.6. Однако, когда внутрь вытяжной башни 13 проникает атмосфера снаружи вытяжной башни 13, атмосферный кислород примешивается к отработанному газу 12, в результате чего концентрация кислорода повышается. Непосредственно перед тем, как концентрация кислорода начнет меняться (в точке, указанной стрелкой на фиг.6), подача отработанного газа 12 нагнетательным вентилятором 14 в количестве, превышающем достигнутое количество, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа 12 с помощью устройства 15 для улавливания диоксида углерода, закачивая отработанный газ 12 с помощью нагнетательного вентилятора 14, в том количестве, которое было на момент остановки его увеличения (практически в постоянном количестве).

Соответственно, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, и весь диоксид углерода из отработанного газа может быть извлечен.

На фиг.5А O₂-сенсор S6 установлен перед нагнетательным вентилятором 14 на выходной стороне вытяжной башни 13, и концентрация кислорода может измеряться с помощью O₂-сенсора S6 вместо O₂-сенсора S5. В то же время O₂-сенсор S6 может использоваться одновременно, и таким образом концентрация кислорода может измеряться обоими сенсорами S5 и S6.

На фиг.5B описана другая система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-3B, согласно третьему варианту осуществления. O₂-сенсор S6 расположен на выходной стороне вытяжной башни 13 перед нагнетательным вентилятором 14, а О₂-сенсор S7 расположен также в газоходе вытяжной башни с входной стороны вытяжной башни 13.

Измеряемое с помощью O₂-сенсоров S6 и S7 температуры газа количество отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет изменение концентрации кислорода в отработанном газе, и, когда произойдет изменение концентрации кислорода в отработанном газе, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве.

Соответственным образом, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода.

Далее со ссылкой на чертежи рассматривается система улавливания из отработанного газа диоксида углерода согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг.7А представлена принципиальная схема системы улавливания диоксида углерода из отработанного газа согласно четвертому варианту осуществления.

Как следует из фиг.7А, система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-4А, согласно четвертому варианту осуществления содержит вытяжную башню 13, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ 12, выходящий из промышленного устройства 11, нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает туда отработанный газ 12, устройство 15 для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа 12, засасываемого нагнетательным вентилятором 14, извлекают диоксид углерода, и O₂-сенсор S8, расположенный внутри вытяжной башни 13. Измеряемое с помощью O₂-сенсора S8 количество отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет повышение концентрации газообразного диоксида углерода, и, когда произойдет повышение концентрации газообразного диоксида углерода, подача количества отработанного газа, превышающего указанное, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ 12 практически в постоянном количестве.

Иными словами, концентрация диоксида углерода в отработанном газе, выбрасываемом в атмосферу из вытяжной башни 13, непрерывно отслеживается O₂-сенсором S8.

Даже в том случае, когда количество отработанного газа 12, засасываемого с помощью нагнетательного вентилятора 14 в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивается, концентрация диоксида углерода в отработанном газе из вытяжной башни поддерживается почти постоянной (в случае отработанного газа из котлоагрегата она составляет от 8 до 14%, а в случае отработанного газа из газовой турбины от 3,5 до 4%) до определенного момента времени, как показано на фиг.6. Однако, когда внутрь вытяжной башни 13 проникает атмосфера снаружи вытяжной башни 13, атмосферный диоксид углерода примешивается к отработанному газу 12, в результате чего концентрация диоксида углерода повышается. Непосредственно перед тем, как концентрация кислорода начнет меняться (в точке, указанной стрелкой на фиг.8), подача отработанного газа 12 нагнетательным вентилятором 14 в количестве, превышающем достигнутое количество, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа 12 с помощью устройства 15 для улавливания диоксида углерода, закачивая отработанный газ 12 с помощью нагнетательного вентилятора 14, в количестве, равном количеству на момент остановки его увеличения (практически в постоянном количестве).

Соответственным образом, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода, и весь диоксид углерода из отработанного газа может быть извлечен.

На фиг.7А O₂-сенсор S9 установлен перед нагнетательным вентилятором 14 на выходной стороне вытяжной башни 13, и концентрация диоксида углерода может измеряться с помощью O₂-сенсора S9 вместо O₂-сенсора S8. В то же время О₂-сенсор S8 может использоваться одновременно, и таким образом концентрация кислорода может измеряться обоими сенсорами S8 и S9.

На фиг.7B описана другая система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, 10-4B, согласно четвертому варианту осуществления. O₂-Сенсор S9 расположен на выходной стороне вытяжной башни 13 перед нагнетательным вентилятором 14, а O₂-сенсор S10 расположен также в газоходе вытяжной башни с входной стороны вытяжной башни 13.

