本
技術(shù)實現(xiàn)要素:
涉及太陽能燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域,特別是基于太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的化學(xué)式回收水方法與裝置。
背景技術(shù):
太陽能是一種清潔、無污染的可再生能源,其開發(fā)和利用對于減輕目前化石能源消耗壓力、環(huán)境污染壓力具有重要意義。
太陽能熱發(fā)電技術(shù)是將太陽能的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芗夹g(shù),太陽能聚焦主要有碟式、塔式、槽式和菲涅爾式四種方式。太陽能熱發(fā)電技術(shù)的直接熱發(fā)電效率較低,一般在20%左右,大量的光熱轉(zhuǎn)換能量沒有得到利用。另外,單獨的太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)在夜間或者陰雨天無法提供充足的能量。因此,太陽能與其他發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合的發(fā)電技術(shù)越來越受到關(guān)注,其中與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合,既可以提高系統(tǒng)整體的發(fā)電能力和發(fā)電穩(wěn)定性,而且具有較高效率。
燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)具有效率高、起動快、調(diào)峰性能好、建設(shè)周期短、占地面積小,耗水少以及環(huán)境污染小等一系列優(yōu)點,但是由于天然氣等燃料供應(yīng)問題,燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)在一定程度上受到了制約。因此,在保證系統(tǒng)效率和功率的條件下,盡量減少燃料的消耗有利于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)的更廣泛推廣。此外,太陽能集熱與燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)合的另一大優(yōu)勢是利用太陽的輻射能代替部分需要的燃料熱能,從而減少燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)需要的燃料量。
隨著節(jié)能減排壓力的日益增加,燃?xì)廨啓C(jī)氣汽混合工質(zhì)循環(huán)逐漸成為當(dāng)前研究的熱點?;刈⒄羝h(huán)是混合工質(zhì)循環(huán)中研究較早技術(shù)較為成熟的一種,其基本原理是燃?xì)廨啓C(jī)的排氣通入補(bǔ)燃或不補(bǔ)燃的余熱鍋爐,鍋爐產(chǎn)生的蒸汽回注到燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室或其它適當(dāng)部位,同燃?xì)饣旌霞訜帷⑴蛎涀龉?,再進(jìn)入余熱鍋爐。這一種循環(huán)具有高效率與高比功的顯著優(yōu)點,并可降低NOx的排放。因此,結(jié)合太陽能集熱的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)再通過蒸汽回注技術(shù),進(jìn)一步提高發(fā)電系統(tǒng)效率,減少燃料消耗。
但是注蒸汽循環(huán)增大了系統(tǒng)的耗水量,在保證系統(tǒng)正常運(yùn)行和提高效率的同時,有效進(jìn)行排煙中水分的回收同樣值得研究。目前火電廠排煙中水分的回收主要是通過增設(shè)冷凝器進(jìn)行物理冷凝,或采用特殊的物理吸收膜等裝置回收水,其主要的缺點是由于排煙中不凝結(jié)性氣體的存在導(dǎo)致冷凝器等設(shè)備的體積過于龐大、復(fù)雜,制造比較困難,冷凝效果不佳,因此需要研究基于不同原理的煙氣中水分回收方法。而利用化學(xué)反應(yīng)回收水,不僅具有較高的回收效率,而且還可以將尾氣中的熱量以化學(xué)能的方式儲存起來。通過化學(xué)結(jié)晶水合物的化合與分解反應(yīng)吸收與釋放水,所產(chǎn)生的水清潔、無污染。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種基于太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的化學(xué)式回收水方法與裝置,在系統(tǒng)充分利用太陽能和余熱提高系統(tǒng)效率的同時,通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)了系統(tǒng)尾氣中水蒸氣的回收,大大減少該系統(tǒng)耗水量,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
