專利名稱：利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除煙氣中二氧化碳的裝置，屬于污染物控制和二氧化碳減排技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景由于人類活動(dòng)排放的二氧化碳，對(duì)全球氣候造成了嚴(yán)重的影響，因此，減少向大氣中的 二氧化碳排放，是世界各國(guó)都關(guān)心的問題。目前二氧化碳排放控制技術(shù)主要可以分為三類， 一類是燃燒后控制技術(shù)，包括化學(xué)吸收法、物理吸收法、低溫法、膜分離法等； 一類是燃燒 前控制技術(shù)，主要是煤氣化技術(shù)； 一類是富氧燃燒技術(shù)。各種C02分離回收方法存在的主要問題是能耗很高，會(huì)大幅度降低電廠的發(fā)電效率。燃燒 前技術(shù)會(huì)使電廠效率下降7個(gè)百分點(diǎn)左右，富氧燃燒技術(shù)會(huì)使電廠效率下降10個(gè)百分點(diǎn)左右， 燃燒后控制技術(shù)依方法的不同，效率下降的幅度也不同，如表1所示，在8.8 — 11.4%左右。 表l各種分離方法經(jīng)濟(jì)性比較分離方法發(fā)電效率 %電力生產(chǎn)成本 $/kWhC02脫除費(fèi)用 $ /線PF+FGD39.90. 049+膜分離法31. 10. 07847+MEA29. 10. 07735屮膜+MEA29. 70. 07545+PSA28. 50. 11484+TSA29. 50. 117因此，降低二氧化碳分離的能耗，己經(jīng)成為各種分離技術(shù)的關(guān)鍵。 現(xiàn)有的二氧化碳的燃燒后分離方法，如化學(xué)吸收法、物理吸收方法、膜吸收方法等，一般是利用吸收劑吸收煙氣中的二氧化碳，生成富二氧化碳吸收劑；富二氧化碳吸收劑要進(jìn)入 再生裝置進(jìn)行再生，再生后的吸收劑進(jìn)行循環(huán)利用。再生的過程需要吸收一定的熱量，以使 富二氧化碳吸收劑達(dá)到一定的溫度并為反應(yīng)提供反應(yīng)熱，這是二氧化碳分離方法最主要的能 量消耗?，F(xiàn)有的提供熱量的方法主要有兩種， 一是從電廠抽取蒸汽，該方法會(huì)降低系統(tǒng)的發(fā) 電效率；二是通過燃燒煤或天然氣來(lái)提供，而煤或天然氣的燃燒增加了系統(tǒng)的化石燃料的消耗，也會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率，而且還會(huì)排放額外的二氧化碳。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)分離煙氣中的二氧化碳的過程中需要消耗大量能量的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了新的二氧化碳分離系統(tǒng)，通過在系統(tǒng)中利用太陽(yáng)能，為吸收劑再生提供所需要的熱能，從而降低了系 統(tǒng)的總能耗。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a. —個(gè)二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；該二氧化碳吸收裝置是采用液 體吸收劑的吸收裝置；b. —個(gè)內(nèi)部換熱裝置，用于從吸收裝置出來(lái)的吸收了二氧化碳的富液與從再生裝置出來(lái) 的貧液進(jìn)行熱交換；c. 一個(gè)外部換熱裝置，用于將從內(nèi)部換熱器換熱后的貧液進(jìn)一步降低溫度；d. —個(gè)再生裝置，用于將從內(nèi)部換熱器出來(lái)的富液分解，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w和貧液；e. —個(gè)用于給再生裝置提供熱量的熱源，所述的熱源釆用太陽(yáng)能集熱器。 本發(fā)明所述的太陽(yáng)能集熱器采用非聚光型太陽(yáng)能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量?；虿捎镁酃庑偷奶?yáng)能集熱器，使用中將再生裝置置于太陽(yáng)能集熱器的焦點(diǎn)或焦線處， 直接利用太陽(yáng)光對(duì)吸收劑進(jìn)行再生。本發(fā)明提供的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其中所述的液體吸收劑的吸收裝 置采用吸收塔或膜吸收裝置。本發(fā)明提供的另一種利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a. —個(gè)采用固體吸收劑的二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；b. —個(gè)外部換熱裝置，用于降低從再生裝置出來(lái)的吸收劑溫度；c. 一個(gè)再生裝置，用于將從吸收裝置出來(lái)的吸收劑分解，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w和再生后的 吸收劑；d. —個(gè)用于給再生裝置提供熱量的熱源；所述的熱源采用太陽(yáng)能集熱器。 