一种碳纤维吸附剂快速换热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及二氧化碳、甲烷等温室气体捕集、有机溶剂气体净化领域，尤其涉及一种碳纤维吸附剂快速换热装置。
【背景技术】
[0002]变温吸附是利用气体组分在固体多孔材料上吸附性能的差异以及吸附容量在不同温度下的变化实现分离，采用温度升降的循环操作，使低温下被吸附的强吸附组分在高温下得以脱附，从而使吸附剂得到再生，经冷却后重新在低温下吸附强吸附组分。变温吸附技术尤其适合在常压状态下强吸附组分不能良好解吸的分离。碳纤维材料具有较大的比表面积，吸附剂加热和冷却速度直接影响到装置的投资、消耗及操作。
[0003]为了降低吸附周期，需要对吸附剂进行快速的加热和冷却。国外的研宄者曾经提出了 4种不同的方案，(I)采用饱和蒸汽加热吸附剂，采用低温水冷却吸附剂；(2)采用高温热水加热吸附剂，采用低温水冷却吸附剂；(3)采用热烟气加热吸附剂，采用低温水冷却吸附剂；(4)采用电热方式加热吸附剂，采用热电制冷的方式冷却吸附剂。
[0004]上述方案均存在一些问题和缺点:对于加热过程，最终温度在130°C左右，冷却过程最终温度是15°C ;方案(3)采用烟气加热，烟气与管壁是对流换热方式，换热系数较小，加热时间长；方案(I)和方案(2)采用热水和蒸汽通过管道对吸附剂直接加热，虽然换热系数大，但是蒸汽和热水的压力需要达到0.7MPa以上，由于管路连接系统复杂，存在泄漏后高温伤人的安全隐患；方案(4)采用热电加热和制冷的方式，对于小容量的吸附剂比较适用，对于大规模的商业示范项目，吸附剂用量较大，难以满足快速加热和冷却的要求。
[0005]经文献检索发现，申请号为CN99232616(申请日为1999年I月6日)的中国专利，公开了一种“海洋渔船柴油机尾气制冰机”，该专利采用氨为制冷剂，氯化钙为吸附剂。吸附床采用烟气直接加热，，冷却采用冷水直接冷却。该系统采用烟气直接加热，由于吸附床的加热与冷却是一个交变换热过程，烟气中的三氧化硫容易在吸附床内传热管路上凝结，形成酸蚀，另一方面该系统如果采用冷海水直接冷却，必然也会对吸附床产生腐蚀。
[0006]经文献检索发现，申请号:CN200310108923.0(申请日为2003年11月27日)的中国专利，公开了一种“复合交变热管吸附床”，该专利采用氨为制冷剂，氯化钙为吸附剂。吸附床的加热与冷却形式采用复合交变热管，但由于其吸附床的加热部分采用烟气直接对热管进行加热，在吸附床冷却时，烟气阀门关闭，这样由于吸附床部分的热管加热段是处于冷热交变状态，这样烟气会在吸附床的热管的加热段管路上凝结，形成酸蚀。另一方面该系统在冷却状态下，控制热管加热段的阀门关闭，这样由于吸附床部分的热管与加热段的热管分别属于两个不同的密闭空间，同时两部分的温度也存在一定的差异，所以热管加热段的压力要高于吸附床内热管内部的压力，这样不利于系统的安全运行。
【发明内容】
[0007]本实用新型提供了一种碳纤维吸附剂快速换热装置，解决了现有的利用变温吸附技术捕集电厂烟气中低浓度二氧化碳过程中吸附剂加热与冷却方式存在的缺陷，能够快速加热和冷却蜂窝状碳纤维吸附剂，装置构造简单，操作方便，安全系数高，易于实现自动控制。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现:
[0009]一种碳纤维吸附剂快速换热装置，包括换热水箱、碳纤维吸附剂、多个有芯热管、热水发生器、冷水发生器和控制系统，所述换热水箱分别通过管道连通热水发生器和冷水发生器并形成热水循环系统和冷水循环系统，有芯热管的两端分别插入换热水箱和碳纤维吸附剂中，热水发生器和冷水发生器中设温度控制器，换热水箱中设有水位传感器，热水发生器、冷水发生器和水位传感器分别连接控制系统。
[0010]所述碳纤维吸附剂为碳纤维材料与镍丝网复合形成的蜂窝状碳纤维吸附剂。
[0011]所述冷水循环系统还包括水泵一和循环冷水箱，其位于换热水箱进水口和出水口前的管道上还设有电动截止阀一和电动截止阀二，水泵一和电动截止阀一、二分别连接控制系统。
[0012]所述热水循环系统还包括水泵二和循环热水箱，其位于换热水箱进水口和出水口前的管道上还设有电动截止阀三和电动截止阀四，水泵二和电动截止阀三、四分别连接控制系统。
[0013]所述有芯热管的管壳为铜质材料，有芯热管位于换热水箱和碳纤维吸附剂之间的部分包裹有保温材料。
[0014]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0015]I)采用热管作为碳纤维吸附剂快速冷却和加热的直接导体，具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点，并可避免露点腐蚀；
[0016]2)采用特殊工艺制作的蜂窝状碳纤维吸附剂，孔型保持性好，从而保证良好的吸附效率；
[0017]3)采用冷热水循环系统，冷、热水分别循环利用，节能、减排、降耗；
[0018]4)装置构造简单，操作方便，安全系数高，易于实现自动控制。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构示意图。
[0020]图2是图1中的A-A剖视图。
[0021]图3是本实用新型实施例中的碳纤维吸附剂加热/冷却曲线图。
[0022]图中:1.换热水箱2.水位传感器3.有芯热管4.保温材料5.碳纤维吸附剂6.冷水发生器7.循环冷水箱8.热水发生器9.循环热水箱10.水泵一 11.水泵二 12.电动截止阀一 13.电动截止阀二 14.电动截止阀三15.电动截止阀四16.温度控制器
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0024]见图1，是本实用新型的结构示意图，本实用新型一种碳纤维吸附剂快速换热装置，包括换热水箱1、碳纤维吸附剂5、多个有芯热管3、热水发生器8、冷水发生器6和控制系统，所述换热水箱I分别通过管道连通热水发生器8和冷水发生器6并形成热水循环系统和冷水循环系统，有芯热管3的两端分别插入换热水箱I和碳纤维吸附剂5中，热水发生器8和冷水发生器6中设温度控制器11，换热水箱I中设有水位传感器2，热水发生器8、冷水发生器6和水位传感器2分别连接控制系统。
[0025]所述碳纤维吸附剂5为碳纤维材料与镍丝网复合形成的蜂窝状碳纤维吸附剂。
[0026]所述冷水循环系统还包括水泵一 10和循环冷水箱7，其位于换热水箱I进水口和出水口前的管道上还设有电动截止阀一 12和电动截止阀二 13，水泵一 10和电动截止阀一、二 12、13分别连接控制系统。
[0027]所述热水循环系统还包括水泵二 11和循环热水箱9，其位于换热水箱I进水口和出水口前的管道上还设有电动截止阀三14和电动截止阀四15，水泵二 11和电动截止阀三、四14、15分别连接控制系统。