空氣經(jīng)壓氣機(jī)增壓后,進(jìn)入混合器與水蒸氣混合,混合后的加壓濕空氣經(jīng)回?zé)崞骰厥杖細(xì)馔钙轿矚庥酂?,在被太陽能聚光器聚光集熱后的太陽能集熱器?nèi)進(jìn)一步升溫,再進(jìn)入到燃燒室,燃燒產(chǎn)生的高溫高壓的濕煙氣進(jìn)入燃?xì)馔钙阶龉?,帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電,高溫濕尾氣的熱量在回?zé)崞髦斜换厥?,通過控制閥門,高溫濕尾氣進(jìn)入間壁式反應(yīng)器A的煙氣側(cè)加熱間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)的儲水物質(zhì),使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入到混合器中,接著,煙氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器B的反應(yīng)側(cè)發(fā)生吸水反應(yīng),當(dāng)間壁式反應(yīng)器B的反應(yīng)側(cè)的吸水物質(zhì)吸水生成儲水物質(zhì)后,切換閥門,高溫濕尾氣進(jìn)入間壁式反應(yīng)器B的煙氣側(cè)加熱間壁式反應(yīng)器B的反應(yīng)側(cè)的儲水物質(zhì),使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)入到混合器中,接著,煙氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)發(fā)生吸水反應(yīng),當(dāng)間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)的吸水物質(zhì)吸水生成儲水物質(zhì)后,切換閥門,煙氣再次由間壁式反應(yīng)器A通向間壁式反應(yīng)器B,重復(fù)上述過程,通過閥門的切換,保證回收水過程持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。
太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)中布置了多個閥門,包括閥門A,閥門B,閥門C,閥門D和閥門E;其中閥門A位于太陽能集熱器旁路管道上,閥門B位于增壓泵后并與閥門C和蒸汽發(fā)生器連接,閥門C位于閥門B后并與間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B相連,閥門D位于間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B后并與閥門E相連,閥門E位于閥門D后并與混合器和蒸汽發(fā)生器相連;通過調(diào)節(jié)閥門B控制排煙量,加熱給水,通過控制閥門E控制補(bǔ)充進(jìn)入系統(tǒng)中的水蒸氣量,通過控制閥門C控制高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器的方向,通過控制閥門D控制水蒸氣出口的方向。
當(dāng)所述的閥門C和閥門D均與間壁式反應(yīng)器A連通,增壓后的高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A中,加熱間壁式反應(yīng)器A中的儲水物質(zhì)至反應(yīng)所需的溫度使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣通過閥門D重新進(jìn)入到混合器中,尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器B中的反應(yīng)側(cè),尾氣中的水蒸氣與間壁式反應(yīng)器B反應(yīng)側(cè)的吸水物質(zhì)直接接觸發(fā)生吸水反應(yīng),干煙氣排出間壁式反應(yīng)器B;當(dāng)間壁式反應(yīng)器B的反應(yīng)側(cè)的吸水物質(zhì)吸收水蒸氣反應(yīng)生成儲水物質(zhì)后,切換閥門C和閥門D,所述的閥門C和閥門D均與間壁式反應(yīng)器B連通,高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器B中,加熱間壁式反應(yīng)器B中于切換閥門C和閥門D前吸收水蒸氣所形成的儲水物質(zhì)至反應(yīng)所需的溫