一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法，属于燃煤电厂烟气净化领域。本发明专利技术装置的太阳能热水器热水口与热水储罐入口连接，热水储罐出口分别连接二氧化碳加热器壳程和制冷器的热水通道并通过管道汇合到太阳能热水器冷水回水口，制冷器工质通道出口依次与烟气冷却器工质通道和制冷器工质通道入口连接，变温吸附器依次与烟气冷却器壳程、缠绕换热器的壳程和烟气管道连接，缠绕换热器的尾气通道分别与变温吸附器连接。本发明专利技术通过上述太阳能热水器，将太阳能集热作为热驱动能源，可同时为吸附剂再生和制冷器制冷提供所需要的热量，再加上通过缠绕换热器回收系统冷量后，显著提高了装置的能源利用效率。显著提高了装置的能源利用效率。显著提高了装置的能源利用效率。

【技术实现步骤摘要】
一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法


[0001]本专利技术属于燃煤电厂烟气净化领域，尤其是一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法。

技术介绍

[0002]随着工业化的进程，大量的化石燃料被消耗，导致大气中二氧化碳的浓度增大，全球气候日益变暖。因此，烟气二氧化碳的捕集已成为应对气候变化和酸雨污染的重要战略手段。同时，回收的二氧化碳可以通过不同的化学或生物途径生成重要的含碳产品，具有重要的经济和环境效益。燃煤电厂烟气二氧化碳气体排放的绝对数量，约占我国二氧化碳气体排放总量的一半，是我国温室气体的最主要排放源。因此，燃煤电厂烟气氧化碳气体的减排将是我国燃煤发电未来可持续发展的瓶颈之一，且将刻不容缓。
[0003]目前，二氧化碳捕集技术主要适用于化工领域中二氧化碳含量比较高的气体，其特点是二氧化碳成分的分压较高，常超过0.(5)大气压。常用的二氧化碳脱除的方法主要有：吸收法、吸附法、深冷分离、膜分离等方法。以上方法在化工领域中应用时，由于二氧化碳成分的分压较高，整个分离过程的能耗也比较低。但是，对于燃煤电厂烟气来说，二氧化碳分压非常低，分离过程中吸收剂使用量很大，吸收剂再生的热量消耗也会非常大。现有发电厂用烟气二氧化碳捕集装置的热源形式多以电厂抽蒸汽和烟气余热等作为再生热源，使得电厂的发电效率降低，同时对热源温度要求高的局限性，也会进一步限制装置的适用范围和推广运行。因此，降低二氧化碳捕集的能量消耗，提高过程的经济性，是燃煤电厂二氧化碳捕集最主要的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置，包括太阳能热水器、热水储罐、制冷器、缠绕换热器、二氧化碳加热器、烟气冷却器和第一变温吸附器和第二变温吸附器，
[0007]所述太阳能热水器热水出口连接有热水储罐的入口，所述热水储罐的出口分别连接有制冷器的热水通道入口和二氧化碳加热器的壳程入口，所述制冷器的热水通道的出口通过管道与太阳能热水器的冷水回流口连接，所述二氧化碳加热器的壳程出口通过管道与太阳能热水器的冷水回流口连接；
[0008]所述制冷器的工质出口通过管道依次连接有烟气冷却器的管程和制冷器的工质通道入口。
[0009]进一步的，还包括缠绕换热器，所述缠绕换热器的壳程入口连接有烟气管道，缠绕换热器的壳程出口连接有烟气冷却器的壳程入口，烟气冷却器的壳程出口的管道分成两个支路分别连接有第一变温吸附器的底部连通口和第二变温吸附器的底部连通口，第一变温
吸附器所处的支路上设有第三阀门，第二变温吸附器所处的支路上设有第四阀门；
[0010]第一变温吸附器的顶部连通口和第二变温吸附器的顶部连通口通过自个支路交汇为一个管道，通过所述管道连接缠绕换热器的尾气通道，缠绕换热器的尾气通道连接有尾气管道，第一变温吸附器的顶部连通口所处的支路上设有第七阀门，第二变温吸附器的顶部连通口所处的支路上设有阀门；
