《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》是華能集團技術創新中心於2009年12月1日申請的發明專利，該專利申請號為2009102386848，公布號為CN102078745A，公布日為2011年6月1日，發明人是許世森、黃斌、蔣敏華、郜時旺、劉練波、蔡銘、牛紅偉。
《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》公開了一種煙氣脫碳系統，包括：吸收系統、再生系統、以及熱交換系統，該再生系統包括再生塔，該再生塔下部具有貧液槽、上部具有富液噴淋器和激冷噴淋器，以在再生塔中形成再生區和激冷區。該發明還公開了一種煙氣脫碳方法和煙氣脫碳系統用再生塔。該發明能有效地對系統進行熱分配，減少貧富液循環速度、降低出貧富液換熱器後貧液和經過再生氣冷凝器後流體的溫度，從而減小冷卻水負荷，進而降低系統能耗和電耗；另一方面，減少了昂貴的系統內件，降低吸收塔高度，從而降低系統的造價。
2021年6月24日，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔
- 申請人：華能集團技術創新中心
- 發明人：許世森、黃斌、蔣敏華、郜時旺、劉練波、蔡銘、牛紅偉
- 申請號：2009102386848
- 申請日：2009年12月1日
- 公布號：CN102078745A
- 公布日：2011年6月1日
- 地址：北京市海淀區知春路甲48號盈都大廈A座26層
- 代理機構：北京康信智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：余剛
- Int. Cl.：B01D53/18; C01B31/20; C01B32/50
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
氣候變暖問題是影響整個人類發展的問題，CO2是氣候變暖的主要貢獻者，而大型燃燒設備是CO2最大的排放源，任何想要大規模控制CO2的排放，應對氣候變暖，都必須著力於對大型燃燒設備進行CO2捕集。
截至2009年12月，大型燃燒設備捕碳主要有燃燒前捕集、富氧燃燒技術和燃燒後捕集。燃燒前捕集主要用於IGCC電站，後兩者則可運用於對傳統電廠的改造。其中，富氧燃燒技術不僅需要增加制氧設備，還需對發電本體進行改造，燃燒後捕碳則不用對本體進行改造，具有更廣泛的適應性。由於傳統電站和其它大型燃燒設備煙氣具有大流量，低分壓等特點，採用具有鹼性的醇胺溶液，如乙醇胺（MEA）是最適合於這種煙氣特點的技術。
利用醇胺溶液從煙氣中進行碳捕集的技術在化工行業已經成熟。但是，由於電廠等大型燃燒設備煙氣具有氣量大，分壓低等特點，該技術運用於電廠最大的問題是能耗高，體積大。
中國發明專利申請（申請號為200810018343.5）公開了一種燃煤電廠煙氣中二氧化碳捕集裝置，其包括煙氣預處理裝置、吸收塔、以及再生塔。
其中，經過煙氣預處理裝置處理的煙氣通過風機加壓後與吸收塔的底部相連，煙氣自下向上流動，與從吸收塔上部入塔的能夠吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接觸，脫除二氧化碳的煙氣經尾氣排空口排出，吸收了二氧化碳的富液通過富液泵加壓由再生塔上部進入，在再生塔底部設定有內置式煮沸器，再生塔的頂部出氣口還依次與產品氣富液換熱器、產品氣冷卻器、氣液分離器和二氧化碳壓縮機相連，分離後的二氧化碳經二氧化碳壓縮機壓縮後排出，解吸二氧化碳後的貧液由再生塔底流出。
在上述二氧化碳捕集裝置中，系統能耗大，運行成本高。
發明內容
專利目的
《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的目的在於提供一種比2009年12月前的傳統技術具有更低能耗的煙氣脫碳系統，以滿足大型燃燒設備，化工行業等CO2分壓較低，需大幅降低能耗的CO2捕集系統。《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的另一個目的在於提供一種煙氣脫碳方法。《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的又一個目的在於提供一種煙氣脫碳系統用再生塔。
技術方案
