本實(shí)用新型涉及一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，屬于制冷工程及化學(xué)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

能源是社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)前我國(guó)能源問題日益嚴(yán)峻，主要體現(xiàn)在能源利用效率低、經(jīng)濟(jì)效益差及能源消費(fèi)迅速增長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境壓力明顯等方面。我國(guó)現(xiàn)有電站中還是以火力發(fā)電為主，在火電廠的運(yùn)行中，煤炭燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，如果不對(duì)其加以回收利用，既污染了環(huán)境也浪費(fèi)了大量的熱能。

為了節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，在國(guó)家大力倡導(dǎo)“節(jié)能減排”能源利用政策的大環(huán)境下，對(duì)煙氣中的二氧化碳和余熱進(jìn)行回收利用就成為了大勢(shì)所趨?，F(xiàn)有的回收裝置基本上都只對(duì)煙氣中的二氧化碳?xì)怏w(某種單一氣體成分)進(jìn)行回收或是只對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收利用，而且這些回收裝置還存在著換熱效率低、系統(tǒng)能耗大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高等問題，不能真正意義上實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣中的二氧化碳和余熱進(jìn)行綜合利用。

中國(guó)專利(公開號(hào)CN103446848A)公開了一種二氧化碳回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過反復(fù)在吸收塔中吸收二氧化碳和在再生塔中釋放二氧化碳而分離和回收廢氣中的二氧化碳。但是該系統(tǒng)存在能耗高，蒸汽消耗量大等問題，因此回收二氧化碳的成本勢(shì)必會(huì)提高。

中國(guó)專利(公開號(hào)CN204337980U)公開了一種二氧化碳回收裝置，該裝置將熱泵系統(tǒng)與二氧化碳捕集系統(tǒng)相結(jié)合，使蒸汽冷凝液的低品位熱量得到了高效利用，并能降低低壓蒸汽的需求量，降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。但是由于該裝置還是基于傳統(tǒng)的化學(xué)吸收法，需要配置兩個(gè)吸收塔和兩臺(tái)熱泵機(jī)組，從而使該裝置的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

中國(guó)專利(公開號(hào)CN102705862A)公開了一種火電機(jī)組鍋爐煙氣余熱利用的方法及其裝置，該方法是將煙氣分流成兩部分，一部分煙氣對(duì)送入鍋爐的空氣進(jìn)行預(yù)熱，另一部分煙氣對(duì)高壓給水進(jìn)行加熱，然后再將加熱后的高壓給水直接送入鍋爐。該方法雖然提高了煙氣整體的利用率，從整體上降低了火電機(jī)組的能耗，但是只對(duì)煙氣余熱進(jìn)行回收，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。

因此，在這種情況下開發(fā)一種既能回收煙氣中二氧化碳?xì)怏w，同時(shí)又能對(duì)煙氣余熱進(jìn)行利用的裝置，具有提高能源利用率、節(jié)約能源的重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為解決上述問題而提出的，目的在于結(jié)合吸收式制冷循環(huán)，提供一種不僅可以對(duì)煙氣中的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行有效回收，同時(shí)也能對(duì)煙氣余熱進(jìn)行有效利用的基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：

