利用超临界CO制造技术

本发明专利技术提供一种利用超临界CO

Using supercritical CO

【技术实现步骤摘要】
利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置
本专利技术涉及乏风瓦斯热利用
，更具体地说，涉及一种利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置。
技术介绍
塔式太阳能集热器作为节能、环保的热量收集装置，可充分利用太阳光线聚焦特性产生热量，将集热器内工质控制在600-800℃高温范围内工作；目前，多用熔融盐储热技术解决太阳能间歇性运行和低能密度的不足，然而，熔融盐工质密度大、粘性大、流动性差，不利于远距离输送。相比之下，超临界CO2工质兼有气体、液体的双重特点，其密度接近液体，而粘度近似接近气体，其扩散系数是液体的近百倍，具有极好传热特性和传输特性。现有乏风利用技术中，多以作为辅助燃料、提浓后再利用、作为贫燃燃气轮机燃料、高温热氧化为主要手段。此外，乏风低温催化氧化热利用技术相较上述技术，具有催化反应温度低、氮氧化物生成量少、反应设备乏风利用率高等优点，存在巨大推广价值。乏风低温催化氧化热利用技术的核心关键在于对乏风气体的加热。在公开报道中，一种周期性改变进料方向的流向变换反应器，会导致部分未完全氧化的甲烷气体随热空气直接排放到大气中，造成了气体能源的二次浪费。并且，现有反应装置多采用高温烟气“自热”、电加热、抽气回热等手段加热乏风气体，高温烟气“自热”技术中，为了加热乏风，使汽包烟气出口侧温度较高，汽包产生的蒸汽量少，发电系统对外输出的电功率不高；应用电加热技术则增加了外界电能的使用；抽气加热烟气技术使乏气中的低浓度甲烷气浓度再次降低，且设备控制难度大，运行维护成本高。<br>
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置，包括超临界CO2太阳能集热子系统、熔融盐储热/换热子系统、气源浓度监测过滤子系统、催化氧化子系统、高温烟气发电子系统、供热末端子系统、冷凝水回收子系统、排烟子系统以及运行监测子系统。其中，超临界CO2太阳能集热子系统采用以超临界CO2为工质的塔式太阳能集热器，用于利用太阳能热量将超临界CO2工质加热至操作温度；熔融盐储热/换热子系统连接超临界CO2太阳能集热子系统，用于吸收并储存来自高温超临界CO2工质的热量，接收导入的乏风气体，并加热乏风至操作温度；气源浓度监测过滤子系统连接熔融盐储热/换热子系统，用于监测乏风中的瓦斯浓度、过滤乏风中的粉尘颗粒，提供清洁的瓦斯气；催化氧化子系统连接气源浓度监测过滤子系统，为达到反应温度的乏风提供反应的场所；高温烟气发电子系统连接催化氧化子系统，用于利用汽水系统产生的高温高压水蒸气进行发电；供热末端子系统连接催化氧化子系统，用于利用低温烟气换热，用以提供末端装置用热；冷凝水回收子系统连接高温烟气发电子系统，用于将高温烟气发电子系统的汽轮机做功后得到的乏汽和低温烟气中的水蒸气冷凝收集，用以补充高温烟气发电子系统的汽包所需水量；排烟子系统连接催化氧化子系统，用于为乏风及烟气提供了流动动力，使烟气顺利排出；运行监测子系统用以实时监测装置各点的状态，并根据数据偏离程度及时调控系统。