太阳能加热系统的制作方法与工艺

文档序号:12837513阅读:173来源:国知局
本发明涉及可再生能源利用领域,尤其涉及一种太阳能加热系统。

背景技术:
目前,国际上常用的CO2分离方法有吸收法、吸附法和膜分离法等,吸收法是研究最早、应用最广泛而成熟的CO2捕集方法。吸收法是利用吸收剂与CO2在吸收塔中进行物理或化学过程进行富集CO2,然后在再生塔中对吸收剂进行解吸,得到纯度较高的CO2,同时吸收剂得到还原。有机胺吸收法是应用最广泛的化学吸收法,其CO2分离效率可达到约98%。然而,由于化学吸收法是利用吸收剂的化学可逆反应,吸收剂的再生不仅需要提供逆反应的反应热,而且需提供较高的溶液显热和蒸汽汽化潜热,因此会消耗大量蒸汽,增加了CO2捕集成本。在现有的工艺中,再生塔解吸的能量由低压蒸汽提供,再沸器能量消耗占总能耗的50%左右,因此,降低再沸器的能耗对整个工艺的节能有重要意义。太阳能是一种重要的可再生能源,其开发利用潜力巨大。近年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。

技术实现要素:
鉴于背景技术中存在的问题,本发明的一个目的在于提供一种太阳能加热系统,其能充分利用太阳能,代替蒸汽加热,降低了能耗。本发明的另一个目的在于提供一种太阳能加热系统,利用太阳能的高效集热能力能够充分满足富液的解吸温度要求。为了实现上述目的,本发明提供了一种太阳能加热系统,其连通气体化学吸收和再生系统的再生塔,用于对再生塔的吸收气体的富液进行加热。太阳能加热系统包括:太阳能集热器、高温导热流体储槽、低温导热流体储槽、高温导热流体泵、低温导热流体泵、导热流体循环泵和多级煮沸器。太阳能集热器采集太阳能,具有:太阳能集热器导热流体入口;以及太阳能集热器导热流体出口。高温导热流体储槽具有:高温导热流体储槽入口,受控连通于太阳能集热器导热流体出口;以及高温导热流体储槽出口。低温导热流体储槽储存低温导热流体,具有:低温导热流体储槽入口;以及低温导热流体储槽出口。高温导热流体泵具有:高温导热流体泵入口,受控连通于高温导热流体储槽出口;以及高温导热流体泵出口。低温导热流体泵具有:低温导热流体泵入口,受控连通于低温导热流体储槽出口;以及低温导热流体泵出口,受控连通于太阳能集热器导热流体入口。导热流体循环泵具有:导热流体循环泵入口;导热流体循环泵出口,受控连通于太阳能集热器导热流体入口且受控连通于低温导热流体储槽入口。多级煮沸器与再生塔并联连接,各级煮沸器具有:煮沸器富液入口,连通于再生塔;煮沸器导热流体入口,受控连通于太阳能集热器导热流体出口且受控连通于高温导热流体泵出口;煮沸器富液出口,连通于再生塔;以及煮沸器导热流体出口,受控连通于导热流体循环泵入口。其中,太阳能加热系统采用日间模式工作时:太阳能集热器工作,低温导热流体泵入口连通于低温导热流体储槽出口,低温导热流体泵出口连通于太阳能集热器导热流体入口,高温导热流体储槽入口连通于太阳能集热器导热流体出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体入口连通于太阳能集热器导热流体出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体出口连通于导热流体循环泵入口,导热流体循环泵出口连通于太阳能集热器导热流体入口,高温导热流体泵入口不连通于高温导热流体储槽出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体入口不连通于高温导热流体泵出口,导热流体循环泵出口不连通于低温导热流体储槽入口;低温导热流体泵驱动低温导热流体储槽中的低温导热流体经由低温导热流体储槽出口、低温导热流体泵入口、低温导热流体泵、低温导热流体泵出口、太阳能集热器导热流体入口进入太阳能集热器中,在太阳能集热器中,与太阳能集热器吸收的太阳能进行热交换,低温导热流体吸热变为高温导热流体,高温导热流体经由太阳能集热器导热流体出口排出,排出的高温导热流体的一部分经由高温导热流体储槽入口流入高温导热流体储槽中储存,而排出的高温导热流体的另一部分经由各级煮沸器的煮沸器导热流体入口进入各级煮沸器中,同时再生塔中的富液从再生塔中经由煮沸器富液入口进入各级煮沸器中,在各级煮沸器中,高温导热流体与富液进行热交换,富液吸热升温至解吸温度并经由煮沸器富液出口返回到再生塔中以进行解吸,高温导热流体放热降温变为低温循环导热流体,低温循环导热流体经由煮沸器导热流体出口、导热流体循环泵入口进入导热流体循环泵再从导热流体循环泵出口排出,经由导热流体循环泵出口排出的低温循环导热流体与低温导热流体泵经由低温导热流体泵出口排出的低温导热流体合流一起进入太阳能集热器,如此反复循环。