本發(fā)明所述的太陽(yáng)能集熱器采用非聚光型太陽(yáng)能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量?；虿捎镁酃庑偷奶?yáng)能集熱器，將再生裝置置于太陽(yáng)能集熱器的焦點(diǎn)或焦線處，直接利 用太陽(yáng)光對(duì)吸收劑進(jìn)行再生。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果能夠降低電廠煙氣分離二氧化碳 系統(tǒng)的能耗，減少?gòu)碾姀S抽取的蒸汽量，從而減少電廠效率的降低值，從而節(jié)約能源。 圖的說明

圖1利用非聚光型太陽(yáng)能集熱器的二氧化碳分離系統(tǒng)示意圖。 圖2利用聚光型太陽(yáng)能集熱器的二氧化碳分離系統(tǒng)示意圖。 圖3利用太陽(yáng)能的液體吸收法系統(tǒng)圖。 圖4利用太陽(yáng)能的膜吸收方法系統(tǒng)圖。 圖5利用太陽(yáng)能的固體吸收法系統(tǒng)圖。圖中l(wèi)一吸收裝置；2 —外部換熱器；3—內(nèi)部換熱器；4一再生裝置；5 —非聚光型太陽(yáng)能集熱器；6—泵；7 —煙囪；8—太陽(yáng)能換熱器；9一聚光型太陽(yáng)能集熱器；IO —冷凝器；ll一吸收塔；12—膜吸收裝置；13 —利用固體吸收劑的吸收裝置；14一固體吸收劑的再生裝置。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理作進(jìn)一步的說明。圖1和圖2為本發(fā)明提供的分別利用非聚光型和聚光型太陽(yáng)能集熱器的二氧化碳分離系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)包括一個(gè)用于吸收煙氣中的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置l， 一個(gè)內(nèi)部換熱裝置3， 一個(gè)外部換熱裝置2， 一個(gè)再生裝置4，和太陽(yáng)能集熱器。電廠煙氣進(jìn)入吸收裝置 1，其中的二氧化碳被吸收劑吸收，去除了二氧化碳的煙氣進(jìn)入煙囪7排走。富二氧化碳吸收 劑經(jīng)過內(nèi)部換熱器3換熱之后，進(jìn)入再生裝置4進(jìn)行再生，釋放出二氧化碳?xì)怏w，而再生后 的吸收劑再經(jīng)過內(nèi)部換熱器3和外部換熱器2換熱之后回到吸收裝置1。圖1中采用非聚光 型太陽(yáng)能集熱器5，通過太陽(yáng)能換熱器8為再生裝置提供能量。圖2中采用聚光型太陽(yáng)能集 熱器9，將再生裝置置于太陽(yáng)能集熱器焦點(diǎn)或焦線處，直接利用太陽(yáng)光對(duì)吸收劑進(jìn)行再生。 該系統(tǒng)可以用于吸收劑再生溫度較高的情況，或者可以用于較高的壓力下。太陽(yáng)能提供能量 如果不能滿足全部能量要求，則采用常規(guī)方法補(bǔ)充，在圖中不再單獨(dú)畫出。吸收劑循環(huán)的動(dòng) 力由泵6來(lái)提供。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，可以是利用液體吸收劑的吸收塔ll，如圖3所 示。含有一定濃度二氧化碳的煙氣通入吸收塔11，其中的二氧化碳被吸收塔內(nèi)的吸收劑吸收， 而氮?dú)鈩t可以排入煙囪7;吸收了二氧化碳的富液通過內(nèi)部換熱器3吸收一定的熱量，進(jìn)入 再生裝置4進(jìn)行再生，再生裝置所需的熱量部分由太陽(yáng)能集熱器5提供，不足部分由電廠抽 取蒸汽提供。再生后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過冷凝器IO去除水分后得到純凈的二氧化碳，可 以用于埋存或工業(yè)應(yīng)用。再生后得到的貧液經(jīng)過內(nèi)部換熱器3和外部換熱器2換熱之后，回 到吸收塔ll進(jìn)行循環(huán)利用。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，也可以采用膜吸收裝置12，如圖4所示。含有 一定濃度二氧化碳的煙氣通入膜吸收裝置12，其中的二氧化碳被膜吸收裝置中流過的吸收劑 吸收，而氮?dú)鈩t可以排入煙囪7;吸收了二氧化碳的富液通過內(nèi)部換熱器3吸收一定的熱量， 進(jìn)入再生裝置4進(jìn)行再生，再生裝置所需的熱量部分由太陽(yáng)能集熱器5提供，不足部分由電 廠抽取蒸汽提供。再生后產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過冷凝器10去除水分后得到純凈的二氧化 碳，可以用于埋存或工業(yè)應(yīng)用。再生后得到的貧液經(jīng)過內(nèi)部換熱器3和外部換熱器2換熱之 后，回到膜吸收裝置12進(jìn)行循環(huán)利用。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，也可以是利用固體吸收劑的吸收裝置，如圖5所示。煙氣通入吸收裝置13中，二氧化碳被吸收，氮?dú)馀湃霟焽?，形成的產(chǎn)物運(yùn)送到再生 裝置14，利用聚光型太陽(yáng)能集熱器9提供的熱量進(jìn)行再生，產(chǎn)生的二氧化碳可以用于埋存或 工業(yè)應(yīng)用，再生后的吸收劑經(jīng)過換熱器2換熱后回到吸收裝置13進(jìn)行循環(huán)利用。
