本實(shí)用新型涉及一種太陽(yáng)能輔助燃煤電廠二氧化碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能升溫型吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)的燃煤電廠碳捕集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

化石燃料在能源生產(chǎn)以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占據(jù)著主導(dǎo)地位，且這種能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)將不會(huì)有明顯的改善。在世界范圍內(nèi)，化石燃料仍然是二氧化碳的主要排放源。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的評(píng)估報(bào)告指出全球約78.2％的二氧化碳排放來(lái)自于溫室氣體大型排放源，其中30％-40％來(lái)自于燃煤電廠。因此，針對(duì)于燃煤電廠的二氧化碳捕集技術(shù)成為當(dāng)前能源利用格局下實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排的重要途徑之一。

現(xiàn)有的電廠發(fā)電系統(tǒng)包括經(jīng)管路和閥門(mén)依次連接的蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、乏汽凝汽器、凝結(jié)水泵、低壓給水加熱器、高壓給水加熱器(如圖1虛線(xiàn)框所示)。

基于醇胺法的燃燒后二氧化碳捕集技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛和成熟的燃煤電廠脫碳技術(shù)。但是醇胺類(lèi)溶液的解吸再生過(guò)程需要消耗大量熱能，現(xiàn)有技術(shù)通常采用電廠汽輪機(jī)中低壓缸抽蒸汽為再沸器加熱。然而滿(mǎn)足吸收劑解吸再生壓力要求的抽蒸汽溫度一般在200攝氏度以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于醇胺類(lèi)溶液解吸溫度要求，難以實(shí)現(xiàn)熱能的溫度對(duì)口、梯級(jí)利用，嚴(yán)重降低了電廠發(fā)電效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種太陽(yáng)能升溫型吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)的燃煤電廠碳捕集系統(tǒng)，利用吸收式熱泵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低溫太陽(yáng)熱與電廠汽輪機(jī)低品位抽蒸汽的溫度提升，為燃煤電廠煙氣中低濃度二氧化碳脫除提供熱量。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：太陽(yáng)能升溫型吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)的燃煤電廠碳捕集系統(tǒng)，包括二氧化碳捕集系統(tǒng)、低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、吸收式熱泵系統(tǒng)以及電廠發(fā)電系統(tǒng)中的汽輪機(jī)和低壓給水加熱器；

所述二氧化碳捕集系統(tǒng)包括解吸塔、吸收塔和貧富液熱交換器,所述吸收塔底部富液輸送線(xiàn)經(jīng)富液循環(huán)泵和貧富液熱交換器換熱后連接至所述解吸塔的上部，所述解吸塔底部貧液輸送線(xiàn)經(jīng)貧液循環(huán)泵和貧富液熱交換器換熱后連接至所述吸收塔的上部，所述解吸塔頂部設(shè)置多級(jí)壓縮裝置,所述解吸塔底部設(shè)置再沸器自循環(huán)；所述吸收塔下部氣體入口連接至蒸汽鍋爐頂部的排煙管；

所述吸收式熱泵系統(tǒng)包括由管路依次連接的吸收器、溶液熱交換器、發(fā)生器、冷凝器、工質(zhì)泵、蒸發(fā)器；所述溶液熱交換器與發(fā)生器之間設(shè)置有第一節(jié)流閥，所述發(fā)生器與溶液熱交換器之間設(shè)置有溶液泵；

所述低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括由管路依次連接的低溫太陽(yáng)能集熱器陣列、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)、導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵以及低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)；

所述汽輪機(jī)第八級(jí)抽蒸汽出口管經(jīng)第一抽汽控制閥與所述導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵出口管在Ⅰ點(diǎn)匯合；匯合管在Ⅱ點(diǎn)分成兩支路：其中第一支路與所述蒸發(fā)器高溫側(cè)入口連接，第二支路與所述發(fā)生器高溫側(cè)入口連接，所述第一支路和第二支路在Ⅲ點(diǎn)匯合連接至太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)入口；

所述太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)出口分支為兩路：其中一路連接至所述太陽(yáng)能集熱器陣列入口管，另一路經(jīng)第一回流閥返回至電廠發(fā)電系統(tǒng)；

