本发明专利技术公开了一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，太阳能发电装置与热电制冷装置、逆变器连接，逆变器的另一端连接吸收式制冷机、各级压缩机；载冷剂与热电制冷装置及吸收式制冷机换热后，与各级冷却器、各级反应釜换热；工业烟气CO2、N2等混合气体依次通过吸收式制冷机、第一级水合物法碳捕集系统、第二级水合物法碳捕集系统。本发明专利技术实现能量的梯级利用，利用太阳能发电，给热电制冷装置、吸收式制冷机和各级压缩机提供电能，以提供水合物生成的低温高压环境；采用水合物两级分离方法实现CO2捕集，工艺流程简单，原料经济，提高分离效率；采用太阳能发电、热电制冷、水合物法CO2捕集等系统实现工业烟气分离，对环境污染小，能量利用效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳能辅助碳捕集技术，具体涉及一种太阳能光电制冷辅助水合物法进行二氧化碳捕集的系统。
技术介绍
进入21世纪以来，CO2等温室气体引发的全球变暖等问题越来越严重。大气中CO2浓度快速升高主要来源于工业生产所排放的气体，例如燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、炼钢厂等排出的废气均含有较高浓度的CO2。因此，对工业烟气中的CO2进行分离捕集成为了温室气体减排的重点所在。作为一种新兴技术，水合物法CO2捕集技术既有着对设备无腐蚀、对环境无污染的特点，又能实现捕集和储存为一体，因此被许多学者认为是最具潜力的CCS技术。中国专利CN201110278132.7公开了一种环形水合物法二氧化碳捕集装置，以解决水合物法CO2捕集过程中的速度慢、效率低、容易产生阻塞等问题。CN201410166253.6公开了一种鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统，该捕集系统可以精确的控制用于CO2捕集的分离液温度，同时对鼓泡塔内CO2捕集过程中水合物的形成和分解均能进行定量分析。但是这两种技术都只实现了单级分离，依然存在CO2回收率低以及回收产品CO2浓度不高等问题。近年来也出现了很多二级甚至多级分离装置，例如中国专利CN201410165156.5公开了一种基于水合物法捕集CO2的循环流化床炉系统。该系统结合流化理论，设计有两级反应器，以提高物料利用率。该专利指出，循环流化床炉系统可以为基于水合物法捕集CO2的技术提供了一种可实现工业化的装置。但是起主要作用的反应器需要依靠外部能源来维持低温高压的环境，从而形成水合物。而且该系统没有实现能量梯级利用，能源利用效率较低，运行成本过高，这也成为实现工业化的瓶颈之一。此外，能耗居高不下，是现有的CO2捕集技术的共同缺点。因此也有很多研究者尝试将可再生能源与CCS相结合，如公开号为CN201410394352.X的专利提出了一种太阳能辅助二氧化碳捕集与供热的集成系统，采用太阳能集热子系统为CO2捕集供能，并对系统中的热量按温度梯度进行综合利用，以实现系统整体热效率的提高。但是该专利中提出的捕集方法为乙醇胺(MEA)溶液吸收法，而MEA溶液成本较高，具有一定腐蚀性，且容易被烟气中的SO2和O2所氧化。相对而言，水合物法是使用容易获得的水作为原材料，对设备无腐蚀，而且不易被氧化，若能和可再生能源结合起来，将有效降低运行成本，在拥有优越的环保性能的同时提升经济性，有利于实现大规模工业化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过太阳能的梯级利用，设计一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，使用本专利技术系统使入口烟气依次经过空气冷却器、第一换热器、第二换热器以及第一冷却器和第二冷却器的三级换热后通入第一反应釜和第二反应釜中生成水合物实现梯级换热，并回收CO2气体。