度,使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣通過閥門D后重新進(jìn)入到混合器中,尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A中的反應(yīng)側(cè),尾氣中的水蒸氣與間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)于切換閥門C和閥門D前儲水物質(zhì)被加熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸水物質(zhì)直接接觸發(fā)生吸水反應(yīng),干煙氣排出間壁式反應(yīng)器A;當(dāng)間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)的吸水物質(zhì)吸收水蒸氣反應(yīng)生成儲水物質(zhì)后,切換閥門C和閥門D,所述的閥門C和閥門D均與間壁式反應(yīng)器A連通,高溫濕尾氣再次進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A中,循環(huán)上述的操作與流程。
所述的間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B中布置著間壁式換熱器,所述的換熱器一側(cè)流通濕煙氣,另外一側(cè)布置著儲水物質(zhì)和/或吸水物質(zhì),其中所述的間壁式反應(yīng)器A或間壁式反應(yīng)器B中布置著冷卻管路,當(dāng)所述的間壁式反應(yīng)器A或間壁式反應(yīng)器B中發(fā)生吸水反應(yīng)時,冷卻管路帶走所產(chǎn)生的反應(yīng)熱量,降低溫度,保證吸水反應(yīng)正常進(jìn)行。
所述的間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B中所布置的間壁式換熱器可為套管式換熱器、管殼式換熱器、交叉流式換熱器、板式換熱器和螺旋板式換熱器中的一種或多種。
所述的太陽能集熱器為管式集熱器或容積式集熱器中的一種或多種,太陽能聚光器可為碟式聚光器、塔式聚光器、槽式聚光器或菲涅爾式聚光器中的一種或多種。
所述的太陽能集熱器處設(shè)置了旁路,當(dāng)太陽輻射充足時,關(guān)閉閥門A,加壓加熱濕空氣進(jìn)入太陽能集熱器中繼續(xù)加熱升溫,當(dāng)輻射不足或無太陽輻射時,打開所述的閥門A,加壓加熱濕空氣通過所述的閥門A旁路直接進(jìn)入燃燒室中加熱至高溫。
為增加系統(tǒng)做功,提高系統(tǒng)效率,系統(tǒng)中設(shè)置了補(bǔ)水裝置,給水通過給水泵加壓后,被排煙加熱成水蒸氣,進(jìn)入到所述的混合器中,補(bǔ)充系統(tǒng)中損失的水蒸氣,混合后的加壓濕空氣通入回?zé)崞鞯睦鋫?cè),從所述的燃?xì)馔钙街谐鰜淼臐裎矚馔ㄈ牖責(zé)崞鞯臒醾?cè),回收尾氣余熱,增加系統(tǒng)做功,提高系統(tǒng)效率。
所述的吸水物質(zhì)可以是MgSO4、MgCl2、MgO、CaSO4、CaCl2、CaO中的一種或多種。當(dāng)吸水物質(zhì)被高溫濕煙氣加熱至反應(yīng)溫度以上后,反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣,水蒸氣進(jìn)入所述的混合器中,回收至系統(tǒng)中,吸水物質(zhì)可與煙氣中的水蒸氣發(fā)生吸水反應(yīng),回收尾氣中的水蒸氣。以MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O為例,系統(tǒng)中的脫水反應(yīng)為MgSO4·7H2O→MgSO4·H2O+6H2O(反應(yīng)壓力4.6bar、反應(yīng)溫度150℃),吸水反應(yīng)為MgSO4·H2O+6H2O→MgSO4·7H2O(反應(yīng)壓力1.03bar、反應(yīng)溫度45℃),可回收注入系統(tǒng)水量的90%。
本發(fā)明還公開了一種太陽能高溫集熱儲熱燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝置,包括壓氣機(jī)、混合器、蒸汽發(fā)生器、給水泵、太陽能集熱器、閥門A、燃燒室、燃?xì)馔钙健l(fā)電機(jī)、回?zé)崞鳌⒃鰤罕?