一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，采用制冷工質(zhì)對(duì)吸收式制冷與水合反應(yīng)結(jié)合,用于回收經(jīng)除塵脫硫后的煙氣中的二氧化碳,其特征在于，其特征在于，包括：吸收式制冷部，用于給煙氣初步降溫得到較低溫?zé)煔?并能通過冷凝節(jié)流后蒸發(fā)換熱得到低溫液體和循環(huán)再用于吸收式制冷的制冷蒸汽；干燥冷卻增壓部，用于將從發(fā)生器排出的較低溫?zé)煔膺M(jìn)行干燥、增壓以及冷卻而得到一定壓力和溫度的低溫?zé)煔?；水合反?yīng)部，用于進(jìn)行水合反應(yīng)，具有內(nèi)腔和設(shè)置在內(nèi)腔外部的進(jìn)氣管、排氣管、進(jìn)水管、排漿管，進(jìn)氣管用于將低溫?zé)煔庖雰?nèi)腔，排氣管，設(shè)置于內(nèi)腔的頂部，用于將未參與水合反應(yīng)的煙氣排出內(nèi)腔，排漿管用于排出水合反應(yīng)得到的水合物漿；以及水合物分離部，具有進(jìn)水口和排水口，進(jìn)水口與排漿管連接，水合分離部用于引入水合物漿后進(jìn)行分離，得到分離水和二氧化碳水合物后由排水口排出，其中，低溫液體從冷卻盤管的入口進(jìn)入后從其出口流出內(nèi)腔，用于冷卻煙氣，進(jìn)水管用于將外部供水引入內(nèi)腔而與低溫?zé)煔饨佑|發(fā)生水合反應(yīng)，進(jìn)氣管與排氣管均設(shè)置有閥門，用于調(diào)節(jié)內(nèi)腔的壓力。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，制冷部包括順序連接的吸收器、溶液泵、溶液換熱器、發(fā)生器、冷凝器、節(jié)流構(gòu)件、蒸發(fā)器，發(fā)生器具有冷劑蒸汽出口、制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口和設(shè)置在其內(nèi)部的換熱盤管，發(fā)生器中的換熱盤管的入口從煙氣管道引入煙氣，蒸發(fā)器內(nèi)部具有蒸發(fā)管，吸收器的入口、溶液泵、溶液換熱器、制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口首尾連接，形成用于制冷工質(zhì)對(duì)溶液的循環(huán)管路，冷劑蒸汽出口、冷凝器、節(jié)流構(gòu)件以及蒸發(fā)器通過管道順序連接，蒸發(fā)器再連接到吸收器上，形成用于制冷劑循環(huán)的循環(huán)管路，蒸發(fā)管的入口與冷卻盤管的出口端連接，蒸發(fā)管的出口與冷卻盤管的入口端連接。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，干燥冷卻增壓部包括干燥器、氣體增壓泵、水冷卻器，干燥器的入口與換熱盤管的出口連接，干燥器出口、氣體增壓泵、水冷卻器順次連接，水冷卻器的出口與進(jìn)氣管連接。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，冷卻盤管的上端為出口，其下端為入口。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中,內(nèi)腔的底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)置有孔板構(gòu)件，進(jìn)氣管與內(nèi)腔的底部連通。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，進(jìn)水管設(shè)置于水合反應(yīng)部的頂部，進(jìn)水管進(jìn)入內(nèi)腔的一端設(shè)置有噴頭。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，排水口與水合反應(yīng)部通過排水管道連接，用于將分離水引入內(nèi)腔與低溫?zé)煔饨佑|進(jìn)行水合反應(yīng)，進(jìn)水管或排漿管上設(shè)置有循環(huán)泵。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，分離水和外部供水匯合后通過進(jìn)水管進(jìn)入內(nèi)腔。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，采用以氨為制冷劑的氨-硫氰酸鈉制冷工質(zhì)對(duì)。

本實(shí)用新型提供的一種基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，水合反應(yīng)的溫度為1-5℃，反應(yīng)壓力為2-3MPa。

實(shí)用新型作用與效果

根據(jù)本實(shí)用新型提供的基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，由于采用吸收式制冷與水合反應(yīng)結(jié)合的方式，在回收二氧化碳的同時(shí)也對(duì)煙氣余熱進(jìn)行了利用，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本投入少的前提下，就能獲得較大的回收效率，整體上減少了系統(tǒng)的綜合能耗，大大降低了回收成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

以下結(jié)合附圖來說明本實(shí)用新型的實(shí)施例的具體實(shí)施方式。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置10包括吸收式制冷部11、干燥冷卻增壓12、水合反應(yīng)部13以及水合物分離部14。