太阳能集热系统采用夜间模式工作时:太阳能集热器停止工作,低温导热流体泵停止工作,低温导热流体泵入口不连通于低温导热流体储槽出口,低温导热流体泵出口不连通于太阳能集热器导热流体入口,高温导热流体储槽入口不连通于太阳能集热器导热流体出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体入口不连通于太阳能集热器导热流体出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体出口连通于导热流体循环泵入口,导热流体循环泵出口连通于低温导热流体储槽入口,导热流体循环泵出口不连通于太阳能集热器导热流体入口,高温导热流体泵入口连通于高温导热流体储槽出口,各级煮沸器的煮沸器导热流体入口连通于高温导热流体泵出口;高温导热流体泵驱动高温导热流体储槽中的高温导热流体从高温导热流体储槽中经由高温导热流体储槽出口经由高温导热流体泵入口、高温导热流体泵、高温导热流体泵出口、各级煮沸器的煮沸器导热流体入口进入各级煮沸器中,同时再生塔中的富液从煮沸器富液入口进入各级煮沸器中,在各级煮沸器中,高温导热流体与富液进行热交换,富液吸热升温至解吸温度并经由煮沸器富液出口返回到再生塔中以进行解吸,高温导热流体放热降温变为低温循环导热流体,低温循环导热流体经由煮沸器导热流体出口、导热流体循环泵入口进入导热流体循环泵再从导热流体循环泵出口排出,经由导热流体循环泵出口排出的低温循环导热流体经由低温导热流体储槽入口进入低温导热流体储槽中作为低温导热流体储存。本发明的有益效果如下:在根据本发明的太阳能加热系统中,太阳能集热器采集太阳能并充分利用太阳能,代替蒸汽加热,从而降低了能耗;同时采用多级煮沸器与气体化学吸收和再生系统的再生塔并联连接,利用太阳能的高效集热能力充分满足富液的解吸温度要求。附图说明图1为气体化学吸收和再生系统与本发明的太阳能加热系统的连通示意图,其中虚线框内所有元件与预热换热器一起构成本发明的太阳能加热系统。其中,附图标记说明如下:1太阳能加热系统11太阳能集热器11A太阳能集热器导热流体入口11B太阳能集热器导热流体出口111太阳能集热件12高温导热流体储槽12A高温导热流体储槽入口12B高温导热流体储槽出口13低温导热流体储槽13A低温导热流体储槽入口13B低温导热流体储槽出口14高温导热流体泵14A高温导热流体泵入口14B高温导热流体泵出口15低温导热流体泵15A低温导热流体泵入口15B低温导热流体泵出口16导热流体循环泵16A导热流体循环泵入口16B导热流体循环泵出口17煮沸器17A1煮沸器富液入口17A2煮沸器导热流体入口17B1煮沸器富液出口17B2煮沸器导热流体出口18预热换热器18A1预热换热器富液入口18A2预热换热器导热流体入口18B1预热换热器富液出口18B2预热换热器导热流体出口V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10阀门2气体化学吸收和再生系统201再生塔202吸收塔203洗涤塔204沉淀池205洗涤泵206吸收液储槽207补液泵208第一分离器209富液泵210贫富液换热器211贫液泵212贫液冷却器213气体冷却器214第二分离器具体实施方式下面参照附图来详细说明根据本发明的太阳能加热系统。参照图1,根据本发明的太阳能加热系统1,其连通气体化学吸收和再生系统2的再生塔201,用于对再生塔201的吸收气体的富液进行加热。太阳能加热系统1包括太阳能集热器11、高温导热流体储槽12、低温导热流体储槽13、高温导热流体泵14、低温导热流体泵15、导热流体循环泵16和多级煮沸器17。太阳能集热器11采集太阳能,具有:太阳能集热器导热流体入口11A;以及太阳能集热器导热流体出口11B。高温导热流体储槽12具有:高温导热流体储槽入口12A,受控连通于太阳能集热器导热流体出口11B;以及高温导热流体储槽出口12B。低温导热流体储槽13储存低温导热流体,具有:低温导热流体储槽入口13A;以及低温导热流体储槽出口13B。高温导热流体泵14具有:高温导热流体泵入口14A,受控连通于高温导热流体储槽出口12B;以及高温导热流体泵出口14B。