、閥門B、閥門C、間壁式反應(yīng)器A、間壁式反應(yīng)器B、閥門D、閥門E,壓氣機(jī)出口連接混合器的進(jìn)口,混合器的出口連接回?zé)崞骼淞黧w側(cè)進(jìn)口,回?zé)崞骼淞黧w側(cè)出口連接太陽能集熱器進(jìn)口,太陽能集熱器出口連接燃燒室進(jìn)口,燃燒室出口連接燃?xì)馔钙竭M(jìn)口,燃?xì)馔钙匠隹谶B接回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)進(jìn)口,回?zé)崞鳠崃黧w側(cè)出口連接增壓泵進(jìn)口,增壓泵出口連接閥門B的進(jìn)口,閥門B左側(cè)連接閥門C的進(jìn)口,閥門B右側(cè)連接蒸汽發(fā)生器熱流體側(cè)進(jìn)口,經(jīng)給水泵加壓的水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器冷流體側(cè)進(jìn)口,蒸汽發(fā)生器冷流體側(cè)出口連接閥門E進(jìn)口,閥門C左側(cè)出口與右側(cè)出口分別連接著間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B的煙氣側(cè)18進(jìn)口,間壁式反應(yīng)器A和間壁式反應(yīng)器B的煙氣側(cè)18出口分別連接間壁式反應(yīng)器B和間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)19進(jìn)口,間壁式反應(yīng)器B和間壁式反應(yīng)器A的反應(yīng)側(cè)19出口連接閥門D的左側(cè)和右側(cè),所產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)閥門D進(jìn)口連接閥門E左側(cè)進(jìn)入到混合器進(jìn)口。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提出的系統(tǒng)優(yōu)點在于:
1、利用化學(xué)方法回收尾氣中的水蒸氣,更有效,且水蒸氣可重新注入系統(tǒng)中,節(jié)約水資源;
2、通過增加太陽能高溫集熱器,提高進(jìn)入燃燒室工質(zhì)溫度,減少燃燒室內(nèi)燃料的用量;
3、通過回注蒸汽降低燃燒室過高溫度,減少燃燒室的污染排放,減少了尾氣排放損失,提高系統(tǒng)效率減少壓氣機(jī)耗功,增加了燃?xì)馔钙搅髁浚岣呦到y(tǒng)比功率;
4、通過利用回注蒸汽進(jìn)行煙氣余熱再次回收,在保證系統(tǒng)電功率條件下,提高系統(tǒng)整體發(fā)電效率。
附圖說明
圖1是一種基于太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的化學(xué)式回收水方法與裝置示意圖;
圖2是回收水過程示意圖(一);
圖3是回收水過程示意圖(二);
圖中,1-壓氣機(jī)、2-混合器、3-蒸汽發(fā)生器、4-給水泵、5-太陽能集熱器、6-閥門A、7-燃燒室、8-燃?xì)馔钙健?-發(fā)電機(jī)、10-回?zé)崞鳌?1-增壓泵、12-閥門B、13-閥門C、14-間壁式反應(yīng)器A、15-間壁式反應(yīng)器B、16-閥門D、17-閥門E、18-煙氣側(cè)、19-反應(yīng)側(cè)。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖,對基于太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的化學(xué)式回收水方法與裝置進(jìn)行清楚完整的描述。
如圖1所示,一種基于太陽能燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的化學(xué)式回收水方法與裝置,包括壓氣機(jī)1、混合器2、蒸汽發(fā)生器3、給水泵4、太陽能集熱器5、閥門A 6、燃燒室7、燃?xì)馔钙?、發(fā)電機(jī)9、回?zé)崞?0、增壓泵11、閥門B 12、閥門C 13、間壁式反應(yīng)器A 14、間壁式反應(yīng)器B 15、閥門D 16、閥門E 17。壓氣機(jī)1出口連接混合器2的進(jìn)口,混合器2的出口連接回?zé)崞?0冷流體側(cè)進(jìn)口,回?zé)崞?0冷流體側(cè)出口連接太陽能集熱器5進(jìn)口,太陽能集熱器5出口連接燃燒室7進(jìn)口,燃燒室7出口連接燃?xì)馔钙?進(jìn)口,燃?xì)馔钙?出口連接回?zé)崞?0熱流體側(cè)進(jìn)口,回?zé)崞?0熱流體側(cè)出口連接增壓泵11進(jìn)口,增壓泵11出口連接閥門B12的進(jìn)口,閥門B12左側(cè)連接閥門C13的進(jìn)口,閥門B12右側(cè)連接蒸汽發(fā)生器3熱流體側(cè)進(jìn)口,經(jīng)給水泵4加壓的水進(jìn)入蒸汽發(fā)生器3冷流體側(cè)進(jìn)口,蒸汽發(fā)生器3冷流體側(cè)出口連接閥門E17進(jìn)口,閥門C13左側(cè)出口與右側(cè)出口分別連接著間壁式反應(yīng)器A14和間壁式反應(yīng)器B15的煙氣側(cè)18進(jìn)口,間壁式反應(yīng)器A14和間壁式反應(yīng)器B15的煙氣側(cè)18出口分別連接間壁式反應(yīng)器B15和間壁式反應(yīng)器A14的反應(yīng)側(cè)19進(jìn)口,間壁式反應(yīng)器B15和間壁式反應(yīng)器A14的反應(yīng)側(cè)19出口連接閥門D16的左側(cè)和右側(cè),所產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)閥門D16進(jìn)口連接閥門E17左側(cè)進(jìn)入到混合器2進(jìn)口。
