一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统

1.本实用新型属于碳捕集与封存技术领域，具体的说，是涉及一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统。


背景技术：

2.我国有近50％的二氧化碳排放来自燃煤电厂，这意味着电力行业二氧化碳的减排对抵制温室效应有着非常显著的作用。为应对气候变化的挑战，需大幅减少二氧化碳的排放，因此，二氧化碳捕集技术的大力开发和应用已经成为一种必然趋势。
3.二氧化碳捕集与封存(ccs)被认为是应对气候变化挑战的有效技术举措之一，其中最接近大规模商业化应用的是燃烧后碳捕捉技术。然而，此技术的主要瓶颈在于捕集能耗过高。以目前最具商业化潜力的乙醇胺(mea)化学吸收法为例，再沸器的热耗达到3
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4gj/tco2。通常这部分补偿能耗由电厂抽汽供给，造成发电输出减少15
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30％。因此，如何降低化学吸收法碳捕集解吸过程的能耗是当前发展的重要方向。
4.目前对于化学吸收法碳捕集技术的改进大多集中于解吸塔和吸收塔优化升级，而这往往伴随更高的投资成本和系统复杂度的提升，给实际应用又带来新的挑战。因此，对碳捕集系统应进行简化以降低投资成本。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在针对实际运行中碳捕集系统复杂且再生能耗较大的技术问题，提供了一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统，一方面使用太阳能二级闪蒸解吸模块代替解吸塔进行co2解吸，既简化系统又利用太阳能降低再生过程能耗，另一方面借助贫/富液罐储液模块辅助实现全天运行，克服了太阳能输出不稳定的缺点。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：
7.一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统，包括吸收模块、太阳能二级闪蒸解吸模块和贫/富液罐储液模块；所述吸收模块用于捕集co2，太阳能二级闪蒸解吸模块用于解吸来自吸收模块和贫/富液罐储液模块的二氧化碳富液，所述贫/富液罐储液模块用于维持系统内吸收模块和解吸模块动态平衡，辅助总系统连续运行。
8.进一步地，所述吸收模块包括吸收塔、冷凝器、贫/富液热交换器、气液分离器；所述太阳能二级闪蒸解吸模块包括一级太阳能集热器、一级闪蒸装置、二级太阳能集热器、二级闪蒸装置；所述贫/富液罐储液模块包括贫液罐、富液罐、贫液泵、富液泵；
9.所述吸收塔底部的富液出口分别与所述富液罐的入口、所述富液泵的入口相连，所述富液罐的出口与所述富液泵的入口相连；所述富液泵的出口与所述贫/富液热交换器的富液入口相连，所述贫/富液热交换器的富液出口与所述一级太阳能集热器的入口相连，所述一级太阳能集热器的出口与所述一级闪蒸装置的入口相连，所述一级闪蒸装置的顶部出口与所述气液分离器的入口相连，所述一级闪蒸装置的液体出口与所述二级太阳能集热器的入口相连，所述二级太阳能集热器的出口与所述二级闪蒸装置的入口相连，所述二级
闪蒸装置的顶部出口与所述气液分离器的入口相连，所述气液分离器的气体出口用于排出二氧化碳气体，所述气液分离器的液体出口和所述二级闪蒸装置的液体出口均与所述贫液泵的入口相连，所述贫液泵的出口与所述贫/富液热交换器的贫液入口相连，所述贫/富液热交换器的贫液出口分别与所述冷凝器的入口、所述贫液罐的入口相连，所述贫液罐的出口与所述冷凝器的入口相连，所述冷凝器的出口与所述吸收塔顶部的贫液入口相连。
10.更进一步地，所述富液罐的入口通过富液罐入口控制阀与所述吸收塔底部的富液出口相连，所述富液罐的出口通过所述富液罐出口控制阀与所述富液泵的入口相连。
11.更进一步地，所述吸收塔底部的富液出口通过富液罐副线控制阀与所述富液泵的入口相连。
12.更进一步地，所述贫液罐的入口通过贫液罐入口控制阀与所述贫/富液热交换器的贫液出口相连，所述贫液罐的出口通过所述贫液罐出口控制阀与所述冷凝器的入口相连。
13.更进一步地，所述贫/富液热交换器的贫液出口通过贫液罐副线控制阀与所述冷凝器的入口相连。
