一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法技术方案

一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法，属于分布式能源领域。该零排放的综合能源系统，包括冷热电三联供系统、CO2循环处理系统、工业制氧系统和气体分配室；工业制氧系统通过气体分配室和冷热电三联供系统的助燃物进口连接，CO2循环处理系统和冷热电三联供系统的CO2排放口连接；CO2循环处理系统和气体分配室连接，工业制氧系统用于吸附去除空气中的N2，CO2循环处理系统用于收集CO2，并分配CO2和工业制氧系统产生的O2在气体分配室混合。该系统设计相对较为简单，并且在同一个系统中就可以实现对N2和CO2的处理和吸收，排放接近于0，同时生产调度和调节易实现自动控制。同时生产调度和调节易实现自动控制。同时生产调度和调节易实现自动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法


[0001]本专利技术属于分布式能源领域，同时涉及去除废气
，具体涉及一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法。

技术介绍

[0002]冷热电三联供系统(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)是通过天然气为主要原料带动燃气发电设备，产生电力，燃气发电设备发电后排出的余热进行回收，用于供热，因为冷热电三联供系统的能源综合利用效率高，而天燃气也是一种较为清洁的优质能源，在燃烧中几乎不产生灰尘和有害废气，所以进一步提升了天然气在一次能源消费中的比例。
[0003]虽然在冷热电三联供系统能源综合利用效率高，但是其还是有废气排放，排放的废气主要有两部分，一部分来自于天然气和O2燃烧后产生的CO2，一部分来自于空气中的N2在冷热电三联供系统中和O2反应产生的NOx。这两种排放的废气如果可以进行利用回收或者是通过手段使得排放的废气大大减少，会使得整个的冷热电三联供系统的排放大大减少，接近于零排放，随着国家对排放标准日益严格，对碳中和的重视度越来越高，对实现冷热电三联供系统的“零排放”研究很有必要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种零排放的综合能源系统和实现零排放的方法，该系统设计相对较为简单，并且在同一个系统中就可以实现对N2和CO2的处理和吸收，排放接近于0。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的一种零排放的综合能源系统，包括冷热电三联供系统、CO2循环处理系统、工业制氧系统和气体分配室；
[0007]工业制氧系统通过气体分配室和冷热电三联供系统的助燃物进口连接，CO2循环处理系统和冷热电三联供系统的CO2排放口连接；CO2循环处理系统和气体分配室连接，工业制氧系统用于吸附去除空气中的N2，CO2循环处理系统用于收集CO2，并分配CO2和工业制氧系统产生的O2在气体分配室混合。
[0008]进一步的，所述的零排放的综合能源系统还包括过滤干燥器、助燃物压缩机；所述的工业制氧系统包括吸附塔和氧气缓冲罐；所述的CO2循环处理系统包括气体回收装置、气体分配调度室和二氧化碳储存罐；
[0009]过滤干燥器的进口连通大气，过滤干燥器的出口和吸附塔连接，吸附塔的出口和氧气缓冲罐连接，氧气缓冲罐的出口和气体分配室的氧气进口连通，气体分配室的出口和助燃物压缩机的进口连接，助燃物压缩机的出口和冷热电三联供系统的助燃物进口连通，冷热电三联供系统的CO2排放口分别和气体回收装置以及气体分配调度室连接，气体分配调度室的第一出口和气体分配室连通，用于将CO2分配到气体分配室中和O2混合，气体分配
调度室的第二出口和二氧化碳储存罐连通。
[0010]所述的吸附塔用于吸附空气中的氮气；所述的吸附塔优选设置第一吸附塔和第二吸附塔，进行交替吸附
‑
解析。
[0011]所述的冷热电三联供系统包括燃烧室、燃气膨胀机、燃气发电机和三联供制冷制热子系统；燃烧室设置有天然气进口、助燃物进口和排气口，助燃物压缩机的出口和燃烧室的助燃物进口连接，燃烧室的排气口和燃气膨胀机的进气口连通，燃气膨胀机的动力输出轴和燃气发电机的动力输入轴同轴连接，燃气膨胀机的乏气出口和三联供制冷制热子系统连接，三联供制冷制热子系统的CO2排放口和气体回收装置以及气体分配调度室连接。
[0012]所述的三联供制冷制热子系统包括气体分流室、供热子系统、制冷子系统和气体汇合室；
[0013]供热子系统包括供暖换热器、保温水箱和供热阀门；供暖换热器设置有进气口、出气口、出水口和进水口，气体分流室的制热出口和供热阀门的进口相连接，供热阀门的出口和供暖换热器的进气口相连接，供暖换热器的出水口和保温水箱的进口相通，保温水箱的出口和供暖换热器的进水口相通，供暖换热器的出气口和气体汇合室相连接。
[0014]制冷子系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和节流阀；所述发生器内储存有溴化锂水溶液，发生器包括进气口、出气口、溴化锂水溶液进口、溴化锂水溶液出口和蒸气出口，气体分流室的制冷出口和发生器的进气口相连接，发生器的出气口和气体汇合室相连接，发生器的蒸气出口和冷凝器的进口相连接，冷凝器的出口和节流阀进口相连接，节流阀的出口和蒸发器的冷凝水进口相连接，蒸发器的蒸气出口和吸收器的蒸气进口相连接，吸收器的溴化锂水溶液出口与发生器溴化锂溶液进口相连接，吸收器的蒸气出口和冷凝器蒸汽进口相连接，发生器的溴化锂水溶液出口与吸收器的溴化锂水溶液进口相连接。
