CN107630727B - 一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统 - Google Patents
一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统，包括氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统，所述氨法CO2捕集系统与所述卡琳娜发电系统共用发生器、回热器、第三溶液泵、第二节流阀和吸收器；所述卡琳娜发电系统与所述喷射式制冷系统共用喷射器和冷凝器；所述发生器上设置有中低品位热源进口和中低品位热源出口。本发明架构了一个NH3为基础工质的联供系统，该联供系统节约设备，能源利用效率高，有效降低了碳捕集过程的能耗问题，同时实现了发电、制冷和碳捕集。
Description
技术领域
本发明属于多联供技术领域，更具体的说，本发明涉及一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统。
背景技术
节能减排是当前能源结构调整的重要目标，是国民经济健康发展的重要举措。如何同时实现节能和减排成为热点话题。温室效应的突出，碳捕集成为一项重要的减排手段。基于化学吸收剂的化学吸收方法，特别是以氨法二氧化碳捕集技术为代表的化学吸收方法成为关注的焦点。有趣的是，工业余热和可再生能源等大量的中低温热能广泛存在，而氨法二氧化碳捕集技术的吸收和解析过程恰好能够实现溶剂气体的升压，并形成高温高压的NH3和CO2的混合蒸汽。如能实现中低温热能发电循环过程工质泵的替代，则能有效降低发电过程自用电，同时替代部分碳捕集过程中的能耗。
近年来，中低温双工质发电循环，特别是卡琳娜发电循环的发展，有效地提高了双工质循环的发电效率。进一步，如能将发电后的乏汽的余能进一步能用来他用，如满足大量的制冷负荷需求，则更进一步提高系统的完善度。因此，本发明以发生和吸收为基本过程，借助NH3、H2O和CO2三元工质的热物理特性，有机地将氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统进行耦合，形成一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统，同时实现了发电、制冷和碳捕集过程，有效降低了碳捕集过程的能耗，系统具有较高的能源利用效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出多联供技术领域，更具体的说，本发明涉及一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统。
为解决上述背景技术中提出的技术问题，本发明采用的技术方案是：一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统，包括氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统，所述氨法CO2捕集系统与所述卡琳娜发电系统共用发生器、回热器、第三溶液泵、第二节流阀和吸收器；所述卡琳娜发电系统与所述喷射式制冷系统共用喷射器和冷凝器；所述发生器上设置有中低品位热源进口和中低品位热源出口。
所述氨法CO2捕集系统包括以管线依次相连的吸收塔、第一溶液泵、发生器、回热器、第二节流阀、吸收器以及第二溶液泵，所述回热器与吸收器之间连接有第三溶液泵。
所述卡琳娜发电系统包括以管线依次相连的发生器、两相膨胀机、T型管分离器、喷射器、冷凝器、吸收器、第三溶液泵、回热器，所述两相膨胀机连接有发电机，所述T型管分离器上设置有高纯度CO2烟气出口。
所述喷射式制冷系统包括以管线依次相连的喷射器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器。
本发明的有益效果：
1、本发明架构了一个NH3为基础工质的联供系统，该联供系统节约设备，能源利用效率高，有效降低了碳捕集过程的能耗问题，同时实现了发电、制冷和碳捕集。
2、在实现废热烟气余热利用的同时，能够进行废热烟气的碳捕集，同时实现废热烟气中热能利用和碳汇的捕集。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记：1-吸收塔，2–第一溶液泵，3-发生器，4-两相膨胀机，5-发电机，6-T型管分离器，7-喷射器，8-冷凝器，9-蒸发器，10-第一节流阀，11-吸收器，12-第二溶液泵,13-回热器，14-第三溶液泵，15-第二节流阀，16-中低品位热源进口，17-中低品位热源出口，18-低浓度CO2烟气出口，19-高纯度CO2烟气出口。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
