ICS13.020.01CCSF2344广东省地方标准DB44/XXXX—XXXX燃煤电厂二氧化碳捕集测试平台运行技术规范CCUSTestPlatformOperatingProcedures（送审稿）2023年1月3日在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施广东省市场监督管理局发布（（送送审审稿稿））DB44/XXXX—XXXX目次前言............................................................................................................................................................II1范围.....................................................................................................................................................................12规范性引用文件.................................................................................................................................................13术语和定义.........................................................................................................................................................14符号、代号和缩略语........................................................................................................................................25工艺系统.............................................................................................................................................................25.1工艺流程描述..............................................................................................................................................25.2进入吸收装置..............................................................................................................................................36工艺设备.............................................................................................................................................................46.1静设备..........................................................................................................................................................46.2动设备..........................................................................................................................................................47系统运行.............................................................................................................................................................47.1启动前的基本条件.....................................................................................................................................47.2启动前的试验..............................................................................................................................................57.3启动前检查..................................................................................................................................................57.4启动步序......................................................................................................................................................57.5系统投运......................................................................................................................................................67.6测试过程中监视内容.................................................................................................................................78系统停运.............................................................................................................................................................88.1正常停运......................................................................................................................................................88.2紧急停运......................................................................................................................................................8附录A（规范性）二氧化碳捕集率................................................................................................9附录B（规范性）测试评价指标..................................................................................................10附录C（规范性）二氧化捕集碳能耗计算方法..........................................................................11附录D（规范性）系统事故处理..................................................................................................12IDB44/XXXX—XXXX前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由广东省市场监督管理局提出并归口。本文件起草单位：深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司、广东华润碳能科技有限公司、广东省粤科标准化科学研究有限公司、中国矿业大学。