吸收式制冷部11包括吸收器15、溶液泵16、溶液換熱器17、發(fā)生器18、冷凝器19、節(jié)流構(gòu)件20，蒸發(fā)器21。吸收制冷部11通過吸收式制冷對(duì)煙氣降溫，并且得到低溫低壓冷媒后蒸發(fā)得到循環(huán)再用的制冷蒸汽。實(shí)施中，制冷劑可以為水或氨，本實(shí)施例中以氨為制冷劑，制冷工質(zhì)對(duì)采用氨-硫氰酸鈉，以氨為制冷劑，硫氰酸鈉為吸收劑。

吸收器15用于容納氨-硫氰酸鈉溶液。

溶液泵16的入口與吸收器連接，用于將吸收器15中的制冷工質(zhì)對(duì)溶液泵送出去。

溶液換熱器17為間壁式。

發(fā)生器18具有冷劑蒸汽出口23和制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口24，分別用于輸出冷劑蒸汽和制冷工質(zhì)對(duì)，發(fā)生器18中還設(shè)置有換熱盤管25，換熱盤管25的入口與外部煙氣管道26連接，作為外部經(jīng)除塵脫硫后需要處理的煙氣的入口。

節(jié)流構(gòu)件20用于對(duì)從冷凝器19出來的低溫冷媒進(jìn)行降壓降溫得到低溫低壓冷媒，本實(shí)施例中采用節(jié)流閥。

蒸發(fā)器21內(nèi)設(shè)置有蒸發(fā)管22，蒸發(fā)管22內(nèi)有液體，用于與低溫低壓冷媒進(jìn)行換熱得到低溫液體。本實(shí)施例中，蒸發(fā)管22中的液體采用鹽水，換熱后得到低溫鹽水。

吸收器15的入口、溶液泵16、溶液換熱器17、發(fā)生器18的制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口24首尾連接，形成制冷工質(zhì)對(duì)溶液的循環(huán)管路，循環(huán)過程中，從吸收器15出來的制冷工質(zhì)對(duì)的溶液與從發(fā)生器18的制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口24出來的制冷工質(zhì)對(duì)的溶液在溶液換熱器17處發(fā)生換熱，使得進(jìn)入發(fā)生器18的制冷工質(zhì)對(duì)溶液的溫度較高。

發(fā)生器18的冷劑蒸汽出口23、冷凝器19、節(jié)流構(gòu)件20以及蒸發(fā)器21通過管道順序連接，蒸發(fā)器21再連接到吸收器15上，形成從吸收器15到溶液泵16到溶液換熱器17到發(fā)生器18再到冷凝器19到節(jié)流構(gòu)件20到蒸發(fā)器21再到吸收器15的循環(huán)管路，作為制冷劑的循環(huán)管路，本實(shí)施例中為氨的循環(huán)。

干燥冷卻增壓部12包括干燥器27、氣體增壓泵28以及水冷卻器29。

干燥器27采用間壁式，其入口與發(fā)生器18的換熱盤管25的出口連接，用于引入從換熱盤管25的入口進(jìn)來的煙氣進(jìn)行干燥。

增壓泵28用于將進(jìn)入水合反應(yīng)部13前的煙氣進(jìn)行增壓。

水冷卻器29采用間壁式。

干燥器27的出口、氣體增壓泵28、水冷卻器29的入口順次連接。

水合反應(yīng)部13，用于進(jìn)行水合反應(yīng)，本實(shí)施例中采用反應(yīng)釜進(jìn)行。水合反應(yīng)部13具有內(nèi)腔30和設(shè)置在內(nèi)腔30外部的進(jìn)氣管31、排氣管32、進(jìn)水管33、排漿管34，以及設(shè)置在內(nèi)腔30內(nèi)的冷卻盤管35。

內(nèi)腔30的底部設(shè)置有孔板構(gòu)件36，孔板構(gòu)件36的小孔均勻分布。本實(shí)施例中，為了控制水合反應(yīng)的壓力，在內(nèi)腔30外還可以設(shè)置壓力表供查看內(nèi)腔30的壓力，也可以設(shè)置壓力傳感器感應(yīng)內(nèi)腔30的壓力，通過壓力表顯示的壓力，可以人為調(diào)控內(nèi)腔30的壓力，也可以通過壓力傳感器與電控配好，電動(dòng)自動(dòng)調(diào)控內(nèi)腔30的壓力。