低温导热流体泵15具有:低温导热流体泵入口15A;受控连通于低温导热流体储槽出口13B;以及低温导热流体泵出口15B,受控连通于太阳能集热器导热流体入口11A。导热流体循环泵16具有:导热流体循环泵入口16A,导热流体循环泵出口16B,受控连通于太阳能集热器导热流体入口11A且受控连通于低温导热流体储槽入口13A。多级煮沸器17与再生塔201并联连接。各级煮沸器17具有:煮沸器富液入口17A1,连通于再生塔201;煮沸器导热流体入口17A2,受控连通于太阳能集热器导热流体出口11B且受控连通于高温导热流体泵出口14B;煮沸器富液出口17B1,连通于再生塔201;以及煮沸器导热流体出口17B2,受控连通于导热流体循环泵入口16A。其中,太阳能加热系统1采用日间模式工作时:太阳能集热器11工作,低温导热流体泵入口15A连通于低温导热流体储槽出口13B,低温导热流体泵出口15B连通于太阳能集热器导热流体入口11A,高温导热流体储槽入口12A连通于太阳能集热器导热流体出口11B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2连通于太阳能集热器导热流体出口11B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体出口17B2连通于导热流体循环泵入口16A,导热流体循环泵出口16B连通于太阳能集热器导热流体入口11A,高温导热流体泵入口14A不连通于高温导热流体储槽出口12B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2不连通于高温导热流体泵出口14B,导热流体循环泵出口16B不连通于低温导热流体储槽入口13A;低温导热流体泵15驱动低温导热流体储槽13中的低温导热流体经由低温导热流体储槽出口13B、低温导热流体泵入口15A、低温导热流体泵15、低温导热流体泵出口15B、太阳能集热器导热流体入口11A进入太阳能集热器11中,在太阳能集热器11中,与太阳能集热器11吸收的太阳能进行热交换,低温导热流体吸热变为高温导热流体,高温导热流体经由太阳能集热器导热流体出口11B排出,排出的高温导热流体的一部分经由高温导热流体储槽入口12A流入高温导热流体储槽12中储存,而排出的高温导热流体的另一部分经由各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2进入各级煮沸器17中,同时再生塔201中的富液从再生塔201中经由煮沸器富液入口17A1进入各级煮沸器17中,在各级煮沸器17中,高温导热流体与富液进行热交换,富液吸热升温至解吸温度并经由煮沸器富液出口17B1返回到再生塔201中以进行解吸,高温导热流体放热降温变为低温循环导热流体,低温循环导热流体经由煮沸器导热流体出口17B2、导热流体循环泵入口16A进入导热流体循环泵16再从导热流体循环泵出口16B排出,经由导热流体循环泵出口16B排出的低温循环导热流体与低温导热流体泵15经由低温导热流体泵出口15B排出的低温导热流体合流一起进入太阳能集热器11,如此反复循环。太阳能集热系统采用夜间模式工作时:太阳能集热器11停止工作,低温导热流体泵15停止工作,低温导热流体泵入口15A不连通于低温导热流体储槽出口13B,低温导热流体泵出口15B不连通于太阳能集热器导热流体入口11A,高温导热流体储槽入口12A不连通于太阳能集热器导热流体出口11B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2不连通于太阳能集热器导热流体出口11B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体出口17B2连通于导热流体循环泵入口16A,导热流体循环泵出口16B连通于低温导热流体储槽入口13A,导热流体循环泵出口16B不连通于太阳能集热器导热流体入口11A,高温导热流体泵入口14A连通于高温导热流体储槽出口12B,各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2连通于高温导热流体泵出口14B;高温导热流体泵14驱动高温导热流体储槽12中的高温导热流体从高温导热流体储槽12中经由高温导热流体储槽出口12B经由高温导热流体泵入口14A、高温导热流体泵14、高温导热流体泵出口14B、各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2进入各级煮沸器17中,同时再生塔201中的富液从煮沸器富液入口17A1进入各级煮沸器17中,在各级煮沸器17中,高温导热流体与富液进行热交换,富液吸热升温至解吸温度并经由煮沸器富液出口17B1返回到再生塔201中以进行解吸,高温导热流体放热降温变为低温循环导热流体,低温循环导热流体经由煮沸器导热流体出口17B2、导热流体循环泵入口16A进入导热流体循环泵16再从导热流体循环泵出口16B排出,经由导热流体循环泵出口16B排出的低温循环导热流体经由低温导热流体储槽入口13A进入低温导热流体储槽13中作为低温导热流体储存。