本文件主要起草人：王恩泽、姜鸿起、陈阿小、景强、胡黎明、张铁刚、郑宝旭、张茅、黄振杰、赵欣雷、曾冬苗、陆诗建、吴巧。IIDB44/XXXX—XXXX燃煤电厂二氧化碳捕集测试平台运行技术规范1范围本文件规定了有机胺法二氧化碳捕集测试平台运行、系统工艺流程、系统投运前检查与准备、系统投运、系统运行监控与调整和系统停运操作规范。本文件适用于操作人员对胺法二氧化碳捕集测试平台的运行、监控和处理，有机胺溶剂性能测试及二氧化捕集能耗指标计算方法。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T150.1-2011压力容器第1部分：通用要求GB/T150.2压力容器第2部分:材料GB/T150.3-2011压力容器第3部分：设计GB/T151热交换器TSG21-2016固定式压力容器安全技术监察规程NB/T47041《塔式容器》标准释义与算例NB/T47004.1板式热交换器第1部分：可拆卸板式热交换器3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1烟气fluegas化石燃料燃烧产物，经脱硫、脱硝及除尘处理后形成的气体和烟尘的混合物。3.2烟气预处理fluegaspre-treatment进入捕集装置前，将烟气中携带的粉尘、二氧化硫等杂质分离出去，并将烟气冷却，使烟气中的杂质含量及物性指标满足捕集装置的进料要求。3.3二氧化碳吸收absorptionofCO2在吸收塔中，烟气自下向上流动，与从上部入塔的吸收剂形成逆流接触，使CO2得到脱除。1DB44/XXXX—XXXX3.4吸收剂再生absorbentregeneration富液从再生塔上部进入，通过汽提解吸部分CO2。经汽提解吸后的半贫液进入再沸器，使其中的CO2进一步解吸。解吸CO2后的贫液由再生塔底流出，经贫富液换热器、贫液冷却器冷却，冷却后的贫液进入吸收塔循环吸收。溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO2的工艺过程。3.5富液liquid-rich化学吸收体系吸收二氧化碳后（吸收塔塔底出口）的吸收液。3.6贫液liquid-poor未吸收二氧化碳或再生后（再生塔塔底出口）具备吸收二氧化碳能力的吸收液。4符号、代号和缩略语下列符号、代号和缩略语适用于本文件。5工艺系统5.1工艺流程描述5.1.1烟气有机胺法CO2捕集的基本工艺流程主要由三部分组成：以吸收塔为中心，辅以气-水分离及增压设备；以再生塔和再沸器为中心，辅以再生气冷却气以及分离器和回流系统；以及介于以上两者之间的部分，主要是富液与再生后贫液换热以及过滤系统。5.1.2经预处理系统出来的烟气通过引风机加压后，进入吸收塔进行CO2的吸收。在吸收塔中，烟气自下向上流动，与从上部入塔的吸收剂形成逆流接触并反应，形成碳酸盐成为富液。烟气中CO2得到脱除。净化后的烟气从塔顶排出或返烟囱排出。5.1.3吸收CO2后的富液经塔底泵送入贫-富液换热器，回收贫液热量后送入再生塔上部，先通过汽提解吸出部分CO2成为半贫液进入再沸器，使其中的CO2进一步解吸，解吸CO2后成为贫液由再生塔底流出，再经贫-富液换热器、贫液冷却器冷却，最后再次进入吸收塔循环吸收。溶剂往返循环构成连续吸收和解吸CO2的工艺过程。5.1.4解吸出的CO2连同水蒸气经冷却,经分离除去水分后得到较高纯度的CO2，再进入纯化及压缩系统。再生气中被冷凝分离出来的冷凝水，用泵送至再生塔调节再生塔内温度。2DB44/XXXX—XXXX注：标引号说明：1——水冷却器2——水洗泵3——过滤器4——离子净化器5——再生塔冷凝器6——凝液罐7——再生塔回流泵8——再生塔9——贫液罐10——贫液给料泵11——贫液冷却器12——吸收塔13——中间冷却泵14——中间冷却器15——富液泵16——贫富液换热器17——贫液泵18——再沸器图1有机胺法捕集二氧化碳系统工艺流程5.2进入吸收装置进入吸收装置的烟气指标宜符合下列规定：3DB44/XXXX—XXXXa)烟气温度不宜高于55℃；b)粉尘含量不宜大于5mg/nm3；c)二氧化硫不宜大于10mg/nm3；d)氮氧化物（以二氧化氮计）不宜大于50mg/nm3。6工艺设备6.1静设备6.1.1压力容器应符合TSG21、GB/T150.1及GB/T150.3的有关规定。6.1.2塔式容器应符合NB/T47041的有关规定。6.1.3管壳式热交换器应符合GB/T151的有关规定。6.1.4板式热交换器应符合NB/T47004.1的有关规定。6.1.5压力容器受压元件所用材料应符合GB/T150.2的有关规定。6.1.6洗涤塔、吸收塔、再生塔的设计除应满足强度和稳定性要求外，还应满足吊装和运输的刚度要求。6.2动设备6.2.1动设备材质中的贫液泵和富液泵过流部件宜选用奥氏体不锈钢。