一方面，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》提供了一種煙氣脫碳系統，其包括：吸收系統，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統，用於解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統，供富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣之間換熱，其中，再生系統包括再生塔，其下部具有貧液槽、上部具有富液噴淋器、以及位於富液噴淋器上方的激冷噴淋器，其中，在貧液槽的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器之下的空間形成再生區，激冷噴淋器和富液噴淋器之間的空間形成激冷區。
優選地，向上述再生系統提供的富二氧化碳吸收液的70％~95％經過熱交換系統換熱後供給富液噴淋器，其餘的直接供給激冷噴淋器。
優選地，上述再生塔的上端設有除霧器，富液噴淋器設定在貧液槽液面與除霧器之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器設定在富液噴淋器與除霧器之間。
優選地，上述再生系統還包括連線至再生塔的再生氣冷卻器和再生氣分離器，其中，再生氣分離器分離得到的液體與貧液冷卻器冷卻後的貧二氧化碳吸收液相混合。
優選地，上述熱交換系統包括：貧富液換熱器；以及貧液冷卻器，其中，再生塔的貧液槽中的貧二氧化碳吸收液經過貧液冷卻器冷卻後供給吸收塔的貧液噴淋器。
優選地，上述再生塔的上端設有除霧器，富液噴淋器設定在貧液槽液面與除霧器之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器設定在富液噴淋器與除霧器之間。
優選地，上述吸收系統包括與風機相連通的至少一吸收塔，吸收塔的底部具有富液槽、中部具有自循環噴淋器、上部具有貧液噴淋器，自循環噴淋器設定在富液槽液面和貧液噴淋器之間的1/3~2/3高度處，其中，自循環噴淋器與貧液噴淋器之間構成貧液吸收區，自循環噴淋器與富液槽之間形成半貧液吸收區，吸收塔的貧液噴淋器的上方還具有循環洗滌系統和除霧器。
另一方面，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》還提供了一種煙氣脫碳方法，包括以下步驟：A）在吸收塔中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔中，解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；C）在熱交換系統中，使富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣進行換熱，其中，在步驟B中，使步驟A中吸收塔提供的富二氧化碳吸收液的一部分經過加熱後由再生塔的富液噴淋器向下噴射，而富二氧化碳吸收液的其餘部分直接由位於富液噴淋器上方的激冷噴淋器向下噴射。
優選地，由再生塔的富液噴淋器向下噴射的富二氧化碳吸收液占吸收塔提供的富二氧化碳吸收液總量的70~95％。
優選地，在步驟C中，使再生塔的貧液槽中的貧二氧化碳吸收液經由熱交換系統冷卻後與二氧化碳再生氣經由冷卻和汽液分離所得到的液體相混合，再供應至吸收塔。
優選地，在步驟A中，使經過預處理的煙氣通過風機從吸收塔下部進入到吸收塔中，並先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再經由霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，富二氧化碳吸收液來自吸收塔下部的富液槽中。
此外，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》還提供了一種煙氣脫碳系統用再生塔，該再生塔的下部具有貧液槽和位於貧液槽中的蒸發器、上部具有富液噴淋器、以及在富液噴淋器上方還設有激冷噴淋器，其中，在貧液槽的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器之下的空間形成再生區，激冷噴淋器和富液噴淋器之間的空間形成激冷區。
改善效果
在《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》優選實施例的系統和方法中，吸收塔和再生塔均採用噴淋法，且在吸收塔中增加了一套噴淋內循環，在再生塔中增加了一套噴淋激冷系統，再生塔後冷凝液直接與冷卻器後的貧液混合。一方面，能有效地對系統進行熱分配，減少貧富液循環速度、降低出貧富液換熱器後貧液和經過再生氣冷凝器後流體的溫度，從而減小冷卻水負荷，降低系統能耗和電耗；另一方面，減少了昂貴的系統內件，降低吸收塔高度，從而降低系統的造價。
附圖說明
圖1為根據《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》優選實施例的煙氣脫碳系統的結構示意圖。