所述再沸器高溫側(cè)入口由第一支路和第二支路組成：其中第一支路與所述吸收器低溫側(cè)出口連接，第二支路與所述汽輪機(jī)第五級(jí)抽蒸汽出口連接，所述第一支路上設(shè)有熱泵控制閥，所述第二支路上設(shè)有第二抽汽控制閥；所述再沸器高溫側(cè)出口經(jīng)第二回流閥和循環(huán)泵連接至低壓給水加熱器高溫側(cè)入口；所述低壓給水加熱器高溫側(cè)出口分兩條支路：其中第一支路經(jīng)第三回流閥與所述吸收器低溫側(cè)入口連接，第二支路經(jīng)第四回流閥返回至電廠發(fā)電系統(tǒng)。

所述低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)導(dǎo)熱介質(zhì)為水/蒸汽。

所述吸收式熱泵系統(tǒng)工質(zhì)為溴化鋰-水工質(zhì)對(duì)。

所述二氧化碳捕集系統(tǒng)中吸收塔內(nèi)的吸收劑為醇胺類(lèi)溶液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、利用低溫太陽(yáng)熱輔助吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)燃煤電廠二氧化碳捕集過(guò)程，能夠替代品位較高的汽輪機(jī)中低壓缸抽蒸汽為再沸器提供熱量，滿(mǎn)足醇胺類(lèi)溶液解吸再生過(guò)程需要消耗大量熱能，實(shí)現(xiàn)熱能品位的對(duì)口利用，在充分利用可再生能源的同時(shí)，通過(guò)熱泵技術(shù)提升能源品位，提高能源利用效率，降低碳捕集過(guò)程給電廠帶來(lái)的能效損失，提高燃煤電廠綜合環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2、太陽(yáng)熱吸收式熱泵技術(shù)，能夠彌補(bǔ)普通太陽(yáng)能集熱器在制取溫度上的不足，提升能源品位，既能夠降低碳捕集電廠的能效損失，又能夠充分利用可再生資源，帶來(lái)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙重效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理及結(jié)構(gòu)組成示意圖。

附圖標(biāo)記：1-蒸汽鍋爐；2-汽輪機(jī)；3-乏汽凝汽器；4-凝結(jié)水泵；5-低壓給水加熱器；6-高壓給水加熱器；7-解吸塔；8-吸收塔；9-貧液循環(huán)泵；10-富液循環(huán)泵；11-貧富液熱交換器；12-多級(jí)壓縮裝置；13-再沸器；14-吸收器；15-蒸發(fā)器；16-冷凝器；17-發(fā)生器；18-溶液泵；19-第一節(jié)流閥；20-溶液熱交換器；21-工質(zhì)泵；22-低溫太陽(yáng)能集熱器陣列；23-低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)；24-導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵；25-低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)；26-第一抽汽控制閥；27-第一回流閥；28-熱泵控制閥；29-第二抽汽控制閥；30-第二回流閥；31-循環(huán)泵；32-第三回流閥；33-第四回流閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步描述。

參照附圖1，現(xiàn)有的電廠發(fā)電系統(tǒng)包括經(jīng)管路和閥門(mén)依次連接的蒸汽鍋爐1、汽輪機(jī)2、乏汽凝汽器3、凝結(jié)水泵4、低壓給水加熱器5、高壓給水加熱器6(如圖1虛線(xiàn)框所示)。

本實(shí)用新型太陽(yáng)能升溫型吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)的燃煤電廠碳捕集系統(tǒng)，包括二氧化碳捕集系統(tǒng)、低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、吸收式熱泵系統(tǒng)以及電廠發(fā)電系統(tǒng)中的汽輪機(jī)2和低壓給水加熱器5；

所述二氧化碳捕集系統(tǒng)包括解吸塔7、吸收塔8和貧富液熱交換器11,所述吸收塔8底部富液輸送線(xiàn)經(jīng)富液循環(huán)泵10和貧富液熱交換器11換熱后連接至所述解吸塔7的上部，所述解吸塔7底部貧液輸送線(xiàn)經(jīng)貧液循環(huán)泵9和貧富液熱交換器11換熱后連接至所述吸收塔8的上部，所述解吸塔7頂部設(shè)置多級(jí)壓縮裝置12,所述解吸塔7底部設(shè)置再沸器13自循環(huán)；所述二氧化碳捕集系統(tǒng)中吸收塔內(nèi)的吸收劑為醇胺類(lèi)溶液；