6.2.2泵的设计应符合下列规定：a)离心泵及转子泵的轴密封宜选用机械密封；b)离心泵宜采用自排气型离心泵；c)容积式泵出口应设置安全阀，安全阀的泄放能力不应小于泵的最大排量。6.2.3在线仪器仪表及化验仪器仪表的精准要求：a)吸收塔、再生塔进出口二氧化碳浓度、温度、压力、流量等在线仪表；吸收塔出口有机胺逃逸量监控精度。b)实验室仪表：1)便携式CO2浓度分析仪：分辨率0.01%、精度绝对±0%；2)电位滴定仪；3)水分仪：分辨率0.01%、校准点最少3个点、电极测量范围±2000.0mv；4)PH分析仪：极化测量范围±2000mv、分辨率0.1mv；5)有机碳TOC分析仪：测定范围：0-30000mg/l；检出限：50μg/l；重现性：3%；最高耐盐量：85g/l；电源：220±10V交流电，50/60Hz；6)浊度仪：分辨率：1NTU；精度：±2%。7系统运行7.1启动前的基本条件启动前应符合的基本要求：a)现场消防、交通道路畅通，警告标志齐全、设备标牌完整；b)防护用品、急救药品应准备到位，洗眼器投入使用；4DB44/XXXX—XXXXc)压力容器使用许可和危险化学品储存使用许可证件齐全；d)上岗人员资质审查应合格，证件齐全；e)水、电、气、蒸汽等公共系统具备投入条件；f)信号、联锁、保护装置验收合格,具备投入条件；g)操作票应通过审批。7.2启动前的试验启动前的试验应符合下列规定：a）各种信号、联锁、保护、程控试验完成，报警值试验完成；b）测试动力电缆和仪表用电缆的绝缘电阻（测电缆绝缘时，断开该电缆与仪表的连接）；c）进行转动设备开关电气试验；d）进行电（气）动阀门或挡板远方传动试验；e）仪器仪表校验应合格，包括烟气分析仪，流量、压力和温度变送器，控制系统的同路指令控制器，就地压力、温度和流量指示器。7.3启动前检查启动前检查项目有以下内容：a)低压蒸汽正常备用；b)系统循环冷却水系统正常备用；c)供系统的除盐水充足；d)碱罐10-40%浓度碱液储量充足，正常备用；e)压缩空气充足，正常备用；f)系统电力供应正常；g)转动设备正常，具备投运条件；h)热工仪表信号指示正常；i)溶剂过滤装置停运，且所有隔离阀门关闭；j)电厂和烟气预处理系统已经准备就绪，清洁烟气至CO2吸收塔烟气通道可建立；k)烟气排放母管外观完好，烟气排放通道可建立；l)贫液冷却器、CO2吸收塔中间冷却器、CO2吸收塔水洗冷却器、CO2再生塔冷凝器循环冷却水已建立。7.4启动步序CO2吸收系统、吸收剂再生及CO2解吸系统启动，CO2吸收系统的启动、系统液位平衡的建立步骤如下：a)打开贫液泵与溶液贮槽之间的阀门。b)启动贫液泵，待泵出口压力稳定后，打开泵出口阀，启动贫液流量调节阀旁路阀。c)当吸收塔内液位达到要求时，打开富液泵进口阀门，启动富液泵，当泵出口压力稳定时，打开泵出口阀门，启用吸收塔液位调节阀旁路阀控制泵出口流量。d)当再生塔液位达到要求时，打开贫液泵进口阀门，关闭贫液泵与溶液贮槽之间的连通阀门。e)此过程应密切关注溶液贮槽、吸收塔、再生塔的液位，避免液位过低，泵抽空；如果液位过低，可通过吸收塔液位调节阀、贫液调节阀的开度来调节泵出口流量。f)逐渐加大贫液流量调节阀开度，使流益达到设计值，控制各塔的液位在正常范围内，然后关闭调节阀旁路。5DB44/XXXX—XXXXg)打开再生塔底温度调节阀旁通阀门并微开蒸汽阀门，以便暖管，暖管充分后，打开蒸汽再沸器蒸汽阀门，调节减温减压阀，控制再生塔内溶液温度保持30℃/h~50℃/h的升温速度中。h)当再生塔温度达到设计解吸温度时，将引风机至脱硫塔之间的阀门打开。i)打开再生塔出口CO2放空阀。7.5系统投运7.5.1建立有机胺溶液循环建立有机胺溶液循环应按下列操作：a)将富液至再生塔管道压力调节阀设置为手动模式，开度开至50%；b)将CO2再生塔液位控制阀设置为手动模式，开度开至40%；c)启动贫液给料泵，调整贫液给料泵频率，检查其流量正常；d)待贫液给料泵的流量稳定，可将其流量控制调阀设为自动；e)检查CO2吸收塔的液位达到设定值，启动CO2吸收塔富液泵，检查富液泵出口流量正常；f)调节富液泵的频率，将富液泵的出口流量调整至与贫液给料泵的出口流量相当；g)确认CO2再生塔的液位达到设定值，启动CO2再生塔贫液泵；h)手动调整贫液泵的频率，将再生塔的液位控制稳定在达到设定值，并将液位控制投自动；i)将CO2吸收塔的液位控制调阀设为自动；j)检查吸收塔中间段液位，启动中间冷却泵，调整频率，将液位控制在设定值，然后将变频器液位控制设为自动。7.5.2建立水循环建立水循环应按下列要求操作：a)手动打开除盐水至水洗系统补水阀，待吸收塔上部液位稳定，关闭。b)启动水洗泵，检查水洗泵流量稳定。c)将水洗泵出口流量控制设为自动。d)蒸汽供应启动。e)将蒸汽至CO2再生塔再沸器的流量调阀设置为手动，关闭蒸汽流量调节气动门。