[0015]本专利技术的一种实现零排放的方法，采用上述零排放的综合能源系统，包括以下步骤：
[0016]S1：
[0017]空气经过工业制氧系统，得到分离后的氮气和氧气；
[0018]经过冷热电三联供系统产生的CO2，经过CO2循环处理系统的收集和分配后，和工业制氧系统形成的氧气混合，得到CO2‑
O2混合气体；按体积比，CO2：O2＝(70～78):(22～30)；
[0019]S2：
[0020]将天然气、CO2‑
O2混合气体送入冷热电三联供系统的燃气发电设备，产生电力的同时，也产生了乏气，按体积比，天然气：CO2‑
O2混合气体＝1：(10～12)；其中，乏气根据需要进行制冷或供热，排放的CO2进入CO2循环处理系统进行废气的循环处理。
[0021]所述的S1中，空气过滤干燥后，经过吸附塔，空气中的氮气被吸附塔中的分子筛吸附，氧气在气相中富集，吸附后的气体储存在氧气缓冲罐中；
[0022]CO2循环处理系统的部分CO2进入气体分配调度室，根据CO2‑
O2混合气体的配比进行分配，剩余的CO2进入二氧化碳储存罐，当CO2不足时，存储在二氧化碳储存罐内的CO2进行补充；
[0023]氧气缓冲罐的O2，和气体分配调度室分配的CO2，均通入气体分配室进行混合，得到CO2‑
O2混合气体，进入助燃物压缩机进行压缩。
[0024]所述的S1中，氧气缓冲罐中的氧气的体积百分含量>95％。
[0025]当工业制氧系统设置为两个吸附塔时，第一吸附塔在吸附的同时，第二吸附塔将吸附氮气的分子筛进行降压，解析出已经吸附的氮气，第一吸附塔和第二吸附塔进行交替吸附
‑
解析循环。
[0026]所述的S2中，排放的CO2的体积百分含量为96～98％。
[0027]所述的S2中，天然气、CO2‑
O2混合气体送入冷热电三联供系统的燃烧室燃烧后，推动燃气轮机膨胀做功，带动燃气发电机发电；
[0028]做功后得到的乏气继续进入气体分流室，一部分进入制冷子系统，剩余部分进入供热子系统；根据用户的热需求和冷需求，调节乏气流量。
[0029]其中，进入制冷子系统的乏气首先通过发生器用于加热溴化锂水溶液，乏气加热完后直接进入气体汇合室；溴化锂水溶液被加热后所产生的低压水蒸气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零排放的综合能源系统，其特征在于，该零排放的综合能源系统包括冷热电三联供系统、CO2循环处理系统、工业制氧系统和气体分配室；工业制氧系统通过气体分配室和冷热电三联供系统的助燃物进口连接，CO2循环处理系统和冷热电三联供系统的CO2排放口连接；CO2循环处理系统和气体分配室连接，工业制氧系统用于吸附去除空气中的N2，CO2循环处理系统用于收集CO2，并分配CO2和工业制氧系统产生的O2在气体分配室混合。2.根据权利要求1所述的零排放的综合能源系统，其特征在于，所述的零排放的综合能源系统还包括过滤干燥器、助燃物压缩机；所述的工业制氧系统包括吸附塔和氧气缓冲罐；所述的CO2循环处理系统包括气体回收装置、气体分配调度室和二氧化碳储存罐；过滤干燥器的进口连通大气，过滤干燥器的出口和吸附塔连接，吸附塔的出口和氧气缓冲罐连接，氧气缓冲罐的出口和气体分配室的氧气进口连通，气体分配室的出口和助燃物压缩机的进口连接，助燃物压缩机的出口和冷热电三联供系统的助燃物进口连通，冷热电三联供系统的CO2排放口分别和气体回收装置以及气体分配调度室连接，气体分配调度室的第一出口和气体分配室连通，用于将CO2分配到气体分配室中和O2混合，气体分配调度室的第二出口和二氧化碳储存罐连通。3.根据权利要求1所述的零排放的综合能源系统，其特征在于，所述的吸附塔用于吸附空气中的氮气；所述的吸附塔设置第一吸附塔和第二吸附塔，进行交替吸附
‑
解析。4.根据权利要求1所述的零排放的综合能源系统，其特征在于，所述的冷热电三联供系统包括燃烧室、燃气膨胀机、燃气发电机和三联供制冷制热子系统；燃烧室设置有天然气进口、助燃物进口和排气口，助燃物压缩机的出口和燃烧室的助燃物进口连接，燃烧室的排气口和燃气膨胀机的进气口连通，燃气膨胀机的动力输出轴和燃气发电机的动力输入轴同轴连接，燃气膨胀机的乏气出口和三联供制冷制热子系统连接，三联供制冷制热子系统的CO2排放口和气体回收装置以及气体分配调度室连接。5.根据权利要求4所述的零排放的综合能源系统，其特征在于，所述的三联供制冷制热子系统包括气体分流室、供热子系统、制冷子系统和气体汇合室；供热子系统包括供暖换热器、保温水箱和供热阀门；供暖换热器设置有进气口、出气口、出水口和进水口，气体分流室的制热出口和供热阀门的进口相连接，供热阀门的出口和供暖换热器的进气口相连接，供暖换热器的出水口和保温水箱的进口相通，保温水箱的出口和供暖换热器的进水口相通，供暖换热器的出气口和气体汇合室相连接；制冷子系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和节流阀；所述发生器内储存有溴化锂水溶液，发生器包括进气口、出气口、溴化锂水溶液进口、溴化锂水溶液出口和蒸气出口，气体分流室的制冷出口和发生器的进气口相连接，发生器的出气口和气体汇合室相连接，发生器的蒸气出口和冷凝器的进口相连接，冷凝器的出口和节流阀进口相连接，节流阀的出口和蒸发器的冷凝水进口相连接，蒸发器的蒸气出口和吸收器的蒸气进口相连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泽奇，冯明杰，张书凯，王登亮，左忠义，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：