的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用熱力驅(qū)動(dòng)脫除C02的技術(shù)，具體涉及一種獨(dú)立太陽(yáng)能相變梯級(jí)蓄熱間接熱力驅(qū)動(dòng)脫除0)2的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]化石燃料的燃燒排放導(dǎo)致大氣中二氧化碳的濃度逐漸增大，全球氣候日益變暖，煙氣經(jīng)0)2脫除后再排入空氣成為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要戰(zhàn)略選項(xiàng)。因此，應(yīng)對(duì)全球氣候變化和酸雨污染的關(guān)鍵是控制二氧化碳的排放?；厥辗蛛x的二氧化碳有著廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，不僅可以作為碳元素的來(lái)源，還可以通過(guò)不同的反應(yīng)途徑，生成多種關(guān)乎國(guó)計(jì)民生的碳產(chǎn)品，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，目前，工業(yè)上進(jìn)行二氧化碳捕集的技術(shù)中以太陽(yáng)能作為解吸熱源的系統(tǒng)較少，且多以工業(yè)熱源為主，太陽(yáng)能熱源為輔進(jìn)行多熱源聯(lián)合供熱進(jìn)行再生過(guò)程，且系統(tǒng)無(wú)換熱效率高、溫度恒定的相變梯級(jí)蓄熱材料，這就降低了太陽(yáng)能集熱供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如歐專(zhuān)局公布號(hào)為W02008009049A1的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種C02CAPTURE USING SOLAR THERMAL ENERGY (利用太陽(yáng)能集熱捕集二氧化碳)。該系統(tǒng)利用太陽(yáng)能作為解吸熱源對(duì)電廠的二氧化碳進(jìn)行直接集熱捕集，但是系統(tǒng)中無(wú)太陽(yáng)能蓄熱和熱流緩沖設(shè)備，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性不強(qiáng)，增加了控制的難度。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利公布號(hào)為CN101234281A的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)。該發(fā)明通過(guò)在二氧化碳分離過(guò)程中使用太陽(yáng)能為吸收劑再生提供所需要的熱能。其過(guò)程是煙氣進(jìn)入吸收裝置，其中的二氧化碳被吸收劑吸收，去除了二氧化碳的煙氣進(jìn)入煙囪排走，富二氧化碳吸收劑經(jīng)過(guò)內(nèi)部換熱器換熱之后，進(jìn)入再生裝置利用太陽(yáng)能集熱提供的熱量進(jìn)行吸收劑再生和二氧化碳的解吸。該發(fā)明能夠有效降低電廠煙氣分離二氧化碳系統(tǒng)的能耗，減少?gòu)碾姀S抽取的蒸汽量，但是其最大不足是太陽(yáng)能作為解吸熱源具有一定的波動(dòng)性和不穩(wěn)定性，而再生系統(tǒng)需要穩(wěn)定熱源提供，因此系統(tǒng)的可靠性就受到很大的影響。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利公布號(hào)為CN102258927A的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種燃煤電廠煙氣二氧化碳捕獲裝置。該發(fā)明該裝置主要是由靜電除塵系統(tǒng)，煙氣余熱利用系統(tǒng)，太陽(yáng)能輔助光熱系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、0)2制冷回收系統(tǒng)以及0)2高溫吸收系統(tǒng)等組成。該裝置設(shè)置的煙氣余熱利用系統(tǒng)和太陽(yáng)能輔助光熱系統(tǒng)大大提高了熱利用率，降低了運(yùn)行成本。但是，系統(tǒng)僅是增加了太陽(yáng)能輔助系統(tǒng)，無(wú)太陽(yáng)能集熱緩沖或者蓄熱設(shè)備，增加的系統(tǒng)運(yùn)行控制的難度，在實(shí)際的工程操作中具有一定的難度。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有二氧化碳脫除技術(shù)中利用太陽(yáng)能等可再生能源作為解吸熱源的系統(tǒng)多以同多種形式的熱源進(jìn)行聯(lián)合供熱，獨(dú)立的太陽(yáng)能供能由于其不穩(wěn)定性還沒(méi)能應(yīng)用到工業(yè)中，針對(duì)本專(zhuān)利的目的目前還無(wú)有效系統(tǒng)，為了克服獨(dú)立太陽(yáng)能集熱作為再生熱源的不足，亟需將換熱效果好，蓄能量和溫度穩(wěn)定的相變蓄熱系統(tǒng)增加進(jìn)系統(tǒng)來(lái)提高利用太陽(yáng)能燈清潔能源的利用率和擴(kuò)大其利用范圍。