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，包括太阳能热电制冷子系统、太阳能供电控压子系统、载冷剂循环子系统，二氧化碳捕集子系统，所述二氧化碳捕集子系统为水合物法两级二氧化碳捕集子系统；所述太阳能热电制冷子系统包括与太阳能发电装置一端连接的热电制冷装置，所述热电制冷装置包括依次串联的第一热端、冷端和第二热端，所述太阳能发电装置的一端与所述第一热端和第二热端连接成一回路；所述太阳能供电控压子系统包括与太阳能发电装置另一端连接的逆变器，与所述逆变器另一端并联的吸收式制冷机、第一级压缩机、第二级压缩机、空气冷却器和第三级压缩机；所述载冷剂循环子系统包括载冷剂换热器、吸收式制冷机和载冷剂环路，所述吸收式制冷机包括蒸发器、冷凝器、发生器和吸收器；所述水合物法两级二氧化碳捕集子系统包括第一换热器、第一冷却器、第一级反应釜、第二换热器、第二冷却器和所述第二级反应釜；所述第一级压缩机的入口连接至吸收式制冷机的发生器热源出口；所述第一换热器连接在第一级压缩机与所述空气冷却器之间；所述第二级压缩机与所述空气冷却器相连，所述第一冷却器和第一级反应釜依次连接在所述空气冷却器与所述第三级压缩机之间；所述第一级反应釜的出气口连接至所述第一换热器的烟气进口，在所述第一级反应釜与所述第一换热器之间的连接管路上设有阀门；所述第三级压缩机的出口依次与第二换热器、第二冷却器和所述第二级反应釜连接；所述第二级反应釜的出气口连接至第二换热器的烟气进口，在所述第二级反应釜与所述第二换热器之间的连接管路上设有阀门；所述第一级反应釜和所述第二级反应釜均分别设有压力表和温度计；所述载冷剂换热器的热流体通道的进口端连接有第一引出管路，所述载冷剂换热器的热流体通道的出口端连接有第二引出管路，所述第一冷却器的入口端、所述第一级反应釜的冷却设备进口、所述第二冷却器的入口端和所述第二级反应釜的冷却设备进口均分别通过各自独立的载冷剂支路连接至所述第一引出管路上，所述第一冷却器的出口端、所述第一级反应釜的冷却设备出口、所述第二冷却器的入口端和所述第二级反应釜的冷却设备出口均分别通过各自独立的载冷剂回路连接至所述第二引出管路上；相互连接的第一引出管路、载冷剂支路、载冷剂回路和第二引出管路构成了所述载冷剂环路；所述吸收式制冷机蒸发器与所述载冷剂环路进行换热，所述吸收式制冷机位于所述载冷剂换热器的热流体通道的进口端一侧，所述吸收式制冷机的蒸发器与所述第一引出管路相连；所述第二引出管路上、且位于所述载冷剂换热器的热流体通道的出口端一侧设有一循环泵。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)实现能量的梯级利用，利用太阳能发电，给热电制冷装置、各级压缩机和吸收式制冷机提供电能，高温烟气作为吸收式制冷机热源。热电制冷装置和吸收式制冷机提供冷量以维持水合物生成需低温环境，各级压缩机提供水合物生成所需高压环境；(2)采用水合物两级分离方法实现CO2捕集，工艺流程简单，原料经济，两级分离效率比单级分离要高。(3)入口烟气依次经过吸收式制冷机、空气冷却器、剩余气体换热器以及冷却器，四级换热后通入反应釜中生成水合物，实现梯级换热，提高能量利用率。(4)该系统采用太阳能发电、热电制冷、水合物法CO2捕集等系统实现工厂烟气的分离，对环境污染小。附图说明图1是本专利技术太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统构成示意图。图中；1-太阳能发电装置2-直流电电线31、32-热电制冷装置的热端33-热电制冷装置的冷端4-载冷剂换热器5-吸收式制冷机6-循环泵7-载冷剂环路8-逆变器9-交流电电线10-第一级压缩机11-第一换热器12-第二级压缩机13-空气冷却器14-第一冷却器15-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，包括太阳能热电制冷子系统、太阳能供电控压子系统、载冷剂循环子系统，二氧化碳捕集子系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集子系统为水合物法两级二氧化碳捕集子系统；所述太阳能热电制冷子系统包括与太阳能发电装置(1)一端连接的热电制冷装置，所述热电制冷装置包括依次串联的第一热端(31)、冷端(33)和第二热端(32)，所述太阳能发电装置(1)的一端与所述第一热端(31)和第二热端(32)连接成一回路；所述太阳能供电控压子系统包括与太阳能发电装置(1)另一端连接的逆变器(8)，与所述逆变器(8)另一端并联的吸收式制冷机(5)、第一级压缩机(10)、第二级压缩机(12)、空气冷却器(13)和第三级压缩机(16)；所述载冷剂循环子系统包括载冷剂换热器(4)、吸收式制冷机(5)和载冷剂环路(7)，所述吸收式制冷机