[發(fā)明專利]一種基于光譜調(diào)制的噴霧式太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)及工作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211720152.X
• 申請日: 2022-12-30
• 公開（公告）號: CN115869734A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 涂茂萍;張丹;楊越;袁洋;王一笑;鄭巨淦
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;F24S60/00;F24S23/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

一種基于光譜調(diào)制的噴霧式太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)及工作方法，該系統(tǒng)由CO₂及噴霧式解吸部分、太陽能蓄熱部分、太陽能聚焦部分組成。CO₂吸收及噴霧式解吸部分包括吸收塔、富液循環(huán)泵和貧液循環(huán)泵、熱回收器、緩沖分離器、循環(huán)泵、雙通道霧化噴嘴和噴霧式解吸塔；太陽能蓄熱部分包括放熱器、蓄熱器、霧化集熱腔室，蓄熱材料循環(huán)泵和換熱工質(zhì)增壓泵；太陽能聚焦部分包括第一聚光器和第二聚光器。本發(fā)明提出基于太陽能光譜調(diào)制的碳捕集系統(tǒng)及工作方法，根據(jù)吸收劑以及換熱工質(zhì)對特定波長太陽能吸收性能較好的特性，增強(qiáng)工質(zhì)對太陽能吸收效果，實現(xiàn)太陽能為碳捕集過程提供能量。同時采用蓄熱裝置，平衡太陽能間歇性，減少碳捕集過程對傳統(tǒng)能源的消耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳捕集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光譜調(diào)制的噴霧式太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)及工作方法，基于光譜調(diào)制原理，利用太陽能實現(xiàn)高效、快速、均勻加熱的技術(shù)，可實現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換，并為碳捕集系統(tǒng)提供能量。

背景技術(shù)

全球變暖問題正日益加劇，對世界造成的影響不容忽視，其中二氧化碳的排放成為焦點(diǎn)。在我國各類行業(yè)中，碳排放集中在火力發(fā)電、供暖、化工等領(lǐng)域，其中火力發(fā)電約占碳排放總量的三分之一。因此，對火力發(fā)電廠采取碳捕集以及碳封存技術(shù)能夠有效減少碳排放。

傳統(tǒng)火力發(fā)電廠碳捕集技術(shù)以高溫蒸汽為熱源為碳捕集解吸過程提供能量，這種方式降低了電廠輸出功率，造成了不可忽視的經(jīng)濟(jì)損失。采用太陽能輔助的碳捕集系統(tǒng)能夠降低或階段性取代蒸汽供能，但目前太陽能利用系統(tǒng)占地較大，集熱效率低，穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到現(xiàn)有太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)集熱成本高、占地大等限制性，本發(fā)明的目的是利用稀土元素對太陽光的光譜調(diào)制作用，提供一種基于太陽能光譜調(diào)制的噴霧式太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)及工作方法，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能高效利用的碳捕集過程。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種基于太陽能光譜調(diào)制的太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)，該系統(tǒng)由CO₂吸收及噴霧式解吸部分、太陽能蓄熱部分、太陽能聚焦系統(tǒng)部分組成。

所述CO₂吸收及噴霧式解吸部分包括吸收塔1、富液循環(huán)泵2和貧液循環(huán)泵4、熱回收器3、緩沖分離器11、循環(huán)泵12、雙通道霧化噴嘴15和噴霧式解吸塔5；吸收塔1下部設(shè)置煙氣入口和上部設(shè)置煙氣出口，吸收塔1下部的富液出口經(jīng)過富液循環(huán)泵2與熱回收器3富液入口相連；吸收塔1上部的貧液入口與熱回收器3貧液出口相連接；所述噴霧式解吸塔5上部設(shè)置CO₂出口，中部外殼由高透光材料制成，下部設(shè)置貧液出口并內(nèi)置放熱器6；放熱器6的入口和出口分別連接蓄熱器8蓄熱材料出口和入口；所述雙通道霧化噴嘴15位于噴霧式解吸塔5頂部，包括吸收劑通道和混合顆粒通道，吸收劑通道與熱回收器3富液出口連接，混合顆粒通道中間經(jīng)過循環(huán)泵12與緩沖分離器11下部出口連接；所述緩沖分離器11中間設(shè)置濾網(wǎng)，將其分為上下兩部分，分別設(shè)置上部貧液出口，下部入口和下部出口，上部貧液出口經(jīng)過貧液循環(huán)泵4與熱回收器3貧液入口連接；下部入口與噴霧式解吸塔5下部的貧液出口連接；下部出口經(jīng)過循環(huán)泵12與雙通道霧化噴嘴15中的混合顆粒通道連接；

所述太陽能蓄熱部分包括放熱器6、蓄熱器8、霧化集熱腔室9，蓄熱材料循環(huán)泵13和換熱工質(zhì)增壓泵14；霧化集熱腔室9的一側(cè)壁面為進(jìn)光側(cè)，另一側(cè)壁面為調(diào)光側(cè)，底部設(shè)置換熱工質(zhì)釋放口和頂部設(shè)置的霧化噴嘴；蓄熱器8中設(shè)有蓄熱材料入口和蓄熱材料出口、換熱工質(zhì)入口和換熱工質(zhì)出口，換熱工質(zhì)入口連接霧化集熱腔室9換熱工質(zhì)釋放口，換熱工質(zhì)出口經(jīng)過換熱工質(zhì)增壓泵14連接霧化集熱腔室9頂部設(shè)置的霧化噴嘴；蓄熱材料入口連接放熱器6的出口，蓄熱材料出口經(jīng)過蓄熱材料循環(huán)泵13連接放熱器6的入口；

所述太陽能聚焦部分包括聚光器7和10。聚光器7以環(huán)形陣列布置在噴霧解吸塔5周圍；聚光器10采用平行陣列，布置在霧化集熱腔室9周圍。

一種基于太陽能光譜調(diào)制的太陽能輔助碳捕集系統(tǒng)的工作方法，包括如下循環(huán)：