太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能辅助碳捕集技术，具体涉及一种太阳能光电制冷辅助水合 物法进行二氧化碳捕集的系统。
【背景技术】
[0002 ] 进入21世纪以来，C02等温室气体引发的全球变暖等问题越来越严重。大气中C02浓 度快速升高主要来源于工业生产所排放的气体，例如燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、炼钢厂等排出 的废气均含有较高浓度的C02。因此，对工业烟气中的C0 2进行分离捕集成为了温室气体减排 的重点所在。
[0003] 作为一种新兴技术，水合物法C02捕集技术既有着对设备无腐蚀、对环境无污染的 特点，又能实现捕集和储存为一体，因此被许多学者认为是最具潜力的CCS技术。中国专利 CN201110278132.7公开了一种环形水合物法二氧化碳捕集装置，以解决水合物法⑶ 2捕集 过程中的速度慢、效率低、容易产生阻塞等问题。CN201410166253.6公开了一种鼓泡式水合 物法捕集二氧化碳系统，该捕集系统可以精确的控制用于C0 2捕集的分离液温度，同时对鼓 泡塔内C02捕集过程中水合物的形成和分解均能进行定量分析。但是这两种技术都只实现 了单级分离，依然存在C0 2回收率低以及回收产品C02浓度不高等问题。
[0004] 近年来也出现了很多二级甚至多级分离装置，例如中国专利CN201410165156.5公 开了一种基于水合物法捕集C02的循环流化床炉系统。该系统结合流化理论，设计有两级反 应器，以提高物料利用率。该专利指出，循环流化床炉系统可以为基于水合物法捕集〇) 2的 技术提供了一种可实现工业化的装置。但是起主要作用的反应器需要依靠外部能源来维持 低温高压的环境，从而形成水合物。而且该系统没有实现能量梯级利用，能源利用效率较 低，运行成本过高，这也成为实现工业化的瓶颈之一。
[0005] 此外，能耗居高不下，是现有的C02捕集技术的共同缺点。因此也有很多研究者尝 试将可再生能源与CCS相结合，如公开号为CN201410394352.X的专利提出了一种太阳能辅 助二氧化碳捕集与供热的集成系统，采用太阳能集热子系统为C0 2捕集供能，并对系统中的 热量按温度梯度进行综合利用，以实现系统整体热效率的提高。但是该专利中提出的捕集 方法为乙醇胺(MEA)溶液吸收法，而MEA溶液成本较高，具有一定腐蚀性，且容易被烟气中的 S0 2和02所氧化。相对而言，水合物法是使用容易获得的水作为原材料，对设备无腐蚀，而且 不易被氧化，若能和可再生能源结合起来，将有效降低运行成本，在拥有优越的环保性能的 同时提升经济性，有利于实现大规模工业化。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于通过太阳能的梯级利用，设计一种太阳能光电制冷辅助水合物 法碳捕集系统，使用本发明系统使入口烟气依次经过空气冷却器、第一换热器、第二换热器 以及第一冷却器和第二冷却器的三级换热后通入第一反应釜和第二反应釜中生成水合物 实现梯级换热，并回收C0 2气体。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提出的一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集 系统，包括太阳能热电制冷子系统、太阳能供电控压子系统、载冷剂循环子系统，二氧化碳 捕集子系统，所述二氧化碳捕集子系统为水合物法两级二氧化碳捕集子系统;所述太阳能 热电制冷子系统包括与太阳能发电装置一端连接的热电制冷装置，所述热电制冷装置包括 依次串联的第一热端、冷端和第二热端，所述太阳能发电装置的一端与所述第一热端和第 二热端连接成一回路;所述太阳能供电控压子系统包括与太阳能发电装置另一端连接的逆 变器，与所述逆变器另一端并联的吸收式制冷机、第一级压缩机、第二级压缩机、空气冷却 器和第三级压缩机;所述载冷剂循环子系统包括载冷剂换热器、吸收式制冷机和载冷剂环 路，所述吸收式制冷机包括蒸发器、冷凝器、发生器和吸收器;所述水合物法两级二氧化碳 捕集子系统包括第一换热器、第一冷却器、第一级反应釜、第二换热器、第二冷却器和所述 第二级反应釜;所述第一级压缩机的入口连接至吸收式制冷机的发生器热源出口；所述第 一换热器连接在第一级压缩机与所述空气冷却器之间;所述第二级压缩机与所述空气冷却 器相连，所述第一冷却器和第一级反应釜依次连接在所述空气冷却器与所述第三级压缩机 之间；所述第一级反应釜的出气口连接至所述第一换热器的烟气进口，在所述第一级反应 釜与所述第一换热器之间的连接管路上设有阀门；所述第三级压缩机的出口依次与第二换 热器、第二冷却器和所述第二级反应釜连接;所述第二级反应釜的出气口连接至第二换热 器的烟气进口，在所述第二级反应釜与所述第二换热器之间的连接管路上设有阀门；所述 第一级反应釜和所述第二级反应釜均分别设有压力表和温度计;所述载冷剂换热器的热流 体通道的进口端连接有第一引出管路，所述载冷剂换热器的热流体通道的出口端连接有第 二引出管路，所述第一冷却器的入口端、所述第一级反应釜的冷却设备进口、所述第二冷却 器的入口端和所述第二级反应釜的冷却设备进口均分别通过各自独立的载冷剂支路连接 至所述第一引出管路上，所述第一冷却器的出口端、所述第一级反应釜的冷却设备出口、所 述第二冷却器的入口端和所述第二级反应釜的冷却设备出口均分别通过各自独立的载冷 剂回路连接至所述第二引出管路上;相互连接的第一引出管路、载冷剂支路、载冷剂回路和 第二引出管路构成了所述载冷剂环路;所述吸收式制冷机蒸发器与所述载冷剂环路进行换 热，所述吸收式制冷机位于所述载冷剂换热器的热流体通道的进口端一侧，所述吸收式制 冷机的蒸发器与所述第一引出管路相连;所述第二引出管路上、且位于所述载冷剂换热器 的热流体通道的出口端一侧设有一循环栗。
[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0009] (1)实现能量的梯级利用，利用太阳能发电，给热电制冷装置、各级压缩机和吸收 式制冷机提供电能，高温烟气作为吸收式制冷机热源。热电制冷装置和吸收式制冷机提供 冷量以维持水合物生成需低温环境，各级压缩机提供水合物生成所需高压环境；
[0010] (2)采用水合物两级分离方法实现C02捕集，工艺流程简单，原料经济，两级分离效 率比单级分离要高。
[0011] (3)入口烟气依次经过吸收式制冷机、空气冷却器、剩余气体换热器以及冷却器， 四级换热后通入反应釜中生成水合物，实现梯级换热，提高能量利用率。
[0012] (4)该系统采用太阳能发电、热电制冷、水合物法C02捕集等系统实现工厂烟气的 分离，对环境污染小。
【附图说明】
[0013]图1是本发明太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统构成示意图。
[0014] 图中；
[0015]1-太阳能发电装置 2-直流电电线 31、32_热电制冷装置的热端
[0016]33-热电制冷装置的冷端 4-载冷剂换热器 5-吸收式制冷机
[0017] 6-循环栗 7-载冷剂环路 8-逆变器
[0018] 9-交流电电线 10-第一级压缩机 11-第一换热器
[0019]12-第二级压缩机 13-空气冷却器 第一冷却器
[0020] 15-第一级反应釜 16-第三级压缩机 17-第二换热器
[0021] 18-第二冷却器 19-第二级反应釜 20~25-阀门
[0022] 26、27~压力表 28、29-温度计
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体 实施例仅对本发明进行解释