基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，该系统包括：碳捕集模块，设置有碳捕集蒸汽入口和回水出口；外部热源换热器，外部热源换热器的入口与回水出口连通并能够生成蒸汽；压缩机组件，设置有压缩机蒸汽入口、供水入口和压缩机蒸汽出口，压缩机蒸汽入口与外部热源换热器的出口连通，供水入口与回水出口连通，压缩机蒸汽出口与碳捕集蒸汽入口连通。本发明专利技术的有益效果为综合提升碳捕集系统经济性，有效推动碳捕集技术产业化推广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统及方法


[0001]本专利技术属于环境与能源
，具体涉及基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统及方法。

技术介绍

[0002]碳捕集可直接将二氧化碳从化石能源利用过程中分离出来，并通过碳封存方式，将分离得到的二氧化碳压缩至超临界高压状态输送至地下咸水层等地质环境中，利用高压力和封闭性等地质条件将二氧化碳进行长期封存，进而直接有效实现碳减排。
[0003]目前碳捕集技术路线主要包括燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集，其中燃烧后捕集技术工艺较为成熟，对现有的能源利用系统具有更好的适应性，一般可直接应用于任何现有的火力发电系统。燃烧后捕集方法包括化学吸收、物理吸附/吸收、膜分离、深冷分离等，其中化学吸收法工艺最为成熟，但是受限于再生能耗高而实际推广应用不足。化学吸收法能耗主要集中在吸收了二氧化碳的富液在再生塔中加热释放二氧化碳并重新形成贫液的再生过程，加热热源一般为电厂直接抽取的蒸汽，能耗过高，导致电厂发电效率下降明显。
[0004]当前关于化学吸收法的研发方向主要为开发新型吸收剂和优化工艺流程以提高吸收剂吸收/再生效率，降低碳捕集能耗，但进展较为缓慢，离实际推广应用还有一定距离。
[0005]有鉴于此，从经济性角度，通过引入低成本的工业余热、中低温太阳能集热等热源，降低碳捕集系统整体运行成本。通常工业余热或中低温太阳能集热温度较低，获取的蒸汽无法直接满足碳捕集再生过程的温度需求。为解决上述问题，可借鉴机械蒸汽再压缩(MVR)技术中关于低品位二次蒸汽的回收利用思路，将低品位热能获取的低压水蒸气通过压缩机压缩直接提升蒸汽品位，以较小的压缩功获取高品位蒸汽热能，进而为碳捕集再生过程提供驱动热源。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术公开了一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统及方法，以达到综合提升碳捕集系统经济性、有效推动碳捕集技术产业化推广的目的。
[0007]本专利技术提供以下技术方案：一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，包括：碳捕集模块，设置有碳捕集蒸汽入口和回水出口；外部热源换热器，外部热源换热器的入口与回水出口连通并能够生成蒸汽；压缩机组件，设置有压缩机蒸汽入口、供水入口和压缩机蒸汽出口，压缩机蒸汽入口与外部热源换热器的出口连通，供水入口与回水出口连通，压缩机蒸汽出口与碳捕集蒸汽入口连通。
[0008]进一步地，压缩机组件包括多个依次串联设置的压缩机单元，且每个压缩机单元的结构均相同。
[0009]进一步地，压缩机单元包括水蒸气压缩机、混合器和喷水泵，水蒸气压缩机的入口与外部热源换热器的出口连接，水蒸气压缩机的出口与混合器连接，喷水泵的入口与回水
出口连通，喷水泵的出口与混合器连接，且混合器的出口与碳捕集蒸汽入口连通。
[0010]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统还包括储热模块，储热模块设置有第一入口和第一出口，压缩机蒸汽出口与第一入口和碳捕集蒸汽入口均连通，第一出口与外部热源换热器的入口和供水入口均连通。
[0011]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统还包括缓冲罐，第一出口和回水出口均与缓冲罐的入口连接，缓冲罐的出口与外部热源换热器的入口均和供水入口均连接。
[0012]进一步地，储热模块还包括第二入口和第二出口，第二入口与回水出口连通；第二出口与碳捕集蒸汽入口连通。
[0013]进一步地，第二出口与碳捕集蒸汽入口之间的连接管路上设置有释热水蒸气压缩机。
[0014]本专利技术还提供一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法，采用上述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统进行碳捕集操作。
[0015]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第一工作模式，第一工作模式包括以下步骤：外部热源换热器将液态水加热并生成低压蒸汽，低压蒸汽经过压缩机蒸汽入口进入到压缩机组件中，同时液态水经过压缩机组件的供水入口进入到压缩机组件中与低压蒸汽混合压缩并生成高品位水蒸气；高品位水蒸气经碳捕集蒸汽入口进入到碳捕集模块中为碳捕集再生操作提供热能并生成液态水；将液态水输送至外部热源换热器和压缩机组件的供水入口处。
[0016]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第二工作模式，第二工作模式包括以下步骤：外部热源换热器将液态水加热并生成低压蒸汽，低压蒸汽经过压缩机蒸汽入口进入到压缩机组件中，同时液态水经过压缩机组件的供水入口进入到压缩机组件中与低压蒸汽混合压缩并生成高品位水蒸气；高品位水蒸气进入到储热模块中为储能过程供能并生成液态水；将液态水输送至外部热源换热器和压缩机组件的供水入口处。
