[发明专利]太阳能有机朗肯循环辅助燃煤发电进行碳捕集的系统装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能辅助碳捕集技术，具体涉及一种太阳能有机朗肯循环辅助燃煤发电进行碳捕集的系统装置。

背景技术

根据国际能源署的目标，在2050年之前全球气温升温应严格控制在2℃之内，实现目标的关键在于控制温室气体的排放量。碳捕捉与存储（CCS）技术能够十分显著地减少已建能源设施19%的温室气体排放量。在工业生产过程中现有的碳捕集技术可分为燃烧后与燃烧前的捕集以及富氧燃烧技术。目前应用较为广泛的是燃烧后捕集，即在捕集系统装置中，利用物理吸附或化学吸收等方法对燃烧生成的烟气进行二氧化碳分离和捕捉。众所周知在水泥的生产过程中，将耗费大量的热能，而目前乙醇胺吸收法（MEA）溶液再生也需要大量能耗。目前多采用汽轮机低压抽汽的方式提供热能，这样严重影响了发电厂的经济效益。如果利用太阳能对碳捕捉系统进行能耗供应，既能满足对发电厂二氧化碳的减排要求，也能最大限度地利用自然能源，提高碳捕集的经济性。

发明内容

本发明的目的在于：为了实现燃煤电厂二氧化碳捕集及电厂稳定经济运行，从而提供一种太阳能有机朗肯循环辅助二氧化碳捕集系统及方法。

太阳能有机朗肯循环辅助燃煤发电进行碳捕集的系统装置包括：槽式太阳能集热器、蒸汽发生器、储油罐、导热油泵、汽轮机、发电机、有机工质冷凝器、工质泵、吸收塔、第一溶液泵、解析塔、溶液冷凝器、压缩机、再沸器、第二溶液泵、换热器、锅炉、汽轮机、凝汽器以及水泵等。其技术连接方案是：槽式太阳能集热器和蒸发器的导热油工质侧以及储油罐、导油泵依次顺序连接构成太阳能热利用系统；蒸发器的有机工质侧、汽轮机、发电机、冷凝器以及工质泵依次顺序连接构成有机朗肯系统；由吸收塔、第一溶液泵、解析塔、冷凝器、压缩机、再沸器、第二溶液泵以及换热器组合连接构成乙醇胺CO₂吸收系统；由燃煤锅炉蒸汽管、汽轮机、凝汽器以及水泵依次顺序连接构成燃煤发电系统。太阳能热利用系统与有机朗肯系统通过蒸发器连接起来，燃煤锅炉的高温废气管接至吸收塔的下端，冷凝器的水侧通过管路接至再沸器的水侧。吸收塔底部外端接有第一溶液泵，第一溶液泵接于换热器低温侧的进口，换热器低温侧的出口与解析塔连接。解析塔上部设有冷凝器，吸收溶液在冷凝器中与解析塔构成自循环。解析塔下部设有再沸器，再沸器利用冷凝器获取的热源对解析塔中释放CO₂后的溶液进行再热，再沸器中的高温溶液侧与第二溶液泵相接，将溶液通过换热器的高温侧送入吸收塔。汽轮机做功驱动发电机发电，用以提供第一、第二溶液泵及压缩机运转。

利用燃煤电厂锅炉燃烧后含有大量CO₂的烟气从底部送入吸收塔，与塔顶喷射的乙醇胺吸收溶液热反应，烟气中的CO₂被溶液吸收，废气从吸收塔塔顶排出。吸收CO₂的溶液经第一溶液泵加压后从顶部进入解析塔，与底部上升的蒸汽进行换热反应，CO₂从吸收溶液中解析并从解析塔塔顶排入冷凝器，CO₂气体经冷凝后进入压缩机进行压缩以便于运输和存储。释放CO₂后的溶液进入解析塔底部，经再沸器提供解析塔所需水蒸气后，经第二溶液泵与解析塔进口溶液换热后进入吸收塔循环使用。槽式太阳能集热器利用太阳能热加热导热油，高温导热油进入蒸发器，与有机工质进行换热后进入油罐，经油泵通过循环管路重新进入槽式太阳能真空管吸收热量完成循环。有机工质在蒸发器中蒸发为高温高压蒸汽，进入汽轮机膨胀做功，膨胀后的工质乏汽进入冷凝器冷凝，经工质泵重新进入蒸发器完成有机朗肯循环。朗肯循环系统中有机工质冷凝器的液态水被加热为低压蒸汽后进入再沸器，用以加热再沸器中的溶液以产生水蒸气完成CO₂的解析，汽轮机驱动发电机发电，用以提供溶液泵、二氧化碳压缩机等耗功设备。

膨胀后的低温低压过热有机工质蒸汽进入有机工质冷凝器，经冷却后成为饱和液态有机工质，此时与工质换热（冷凝器水侧）的水升温成为低压过热蒸汽，进入（乙醇胺二氧化碳捕集系统）解析塔下面的再沸器，对再沸器中的溶液进行加热，产生的溶液蒸汽进入解析塔完成CO₂的解析过程。

本发明的特点以及产生的有益效果是：（1）乙醇胺二氧化碳捕集系统能够完成对燃煤电站废气中CO₂的捕集，以减少燃煤电厂的碳排放。（2）充分利用太阳能新能源，减少能源的消耗（3）通过以太阳能为热源的有机朗肯循环，用以碳捕捉系统动力设备驱动，凝结的热量再用以解析过程的能耗，使有机朗肯循环效率达到100%。

附图说明