本实用新型属于碳减排技术领域，尤其涉及一种基于钙基碳捕集的循环流化床锅炉耦合塔式太阳能集热器系统。
背景技术：
我国是世界上最大的二氧化碳排放国，在《“十三五”节能减排综合工作方案》中明确提出2017年启动全国碳排放权交易市场，届时，无论是出于国内市场形势还是对自身利益的考量，煤电企业都将面临严峻的碳排放成本考验。据2013年统计资料显示，在全国8.9亿千瓦火电总装机容量中，CFB机组装机容量已达1.2亿千瓦以上，占火电总装机容量的13.5％。因此，如果对循环流化床锅炉采取碳捕集技术，将大大提升我国二氧化碳减排效果。
太阳能作为一种清洁能源，在我国总量丰富，理论储量相当于17000亿吨标准煤，约为数万个三峡工程发电量的总和，因而充分利用太阳能，可以为我国的能源行业做出巨大贡献。但太阳能热发电技术也面临很多问题，尤为重要的就是太阳能热发电系统的储热子系统的储热问题和能量转移问题。
有科研工作者提出了一种新型联合系统——太阳能辅助燃煤发电系统，该系统是将太阳能与常规燃煤火电系统藕合，用以替代部分燃煤消耗，在减小燃料消耗的同时不改变或增加发电量。这种方法减少了燃煤消耗，节约能源并且可以在一定程度上减少CO2排放。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于：提出一种基于钙基碳捕集的循环流化床锅炉耦合塔式太阳能集热器系统发明，其主要特点在于，该系统通过钙基循环利用将循环流化床锅炉和塔式太阳能集热器系统耦合，可提高循环流化床锅炉的热效率，高品位储存和利用清洁能源太阳能，捕集流化床锅炉尾部烟气里的CO2，实现节能减排目的。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种循环流化床锅炉耦合塔式太阳能集热器系统，包括循环流化床锅炉系统和塔式太阳能集热器系统，循环流化床锅炉系统具有尾部烟道和除尘器，塔式太阳能集热器系统通过反射镜反射太阳光聚焦集热，还包括与尾部烟道连通的CaO粉储仓、碳酸化反应器，吸收反射镜聚焦集热的集热煅烧容器，以及CaCO3储罐，CaO粉储仓与尾部烟道连通向其供给CaO，碳酸化反应器与尾部烟道连通并设于CaO粉储仓位置下游供CaO和烟气中CO2在其内反应，设于碳酸化反应器下游的除尘器与CaCO3储罐连通向其输送CaCO3，CaCO3储罐与集热煅烧容器连通向其输送CaCO3，集热煅烧容器与CaO粉储仓连通向其输送CaO。
本发明是采用钙基化学循环实现循环流化床锅炉和塔式太阳能集热器耦合，利用CaCO3吸收塔式太阳能集热器收集的太阳能并分解，高品位储存在CaO中，然后将CaO转移到流化床锅炉尾部烟道，在烟道温度合适空间里设置CaO和CO2的碳酸化反应器，吸收烟气里的CO2，合成CaCO3释放热量，热量被受热面吸收，提高流化床锅炉热效率，实现节能；同时，CaO吸收CO2后转化为CaCO3一部分经过气固分离器分离，一部分进入尾部除尘器，最终CaCO3送入塔式太阳能集热器吸热分解，产生较高纯度的CO2，最后通过降温加压补集产生的CO2，实现碳减排。本发明系统简单，实现相对容易，具有较强的实用性。
作为选择，尾部烟道的尾部竖井部分分隔成上下两部分，其上部分通过旁路依次经CaO粉储仓、碳酸化反应器后与下部分连通。该方案中，通过旁路从尾部烟道引出烟气与CaO粉储仓提供的CaO在碳酸化反应器内进行CO2吸收反应。
作为进一步选择，在旁路内的CaO粉储仓上游设有第一气固分离器。该方案中，通过第一气固分离器对烟道内烟气的分离处理，减少粉尘对CaO的污染。
作为另一进一步选择，在旁路内的碳酸化反应器下游设有第二气固分离器，第二气固分离器与CaCO3储罐连通向其输送CaCO3。该方案中，第二气固分离器的粉尘分离功能，可分离出部分CaCO3送入CaCO3储罐储存，以消除CaCO3对尾部烟道换热效率和磨损的影响。
作为另一进一步选择，CaO粉储仓和碳酸化反应器之间设有CaO粉均分器。该方案中，CaO粉均分器用于将CaO粉末均匀分布到整个烟道里。CaO粉末为喷入流化床内加以利用，CaO粉均分器优选为固体撞击式均分器。