Измеряемое с помощью O₂-сенсоров S9 и S10 температуры газа количество отработанного газа 12, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет изменения концентрации диоксида углерода в отработанном газе, и, когда произойдет изменение концентрации диоксида углерода в отработанном газе, засасывание отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве.

Соответственным образом, весь отработанный газ из промышленного устройства 11 может устойчивым образом закачиваться в устройство 15 для улавливания диоксида углерода.

С целью более точного контроля с первого по четвертый варианты осуществления могут быть должным образом объединены для использования в целях осуществления контроля множества разных датчиков.

Согласно настоящему изобретению практически все большое количество отработанного газа может быть закачано в устройство для улавливания диоксида углерода с помощью простого оборудования устойчивым и надежным образом.

Хотя изобретение описано на основе конкретных вариантов осуществления с целью полного и ясного раскрытия, прилагаемая формула изобретения не ограничена ими, а должна восприниматься как воплощающая все модификации и альтернативные конструкции, с которыми может столкнуться специалист в данной области и которые должным образом охватываются приведенными в заявке фундаментальными сведениями.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности и теплоэнергетике. Система включает вытяжную башню 13, которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства 11, нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает туда отработанный газ, устройство 15 для улавливания диоксида углерода. Вблизи выходной стороны внутри вытяжной башни 13 расположен расходомер S1 газа. Количество отработанного газа, подаваемого нагнетательным вентилятором 14 к устройству 15 для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока скорость потока отработанного газа из вытяжной башни по показанию расходомера S1 газа не станет равной нулю. Когда скорость станет равной нулю, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве. Изобретение позволяет отводить большое количество отработанного газа к устройству улавливания диоксида углерода простым, стабильным и безопасным способом. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, включающая вытяжную башню (13), которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства (11);
нагнетательный вентилятор (14), который установлен на выходной стороне вытяжной башни (13) и засасывает туда отработанный газ;
устройство (15) для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа, засасываемого нагнетательным вентилятором (14), извлекают диоксид углерода;
и расходомер (S1) газа, который расположен вблизи выходной стороны внутри вытяжной башни (13) для измерения скорости потока газа;
в которой количество отработанного газа, подаваемого нагнетательным вентилятором (14) к устройству (15) для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока скорость потока отработанного газа из вытяжной башни (13) по показанию расходомера газа не станет равной нулю, и
когда скорость потока отработанного газа из вытяжной башни (13) станет равной нулю, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве.

2. Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, включающая вытяжную башню (13), которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства (11);
нагнетательный вентилятор 14, который установлен на выходной стороне вытяжной башни 13 и засасывает туда отработанный газ;
устройство (15) для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа, засасываемого нагнетательным вентилятором (14), извлекают диоксид углерода;
и датчик (S2) газа, который расположен, по меньшей мере, в одном месте в газоходе вытяжной башни (13) внутри вытяжной башни (13) на ее внутренней стороне (13) для измерения температуры газа или типа газа, в которой количество отработанного газа, подаваемого нагнетательным вентилятором (14) к устройству (15) для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока в показаниях датчика не произойдет изменения температуры или концентрации определенного типа газа, и когда произойдет изменение температуры или концентрации газа определенного типа, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, подавая отработанный газ практически в постоянном количестве.

3. Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа по п.2, где газом определенного типа является кислород или диоксид углерода.

4. Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа, включающая вытяжную башню (13), которая сбрасывает в атмосферу отработанный газ, выходящий из промышленного устройства (11); нагнетательный вентилятор (14), который установлен на выходной стороне вытяжной башни (13) и засасывает туда отработанный газ;
устройство (15) для улавливания диоксида углерода, в котором из отработанного газа, засасываемого нагнетательным вентилятором (14), извлекают диоксид углерода;
и множество датчиков (S2), которые расположены в газоходе вытяжной трубы (13) на входной стороне вытяжной трубы (13) и на выходной стороне вытяжной трубы (13) и измеряют температуру газа или концентрацию определенного типа газа, в котором
количество отработанного газа, подаваемого нагнетательным вентилятором (14) к устройству (15) для улавливания диоксида углерода, увеличивают до тех пор, пока не произойдет изменения температуры или концентрации газа определенного типа, и
когда произойдет изменение температуры или концентрации газа определенного типа, подача отработанного газа в количестве, превышающем достигнутое, прекращается и диоксид углерода извлекают из отработанного газа, закачивая отработанный газ практически в постоянном количестве.

5. Система улавливания диоксида углерода из отработанного газа по п.4, где газом определенного типа является кислород или диоксид углерода.