进一步，所述超临界CO2太阳能集热子系统包括塔式太阳能集热器、超临界CO2缓冲罐（集气罐）、稳压阀、变频压缩机、超临界CO2循环泵、三通调节阀、超临界CO2流量调节阀、超临界CO2流量计M1和超临界CO2-熔融盐换热器；超临界CO2-熔融盐换热器的超临界CO2出口与塔式太阳能集热器入口相连，塔式太阳能集热器出口与超临界CO2缓冲罐（集气罐）入口相连，超临界CO2缓冲罐（集气罐）出口与三通调节阀连接，变频压缩机和超临界CO2循环泵并联连接，出口管道汇合于三通调节阀，三通调节阀与超临界CO2流量调节阀和超临界CO2流量计相连，超临界CO2流量计的出口与超临界CO2-熔融盐换热器入口相连，超临界CO2-熔融盐换热器出入口、超临界CO2缓冲罐（集气罐）上分别安有温度监测计T1、T2、T3和压力表P1、P2、P3，稳压阀安装在超临界CO2缓冲罐（集气罐）上。进一步，所述熔融盐储热/换热子系统包括：超临界CO2-熔融盐换热器、熔融盐储热罐、备用熔融盐储热罐、熔融盐加热器、变频循环熔融盐泵、耐高温熔融盐流量计M2、M3、熔融盐三通调节阀和乏风-熔融盐换热器；其中，熔融盐储热罐和备用熔融盐储热罐的底部安有熔融盐加热器，超临界CO2-熔融盐换热器的出口与熔融盐储热罐入口相连，熔融盐储热罐出口与变频循环熔融盐泵入口相连，变频循环熔融盐泵出口经耐高温熔融盐流量计M2与乏风-熔融盐换热器入口连接，乏风-熔融盐换热器出口通过熔融盐管道与超临界CO2-熔融盐换热器入口相连，超临界CO2-熔融盐换热器出入口管道有安有旁通管，并且旁通管上安有熔融盐三通调节阀，熔融盐储热罐通过熔融盐管道、变频循环熔融盐泵、耐高温熔融盐流量计M3与备用熔融盐储热罐连接，熔融盐储热罐、备用熔融盐储热罐、乏风-熔融盐换热器出口管道上安有温度监测计T4、T5、T6和压力表P4、P5、P6。进一步，所述气源浓度监测过滤子系统包括风阀F1、瓦斯浓度检测仪、乏风入口和过滤网；其中：风阀F1与瓦斯浓度监测仪置于乏风进口管段中，与乏风入口相连，乏风入口与过滤网相连。进一步，所述催化氧化子系统包括均风板、催化氧化层和折焰角；均风板的出口与催化氧化层的入口相连，催化氧化层的出口有一折焰角，催化氧化层的出入口分别安有温度监测计T7、T8，折焰角出口处安装有压力表P8。进一步，所述高温烟气发电子系统包括汽包、汽轮机、发电机、第一冷凝器、储液罐、冷凝水变频循环水泵和冷凝水流量计M4；折焰角出口处与汽包烟气侧入口相连，汽包的蒸汽出口与汽轮机蒸汽入口相连，汽轮机传动轴与发电机相连，汽轮机出口与第一冷凝器的乏汽入口相连，第一冷凝器的冷凝水出口与储液罐相连，储液罐与冷凝水变频循环水泵入口相连，冷凝水变频循环水泵出口与流量计M4相连，流量计M4与汽包的冷凝水入口相连，汽包的蒸汽出口和冷凝水入口分别安有温度监测计T9、T10，压力表P9、P10。进一步，供热末端子系统包括烟气-水换热器、变频水泵和供热末端；其中：烟气-水换热器的水侧出口与供热末端相接，供热末端与变频水泵入口相接，变频水泵出口与烟气-水换热器的水侧入口相连，构成循环回路。进一步，冷凝水回收子系统包括第二冷凝器、储液罐、冷凝水变频循环水泵、冷凝水管；第一冷凝器和第二冷凝器的冷凝水出口与冷凝水管相接，冷凝水管和储液罐相连，储液罐的出口和冷凝水变频循环水泵相连。进一步，排烟子系统包括CO2浓度检测仪、引风机、排烟管道、烟囱和风阀F2；其中，风阀F2安装在第二冷凝器入口，CO2浓度检测仪置于排烟管道中，排烟烟道中安有引风机，烟气管道与烟囱相连接。区别于现有技术，本专利技术采用以超临界CO2为工质的塔式太阳能集热器，充分利用了太阳能聚焦热，结合超临界CO2流体流动性好、传热系数大等优点，实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用超临界CO