[0011]二氧化碳加热器的管程入口连接有二氧化碳管道，二氧化碳加热器的管程另一侧连接有管道，所述管道分成两个旁路，一个旁路上通过第五阀门连接有第一变温吸附器的顶部连通口上的支路，一个旁路上通过第六阀门连接有第二变温吸附器的顶部连通口上的支路；
[0012]所述二氧化碳管道还连接有一个管道，管道分成两个旁路，一个旁路通过第一阀门连接有第一变温吸附器的底部连通口上的支路，另一个旁路通过第二阀门连接有第二变温吸附器的底部连通口上的支路。
[0013]进一步的，包括以下步骤：
[0014]太阳能热水器利用太阳光加热水，热水存储于热水储罐中；
[0015]热水储罐中的热水分别通过管道流入制冷器的热水通道和二氧化碳加热器的壳程，制冷器热水通道的热水用于驱动得到低温工质，低温工质进入烟气冷却器的管程，将壳程中的烟气冷却至固体吸附剂吸附所需的温度，之后换热后的低温工质再返回到制冷器的工质通道入口；
[0016]二氧化碳加热器管程入口通过二氧化碳管道进入二氧化碳气体，二氧化碳气体被二氧化碳加热器壳程的热水加热到固体吸附剂解吸所需要的温度，之后加热后的二氧化碳气体通过第五阀门所在的管路进入第一变温吸附器或者通过第六阀门所在的管路进入第二变温吸附器内，加热后的二氧化碳气体用于解吸第一变温吸附器和第二变温吸附器内的固体吸附剂；
[0017]常温烟气通过烟气管道进入缠绕换热器的壳程入口，在第一变温吸附器和第二变温吸附器内的解吸后的气体分别通过第七阀门和阀门所在的管道进入缠绕换热器的管程，对缠绕换热器的壳程的烟气进行降温，降温后的烟气进入烟气冷却器冷却，之后通过第三阀门或者第四阀门所在的管路进入步骤未进行解吸的变温吸附，冷却烟气用于使得变温吸附器内的固体吸附剂完成对二氧化碳的吸附。
[0018]进一步的，步骤中制冷器的热水通道和二氧化碳加热器的壳程内的热水换热后重新进入太阳能热水器。
[0019]进一步的，步骤中缠绕换热器管程内对缠绕换热器的壳程的烟气进行降温后的气体进入尾气管道后排出，
[0020]进一步的，当固体吸附剂低温吸附二氧化碳时，来自于烟气冷却器壳程出口的烟气经管道、经过第三阀门后，进入第一变温吸附器，在第一变温吸附器中完成对烟气二氧化碳的吸附，脱除二氧化碳后得到尾气经过管道和第七阀门后，依次进入缠绕换热器的管程和尾气管道中，排出；
[0021]在上述过程中，第一阀门、第四阀门、第五阀门和阀门均处于关闭状态。
[0022]进一步的，当固体吸附剂解吸二氧化碳时，二氧化碳加热器管程的加热后的二氧化碳气体经管道和第六阀门后，进入第二变温吸附器，在第二变温吸附器中完成对固体吸
附剂所吸附二氧化碳的解吸，解吸出来的二氧化碳连同作为热载体通入的二氧化碳气体经管道和第二阀门后，进入二氧化碳管道内，排出；
[0023]在上述过程中，第一阀门、第四阀门、第五阀门和阀门处于均关闭状态。
[0024]进一步的，当第一变温吸附器内固体吸附剂吸附二氧化碳饱和后，打开第一阀门和第五阀门，关闭第二阀门、第四阀门、第六阀门和第七阀门，第一变温吸附器内固体吸附剂处解吸状态；同时，打开第四阀门和阀门，关闭第二阀门、第三阀门、第六阀门和第七阀门，第二变温吸附器内的处于固体吸附剂处于吸收状态。
[0025]进一步的，其特征在于，