作为另一进一步选择，尾部竖井内的过热器分为两级过热器的一级过热器和二级过热器，尾部竖井的上部分内设有二级过热器，下部分内设有一级过热器，两级过热器之间布置碳酸化反应器。该方案中，将过热器分为两级过热器，即一级过热器和二级过热器，并在两级过热器之间布置碳酸化反应器，控制烟气温度为650℃——750℃。
作为选择，还包括换热加压装置、第三气固分离器和CO2储罐，集热煅烧容器的气体出口与换热加压装置的气体入口连通，换热加压装置的气体出口经第三气固分离器和CO2储罐连通。该方案中，集热煅烧容器后的含尘CO2气体经过换热加压装置降温加压后，再经过分离器净化为纯气体，储存在CO2储罐中。
作为选择，循环流化床锅炉系统具有还具有石灰石仓，石灰石仓与循环流化床锅炉系统炉膛连通向其供给石灰石，CaO粉储仓与石灰石仓连通向其输送CaO。
作为选择，还包括碳酸钙补充灌，碳酸钙补充灌与CaCO3储罐连通向其输送CaCO3。
作为选择，还包括固体双向流动换热装置，CaCO3储罐通过固体双向流动换热装置向集热煅烧容器输送CaCO3，集热煅烧容器通过固体双向流动换热装置向CaO粉储仓输送CaO，CaO粉末和CaCO3颗粒通过固体双向流动换热装置换热。该方案中，CaO粉末从集热煅烧容器经过固体双向流动换热装置降温后送入CaO粉储仓存储；在白天塔式太阳能集热器可工作的时间段，将CaCO3储罐中存储的CaCO3通过固体双向流动换热装置吸收高温CaO的热量升温后送入集热煅烧容器进行分解反应。CaO粉末和CaCO3颗粒通过固体双向流动换热装置换热，可有效利用高温CaO所携带的热量，减少热量损失。
前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；并且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本实用新型的有益效果：
1、本系统将塔式太阳能集热器与流化床锅炉系统通过钙基转换系统相耦合发电，利用CaCO3和CaO的化学转换高品位储存热量可实现太阳能的高品位储存，得到较高的热转化效率，同时可捕集流化床锅炉尾部烟气中的CO2，降低碳排放，在碳排放权交易市场取得优势。该系统将太阳能利用和CO2捕集综合为一体，可实现节能减排的目的。
2、CaO是一种较为廉价的化工产品，利用CaO作为储能物质，可在储存高品位太阳能工业中降低成本。
3、本系统利用太阳能产生的热量来取代部分燃煤产生的热量，可以高效的利用太阳能，节约燃煤量，减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益。
4、系统简单，对流化床锅炉的改造相对较小，是实现碳减排技术中相对比较容易的方式。
5、系统设计时，可考虑太阳能集热器与循环流化床锅炉的热量匹配关系，将高温CaO在储罐里可长期储存，实现即需即取。
6、碳酸化反应器的末端的第二气固分离器具有粉尘分离功能，可分离出部分CaCO3送入CaCO3储罐储存，以消除CaCO3对尾部烟道换热效率的影响，如果工程实践中对换热效率影响较小，则可不用碳酸化反应器的分离功能。
7、CaO粉末和CaCO3颗粒通过固体双向流动换热装置换热，可有效利用高温CaO所携带的热量，减少热量损失。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置流程示意图；
图中，炉膛1、燃煤仓2、石灰石仓3、旋风分离器4、二级过热器5、第一气固分离器6、CaO粉储仓7、CaO粉均分器8、碳酸化反应器9、第二气固分离器10、一级过热器11、省煤器12、空气预热器13、除尘器14、CaCO3储罐15、碳酸钙补充灌16、固体双向流动换热装置17、集热煅烧容器18、换热加压装置19、第三气固分离器20、CO2储罐21、太阳光22、定日镜23。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