空氣經(jīng)壓氣機(jī)1增壓后,進(jìn)入混合器2與水蒸氣混合,水蒸氣由間壁式反應(yīng)器儲水物質(zhì)脫水而來?;旌虾蟮募訅簼窨諝饨?jīng)回?zé)崞?0回收燃?xì)馔钙?尾氣余熱,再經(jīng)太陽能集熱器5進(jìn)一步升高到一定溫度(700℃以上),太陽能集熱器方式可為管式集熱器或容積式集熱器中的一種或者兩者,聚焦太陽能可為蝶式聚光器、塔式聚光器、槽式聚光器或菲涅爾式聚光器中的一種或多種。被加熱的高壓濕空氣進(jìn)入燃燒室7,燃燒產(chǎn)生的高溫高壓的濕煙氣(900℃以上)進(jìn)入燃?xì)馔钙?做功將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,再帶動發(fā)電機(jī)9將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,高溫濕尾氣經(jīng)回?zé)崞?0回收余熱并經(jīng)過增壓泵11增壓,提供尾氣經(jīng)過后續(xù)裝置所需的壓力。通過控制閥門的切換,控制加壓的高溫濕尾氣流動的方向。通過控制閥門B 12的開度,高溫濕尾氣部分流經(jīng)蒸汽發(fā)生器3的熱流體側(cè),加熱系統(tǒng)給水至水蒸氣狀態(tài),補(bǔ)充系統(tǒng)中損失的水蒸氣,其余部分的高溫濕尾氣進(jìn)入間壁式反應(yīng)器中,間壁式反應(yīng)器中布置著間壁式換熱器,間壁式換熱器可為套管式換熱器、管殼式換熱器、交叉流式換熱器、板式換熱器和螺旋板式換熱器中的一種或多種。間壁式換熱器一側(cè)可流通濕煙氣,另外一側(cè)布置著儲水物質(zhì)和/或吸水物質(zhì),高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式換熱器煙氣側(cè)18,釋放熱量用來加熱布置在間壁式換熱器反應(yīng)側(cè)19的儲水物質(zhì)至反應(yīng)所需的溫度,反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣(4.5bar)經(jīng)閥門D 16后與補(bǔ)充的水蒸氣混合后通入混合器2,重新進(jìn)入系統(tǒng)中,儲水物質(zhì)脫水后變?yōu)槲镔|(zhì)可再次進(jìn)行吸水,循環(huán)利用。釋放過熱量的煙氣從間壁式反應(yīng)器A 14或間壁式反應(yīng)器B 15濕煙氣側(cè)18進(jìn)入到另一個間壁式反應(yīng)器B 15或間壁式反應(yīng)器A 14反應(yīng)側(cè)19,煙氣與吸水物質(zhì)直接接觸,充分反應(yīng),煙氣中的水蒸氣被吸水物質(zhì)所吸收,變成干煙氣排出系統(tǒng)。如圖2所示,閥門C13和閥門D16均與間壁式反應(yīng)器A14連通,增壓后的高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A14中,加熱間壁式反應(yīng)器A14中的儲水物質(zhì)至反應(yīng)所需的溫度使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣通過閥門D16重新進(jìn)入到混合器2中,尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器B15中的反應(yīng)側(cè)19,尾氣中的水蒸氣與間壁式反應(yīng)器B15反應(yīng)側(cè)19的吸水物質(zhì)直接接觸發(fā)生吸水反應(yīng),干煙氣排出間壁式反應(yīng)器B15。