14.更进一步地，所述一级太阳能集热器、所述二级太阳能集热器均为槽式集热器。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型的一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统，采用太阳能二级闪蒸解吸模块在功能上取代解吸塔和再沸器，实现co2解吸，一方面简化系统流程，另一方面取代高昂复杂设备，充分利用可再生能源和先进设备，显著降低碳捕集过程中的再生能耗，可降低电厂的投资成本；并且采用太阳能二级闪蒸解吸模块直接加热二氧化碳富液的方式，实现中低位能源的有效利用，可减少间接加热过程中传热传质的影响，提高效率。同时，采用贫/富液罐储液模块与吸收模块相结合，可以克服太阳能的间歇性，减少系统运行波动和达到理想运行工况所需时间和能量，提高了本实用新型的灵活性、技术经济性。
附图说明
17.图1为本实用新型的集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统的结构示意图。
18.图1中：1
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吸收塔、2
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富液泵、3
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贫/富液热交换器、4
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一级太阳能集热器、5
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一级闪蒸装置、6
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二级太阳能集热器、7
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二级闪蒸装置、8
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气液分离器、9
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冷凝器、10
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贫液罐、11
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贫液罐出口控制阀、12
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贫液罐副线控制阀、13
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贫液罐入口控制阀、14
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富液罐副线控制阀、15
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富液罐入口控制阀、16
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富液罐、17
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富液罐出口控制阀、18
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贫液泵。
具体实施方式
19.为能进一步了解本实用新型的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
20.如图1所示，本实施例公开了一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统，由吸收模块、太阳能二级闪蒸解吸模块和贫/富液罐储液模块三部分构成。吸收模块用于捕集co2，适用于采用化学吸收剂。太阳能二级闪蒸解吸模块用于解吸来自吸收模块和贫/富液罐储液模块的二氧化碳富液，代替传统解吸装置。贫/富液罐储液模块用于维持系统内吸收模块和解吸模块的吸收剂动态平衡，克服由于日间太阳能辐射强度不同造成的系统运行波
动，同时补偿夜间运行损失的碳捕集能力，维持总系统稳定运行。
21.吸收模块主要包括吸收塔1、冷凝器9、贫/富液热交换器3、气液分离器8。太阳能二级闪蒸解吸模块将太阳能集热器与闪蒸装置耦合直接解吸系统富液，主要包括一级太阳能集热器4、一级闪蒸装置5、二级太阳能集热器6、二级闪蒸装置7。贫/富液罐储液模块主要包括贫液罐10、富液罐16、贫液泵18、富液泵2。
22.其中，一级太阳能集热器4、二级太阳能集热器6均优选为槽式集热器，结构简单，安装方便，可以实现中高温集热。