圖1
技術領域
《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》涉及煙氣CO2捕集技術領域，尤其是燃煤（油、氣）電站鍋爐（燃機）、工業鍋爐、石灰窯爐和化工工藝中的低壓低濃度CO2回收領域，具體涉及燃燒設備的煙氣脫碳系統及方法、以及煙氣脫碳系統用再生塔。
權利要求
1.一種煙氣脫碳系統，包括：吸收系統，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統，用於解吸所述富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供所述吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統，供所述富二氧化碳吸收液與所述貧二氧化碳吸收液和/所述二氧化碳再生氣之間換熱，其特徵在於，所述再生系統包括再生塔（20），其下部具有貧液槽（21）、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器上方設定的激冷噴淋器（15），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區（20-2），所述吸收系統包括與風機（2）相連通的至少一吸收塔（5），所述吸收塔（5）的底部具有富液槽（1）、中部具有自循環噴淋器（4）、上部具有貧液噴淋器（6），所述自循環噴淋器（4）設定在所述富液槽（1）液面和貧液噴淋器（6）之間的1/3~2/3高度處並且通過自循環泵與所述富液槽（1）相連，其中，所述自循環噴淋器（4）與貧液噴淋器（6）之間構成貧液吸收區（5-2），所述自循環噴淋器（4）與富液槽（1）之間形成半貧液吸收區（5-1），所述吸收塔（5）的貧液噴淋器（6）的上方還具有循環洗滌系統和除霧器（9）。
2.根據權利要求1所述的煙氣脫碳系統，其特徵在於，向所述再生系統提供的富二氧化碳吸收液的70％~95％經過所述熱交換系統換熱後供給所述富液噴淋器（14），其餘的直接供給所述激冷噴淋器（15）。
3.根據權利要求2所述的煙氣脫碳系統，其特徵在於，所述再生塔（20）的上端設有除霧器，所述富液噴淋器（14）設定在所述貧液槽（21）液面與除霧器（16）之間的2/3~4/5高度處，所述激冷噴淋器（15）設定在所述富液噴淋器（14）與除霧器（16）之間。
4.根據權利要求2所述的煙氣脫碳系統，其特徵在於，所述再生系統還包括連線至所述再生塔（20）的再生氣冷卻器（17）和再生氣分離器（18），其中，所述再生氣分離器（18）分離得到的液體與所述貧液冷卻器（11）冷卻後的貧二氧化碳吸收液相混合。
5.根據權利要求1所述的煙氣脫碳系統，其特徵在於，所述熱交換系統包括：貧富液換熱器（12）；以及貧液冷卻器（11），其中，所述再生塔（20）的貧液槽（21）中的貧二氧化碳吸收液經過所述貧液冷卻器（11）冷卻後供給所述吸收塔（5）的貧液噴淋器（6）。
6.根據權利要求1所述的煙氣脫碳系統，其特徵在於，所述再生塔（20）的上端設有除霧器（16），所述富液噴淋器（14）設定在所述貧液槽（21）液面與除霧器（16）之間的2/3~4/5高度處，所述激冷噴淋器（15）設定在所述富液噴淋器（14）與除霧器（16）之間。
7.一種煙氣脫碳方法，包括以下步驟：A）在吸收塔（5）中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔（20）中，解吸所述富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供所述吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；以及C）在熱交換系統中，使所述富二氧化碳吸收液與所述貧二氧化碳吸收液和/所述二氧化碳再生氣進行換熱，其特徵在於，所述再生塔（20）的下部具有貧液槽（21）和位於所述貧液槽（21）中的蒸發器、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器（14）上方還設有激冷噴淋器（15），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區（20-2）；在步驟B中，使步驟A中所述吸收塔（5）提供的富二氧化碳吸收液的一部分經過加熱後由所述再生塔（20）的富液噴淋器（14）向下噴射，而所述富二氧化碳吸收液的其餘部分直接由位於所述富液噴淋器（14）上方的激冷噴淋器（15）向下噴射。
8.根據權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特徵在於，由所述再生塔（20）的富液噴淋器（14）向下噴射的富二氧化碳吸收液占所述吸收塔（5）提供的富二氧化碳吸收液總量的70~95％。