f)将贫液冷却器温度控制阀、中间冷却器温度控制阀、水洗冷却器温度控制阀投自动。1)将贫液冷却器温度控制阀、中间冷却器温度控制阀、水洗冷却器温度控制阀投自动。2)打开碳捕集辅助蒸汽减温减压器前电动门。3)缓慢打开碳捕集蒸汽减压阀，避免水锤现象发生。4)将所有的不凝结气体从蒸汽、凝结水系统中冲洗掉。g)供应蒸汽。1)缓慢开启蒸汽供汽流量调门，控制再生塔再沸器的温升速率，不大于2℃/min。2)将蒸汽供汽流量调门投自动（蒸汽流量控制器投自动），蒸汽流量控制在设定值左右。h)蒸汽冷凝液回收。1)将蒸汽冷凝液泵出口气动调门设置为手动，并将其开启25%。2)确认蒸汽凝液罐的液位不低于设定值，检查启动蒸汽凝液泵，调整泵的出口压力至合适的排放压力。3)确保蒸汽凝液罐的液位相对稳定，将蒸汽凝液泵的出口气动调门投自动。i)建立再生塔温度曲线。调整蒸汽供汽流量调门的开度，将再生塔上部温度控制在95-100℃。6DB44/XXXX—XXXXj)启动再生塔回流系统。1)当二氧化碳再生塔的温度建立后，再生塔的回流系统便可以启动；2)将凝液罐的液位控制阀设为手动，手动开启再生塔回流泵出口气动调门至25%；3)检查确保凝液罐的液位不低于200mm，启动再生塔回流泵；4)检查凝液罐的液位是否稳定，待液位稳定后将回流泵出口气动调门投自动；5)保持再生塔CO2出口至烟气排放母管压力控制阀微小开度，将再生塔CO2出口至压缩提纯控制阀关闭。待有机胺法系统通入烟气，再生塔压力达到设定值且稳定后，将再生塔CO2出口至压缩提纯控制阀投入自动，缓慢关闭再生塔CO2出口至烟气排放母管压力控制阀，观察CO2出口至压缩提纯控制阀缓慢开启，直至CO2出口至烟气排放母管压力控制阀全关。k)提供原料气。1)在再生塔进原料气之前，必须确认再生塔上部温度在95-100℃；2)确保有机胺法系统所有的液位是相对稳定；3)确保烟气预处理系统正常运行；4)确保处理后的烟气排放通道以及CO2产品气的通道畅通；5)开始向二氧化碳吸收塔提供原料气，逐渐向设计值增加烟气的流量；6)密切监视以下情况：二氧化碳吸收塔的烟气压差、二氧化碳再生塔的烟气压差、再生塔顶的压力以及再生塔上部温度。7)随着CO2的吸收和解吸，当CO2再生塔上部温度下降时，再生塔的压力将会增加，这时应当缓慢地增加再生塔再沸器的蒸汽流量，逐渐增加流量至设计值。8)当系统的稳态建立后，将再生塔再沸器蒸汽的流量控制阀投自动。9)启动有机胺液过滤系统、有机胺液净化系统。7.6测试过程中监视内容7.6.1CO2吸收塔进口烟气流量CO2吸收塔进口烟气流量应不低于50%，过高的烟气流量会使吸收塔发生液泛现象，吸收塔出口烟气夹带大量的有机胺溶液，造成大量有机胺逃逸；烟气流量过高，烟气在吸收塔里的停留时间缩短，CO2的捕集率（捕集率计算建附录A）降低。烟气流量应设定低报警值为50%，当烟气流量大于150%时，建议系统停运。7.6.2再生塔再沸器蒸汽温度过高的蒸汽温度会使有机胺液的温度过高，从而破坏有机胺液的成分，过低的温度达不到较好的解吸效果。根据不同有机胺吸收剂技术开发商的技术要求，综合确定被加热有机胺溶液在再沸器的蒸汽温度，一般地，蒸汽温度高报警值设置比技术开发商技术要求的温度高5℃-10℃；高高报警设置比技术开发商技术要求的温度高15℃-25℃，联锁关闭蒸汽供汽阀。7.6.3再生塔再沸器蒸汽流量为了保证再生塔解吸效果，必须保持合理的汽提比。蒸汽流量期望值在设定值，超过20%报警值，当蒸汽流量超过25%，且居高不下时，建议切断蒸汽供应。7.6.4有机胺液中热稳定盐含量7DB44/XXXX—XXXX有机胺液中热稳定盐的浓度过高会影响有机胺液吸收二氧化碳的效果，因此在正常运行过程中，要定期化验有机胺液中的热稳定盐含量，观察热稳定盐的增长趋势。7.6.5有机胺液浓度在系统运行过程中，要保持系统有机胺液的水平衡，保持有机胺液的浓度在合适范围。因此在正常运行过程中，严格按照JB/T12536-2015附录A要求进行分析化验胺有机液浓度。7.6.6贫、富液酸气负荷贫、富液酸气负荷分别指贫、富液中CO2的载荷，二者之间差值（即富液CO2负载减与贫液贫度的差值）越大，有机胺溶液吸收CO2能力越大，有利于CO2的吸收。8系统停运8.1正常停运8.1.1停止烟气引风机或停止增压风机。8.1.2保持系统有机胺溶液的循环和蒸汽的供应，再生塔顶的压力缓慢下降，直到CO2产品气流量接近零。8.1.3将蒸汽供汽气动调门设置为手动，并将其关闭。8.1.4系统短时间停运，系统中所有的泵保持正常运行，维持单元建立的有机胺循环，保障装置具备再次启动条件。8.1.5系统长时间停运，按以下程序进行：a)继续保持有机胺溶液循环，将有机胺溶液的温度冷却至65℃以下；b)停运有机胺溶液过滤系统；c)停运贫液给料泵；d)保持系统其他的泵运行，利用液位低联锁跳闸的方式停运；e)停运吸收塔水洗泵；f)停运系统冷却水。