(5)包括蒸发器、冷凝器、发生器和吸收器；所述水合物法两级二氧化碳捕集子系统包括第一换热器(11)、第一冷却器(14)、第一级反应釜(15)、第二换热器(17)、第二冷却器(18)和所述第二级反应釜(19)；所述第一级压缩机(10)的入口连接至吸收式制冷机(5)的发生器热源出口；所述第一换热器(11)连接在第一级压缩机(10)与所述空气冷却器(13)之间；所述第二级压缩机(12)与所述空气冷却器(13)相连，所述第一冷却器(14)和第一级反应釜(15)依次连接在所述空气冷却器(13)与所述第三级压缩机(16)之间；所述第一级反应釜(15)的出气口连接至所述第一换热器(11)的烟气进口，在所述第一级反应釜(15)与所述第一换热器(11)之间的连接管路上设有阀门(24)；所述第三级压缩机(16)的出口依次与第二换热器(17)、第二冷却器(18)和所述第二级反应釜(19)连接；所述第二级反应釜(19)的出气口连接至第二换热器(17)的烟气进口，在所述第二级反应釜(19)与所述第二换热器(17)之间的连接管路上设有阀门(25)；所述第一级反应釜(15)和所述第二级反应釜(19)均分别设有压力表和温度计；所述载冷剂换热器(4)的热流体通道的进口端连接有第一引出管路(71)，所述载冷剂换热器(4)的热流体通道的出口端连接有第二引出管路(72)，所述第一冷却器(14)的入口端、所述第一级反应釜(15)的冷却设备进口、所述第二冷却器(18)的入口端和所述第二级反应釜(19)的冷却设备进口均分别通过各自独立的载冷剂支路连接至所述第一引出管路(71)上；所述第一冷却器(14)的出口端、所述第一级反应釜(15)的冷却设备出口、所述第二冷却器(18)的出口端和所述第二级反应釜(19)的冷却设备出口均分别通过各自独立的载冷剂回路连接至所述第二引出管路(72)上；相互连接的第一引出管路(71)、载冷剂支路、载冷剂回路和第二引出管路(72)构成了所述载冷剂环路(7)；所述吸收式制冷机(5)蒸发器与所述载冷剂环路(7)进行换热，所述吸收式制冷机(5)位于所述载冷剂换热器(4)的热流体通道的进口端一侧，所述吸收式制冷机(5)的蒸发器与所述第一引出管路(71)相连；所述第二引出管路(72)上、且位于所述载冷剂换热器(4)的热流体通道的出口端一侧设有一循环泵(6)。...
【技术特征摘要】
1.一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，包括太阳能热电制冷子系统、太阳
能供电控压子系统、载冷剂循环子系统，二氧化碳捕集子系统，其特征在于，所述二氧化碳
捕集子系统为水合物法两级二氧化碳捕集子系统；
所述太阳能热电制冷子系统包括与太阳能发电装置(1)一端连接的热电制冷装置，所
述热电制冷装置包括依次串联的第一热端(31)、冷端(33)和第二热端(32)，所述太阳能发
电装置(1)的一端与所述第一热端(31)和第二热端(32)连接成一回路；
所述太阳能供电控压子系统包括与太阳能发电装置(1)另一端连接的逆变器(8)，与所
述逆变器(8)另一端并联的吸收式制冷机(5)、第一级压缩机(10)、第二级压缩机(12)、空气
冷却器(13)和第三级压缩机(16)；
所述载冷剂循环子系统包括载冷剂换热器(4)、吸收式制冷机(5)和载冷剂环路(7)，所
述吸收式制冷机(5)包括蒸发器、冷凝器、发生器和吸收器；
所述水合物法两级二氧化碳捕集子系统包括第一换热器(11)、第一冷却器(14)、第一
级反应釜(15)、第二换热器(17)、第二冷却器(18)和所述第二级反应釜(19)；
所述第一级压缩机(10)的入口连接至吸收式制冷机(5)的发生器热源出口；
所述第一换热器(11)连接在第一级压缩机(10)与所述空气冷却器(13)之间；
所述第二级压缩机(12)与所述空气冷却器(13)相连，所述第一冷却器(14)和第一级反
应釜(15)依次连接在所述空气冷却器(13)与所述第三级压缩机(16)之间；
所述第一级反应釜(15)的出气口连接至所述第一换热器(11)的烟气进口，在所述第一
级反...
【专利技术属性】
技术研发人员：李颖玲，李振维，刘一楠，李敏霞，何俊楠，赵睿凯，邓帅，赵力，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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