【技术特征摘要】
1.一种利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置，其特征在于：超临界CO2太阳能集热子系统、熔融盐储热/换热子系统、气源浓度监测过滤子系统、催化氧化子系统、高温烟气发电子系统、供热末端子系统、冷凝水回收子系统、排烟子系统和运行监测子系统；
其中，超临界CO2太阳能集热子系统采用以超临界CO2为工质的塔式太阳能集热器，用于利用太阳能热量将超临界CO2工质加热至操作温度；
熔融盐储热/换热子系统连接超临界CO2太阳能集热子系统，用于吸收并储存来自高温超临界CO2工质的热量，并加热乏风至操作温度；
气源浓度监测过滤子系统连接熔融盐储热/换热子系统，用于监测乏风中的瓦斯浓度、过滤乏风中的粉尘颗粒，提供清洁的瓦斯气；
催化氧化子系统连接气源浓度监测过滤子系统，为达到反应温度的乏风提供反应的场所；
高温烟气发电子系统连接催化氧化子系统，用于利用汽水系统产生的高温高压水蒸气进行发电；
供热末端子系统连接催化氧化子系统，用于利用低温烟气换热，用以提供末端装置用热；
冷凝水回收子系统连接高温烟气发电子系统，用于将高温烟气发电子系统的汽轮机做功后得到的乏汽和低温烟气中的水蒸气冷凝收集，用以补充高温烟气发电子系统的汽包所需水量；
排烟子系统连接催化氧化子系统，用于为乏风及烟气提供了流动动力，使烟气顺利排出；
运行监测子系统用以实时监测装置各点的状态，并根据数据偏离程度及时调控系统。


2.根据权利要求1所述的利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置，其特征在于：所述超临界CO2太阳能集热子系统包括塔式太阳能集热器（1）、超临界CO2缓冲罐（集气罐）（2）、稳压阀（3）、变频压缩机（4）、超临界CO2循环泵（5）、三通调节阀（6、7）、超临界CO2流量调节阀（8）、超临界CO2流量计（M1）和超临界CO2-熔融盐换热器（9）；超临界CO2-熔融盐换热器（9）的超临界CO2出口与塔式太阳能集热器（1）入口相连，塔式太阳能集热器（1）出口与超临界CO2缓冲罐（集气罐）（2）入口相连，超临界CO2缓冲罐（集气罐）（2）出口与三通调节阀（6）连接，变频压缩机（4）和超临界CO2循环泵（5）并联连接，出口管道汇合于三通调节阀（7），三通调节阀（7）与超临界CO2流量调节阀（8）和超临界CO2流量计（M1）相连，超临界CO2流量计（M1）的出口与超临界CO2-熔融盐换热器（9）入口相连，超临界CO2-熔融盐换热器（9）出入口、超临界CO2缓冲罐（集气罐）（2）上分别安有温度监测计（T1、T2、T3）和压力表（P1、P2、P3），稳压阀（3）安装在超临界CO2缓冲罐（集气罐）（2）上。


3.根据权利要求2所述的利用超临界CO2太阳能集热蓄热加热的乏风催化氧化装置，其特征在于：所述熔融盐储热/换热子系统包括：熔融盐储热罐（11）、备用熔融盐储热罐（15）、熔融盐加热器（12、16）、变频循环熔融盐泵（13、14）、耐高温熔融盐流量计（M2、M3）、熔融盐三通调节阀（10）和乏风-熔融盐换热器（20）；其中，熔融盐储热罐（11）和备用熔融盐储热罐（15）的底部安有熔融盐加热器（12）和熔融盐加热器（16），超临界CO2-熔融盐换热器（9）的出口与熔融盐储热罐（11）入口相连，熔融盐储热罐（11）出口与变频循环熔融盐泵（13）入口相连，变频循环熔融盐泵（13）出口经耐高温熔融盐流量计（M2）与乏风-熔融盐换热器（20）入口连接，乏风-熔融盐换热器（20）出口通过熔融盐管道与超临界...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑立星，武力康，陈绘丽，张培华，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14