如果能實(shí)現(xiàn)二氧化碳脫除系統(tǒng)與可再生能源提供再生熱力驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定可靠集成，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化碳的減排要求，又能最大限度地利用清潔性可再生能源的優(yōu)點(diǎn)，提高二氧化碳捕集的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)增加梯級(jí)相變蓄熱技術(shù)，保持換熱介質(zhì)與相變蓄熱材料恒定的換熱溫差，增強(qiáng)換熱效果，增強(qiáng)太陽(yáng)能集熱的可靠性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的雙豐收，進(jìn)而提高二氧化碳捕集的綜合效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有脫碳設(shè)備再生熱力驅(qū)動(dòng)能耗大的技術(shù)瓶頸，同時(shí)克服太陽(yáng)能直接提供熱力驅(qū)動(dòng)可靠性不足的缺點(diǎn)。利用太陽(yáng)能作為解吸熱力驅(qū)動(dòng)熱源，充分利用可再生清潔能源實(shí)現(xiàn)減排的目的，同時(shí)增加梯級(jí)相變蓄熱材料對(duì)太陽(yáng)能集熱進(jìn)行能量的蓄存，保持換熱介質(zhì)與相變蓄熱材料之間的換熱溫差，增強(qiáng)換熱效果的同時(shí)，提高了太陽(yáng)能作為熱力驅(qū)動(dòng)熱源的可靠性；同時(shí)省去了常規(guī)系統(tǒng)中的高溫溶液栗和吸收器2前的冷凝器，利用可再生能源進(jìn)行節(jié)能減排的同時(shí)，降低初投資和運(yùn)行成本。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種獨(dú)立太陽(yáng)能相變梯級(jí)蓄熱間接熱力驅(qū)動(dòng)脫除C02的系統(tǒng)，包括與煙氣預(yù)處理單元依次相連有吸收器、溶液栗、溶液熱交換器、解吸發(fā)生器、冷凝集液器和C02壓縮機(jī)；所述煙氣預(yù)處理器連接至吸收器氣體進(jìn)口，所述吸收器的液體出口連接至所述溶液栗，所述溶液熱交換器的低溫側(cè)出口與所述解吸發(fā)生器的進(jìn)口相連，所述解吸發(fā)生器的蒸汽出口連接至所述冷凝集液器；所述太陽(yáng)能中溫集熱組件提供所述解吸發(fā)生器所需的熱量；所述相變梯級(jí)蓄熱器對(duì)所述太陽(yáng)能中溫集熱組件所集熱量進(jìn)行存儲(chǔ)；所述解吸發(fā)生器的液體出口連接至所述溶液熱交換器的高溫側(cè)進(jìn)口，所述溶液熱交換器的高溫側(cè)出口連接至所述吸收器的液體進(jìn)口 ；在所述溶液熱交換器與所述吸收器的連接管路上設(shè)有再生液節(jié)流閥，所述吸收器與所述冷凝集液器的連接管路上設(shè)有冷凝液節(jié)流閥；所述解吸發(fā)生器包括太陽(yáng)能熱源，所述太陽(yáng)能熱源包括中溫集熱組件和相變梯級(jí)蓄熱器；所述太陽(yáng)能中溫集熱組件由多組中溫太陽(yáng)能集熱器經(jīng)串并聯(lián)組合而成；所述相變梯級(jí)蓄熱器由多段不同相變溫度的相變蓄熱材料按照相變溫度由高至低依次串聯(lián)組成，包括:al段為相變溫度最高段、a2段為相變溫度次之段、……、an段為溫度最低段，各段相變蓄熱材料間絕熱；所述太陽(yáng)能中溫集熱組件的出口與所述相變梯級(jí)蓄熱器的高溫段入口之間的連接管路上設(shè)有循環(huán)栗；所述相變梯級(jí)蓄熱器的高溫段出口處設(shè)有一截止閥；所述吸收器完成二氧化碳的吸收工作，含有二氧化碳的混合氣體在壓力驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入吸收器與其內(nèi)部噴淋的混合工質(zhì)進(jìn)行熱質(zhì)交換后被混合工質(zhì)吸收形成含有二氧化碳的混合溶液，凈化后的氣體從所述吸收器排空，混合溶液經(jīng)所述溶液栗和溶液熱交換器進(jìn)入解吸發(fā)生器進(jìn)行分離；所述溶液栗的工作壓力為2Mpa，所述溶液栗進(jìn)行吸收二氧化碳后的混合溶液的輸送工作，將混合溶液由吸收器運(yùn)送至解吸發(fā)生器；所述解吸發(fā)生器的工作溫度為110?125°C，所述解吸發(fā)生器將吸收器輸送過(guò)來(lái)的含有二氧化碳的混合溶液進(jìn)行分離；分離后的二氧化碳和部分混合工質(zhì)蒸汽的混合氣體被送往冷凝集液器進(jìn)行進(jìn)一步分離，不含二氧化碳的混合工質(zhì)送往吸收器繼續(xù)吸收二氧化碳；所述節(jié)流閥對(duì)不含二氧化碳的混合工質(zhì)進(jìn)行節(jié)流降壓，降低后的壓力等于吸收器所需的壓力；所述太陽(yáng)能中溫集熱組件集熱溫度與所述解吸發(fā)生器的解吸溫度一致；所述相變梯級(jí)蓄熱器中al段的溫度高于從解吸發(fā)生器放熱后回流的換熱工質(zhì)的溫度。
[0009]進(jìn)一步講:
[0010]所述溶液熱交換器對(duì)吸收器排出的含有二氧化碳的混合溶液與解吸發(fā)生器解吸出的不含二氧化碳的混合工質(zhì)進(jìn)行熱量交換，使系統(tǒng)保持低溫吸收二氧化碳、高溫解吸二氧化碳的工況。