所述吸收式熱泵系統(tǒng)包括由管路依次連接的吸收器14、溶液熱交換器20、發(fā)生器17、冷凝器16、工質(zhì)泵21、蒸發(fā)器15；所述溶液熱交換器20與發(fā)生器17之間設(shè)置有第一節(jié)流閥19，所述發(fā)生器17與溶液熱交換器20之間設(shè)置有溶液泵18；所述吸收式熱泵系統(tǒng)工質(zhì)為溴化鋰-水工質(zhì)對(duì)；

所述低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)包括由管路依次連接的低溫太陽(yáng)能集熱器陣列22、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)23、導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵24以及低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25；所述低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)導(dǎo)熱介質(zhì)為水/蒸汽；

所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽蒸汽出口管經(jīng)第一抽汽控制閥26與所述導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵24出口管在Ⅰ點(diǎn)匯合；匯合管在Ⅱ點(diǎn)分成兩支路：其中第一支路與所述蒸發(fā)器15高溫側(cè)入口連接，第二支路與所述發(fā)生器17高溫側(cè)入口連接，第一支路和第二支路在Ⅲ點(diǎn)匯合連接至太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25入口；所述第一支路經(jīng)蒸發(fā)器15熱交換后與所述第二支路經(jīng)所述發(fā)生器17熱交換后在Ⅲ點(diǎn)匯合；

所述太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25出口分支為兩路：其中一路連接至所述太陽(yáng)能集熱器陣列22入口管，另一路經(jīng)第一回流閥27返回至電廠發(fā)電系統(tǒng)；

所述再沸器13高溫側(cè)入口由第一支路和第二支路組成：其中第一支路與所述吸收器14低溫側(cè)出口連接，第二支路與所述汽輪機(jī)2第五級(jí)抽蒸汽出口連接，所述第一支路上設(shè)有熱泵控制閥28，所述第二支路上設(shè)有第二抽汽控制閥29；所述再沸器13高溫側(cè)出口經(jīng)第二回流閥30和循環(huán)泵31連接至低壓給水加熱器5高溫側(cè)入口；所述低壓給水加熱器5高溫側(cè)出口分兩條支路，其中第一支路經(jīng)第三回流閥32與所述吸收器14低溫側(cè)入口連接，第二支路經(jīng)第四回流閥33返回至電廠發(fā)電系統(tǒng)；

所述吸收塔8下部氣體入口連接至蒸汽鍋爐1頂部的排煙管，電廠的煙氣從在吸收塔8底部進(jìn)入與吸收劑充分接觸，脫除煙氣中的二氧化碳；吸收塔8中吸收二氧化碳后的富液依次經(jīng)過(guò)所述富液循環(huán)泵10和貧富液熱交換器11連接至所述解吸塔7上部液體入口，在解吸塔7中解吸再生后依次經(jīng)過(guò)貧液循環(huán)泵9和貧富液熱交換器11連接至吸收塔8上部液體入口形成吸收解吸循環(huán)。

本實(shí)用新型太陽(yáng)能升溫型吸收式熱泵驅(qū)動(dòng)的燃煤電廠碳捕集系統(tǒng)根據(jù)太陽(yáng)能輻射狀況分為以下四種工作模式：

模式一：在太陽(yáng)能充足的情況下，該系統(tǒng)利用低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵系統(tǒng)，吸收式熱泵系統(tǒng)為二氧化碳捕集系統(tǒng)提供熱量，完成解吸。

該系統(tǒng)由所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)所述吸收式熱泵系統(tǒng)，為所述再沸器13提供熱量；所述低溫太陽(yáng)能集熱器陣列22出口的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)分成兩支路分別為所述蒸發(fā)器15和發(fā)生器17提供熱量，作為所述吸收式熱泵的熱源；所述吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體連接至再沸器用于吸收劑解吸再生；所述系統(tǒng)中閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)為：第一節(jié)流閥19、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)23、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25、熱泵控制閥28、第二回流閥30、第三回流閥32開(kāi)，第一抽汽控制閥26、第一回流閥27、第二抽汽控制閥29、第四回流閥33關(guān)；