[0017]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第三工作模式，第三工作模式包括以下步骤：储热模块释放热量加热液态水并获取水蒸气；水蒸气进入到释热水蒸气压缩机提升压力后输送至碳捕集模块为碳捕集过程提供热能并生成液态水；将液态水输送至储热模块中。
[0018]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第四工作模式，第四工作模式包括以下步骤：外部热源换热器将液态水加热并生成低压蒸汽，低压蒸汽经过压缩机蒸汽入口进入到压缩机组件中，同时液态水经过压缩机组件的供水入口进入到压缩机组件中与低压蒸汽混合压缩并生成高品位水蒸气；高品位水蒸气分别进入到储热模块和碳捕集模块中提供热能并均生成液态水；将液态水输送至外部热源换热器和压缩机组件的供水入口处。
[0019]进一步地，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第五工作模式，第五工作模式包括以下步骤：外部热源换热器将液态水加热并生成低压蒸汽，低压蒸汽经过压缩机蒸汽入口进入到压缩机组件中，同时液态水经过压缩机组件的供水入口进入到压缩机组件中与低压蒸汽混合压缩并生成高品位水蒸气；储热模块释放热量加热液态水并获取水蒸气，获取的水蒸气和高品位水蒸气经碳捕集蒸汽入口进入到碳捕集模块中为碳捕集再
生操作提供热能并生成液态水；将液态水输送至储热模块、外部热源换热器和压缩机组件的供水入口处。
[0020]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：
[0021]综合提升碳捕集系统经济性，有效推动碳捕集技术产业化推广。
[0022]降低系统运行的经济成本，同时可在一定程度上起到电网调峰的作用。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0024]图1是本专利技术实施例的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统示意图；
[0025]图2是本专利技术实施例的外部热源生成蒸汽单独供能模式下各介质流通路径图；
[0026]图3是本专利技术实施例的外部热源生成蒸汽单独储热模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，包括：碳捕集模块(5)，设置有碳捕集蒸汽入口和回水出口；外部热源换热器(1)，外部热源换热器(1)的入口与所述回水出口连通并能够生成蒸汽；压缩机组件，设置有压缩机蒸汽入口、供水入口和压缩机蒸汽出口，所述压缩机蒸汽入口与外部热源换热器(1)的出口连通，所述供水入口与所述回水出口连通，所述压缩机蒸汽出口与所述碳捕集蒸汽入口连通。2.根据权利要求1所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，所述压缩机组件包括多个依次串联设置的压缩机单元，且每个压缩机单元的结构均相同。3.根据权利要求2所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，压缩机单元包括水蒸气压缩机、混合器和喷水泵，所述水蒸气压缩机的入口与外部热源换热器(1)的出口连接，所述水蒸气压缩机的出口与所述混合器连接，所述喷水泵的入口与所述回水出口连通，所述喷水泵的出口与所述混合器连接，且所述混合器的出口与所述碳捕集蒸汽入口连通。4.根据权利要求1所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，所述基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统还包括储热模块(6)，储热模块(6)设置有第一入口和第一出口，所述压缩机蒸汽出口与所述第一入口和所述碳捕集蒸汽入口均连通，所述第一出口与外部热源换热器(1)的入口和所述供水入口均连通。5.根据权利要求4所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，所述基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统还包括缓冲罐(7)，所述第一出口和所述回水出口均与缓冲罐(7)的入口连接，缓冲罐(7)的出口与外部热源换热器(1)的入口均和所述供水入口均连接。6.根据权利要求4所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，储热模块(6)还包括第二入口和第二出口，所述第二入口与所述回水出口连通；所述第二出口与所述碳捕集蒸汽入口连通。7.根据权利要求6所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统，其特征在于，所述第二出口与所述碳捕集蒸汽入口之间的连接管路上设置有释热水蒸气压缩机(9)。8.一种基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集系统进行碳捕集操作。9.根据权利要求8所述的基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法，其特征在于，基于蒸汽直接压缩的错峰能源利用碳捕集方法包括第一工作模式，所述第一工作模式包括以下步骤：外部热源换热器(1)将液态水加热并生成低压蒸汽，低压蒸汽经过压缩机蒸汽入...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉祥，陈林，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：