[0011]所述冷凝集液器對(duì)解吸發(fā)生器解吸出的二氧化碳和混合工質(zhì)的混合溶液進(jìn)行進(jìn)一步冷卻分離，冷凝后的混合工質(zhì)留待繼續(xù)吸收二氧化碳。
[0012]所述節(jié)流閥控制由冷凝集液器進(jìn)入吸收器的混合工質(zhì)的流量。
[0013]所述截止閥實(shí)現(xiàn)集熱流體的控制來(lái)滿(mǎn)足解吸發(fā)生器的熱量需求。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015](1)本發(fā)明系統(tǒng)是基于吸收式熱力循環(huán)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，因此可以充分利用吸收式熱力循環(huán)的特點(diǎn)進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行控制。
[0016](2)本發(fā)明中采用外置式太陽(yáng)能熱源，將太陽(yáng)能集熱器與二氧化碳脫除系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，利用清潔可再生能源作為二氧化碳解吸所必須的熱力驅(qū)動(dòng)能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的雙重收益。同時(shí)，充分利用相變蓄熱材料的相變潛熱特性及保證適宜換熱溫差增加換熱效果的特性進(jìn)行梯級(jí)相變蓄熱，產(chǎn)生與解吸發(fā)生器匹配的熱流體提供解吸二氧化碳所必須的熱源驅(qū)動(dòng)力，既提高換熱過(guò)程中的換熱效率，又充分利用了可再生能源，提高太陽(yáng)能的可靠性。
[0017](3)現(xiàn)有技術(shù)中，通常是在吸收器的進(jìn)口處設(shè)有高溫溶液栗及再冷設(shè)備，本發(fā)明采用節(jié)流閥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫溶液栗，既簡(jiǎn)化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)更加緊湊，又提高了系統(tǒng)的壽命；另外，又去掉了吸收工質(zhì)進(jìn)入吸收器前的再冷設(shè)備，在充分利用能源的同時(shí)又促進(jìn)了噴淋效果，增強(qiáng)吸收工質(zhì)的熱質(zhì)交換。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0019]圖中:1-空氣預(yù)處理單元，2-吸收器，3-解吸發(fā)生器，4-冷凝集液器，5-溶液熱交換器，6-溶液栗，7-再生液節(jié)流閥，8-冷凝液節(jié)流閥，9-C02壓縮機(jī)，10-太陽(yáng)能集熱器，11-相變梯級(jí)蓄熱器，12-截止閥，13-循環(huán)栗。
[0020]al、a2、…、an表示相變梯級(jí)蓄熱器中各段相變蓄熱材料，其中:al段為相變溫度最高段，a2相變溫度次之，…再次之…，an為溫度最低段。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本發(fā)明獨(dú)立太陽(yáng)能相變梯級(jí)蓄熱間接熱力驅(qū)動(dòng)脫除C02的系統(tǒng)利用吸收工質(zhì)可再生的特性在熱力驅(qū)動(dòng)下循環(huán)吸收二氧化碳，利用吸收二氧化碳后的低溫混合溶液和解吸二氧化碳后的低溫再生混合工質(zhì)的換熱實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部能量的交換，提高系統(tǒng)熱利用率，同時(shí)省去傳統(tǒng)系統(tǒng)中的高溫溶液栗和再冷器，從而達(dá)到節(jié)能的目的。利用太陽(yáng)能集熱作為熱力驅(qū)動(dòng)熱源，增加相變梯級(jí)蓄熱裝置，使換熱介質(zhì)與相變蓄熱材料始終保持恒定的換熱溫差，增強(qiáng)換熱效果的同時(shí)保證太陽(yáng)能集熱的可靠性。系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域脫除煙氣C02的同時(shí)，提高能量利用效率，達(dá)到節(jié)能減排和環(huán)境效益的多重收益。
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明一種獨(dú)立太陽(yáng)能相變梯級(jí)蓄熱間接熱力驅(qū)動(dòng)脫除0)2的系統(tǒng)，包括煙氣預(yù)處理單元1，其特征在于，與煙氣預(yù)處理單元1依次相連有吸收器2、溶液栗6、溶液熱交換器5、解吸發(fā)生器3、冷凝集液器4和C02壓縮機(jī)9 ;所述煙氣預(yù)處理器1連接至吸收器2氣體進(jìn)口，所述吸收器2的液體出口連接至所述溶液栗6，所述溶液熱交換器5的低溫側(cè)出口與所述解吸發(fā)生器3的進(jìn)口相連，所述解吸發(fā)生器3的蒸汽出口連接至所述冷凝集液器4。
[0024]所述解吸發(fā)生器3的液體出口連接至所述溶液熱交換器5的高溫側(cè)進(jìn)口，所述溶液熱交換器5的高溫側(cè)出口連接至所述吸收器2的液體進(jìn)口。