实施例：
如图1所示，一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统，包括氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统，所述氨法CO2捕集系统包括以管线依次相连的吸收塔1、第一溶液泵2、发生器3、回热器13、第二节流阀15、吸收器11以及第二溶液泵12，所述回热器13与吸收器11之间连接有第三溶液泵14；所述卡琳娜发电系统包括以管线依次相连的发生器3、两相膨胀机4、T型管分离器6、喷射器7、冷凝器8、吸收器11、第三溶液泵14、回热器13，所述两相膨胀机4连接有发电机5，所述T型管分离器6上设置有高纯度CO2烟气出口19；所述喷射式制冷系统包括以管线依次相连的喷射器7、冷凝器8、第一节流阀10、蒸发器9；所述氨法CO2捕集系统与所述卡琳娜发电系统共用发生器3、回热器13、第三溶液泵14、第二节流阀15和吸收器11；所述卡琳娜发电系统与所述喷射式制冷系统共用喷射器7和冷凝器8；所述发生器3上设置有中低品位热源进口16和中低品位热源出口17。
本发明的中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统工作过程如下：
电厂排放的中低温高浓度CO2烟气从中低品位热源进口16进入发生器3驱动发生器3后，降温为较低温度的高浓度CO2烟气，从中低品位热源出口17引入吸收塔1，被吸收塔1内氨水溶液吸收烟气中的CO2后，变成低浓度CO2的废烟气从吸收塔1的低浓度CO2烟气出口18排出；吸收CO2后的氨水溶液经第一溶液泵2输运至发生器3，吸收中低品位烟气余热的热量后解析发生出高温高压NH3和CO2混合蒸汽，NH3和CO2混合蒸汽后进入两相膨胀机4中膨胀做功带动发电机5输出电能；做功后的乏气进入T型管分离器6，混合蒸汽经分离后，其中的CO2经出口19排除，形成较高压力的CO2纯质气体。此时，完成烟气的碳捕集和余热发电循环。
剩余压力较高的NH3乏气进入喷射器7中，在喷射器7喷嘴中减压增速，将蒸发器9工质出口的气体引射至喷射器7中，二者在混合室混合扩压至制冷循环的冷凝压力，随后进入冷凝器8中冷凝至液态；从冷凝器8出来的液态工质一部分进入第一节流阀10降压回到蒸发器9中，从而实现制冷循环，另一部分则进入吸收器11中，继续进行碳捕集和发电循环；其中，吸收器11中的氨水浓溶液一部分经第三溶液泵14升压后送入回热器13后，再进入发生器3，另一部分经第二溶液泵12升压后进入吸收塔1中吸收烟气中的CO2后经第一溶液泵2升压至发生器3中，在所述发生器3中，浓氨浓CO2溶液经中低品位烟气余热加热至沸腾，产生的高温高压NH3与CO2混合蒸汽进入两相膨胀机4；所述发生器3中的氨水稀溶液进入回热器13中，与来自所述吸收器11的氨水浓溶液进行热交换，后经过第二节流阀15后进入吸收器11。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (1)
1.一种中低温热能驱动的发电、制冷及碳捕集耦合系统，包括氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统，其特征在于，所述氨法CO2捕集系统与所述卡琳娜发电系统共用发生器(3)、回热器(13)、第三溶液泵(14)、第二节流阀(15)和吸收器(11)；所述卡琳娜发电系统与所述喷射式制冷系统共用喷射器(7)和冷凝器(8)；所述发生器(3)上设置有中低品位热源进口(16)和中低品位热源出口(17)；
所述氨法CO2捕集系统包括以管线依次相连的吸收塔(1)、第一溶液泵(2)、发生器(3)、回热器(13)、第二节流阀(15)、吸收器(11)以及第二溶液泵(12)，所述回热器(13)与吸收器(11)之间连接有第三溶液泵(14)；所述卡琳娜发电系统包括以管线依次相连的发生器(3)、两相膨胀机(4)、T型管分离器(6)、喷射器(7)、冷凝器(8)、吸收器(11)、第三溶液泵(14)、回热器(13)，所述两相膨胀机(4)连接有发电机(5)，所述T型管分离器(6)上设置有高纯度CO2烟气出口(19)；
所述喷射式制冷系统包括以管线依次相连的喷射器(7)、冷凝器(8)、第一节流阀(10)、蒸发器(9)。
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