9.根據權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特徵在於，在步驟C中，使所述再生塔（20）的貧液槽（21）中的貧二氧化碳吸收液經由所述熱交換系統冷卻後與所述二氧化碳再生氣經由冷卻和汽液分離所得到的液體相混合。
10.根據權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特徵在於，在步驟A中，使經過預處理的煙氣通過風機（2）從吸收塔（5）下部進入到所述吸收塔（5）中，並先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再經由霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，所述富二氧化碳吸收液來自所述吸收塔（5）下部的富液槽（1）中。
11.一種煙氣脫碳系統用再生塔，其特徵在於，所述再生塔（20）的下部具有貧液槽（21）和位於所述貧液槽（21）中的蒸發器、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器（14）上方還設有激冷噴淋器（15）和再生塔除霧器（16），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區（20-2）。
實施方式
《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的煙氣脫碳系統包括：吸收系統，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統，用於解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統，供富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣之間換熱。
如圖1所示，在該優選實施例中，煙氣脫碳系統的吸收系統為帶自循環的噴淋式吸收系統，該吸收系統包括與引風機2相連通的吸收塔5。
該吸收塔5的底部形成富液槽1、中部設定有由自循環泵3和自循環噴淋器4組成的自循環系統、上部設定有吸收塔噴淋器6（或者稱為貧液噴淋器）以及由循環水洗泵7和積液槽8組成的循環洗滌系統、上端設定有吸收塔除霧器9。
如此，自循環噴淋器4與吸收塔噴淋器6之間構成的貧液吸收區5-2，自循環噴淋器4與富液槽1之間形成的半貧液吸收區5-1。優選地，自循環噴淋器4設定在富液槽1液面和吸收塔噴淋器6之間的1/3~2/3高度處，通過自循環泵與富液槽1相連。
如此，當煙氣進入從吸收塔5的下部進入吸收塔5中時，具有較高濃度CO2首先在半貧液吸收區5-1，與由自循環噴淋器4所霧化的吸收劑濃度較低的溶液反應；然後再進入到貧液吸收區，在CO2濃度較低時與具有較高吸收劑濃度的溶液反應，這樣最佳化了反應區間，提高了富液的CO2擔載量。從而降低貧富液循環量，減少貧液冷卻器的負荷、進而降低系統熱損失和冷卻水的消耗、以及降低泵功，並可以降低吸收塔的高度。
《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的發明人發現，在僅設定貧液吸收區的吸收塔中，塔下1/3至1/2處已經吸收了90％左右的CO2，剩下的一半塔高僅脫出約5％，這是貧富液循環量較大的一個重要原因，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》據此對吸收塔作了上述改進。
在該優選實施例中，再生系統為帶激冷的噴淋式再生系統，其包括再生塔20，該再生塔20的底部形成貧液槽21、上部設定有再生塔噴淋器14（或者稱為富液噴淋器）、上端的激冷噴淋器15和再生塔除霧器16。
在《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》中，激冷噴淋器為普通的噴淋器，用於噴淋未經過換熱升溫的來自吸收塔的富液。再生塔噴淋器也為普通的噴淋器，用於噴淋經過換熱升溫的富液。
這樣，在貧液槽21的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器14之下的空間形成再生區20-1，而激冷噴淋器14和富液噴淋器14之間的空間形成激冷區20-2。激冷區20-2的溫度相對再生區20-1的溫度大幅度降低，例如降低30~50℃，稱為激冷區。
再生塔噴淋器14優選設定在貧液槽21液面與除霧器16之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器15設定在再生塔噴淋器14與除霧器16之間設定。