参考图1所示，图中箭头为烟气流动方向，一种基于钙基碳捕集的循环流化床锅炉耦合塔式太阳能集热器系统，包括循环流化床锅炉系统(I)和塔式太阳能集热器系统(II)，钙基循环利用过程中的碳酸化过程发生在循环流化床锅炉系统(I)的尾部烟道反应器里，CaCO3吸热分解过程发生在塔式太阳能集热器系统(II)的煅烧容器里。
其中，循环流化床锅炉系统(I)为在现有的循环流化床锅炉系统上做部分改造，首先尾部烟道的尾部竖井部分分隔成上下两部分，其上部分通过旁路依次经CaO粉储仓7、碳酸化反应器9后与下部分连通，通过旁路从尾部烟道引出烟气与CaO粉储仓7提供的CaO在碳酸化反应器9内进行CO2吸收反应。在该旁路烟道上部布置CaO粉储仓7，保证CaO粉末可以送入该旁路烟道；CaO粉储仓7和碳酸化反应器9之间布置CaO粉均分器8，用于将CaO粉末均匀分布到整个旁路烟道里。在旁路内的CaO粉储仓7上游设有第一气固分离器6，通过第一气固分离器6对烟道内烟气的分离处理，减少粉尘对CaO的污染。然后将原有过热器分为一级过热器11和二级过热器5，尾部竖井的上部分内设置二级过热器5，下部分内设置一级过热器11，锅炉设计时设计两级过热器间的烟气温度在650℃——750℃，最后在两级过热器之间布置碳酸化反应器9，该区域中CaO粉末与CO2反应生成CaCO3，并放出热量，同时碳酸化反应器9的下游设置第二气固分离器10，具有粉尘分离功能，可分离出部分CaCO3送入CaCO3储罐15中。
塔式太阳能集热器系统(II)与现有的塔式太阳能集热器系统结构大体相同，只是在集热器的聚光塔顶部容器里布置一个集热煅烧容器18，煅烧CaCO3使其分解生成CaO和CO2，含尘CO2气体经过换热加压装置19降温加压后，再经过第三气固分离器20净化为纯气体储存在CO2储罐21中；CaO粉末从集热煅烧容器18经过固体双向流动换热装置17降温后送入CaO粉储仓7存储。
具体结构如下：
循环流化床锅炉系统(I)包括炉膛1、燃煤仓2、石灰石仓3、旋风分离器4、二级过热器5、第一气固分离器6、CaO粉储仓7、CaO粉均分器8、碳酸化反应器9、第二气固分离器10、一级过热器11、省煤器12、空气预热器13、除尘器14、CaCO3储罐15、碳酸钙补充灌16。炉膛1前部设置燃煤仓2和石灰石仓3，后部设置旋风分离器4，基本布置同普通循环流化床锅炉相同；尾部烟道的尾部竖井部分分隔成上下两部分，其上部分通过旁路依次经CaO粉储仓7、碳酸化反应器9后与下部分连通；CaO粉储仓7和碳酸化反应器9之间布置CaO粉均分器8，用于将CaO粉末均匀分布到整个烟道里；尾部竖井的上部分内布置二级过热器5，该层过热器降低烟气温度，控制出口烟气温度在650℃——750℃；然后布置碳酸化反应器9，该区域中CaO粉末与CO2反应生成CaCO3，并放出热量，同时在旁路内的碳酸化反应器9下游设有第二气固分离器10，可分离出部分CaCO3送入CaCO3储罐15中；碳酸钙补充灌16与CaCO3储罐15连通向其输送补充新鲜CaCO3。尾部竖井的下部分再继续布置各个受热面的一级过热器11、省煤器12、空气预热器13；最后布置除尘器14，除尘后CaCO3送入CaCO3储罐15储存备用。
塔式太阳能集热器系统(II)包括固体双向流动换热装置17、集热煅烧容器18、换热加压装置19、第三气固分离器20、CO2储罐21、太阳光22、定日镜23。太阳光22通过定日镜23改变直射方向聚焦于集热煅烧容器18；在集热煅烧容器18中可以达到1000℃的高温，从而煅烧CaCO3使其分解生成CaO和CO2，但集热煅烧容器18中的温度不宜超过1200℃，以防止其中CaSO4分解产生SO2；分解后的含尘CO2气体经过换热加压装置19降温加压后，再经过第三气固分离器20净化为纯气体储存在CO2储罐21中；CaO粉末从集热煅烧容器18经过固体双向流动换热装置17降温后送入CaO粉储仓7存储；在白天塔式太阳能集热器可工作的时间段，将CaCO3储罐15中存储的CaCO3通过固体双向流动换热装置17吸收高温CaO的热量升温后送入集热煅烧容器18进行分解反应。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。