權(quán)利要求
1.一種利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a.一個(gè)二氧化碳吸收裝置(1)，用于吸收煙氣中的二氧化碳；該二氧化碳吸收裝置是采用液體吸收劑的吸收裝置；b.一個(gè)內(nèi)部換熱裝置(3)，用于從吸收裝置出來(lái)的吸收了二氧化碳的富液與從再生裝置出來(lái)的貧液進(jìn)行熱交換；c.一個(gè)外部換熱裝置(2)，用于將從內(nèi)部換熱器(3)換熱后的貧液進(jìn)一步降低溫度；d.一個(gè)再生裝置，用于將從內(nèi)部換熱器出來(lái)的富液分解，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w和貧液；e.一個(gè)用于給再生裝置提供熱量的熱源；其特征在于所述的熱源采用太陽(yáng)能集熱器。
2. 按照權(quán)利要求1所述的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于所述的太 陽(yáng)能集熱器采用非聚光型太陽(yáng)能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。
3. 按照權(quán)利要求1所述的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于所述的太 陽(yáng)能集熱器采用聚光型的太陽(yáng)能集熱器，所述的再生裝置置于太陽(yáng)能集熱器的焦點(diǎn)或焦線處， 直接利用太陽(yáng)光對(duì)吸收劑進(jìn)行再生。
4. 按照權(quán)利要求l、 2或3所述的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于 所述的液體吸收劑的吸收裝置采用吸收塔或膜吸收裝置。
5. —種利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括a. —個(gè)采用固體吸收劑的二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；b. —個(gè)外部換熱裝置(2)，用于降低從再生裝置出來(lái)的吸收劑溫度；c. 一個(gè)再生裝置，用于將從吸收裝置出來(lái)的吸收劑分解，產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w和再生后的 吸收劑；d. —個(gè)用于給再生裝置提供熱量的熱源； 其特征在于所述的熱源采用太陽(yáng)能集熱器。
6. 按照權(quán)利要求4所述的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于所述的太 陽(yáng)能集熱器采用非聚光型太陽(yáng)能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。
7. 按照權(quán)利要求4所述的利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，其特征在于所述的太 陽(yáng)能集熱器采用聚光型的太陽(yáng)能集熱器，所述的再生裝置置于太陽(yáng)能集熱器的焦點(diǎn)或焦線 處，直接利用太陽(yáng)光對(duì)吸收劑進(jìn)行再生。
全文摘要
利用太陽(yáng)能脫除煙氣中二氧化碳的系統(tǒng)，涉及煙氣中脫除二氧化碳的設(shè)備。該系統(tǒng)包括一個(gè)用于吸收煙氣中二氧化碳的吸收裝置、內(nèi)部換熱裝置、外部換熱裝置、再生裝置和太陽(yáng)能集熱器。本發(fā)明通過在二氧化碳分離過程中使用太陽(yáng)能，為吸收劑再生提供所需要的熱能。煙氣進(jìn)入吸收裝置，其中的二氧化碳被吸收劑吸收，去除了二氧化碳的煙氣進(jìn)入煙囪排走；富二氧化碳吸收劑經(jīng)過內(nèi)部換熱器換熱之后，進(jìn)入再生裝置進(jìn)行再生，釋放出二氧化碳?xì)怏w，而再生后的吸收劑再經(jīng)過內(nèi)部換熱器和外部換熱器換熱之后回到吸收裝置。本發(fā)明能夠有效降低電廠煙氣分離二氧化碳系統(tǒng)的能耗，減少?gòu)碾姀S抽取的蒸汽量，從而節(jié)約能源。
文檔編號(hào)B01D53/62GK101234281SQ20071017747
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月16日
發(fā)明者佟會(huì)玲, 徐旭常, 彥 李, 王淑娟, 禚玉群, 博 趙, 陳昌和 申請(qǐng)人:清華大學(xué)