23.其中，贫液罐10用于贮存二氧化碳含量较少的吸收剂，富液罐16用于贮存二氧化碳含量较多的吸收剂。
24.其中，贫/富液热交换器3用于高温富液与低温贫液冷热转换，实现富液降温，贫液升温。
25.吸收塔1的顶部设置有贫液进口和气体出口，底部设置有烟气进口和富液出口。吸收塔1底部的烟气进口用于通入经过工业除尘脱硫净化后的烟气，顶部的气体出口用于排放脱除二氧化碳后的烟气。吸收塔1顶部的贫液入口与冷凝器9的出口相连；吸收塔1底部的富液出口分别与富液罐16的入口、富液泵2的入口相连。富液罐16入口与吸收塔1底部的富液出口之间连接管线上设置有富液罐入口控制阀15。吸收塔1底部的富液出口与富液泵2入口之间连接管线上设置有富液罐副线控制阀14。
26.富液罐16的出口与富液泵2的入口相连，富液罐16的出口与富液泵2的入口之间连接管线上设置有富液罐出口控制阀17。
27.富液泵2的出口与贫/富液热交换器3的富液入口相连，贫/富液热交换器3的富液出口与太阳能二级闪蒸解吸模块的入口相连。
28.太阳能二级闪蒸解吸模块主要包括一级太阳能集热器4、一级闪蒸装置5、二级太阳能集热器6、二级闪蒸装置7。一级太阳能集热器4的入口与贫/富液热交换器3的富液出口相连，一级太阳能集热器4的出口与一级闪蒸装置5的入口相连，一级闪蒸装置5的液体出口与二级太阳能集热器6的入口相连，二级太阳能集热器6的出口与二级闪蒸装置7的入口相连。
29.一级闪蒸装置5的顶部出口和二级闪蒸装置7的顶部出口均与气液分离器8的入口相连。气液分离器8液化回收气体中混有的部分吸收剂，同时通过其气体出口用于排出二氧化碳气体，以便后续环节净化收集高浓度二氧化碳气体，同时液化回收气体中混有的部分吸收剂。气液分离器8的液体出口和二级闪蒸装置7的液体出口均与贫液泵18的入口相连。
30.贫液泵18的出口与贫/富液热交换器3的贫液入口相连，贫/富液热交换器3的贫液出口分别与冷凝器9的入口、贫液罐10的入口相连。贫液罐10的入口与贫/富液热交换器3的贫液出口之间连接管线上设置有贫液罐入口控制阀13。贫/富液热交换器3的贫液出口与冷凝器9的入口之间连接管线上设置有贫液罐副线控制阀12。
31.贫液罐10的出口与冷凝器9的入口相连，贫液罐10的出口与冷凝器9的入口之间连接管线上设置有贫液罐出口控制阀11。
32.根据不同气象条件与昼夜更替情况，本实用新型有如下三种工作模式：
33.模式一：当白天太阳充足，太阳能二级闪蒸解吸模块能够完全处理产生的富液时。一方面关闭富液罐入口控制阀15，打开富液罐副线控制阀14和富液罐出口控制阀17，此时
进入富液泵2的富液由富液罐16内部储存和吸收塔1底部出来的富液共同组成，太阳能二级闪蒸解吸模块能够完全处理产生的富液；另一方面，打开贫液罐副线控制阀12，贫液罐入口控制阀13，关闭贫液罐出口控制阀11，此时换热后贫液一部分充入贫液罐10，另一部分经冷凝器9喷入吸收塔1，维持系统正常运行。
34.模式二：当白天太阳不充足，太阳能二级闪蒸解吸模块不能全部处理产生的富液时。一方面关闭富液罐出口控制阀17，打开富液罐副线控制阀14和富液罐入口控制阀15，此时吸收塔1底部出来的一部分富液储存到富液罐16，另一部分富液经富液泵2和贫/富液热交换器3后，进入太阳能二级闪蒸解吸模块解吸；另一方面，打开贫液罐出口控制阀11，贫液罐副线控制阀12，关闭贫液罐入口控制阀13，此时换热后的贫液与贫液罐10内部储存贫液共同经冷凝器9喷入吸收塔1，维持系统正常运行。
35.模式三：当处于夜晚，太阳能二级闪蒸解吸系统不能处理产生的富液时。
36.一方面关闭富液罐副线控制阀14和富液罐出口控制阀17，打开富液罐入口控制阀15，吸收塔1底部出来的富液全部在富液罐16内储存，太阳能二级闪蒸解吸模块不工作；另一方面，打开贫液罐出口控制阀11，关闭贫液罐副线控制阀12和贫液罐入口控制阀13，此时贫液罐10内储存贫液经冷凝器9喷入吸收塔1，维持系统正常运行。
37.可见，通过本实用新型的一种集成储液系统的太阳能闪蒸解吸碳捕集系统，在处理二氧化碳富液时，太阳能二级闪蒸解吸模块可代替解吸塔实现同样的分离功能。采用操作简单，造价低廉的太阳能二级闪蒸解吸模块对二氧化碳富液进行二级闪蒸工艺，可实现简化系统和减少投资的目的。将其与吸收模块相结合，直接加热二氧化碳富液至解吸温度并在太阳能二级闪蒸解吸模块内解吸，同时贫/富液罐储液模块克服太阳能的不稳定性，确保系统全天候不间断连续运行，最终可大幅度减少能源消耗，降低系统成本，实现太阳能的有效利用与电厂减排同步进行，有利于推动我国太阳能技术与碳捕集技术的发展及应用，为二氧化碳捕集技术的推广提供了一种新的方向。
38.尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。