部分富液不經過換熱，直接通過激冷噴淋器15進入吸收塔；由於蒸汽在再生塔內上升的過程逐步被冷凝，到達激冷區20-2的氣體攜帶的蒸汽相對較少，部分低溫的富液能將其溫度迅速降低，這將大幅度降低再生塔出口溫度，即在輸入熱量相當的情況下，通過激冷區，在再生區維持了一個更高的溫度，而激冷區維持一個較低的溫度，從而降低再生氣冷卻器的負荷，減少系統熱損失和冷卻水的消耗以及降低冷卻水的泵功。
此外，再生塔20的上端與再生氣分離器17相連通，下端與貧液泵相連通，再生塔噴淋器14與貧富液換熱器12相連，激冷噴淋器15與和富液泵10相連。70％~95％的貧液通過貧富液換熱器12換熱升溫，然後通過再生塔噴淋器14霧化後進入再生塔，而其餘的貧液直接通過激冷噴淋器15進入再生塔20，冷卻上升的氣體。
熱交換系統包括：再生氣分離系統，其由再生氣冷卻器17、再生氣分離器18和回流補液泵19構成；以及貧富液換熱系統，其由富液泵10、貧液泵13、貧富液換熱器12和貧液冷卻器11構成。
由於激冷區的存在，回流補液泵19將冷凝分離的低濃度液體可以不再回到再生塔20，而直接與貧液冷卻器11後的液體相混，不僅減少了再生塔的熱損失，還可以直接降低貧液溫度，從而部分減少貧液冷卻器的熱負荷。
另外，在吸收塔和再生塔中，由於貧/富二氧化碳吸收液均採用噴淋霧化，如此強化了傳熱傳質反應，簡化了塔內件，降低塔體投資成本霧化對象為純液相溶液，霧化噴嘴簡單。如此，克服了2009年12月前的傳統技術中，採用填料盒塔板等強化傳質技術，在特大型系統中會遇到塔體大，內件複雜以及液體分配不均勻，投資高等問題。
在吸收塔5和再生塔20內，優選採用多個噴嘴沿塔截面均勻布置，如此將溶液霧化後均勻分布到塔內，並在下落過程中完成傳熱、傳質和化學反應。此外，吸收塔噴淋器6和自循環噴淋器4之間的、以及再生塔噴淋器14和激冷噴淋器15之間的噴嘴排列方式最好進行互補，以減少塔內的氣體短路。
可以理解，上面所描述的吸收塔5可以單獨套用於其他架構的煙氣脫碳系統中。上面所描述的再生塔20也可以單獨套用於其他架構的煙氣脫碳系統中。
下面對《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的煙氣脫碳系統的具體操作方法進行描述。
首先將配製好的吸收液注入到吸收塔中，然後啟動富液泵10，將溶液抽送到再生塔20中，在吸收塔和再生塔液位達到設定值後，啟動貧液泵13，建立系統液相循環的平衡；在再生系統中逐步加入低壓蒸汽，開啟貧富液換熱器12，貧液冷卻器11，再生氣冷卻器17，等到再生氣分離器18液位達到設定值時啟動回流補液泵19。平衡建立後，首先開啟循環水洗泵7，然後開啟風機2，將煙氣引入到捕碳系統。
通過預處理後的煙氣在風機2的作用下，從富液槽1液面上方進入到吸收塔5內；進入吸收塔的煙氣沿吸收塔軸向上升，先後經過由半貧液吸收區5-1，貧液吸收區5-2。後者空間中的霧化液滴是由吸收塔噴淋器6霧化形成的，具有較高的溶液濃度，所以對CO2吸收能力較強，而該區間氣相中的CO2已經在半貧液吸收區5-1中被吸收過，濃度相對較低；半貧液區5-1中的液相是由經過貧液吸收區5-2吸收了部分CO2的霧化液滴和通過自循環系統從富液槽1抽取並霧化的液滴組成，在該區域中，液滴中吸收劑的濃度相對較低，但氣相中CO2的濃度相對較高。
經過脫碳後的氣體經過循環水洗系統7、8和除霧器9，噴淋降溫並除霧後，直接排到大氣中或者返回到煙道系統。
吸收了CO2的富液在富液泵10的作用下，分兩個部分進入再生系統。首先，主要的部分通過貧富液換熱器12，提高溫度（端差最小可控制到5℃左右），通過再生塔噴淋器14霧化後進入再生區20-1。另一部分富液則不再經過貧富液換熱器12，直接通過激冷噴淋器15霧化後進入到再生塔激冷區20-2。
由於該區域霧化液滴溫度較低，而氣相中的水蒸汽已經相對較少，所以能將再生塔出口溫度迅速降低。經過升溫後的富液液滴穿過激冷區後，進入到再生區20-1中。另一方面，在貧液槽中，低壓蒸汽將溶液煮沸，氣化後的蒸汽在再生區20-1中與下落的液滴進行傳熱作用，提高了液滴溫度。當液滴溫度達到CO2與吸收劑逆反應發生溫度後，CO2就從液滴中解吸出來，氣相中的水蒸汽則冷凝成液滴下落，回到貧液槽。為使霧化效果調整靈活，可在再生塔噴淋器14和激冷噴淋器15前增加一個泵或者一套可控閥調節裝置。
通過激冷後的氣體中主要為CO2和水蒸汽，以及部分被氣體攜帶的液滴。它們經過再生氣冷卻器17冷凝後，進入到再生氣分離器18。再生氣分離器17將液滴和CO2氣體進行分離，獲得了低溫高濃度的CO2氣體和低溫低濃度的溶液。這些溶液經過回流液補液泵19，持續地加入到貧液冷卻器11後的貧液中，以降低貧液的溫度。