8.2紧急停运如有紧急情况，应当按下事故按钮，在控制室和MCC配电间应设置多个事故按钮；设备故障分析参见附录D，停运后应关闭以下设备和阀门：a)系统所有的转动设备，包括增压风机；b)所有自动开关的阀门（故障位置）；c)关闭回流液至废水排放气动门；d)关闭吸收塔水洗泵补水气动调门；e)关闭CO2再生塔液位控制气动调门；f)关闭有机胺溶液过滤系统。若要在紧急停运后启动系统，则需先松开所有的急停事故按钮，然后按下复位按钮进行复位。系统的复位并不会启动系统的设备和改变系统阀门的状态，操作员需要重新启动该系统。8DB44/XXXX—XXXXAA附录A（规范性）二氧化碳捕集率二氧化碳捕集率计算方法按照以下公式计算。烟气经过捕集装置后烟气中二氧化碳浓度与捕集前烟气中所含二氧化碳浓度的百分比：············································(A.1)式中：--碳捕集率；--吸收塔烟气进口流量，kg/h；--吸收塔烟气出口流量，kg/h；--吸收塔进口烟气中二氧化碳浓度，kg/kg；--吸收塔出口烟气中二氧化碳浓度，kg/kg。9BDB44/XXXX—XXXXB%附录B%（干基）（规范性）测试评价指标t/hGJ/tCO2测试评价应符合表B.1的指标包含以下参数。m3/tCO2表B.1测试评价指标m3/tCO2kWh/tCO2效率性能指标kg有机胺/tCO2纯度CO2捕集率Kg碱/tCO2CO2产品纯度再生能耗指标蒸汽水蒸汽量电再生能耗化学品循环冷却水脱盐水电耗有机胺消耗碱耗10DB44/XXXX—XXXXCC附录C（规范性）二氧化捕集碳能耗计算方法二氧化碳捕集能耗计算方法按照以下公式计算。烟气二氧化碳捕集纯化装置回收二氧化碳所需要能耗的能量，即二氧化碳捕集能耗的计算，应包括在捕集过程中二氧化碳从富液中解吸的总热量（再生能耗）加上吸收、解吸装置运行过程中的电能及水消耗。其中再生能耗宜以消耗的蒸汽计，捕集每吨二氧化碳所需的能耗应按下列公式进行计算：···················································(C.1)······················································(C.2)式中：--每吨二氧化碳捕集能耗（GJ/tCO2）；--每吨二氧化碳再生能耗（GJ/tCO2）；---每小时捕集装置运行所需要的电能（GJ/h），装置用电设备分别计算并加和计算；--每小时捕集装置运行所需要的水耗（GJ/h），根据循环水量进行估算；--每小时的蒸汽使用量（t/h）；--蒸汽在实际工况下的焓值（GJ/t）（一定温度、压力下的焓值可查询化工数据手册）；--每小时二氧化碳产量（t/h）。能耗应按一次能源消耗计算，能耗单位宜采用千克（kg）标准油，1千克标准油的低发热量为41.868MJ。表C.1电、水及耗能工质的统一能源折算值序号类别单位能源折算值备注1电kWh2标准油at3水t4循环水t5软化水t6除盐水t7氮气m3ba燃料按其低发热量折算成标准油。b0℃和0.101325MPa状态下的体积。本标准中涉及的气体剂量单位（m3）均为该状态下的体积。11DB44/XXXX—XXXXDD附录D（规范性）系统事故处理表D.1事故处理对照表事故名称现象可能原因处理措施a）控制原料气的流速，控制合适的原料气a）吸收塔的原料气流速过大，导致流速；吸收塔有机胺逃逸系统中有机胺液浓度大量的有机胺液液滴被烟气夹带；b）每周进行一次有机胺液泡沫实验，密严重降低。b）吸收塔有机胺液起泡现象较严切观察有机胺液起泡的趋势，确保活性碳重。过滤器正常运行，如果起泡问题严重，可以适当往有机胺液里添加消泡剂。a）系统长期没运行有机胺溶液过滤a）有机胺溶液过滤系统，降低系统的热稳贫液的吸收二氧化碳有机胺液中热稳定系统；定盐浓度；效果降低，有机胺液的盐的浓度过高b）有机胺溶液过滤系统运行不正b）检查有机胺溶液过滤系统，确保有机贫度降低。常。胺溶液过滤系统运行无异常。a）切断再沸器蒸汽之前，必须确保再生塔a）贫液吸收二氧化碳的富液充分解吸，严禁将未充分解吸的富效果降低，有机胺液酸液保持在一个高温的状态，以防富液发生硫代硫酸盐浓度过没有充分解吸的富液在切断再沸器气负荷降低；自反应，产生硫代硫酸盐，破坏有机胺液高蒸汽后的自反应产生。b）化验报告显示硫代的成分；硫酸盐浓度高。b）加强化验监视，严禁硫代硫酸盐的累积浓度超过2500ppmw。有机胺液有大量固体有机胺液中钠离子、钾离子的浓度a）加强化验，至少一周一次，密切关注有有机胺液有大量固沉淀物，系统的泵容易过高，与有机胺液中的硫酸根反应机胺液中钠离子、钾离子的浓度，累积浓体沉淀堵塞，且清堵的频率较生成硫酸盐，硫酸盐在系统温度较度不超过5000ppmw；高。低的地方析出结晶。c）必要时补充有机胺液或更换有机胺液。12