進(jìn)氣管31上設(shè)置有閥門37，進(jìn)氣管31的一端與水冷卻器29的出口連接，另一端與內(nèi)腔30的底部聯(lián)通。

排氣管32，排氣管32設(shè)置于內(nèi)腔30的頂部，其上設(shè)置有閥門38。

進(jìn)水管33，設(shè)置于內(nèi)腔30的頂部，進(jìn)水管33進(jìn)入內(nèi)腔30的一端設(shè)置有噴頭39，進(jìn)水管33與外部供水的供水箱40連接。

排漿管34設(shè)置于內(nèi)腔30的下部，用于排出水合反應(yīng)得到的水合物漿。

冷卻盤管35的出口41在上端，其入口42在下端，其出口41與蒸發(fā)器中的蒸發(fā)管22的出口連接，其入口42與蒸發(fā)管22的入口連接。

水合物分離部14，包括水合分離器43，本實(shí)施例中，采用過濾式水合分離器。水合分離器43上具有進(jìn)水口44和排水口45，進(jìn)水口44與排漿管34連接，排水口45通過管道連接到供水箱40上，與供水箱40中的外部供水匯合后，通過進(jìn)水管33在循環(huán)泵46作用下，給水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔30提供水合反應(yīng)用水。本實(shí)施例中，循環(huán)泵46設(shè)置在進(jìn)水管33上，實(shí)際應(yīng)用中，循環(huán)泵46也可以設(shè)置在排漿管34上。

經(jīng)除塵脫硫后的煙氣中二氧化碳回收過程：

首先，吸收器15中裝有的氨-硫氰酸鈉制冷工質(zhì)對(duì)的溶液，此時(shí)的溶液中硫氰酸鈉濃度相對(duì)較低，為稀溶液，該稀溶液在溶液泵16作用下經(jīng)溶液換熱器17后輸送到發(fā)生器18中，同時(shí)，發(fā)生器18內(nèi)的換熱盤管25通過煙氣管道26引入煙氣，這樣，從吸收器15中引入到發(fā)生器18中的稀溶液被煙氣加熱升溫；

然后，一方面，發(fā)生器18中的稀溶液中的氨大部分變成冷劑蒸汽，即氨蒸氣，從冷劑蒸汽出口23輸出，剩下的變成了濃溶液，從制冷工質(zhì)對(duì)溶液出口24來到溶液換熱器17，在溶液換熱器17處，該濃溶液與在溶液泵16下從吸收器15泵送到過來的稀溶液進(jìn)行換熱，將稀溶液升溫，使得進(jìn)入發(fā)生器18的稀溶液溫度較高，而換熱后的濃溶液回到吸收器15中，如此循環(huán)，完成了制冷工質(zhì)對(duì)溶液的循環(huán)；

另一方面，從發(fā)生器18的冷劑蒸汽出口23輸出的氨蒸氣，經(jīng)冷凝器19冷凝后再經(jīng)節(jié)流構(gòu)件20節(jié)流后，變成低溫低壓冷媒，即液氨，該低溫低壓液氨進(jìn)入蒸發(fā)器21，在蒸發(fā)器21作用下，低溫低壓液氨蒸發(fā)吸熱再變成冷劑蒸汽，也即氨蒸氣被吸收器15中的硫氰酸鈉吸收回到吸收器，此時(shí)溶液中的硫氰酸鈉濃度相對(duì)較低，為稀溶液，稀溶液在溶液泵16作用下經(jīng)溶液換熱器17后輸送回到發(fā)生器18中，如此循環(huán)，完成了整個(gè)制冷循環(huán)；