通過再生後的溶液，經過貧液泵13，在貧富液換熱器12中與富液進行熱交換降溫後，再經過貧液冷卻器進一步降溫，最後通過吸收塔噴淋器6霧化後進入到貧液吸收區5-2。為了控制霧化效果，可以在吸收塔噴淋器6前增加一個霧化泵或一套可控閥調節裝置。
下面描述根據《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的煙氣脫碳方法。在《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》中，煙氣脫碳方法包括以下步驟：A）在吸收塔5中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔20中，解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統循環使用的貧二氧化碳吸收液；以及C）在熱交換系統中，使富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣進行換熱。下面對《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的各步驟的具體特點進行描述。
在步驟A中，可使經過預處理的煙氣通過風機2從吸收塔5下部進入到吸收塔5中，並先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再讓霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，富二氧化碳吸收液來自吸收塔5下部的富液槽1中。
在步驟B中，可使吸收塔5的富液槽1中的富二氧化碳吸收液的一部分提供給再生塔20的激冷噴淋器15使其霧化，另一部分通過冷卻後提供給激冷噴淋器15下方的富液噴淋器14使其霧化。
在步驟C中，可使再生塔20的貧液槽21中的貧二氧化碳吸收液經由熱交換系統冷卻後與二氧化碳再生氣經由冷卻和汽液分離得到的液體相混合。
下面對《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的優選實施例的煙氣脫碳方法進行詳細說明。
將經過預處理的煙氣，通過風機2從吸收塔5中下部進入到吸收塔，並在吸收塔中上升；另一方面，吸收液通過吸收塔噴淋器6被霧化。上升的煙氣與霧化下降的液滴進行傳質和化學反應，從而將煙氣中的CO2捕集到溶液中；自循環泵3與富液槽1相連，將富液槽中的溶液通過自循環噴淋器4霧化後進入到吸收塔中，再次吸收CO2，並提高溶液中的CO2濃度（CO2負荷因子）。
吸收了CO2的富液，通過富液泵進入到再生系統；其中一部分通過貧富液換熱器12，提高溫度後，通過再生塔噴淋器14霧化進入到再生塔中，貧液槽中的貧液通過低壓蒸汽加熱蒸發、CO2從吸收劑中分解出來，蒸發上升的蒸汽和CO2與霧化的液滴相接觸，通過傳熱傳質過程，將液滴加熱比並從溶液中將CO2解吸出來；另一部分富液則不通過換熱器，直接通過激冷噴淋器15霧化後進入到再生塔。
再生塔內上升的蒸汽僅有部分通過再生塔噴淋器，其餘在上升過程中加熱液滴後冷凝成為液滴。激冷噴淋器15霧化的較低溫度的溶液與這些少部分氣體接觸後，迅速將這些蒸汽冷凝降溫，從而降低再生塔出口的溫度，從而降低再生氣冷卻器17的負荷。
冷卻後的蒸汽和CO2被再生氣冷卻器17進一步冷凝到25~40℃，冷凝出來的低濃度的溶液通過再生氣分離器18進行氣液分離。其中氣體從上部出口排出，成為回收的高濃度CO2氣體。而液體部分，則通過回流補液泵19，與貧液冷卻器11後的貧液混合進入吸收塔，以降低貧液溫度，減少貧液冷卻器11負荷。
解吸過CO2的溶液，經過貧液泵13，在貧富液換熱器12與低溫的富液進行換熱降溫，再經過貧液冷卻器11進一步降溫後，通過吸收塔噴淋器6進入吸收塔進行CO2捕集。
通過以上描述可以看出，在《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》中，吸收塔和再生塔均採用噴淋法，且在吸收塔中增加了一套噴淋內循環，在再生塔中增加了一套噴淋激冷系統，再生塔後冷凝液直接與冷卻器後的貧液混合。《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》的優點是：一方面，能有效地對系統進行熱分配，減少貧富液循環速度、降低出貧富液換熱器後貧液和經過再生氣冷凝器後流體的溫度，從而減小冷卻水負荷，降低系統能耗和電耗；另一方面，減少了昂貴的系統內件，降低吸收塔高度，從而降低系統的造價。
專利榮譽
2021年6月24日，《煙氣脫碳系統及方法、煙氣脫碳系統用再生塔》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
