[發明專利]獨立太陽能相變梯級蓄熱間接熱力驅動脫除CO2的系統

在審

• 申請號: 201510702021.2
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN105258141A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 趙軍;劉良旭;安青松;鄧帥;李澤林
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F23J15/02
• 分類號: F23J15/02;F23J15/06;F25B27/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種利用熱力驅動脫除CO₂的技術，具體涉及一種獨立太陽能相變梯級蓄熱間接熱力驅動脫除CO₂的系統。

背景技術

化石燃料的燃燒排放導致大氣中二氧化碳的濃度逐漸增大，全球氣候日益變暖，煙氣經CO₂脫除后再排入空氣成為應對氣候變化的重要戰略選項。因此，應對全球氣候變化和酸雨污染的關鍵是控制二氧化碳的排放。回收分離的二氧化碳有著廣泛的工業應用價值，不僅可以作為碳元素的來源，還可以通過不同的反應途徑，生成多種關乎國計民生的碳產品，具有巨大的經濟效益和環境效益。

經過對現有技術文獻的檢索發現，目前，工業上進行二氧化碳捕集的技術中以太陽能作為解吸熱源的系統較少，且多以工業熱源為主，太陽能熱源為輔進行多熱源聯合供熱進行再生過程，且系統無換熱效率高、溫度恒定的相變梯級蓄熱材料，這就降低了太陽能集熱供熱系統的穩定性。如歐專局公布號為WO2008009049A1的專利文獻中公開了一種CO2CAPTUREUSINGSOLARTHERMALENERGY(利用太陽能集熱捕集二氧化碳)。該系統利用太陽能作為解吸熱源對電廠的二氧化碳進行直接集熱捕集，但是系統中無太陽能蓄熱和熱流緩沖設備，使得系統穩定性不強，增加了控制的難度。

中國專利公布號為CN101234281A的專利文獻中公開了一種利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統。該發明通過在二氧化碳分離過程中使用太陽能為吸收劑再生提供所需要的熱能。其過程是煙氣進入吸收裝置，其中的二氧化碳被吸收劑吸收，去除了二氧化碳的煙氣進入煙囪排走，富二氧化碳吸收劑經過內部換熱器換熱之后，進入再生裝置利用太陽能集熱提供的熱量進行吸收劑再生和二氧化碳的解吸。該發明能夠有效降低電廠煙氣分離二氧化碳系統的能耗，減少從電廠抽取的蒸汽量，但是其最大不足是太陽能作為解吸熱源具有一定的波動性和不穩定性，而再生系統需要穩定熱源提供，因此系統的可靠性就受到很大的影響。

中國專利公布號為CN102258927A的專利文獻中公開了一種燃煤電廠煙氣二氧化碳捕獲裝置。該發明該裝置主要是由靜電除塵系統，煙氣余熱利用系統，太陽能輔助光熱系統、脫硫系統、CO₂制冷回收系統以及CO₂高溫吸收系統等組成。該裝置設置的煙氣余熱利用系統和太陽能輔助光熱系統大大提高了熱利用率，降低了運行成本。但是，系統僅是增加了太陽能輔助系統，無太陽能集熱緩沖或者蓄熱設備，增加的系統運行控制的難度，在實際的工程操作中具有一定的難度。

綜上所述，現有二氧化碳脫除技術中利用太陽能等可再生能源作為解吸熱源的系統多以同多種形式的熱源進行聯合供熱，獨立的太陽能供能由于其不穩定性還沒能應用到工業中，針對本專利的目的目前還無有效系統，為了克服獨立太陽能集熱作為再生熱源的不足，亟需將換熱效果好，蓄能量和溫度穩定的相變蓄熱系統增加進系統來提高利用太陽能燈清潔能源的利用率和擴大其利用范圍。如果能實現二氧化碳脫除系統與可再生能源提供再生熱力驅動的穩定可靠集成，既能實現對二氧化碳的減排要求，又能最大限度地利用清潔性可再生能源的優點，提高二氧化碳捕集的經濟性。同時增加梯級相變蓄熱技術，保持換熱介質與相變蓄熱材料恒定的換熱溫差，增強換熱效果，增強太陽能集熱的可靠性，實現節能減排的雙豐收，進而提高二氧化碳捕集的綜合效益。

發明內容

本發明的目的在于解決現有脫碳設備再生熱力驅動能耗大的技術瓶頸，同時克服太陽能直接提供熱力驅動可靠性不足的缺點。利用太陽能作為解吸熱力驅動熱源，充分利用可再生清潔能源實現減排的目的，同時增加梯級相變蓄熱材料對太陽能集熱進行能量的蓄存，保持換熱介質與相變蓄熱材料之間的換熱溫差，增強換熱效果的同時，提高了太陽能作為熱力驅動熱源的可靠性；同時省去了常規系統中的高溫溶液泵和吸收器2前的冷凝器，利用可再生能源進行節能減排的同時，降低初投資和運行成本。