模式二：有太陽(yáng)能但不能單獨(dú)滿(mǎn)足吸收劑解吸再生熱負(fù)荷時(shí)，或該系統(tǒng)利用低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和汽輪機(jī)抽汽共同驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵系統(tǒng)，吸收式熱泵系統(tǒng)為二氧化碳捕集系統(tǒng)提供熱量，完成解吸。

該系統(tǒng)由所述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽蒸汽共同驅(qū)動(dòng)所述吸收式熱泵系統(tǒng)，為所述再沸器13提供熱量；所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽汽經(jīng)第一抽汽控制閥26通過(guò)管道與所述導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵24連接并與所述低溫太陽(yáng)能集熱陣列22出口的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)匯合進(jìn)入主管路；所述主管路中匯合后的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)分成兩支路分別為所述蒸發(fā)器15和發(fā)生器17提供熱量，作為所述吸收式熱泵的熱源；所述吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體連接至再沸器用于吸收劑解吸再生；所述系統(tǒng)中閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)為：第一節(jié)流閥19、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)23、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25、第一抽汽控制閥26、第一回流閥27、熱泵控制閥28、第二回流閥30、第三回流閥32開(kāi)，第二抽汽控制閥29、第四回流閥33關(guān)；

模式三：有太陽(yáng)能但太陽(yáng)能和所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽蒸汽聯(lián)合驅(qū)動(dòng)所述吸收式熱泵也不能滿(mǎn)足吸收劑解吸再生熱負(fù)荷時(shí)，或該系統(tǒng)利用低溫太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和汽輪機(jī)抽汽共同驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵系統(tǒng)，吸收式熱泵系統(tǒng)和汽輪機(jī)其他級(jí)抽汽為二氧化碳捕集系統(tǒng)提供熱量，完成解吸。

該系統(tǒng)由所述吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體和所述汽輪機(jī)2第五級(jí)抽蒸汽共同為所述再沸器13提供熱量；所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽汽經(jīng)第一抽汽控制閥29通過(guò)管道與所述導(dǎo)熱介質(zhì)循環(huán)泵24連接并與所述低溫太陽(yáng)能集熱陣列22出口的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)匯合進(jìn)入主管路；所述主管路中匯合后的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)分成兩支路分別為所述蒸發(fā)器15和發(fā)生器17提供熱量，作為所述吸收式熱泵的熱源；所述汽輪機(jī)2第五級(jí)抽汽經(jīng)第二抽汽控制閥29與所述吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體匯合后連接至再沸器用于吸收劑解吸再生；所述系統(tǒng)中閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)為：第一節(jié)流閥19、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)23、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25、第一抽汽控制閥26、第一回流閥27、熱泵控制閥28、第二抽汽控制閥29、第二回流閥30、第三回流閥32、第四回流閥33開(kāi)；

模式四：當(dāng)夜晚或無(wú)太陽(yáng)能時(shí)

該系統(tǒng)由所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽蒸汽驅(qū)動(dòng)的吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體和所述汽輪機(jī)2第五級(jí)抽蒸汽共同為所述再沸器13提供熱量；所述汽輪機(jī)2第八級(jí)抽蒸汽經(jīng)第一抽汽控制閥26分成兩支路分別為所述蒸發(fā)器15和發(fā)生器17提供熱量，作為所述吸收式熱泵的熱源；所述汽輪機(jī)2第五級(jí)抽蒸汽經(jīng)第二抽汽控制閥29與所述吸收式熱泵吸收器14產(chǎn)生的高溫流體匯合后連接至再沸器用于吸收劑解吸再生；所述系統(tǒng)中閥門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)為：第一節(jié)流閥19、低溫太陽(yáng)能集熱器陣列入口閥門(mén)25、第一抽汽控制閥26、第一回流閥27、熱泵控制閥28、第二抽汽控制閥29、第二回流閥30、第三回流閥32、第四回流閥33開(kāi)；低溫太陽(yáng)能集熱器陣列出口閥門(mén)23關(guān)。

本實(shí)用新型不局限于上述的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的相關(guān)人員在不脫離本實(shí)用新型系統(tǒng)形式的情況下，做出的運(yùn)行及控制模式變更均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。