[0026]操作阀门，使得第一变温吸附器和第二变温吸附器交替的处于解吸和吸收状态，进而实现解吸和吸收的连续运行。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]本专利技术的发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置及方法，将太阳热能以水为媒介，作为制冷器的热源，得到冷却工质，可以降低烟气的温度，以低温驱动固体吸附剂对二氧化碳的吸附，节省了电耗；将太阳热能分别以水和二氧化碳为媒介，作为固体吸附剂热再生即本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置，其特征在于，包括太阳能热水器(1)、热水储罐(2)、制冷器(3)、缠绕换热器(5)、二氧化碳加热器(4)、烟气冷却器(6)和第一变温吸附器(7)和第二变温吸附器(8)，所述太阳能热水器(1)热水出口连接有热水储罐(2)的入口，所述热水储罐(2)的出口分别连接有制冷器(3)的热水通道入口和二氧化碳加热器(4)的壳程入口，所述制冷器(3)的热水通道的出口通过管道与太阳能热水器(1)的冷水回流口连接，所述二氧化碳加热器(4)的壳程出口通过管道与太阳能热水器(1)的冷水回流口连接；所述制冷器(3)的工质出口通过管道依次连接有烟气冷却器(6)的管程和制冷器(3)的工质通道入口。2.根据权利要求1所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置，其特征在于，还包括缠绕换热器(5)，所述缠绕换热器(5)的壳程入口连接有烟气管道(34)，缠绕换热器(5)的壳程出口连接有烟气冷却器(6)的壳程入口，烟气冷却器(6)的壳程出口的管道分成两个支路分别连接有第一变温吸附器(7)的底部连通口和第二变温吸附器(8)的底部连通口，第一变温吸附器(7)所处的支路上设有第三阀门(15)，第二变温吸附器(8)所处的支路上设有第四阀门(16)；第一变温吸附器(7)的顶部连通口和第二变温吸附器(8)的顶部连通口通过自个支路交汇为一个管道，通过所述管道连接缠绕换热器(5)的尾气通道，缠绕换热器(5)的尾气通道连接有尾气管道(35)，第一变温吸附器(7)的顶部连通口所处的支路上设有第七阀门(19)，第二变温吸附器(8)的顶部连通口所处的支路上设有阀门(21)；二氧化碳加热器(4)的管程入口连接有二氧化碳管道(36)，二氧化碳加热器(4)的管程另一侧连接有管道，所述管道分成两个旁路，一个旁路上通过第五阀门(17)连接有第一变温吸附器(7)的顶部连通口上的支路，一个旁路上通过第六阀门(18)连接有第二变温吸附器(8)的顶部连通口上的支路；所述二氧化碳管道(36)还连接有一个管道，管道分成两个旁路，一个旁路通过第一阀门(13)连接有第一变温吸附器(7)的底部连通口上的支路，另一个旁路通过第二阀门(14)连接有第二变温吸附器(8)的底部连通口上的支路。3.一种根据权利要求2所述的发电厂用烟气二氧化碳捕集的变温吸附装置的吸附方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)太阳能热水器(1)利用太阳光加热水，热水存储于热水储罐(2)中；(2)热水储罐(2)中的热水分别通过管道流入制冷器(3)的热水通道和二氧化碳加热器(4)的壳程，制冷器(3)热水通道的热水用于驱动得到低温工质，低温工质进入烟气冷却器(6)的管程，将壳程中的烟气冷却至固体吸附剂吸附所需的温度，之后换热后的低温工质再返回到制冷器(3)的工质通道入口；(3)二氧化碳加热器(4)管程入口通过二氧化碳管道(35)进入二氧化碳气体，二氧化碳气体被二氧化碳加热器(4)壳程的热水加热到固体吸附剂解吸所需要的温度，之后加热后的二氧化碳气体通过第五阀门(17)所在的管路进入第一变温吸附器(7)或者通过第六阀门(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉宏艳，高艳锋，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：