最后，水合反應(yīng)部13的進(jìn)水管33將外部供水箱內(nèi)的水引入水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔32內(nèi)通過噴頭39噴出，同時(shí)被降溫后的煙氣從發(fā)生器18的換熱盤管23中輸出經(jīng)干燥管25干燥，經(jīng)增壓泵26增壓到2-3MPa，再經(jīng)水冷卻器27冷卻使煙氣溫度進(jìn)一步降低，從水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔30的底部經(jīng)底部的孔板構(gòu)件37上均勻分布的小孔均勻進(jìn)入內(nèi)腔30內(nèi)，與噴頭39噴出的外部供水接觸，而當(dāng)?shù)蜏氐蛪豪涿秸舭l(fā)的同時(shí)，將蒸發(fā)器的蒸發(fā)管22中的鹽水降溫得到低于0℃低溫鹽水，該低溫鹽水從蒸發(fā)管22的出口流入冷卻盤管35的入口42，再?gòu)睦鋮s盤管35的出口41流回蒸發(fā)管22的入口，一直循環(huán)保證一直被低溫低壓冷媒蒸發(fā)吸熱降溫，而低溫鹽水向冷卻盤管22的出口流動(dòng)過程中，通過吸熱給水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔30降溫，提供了水合反應(yīng)需要的溫度條件，然后二氧化碳與水在溫度1-5℃下，壓力2-3MPa下產(chǎn)生水合反應(yīng)得到二氧化碳水合物漿，在此過程中，冷卻盤管35內(nèi)流動(dòng)的低溫鹽水也帶走了水合反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量。

在水合反應(yīng)過程中，二氧化碳水合反應(yīng)中產(chǎn)生的二氧化碳水合物漿從排漿管34排出到水合物分離部14的水合分離器43中，通過過濾進(jìn)行水合分離，得到二氧化碳水合物和分離水，分離水通過水合分離部物14的排水口45進(jìn)入水箱，外部供水匯合后，在循環(huán)泵46作用下，匯合后的水流出從水合反應(yīng)部13的進(jìn)水管33端頭的噴頭39噴出，一起參與二氧化碳水合反應(yīng)。在此過程中，水合物分離部14分離出的分離水在循環(huán)泵46作用下循環(huán)輸入?yún)⑴c水合反應(yīng)。

在水合反應(yīng)中，未參與二氧化碳水合物反應(yīng)的煙氣從排氣管32排出。

另外，在水合反應(yīng)過程中，可以通過水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔30上的壓力監(jiān)控或壓力感應(yīng)器，手動(dòng)或自動(dòng)控制調(diào)節(jié)進(jìn)氣管31和排氣管32上的閥門37、閥門38來控制水合反應(yīng)部13的內(nèi)腔30內(nèi)的壓力，以保證水合反應(yīng)需要的壓力。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例提供的基于吸收式制冷循環(huán)的二氧化碳回收裝置，由于采用吸收式制冷與水合反應(yīng)結(jié)合的方式，在回收二氧化碳的同時(shí)也對(duì)煙氣余熱進(jìn)行了利用，在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模式下，就能獲得較大的回收效率，整體上減少了系統(tǒng)的綜合能耗，大大降低了回收成本；

又由于吸收式制冷以氨為制冷劑，通過蒸發(fā)器吸熱制冷后得到的低溫鹽水降溫到零度以下，使得不需要額外的降溫機(jī)制，能夠?yàn)樗戏磻?yīng)提供反應(yīng)溫度條件，進(jìn)一步精簡(jiǎn)了結(jié)構(gòu)；

又由于水合反應(yīng)部的內(nèi)腔底部具有孔板構(gòu)件，進(jìn)入水合反應(yīng)部的煙氣通過底部進(jìn)入后經(jīng)孔板被均勻分散開來，從而使得水合反應(yīng)更均勻和充分；

又由于在水合反應(yīng)部的內(nèi)腔頂部進(jìn)水管的端頭設(shè)置有噴頭，可以有效增加水合反應(yīng)中煙氣與反應(yīng)水的接觸面積，從而加快水合物的生成速率；

最后，還由于水合分離部分離水合物漿得到的分離水再次循環(huán)參與水合反應(yīng)，進(jìn)一步地使得資源得到了極大的利用。

盡管上面對(duì)本實(shí)用新型說明書的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實(shí)用新型，但應(yīng)該清楚，本實(shí)用新型不限于具體實(shí)施方式的范圍，對(duì)本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)用新型創(chuàng)造均在保護(hù)之列。