如圖3所示,當(dāng)間壁式反應(yīng)器B15的反應(yīng)側(cè)19的吸水物質(zhì)吸收水蒸氣反應(yīng)生成儲水物質(zhì)后,切換閥門C13和閥門D16,所述的閥門C13和閥門D16均與間壁式反應(yīng)器B15連通,高溫濕尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器B15中,加熱間壁式反應(yīng)器B15中于切換閥門C13和閥門D16前吸收水蒸氣所形成的儲水物質(zhì)至反應(yīng)所需的溫度,使之發(fā)生脫水反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的水蒸氣通過閥門D16后重新進(jìn)入到混合器2中,尾氣進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A14中的反應(yīng)側(cè)19,尾氣中的水蒸氣與間壁式反應(yīng)器A14的反應(yīng)側(cè)19于切換閥門C13和閥門D16前儲水物質(zhì)被加熱反應(yīng)所產(chǎn)生的吸水物質(zhì)直接接觸發(fā)生吸水反應(yīng),干煙氣排出間壁式反應(yīng)器A14。當(dāng)間壁式反應(yīng)器A14的反應(yīng)側(cè)19的吸水物質(zhì)吸收水蒸氣反應(yīng)生成儲水物質(zhì)后,切換閥門C13和閥門D16,所述的閥門C13和閥門D16均與間壁式反應(yīng)器A14連通,高溫濕尾氣再次進(jìn)入到間壁式反應(yīng)器A14中,循環(huán)圖2和圖3所示意的操作與流程。間壁式反應(yīng)器A 14和間壁式反應(yīng)器B 15中可布置冷卻管路,當(dāng)間壁式反應(yīng)器A 14或間壁式反應(yīng)器B 15中發(fā)生吸水反應(yīng)時,可以將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走,穩(wěn)定反應(yīng)溫度,提高回收水效率。閥門C 13和閥門D 16實現(xiàn)自動控制,調(diào)整煙氣和水蒸氣流動的方向,保障煙氣中水蒸氣吸收和重新再利用。
本方法采用在一定溫度范圍發(fā)生吸水、脫水可逆反應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行水分回收,儲水物質(zhì)和吸水物質(zhì)布置在間壁式反應(yīng)器的反應(yīng)側(cè)19。當(dāng)儲水物質(zhì)被高溫濕煙氣加熱至分解溫度以上后,反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣,水蒸氣進(jìn)入所述的混合器中,回收至系統(tǒng)中,吸水物質(zhì)可與煙氣中的水蒸氣發(fā)生吸水反應(yīng),回收尾氣中的水蒸氣。以MgSO4·7H2O和MgSO4·H2O為例,系統(tǒng)中的脫水反應(yīng)為MgSO4·7H2O→MgSO4·H2O+6H2O(反應(yīng)壓力4.6bar、反應(yīng)溫度150℃),吸水反應(yīng)為MgSO4·H2O+6H2O→MgSO4·7H2O(反應(yīng)壓力1.03bar、反應(yīng)溫度45℃)。
系統(tǒng)剛開始運(yùn)行未進(jìn)行煙氣中水分回收時的循環(huán)過程是壓氣機(jī)1產(chǎn)生高壓空氣,給水泵4提高給水壓力至4.5bar,蒸汽發(fā)生器3利用高溫尾氣余熱加熱給水至蒸汽狀態(tài),蒸汽通到混合器2與加壓空氣混合成加壓濕空氣。加壓濕空氣再經(jīng)回?zé)崞?0、太陽能集熱器5進(jìn)一步升溫(700℃以上),再進(jìn)入燃燒室7被燃料燃燒加熱產(chǎn)生高溫高壓的濕煙氣(900℃以上)。高溫高壓濕煙氣進(jìn)入燃?xì)馔钙?對外做功并通過發(fā)電機(jī)9轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)回?zé)崞?0和蒸汽發(fā)生器3回收余熱,經(jīng)間壁式反應(yīng)器回收水蒸氣后的尾氣排出系統(tǒng)。
同時系統(tǒng)增加閥門A6與所述的太陽能集熱器5并聯(lián),當(dāng)無太陽輻射或輻射不足時,工質(zhì)通過所述的閥門A6調(diào)節(jié)通過太陽能高溫集熱器的工質(zhì)流量或直接進(jìn)入燃燒室7,再通過燃燒室的補(bǔ)燃使燃?xì)馔钙竭M(jìn)口溫度穩(wěn)定,實現(xiàn)24小時不間斷發(fā)電。
在燃機(jī)進(jìn)氣溫度950℃左右、燃料(CH4,熱值50.07MJ/kg)消耗量0.003kg/s條件下,無注水的系統(tǒng)與注水量0.03kg/s的系統(tǒng)凈相比,凈輸出功率由104.8kW提高到114.0kW,增加約8.8%,熱功轉(zhuǎn)換效率由29.5%提高到31.7%,提高2.2個百分點;注水的系統(tǒng)與注水并回收排煙水分的系統(tǒng)相比,凈輸出功率、熱功轉(zhuǎn)換效率基本不變,后者可回收注入系統(tǒng)水量的90%。設(shè)系統(tǒng)年平均工作300天,每天運(yùn)行24小時,由于注水增加發(fā)電量約66240kW·h,通過回收水年平均節(jié)水約700噸。