在根据本发明的太阳能加热系统1中,太阳能集热器11采集太阳能并充分利用太阳能,代替蒸汽加热,从而降低了能耗;同时采用多级煮沸器17与气体化学吸收和再生系统2的再生塔201并联连接,利用太阳能的高效集热能力充分满足富液的解吸温度要求。在气体化学吸收和再生系统2中,气体为CO2,富液可为吸收了CO2的醇胺溶液(作为吸收剂),当然不限于此,气体化学吸收和再生系统2可以适用于任何合适的气体和吸收剂。在气体化学吸收和再生系统2中,吸收气体的富液可通过化学吸收或物理吸收来吸收气体。在一实施例中,参照图1,太阳能集热器11包括阵列排布的多个太阳能集热件111,各列内的太阳能集热件111可为串联连接,所有列的太阳能集热件111可并联。在一实施例中,太阳能集热件111采用真空管。在一实施例中,导热流体可为导热油,当然不限于此,可以采用任何合适的导热流体。在一实施例中,参照图1,多级煮沸器17除了最低端的一级煮沸器17之外,其它级的煮沸器17的煮沸器富液入口17A1连通于再生塔201的位置和煮沸器富液出口17B1连通于再生塔201的位置对应再生塔201的一个液体再分布器(未示出)。在一实施例中,参照图1,受控连通通过相应的阀门来实现。具体地,阀门V1控制太阳能集热器导热流体出口11B与高温导热流体储槽入口12A之间的连通;阀门V2控制高温导热流体储槽出口12B与高温导热流体泵入口14A之间的连通;阀门V3控制导热流体循环泵出口16B与低温导热流体储槽入口13A之间的连通;阀门V4控制低温导热流体储槽出口13B与低温导热流体泵入口15A之间的连通;阀门V5控制太阳能集热器导热流体出口11B与高温导热流体储槽入口12A之间的连通;阀门V6控制导热流体循环泵出口16B与太阳能集热器导热流体入口11A之间的连通;阀门V7控制高温导热流体泵出口14B与各级煮沸器17的煮沸器导热流体入口17A2之间的连通;阀门V8控制各级煮沸器17的煮沸器导热流体出口17B2与导热流体循环泵入口16A之间的连通;阀门V9控制太阳能集热器导热流体出口11B与换热器富液出口18B1之间的连通;阀门V10控制预热换热器导热流体入口18A2与导热流体循环泵入口16A之间的连通。在一实施例中,参照图1,太阳能加热系统1还可包括预热换热器18。预热换热器18具有:预热换热器富液入口18A1,连通于气体化学吸收和再生系统2的吸收塔202;预热换热器导热流体入口18A2,受控连通于太阳能集热器导热流体出口11B;热换热器富液出口18B1,连通于再生塔201的上部;以及热换热器导热流体出口18B2,受控连通于导热流体循环泵入口16A。其中,来自吸收塔202的富液经由预热换热器富液入口18A1进入预热换热器18,太阳能集热器11中的高温导热流体经由太阳能集热器导热流体出口11B以及预热换热器导热流体入口18A2进入预热换热器18,在预热换热器18中,高温导热流体与富液进行热交换,高温导热流体放热降温而变为降温导热流体,而富液吸热升温,升温的富液经由预热换热器富液出口18B1排出预热换热器18并经由再生塔201的上部进入再生塔201内进行解吸,降温导热流体经由预热换热器导热流体出口18B2排出并经由导热流体循环泵入口16A进入导热流体循环泵16中,以参与太阳能加热系统1的日间模式工作和夜间模式工作。最后,在这里补充说明的是,参照图1,气体化学吸收和再生系统2还可包括洗涤塔203、沉淀池204、洗涤泵205、吸收液储槽206、补液泵207、第一分离器208、富液泵209、贫富液换热器210、贫液泵211、贫液冷却器212、气体冷却器213以及第二分离器214,且它们之间的受控连通也是通过相应的阀门来实现,这些部件的作用以及操作为是公知,故省略它们的说明。
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