CN207716683U - 基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站，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捕集系统和所述卡琳娜发电系统耦合一可再生供热系统，所述可再生供热系统光电驱动所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统内的各溶液泵，所述可再生供热系统还包括：一路经能源分配器为所述发生器提供热驱动，另一路由能源分配器输入至供热端。本实用新型在实现废热烟气余热利用的同时，能够进行废热烟气的碳封存，同时实现废热烟气中热能利用和碳汇的捕集。
Description
技术领域
本实用新型属于多联供技术领域，更具体的说，本实用新型涉及一种基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站。
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、减排、能源梯级利用成为热点话题。基于固碳的区域能源站是多能源互补的一项重要措施。基于化学吸收剂的化学吸收方法，特别是以氨法二氧化固碳技术为代表的化学吸收方法成为关注的焦点。可再生是一种广泛存在的可再生能源，而氨法二氧化固碳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。如能实现可再生热电驱动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，同时替代部分固碳过程中的能耗。已有的能源站很少考虑泵的能量消耗，可再生作为热电驱动的能源站能够实现冷电热固碳的区域能源利用。
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，则更进一步提高能源站的完善度。因此，本实用新型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捕集能源站、卡琳娜发电能源站和喷射式制冷能源站、可再生热电驱动能源站进行耦合，形成一种可再生热电驱动的发电、制冷、供热及固碳耦合能源站，同时实现了发电、制冷、供热和固碳过程，有效降低了固碳过程的能耗，能源站具有较高的能源利用效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站。
为解决上述背景技术中提出的技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站，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,所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统耦合一可再生供热系统，所述可再生供热系统光电驱动所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统内的各溶液泵；所述可再生供热系统还包括：一路热驱动所述发生器，另一路输入至供热端。
所述可再生供热系统光电驱动由可再生能源经过光伏发电设备产生。
所述可再生供热系统一路热驱动发生器是采用所述可再生能源经集热器和能源分配器输入，所述发生器另一侧设置有输送高浓度CO2烟气的可再生能源出口管连接至所述氨法CO2捕集系统。
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；
所述第一溶液泵、第二溶液泵以及第三溶液泵均由可再生能源经过光伏发电设备提供电能驱动。
所述可再生能源优选太阳能。
所述吸收塔的侧线设置有低浓度CO2烟气出口管，所述低浓度CO2烟气出口管经多级压缩冷却装置输送至固碳封存装置。
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、第一节流阀和蒸发器。
所述蒸发器用于冷却。
所述可再生供热系统另一路经集热器、能源分配器和换热器输入至供热端。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型架构了一个可再生发电、供热驱动能源站，及一个NH3为基础工质的联供能源站，能源站具有较高的能源利用效率，有效降低了固碳捕集过程的能耗问题，同时实现了发电、制冷、供热和固碳过程。在实现废热烟气余热利用的同时，能够进行废热烟气的碳封存，同时实现废热烟气中热能利用和碳汇的捕集。
2、本实用新型切合“十三五”时期能源发展利用战略，积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。在充分合理利用可再生能源的基础上积极探索固碳技术，为转化和固定对温室效应贡献作用较大的CO2的研究奠定基础。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
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-能源分配器，17-可再生能源出口管，18-低浓度CO2烟气出口管，19-高纯度CO2烟气出口，20-换热器，21-供热端，22-多级压缩冷却装置，23-固碳封存装置，24-光伏发电设备，25-可再生能源，26-集热器。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。本实用新型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实用新型，并不对本实用新型作任何的限制。
图1为本实用新型流程示意图，本实用新型基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站是基于氨水溶液的吸收及解析过程，为发电、制冷、供热及固碳捕集耦合系统，包括氨法CO2捕集系统、卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统以及可再生供热系统，所述可再生供热系统光电驱动所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统内的各溶液泵，本实施例所述可再生供热系统光电驱动由可再生能源25，不限于太阳能、风能、水力、生物质能，本实施例可再生能源25优选太阳能，经过光伏发电设备24产生电能，驱动所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统内的所述第一溶液泵2、第二溶液泵12以及第三溶液泵14；所述可再生供热系统还包括：一路热驱动所述发生器3，另一路输入至供热端21；本实施例热驱动发生器3是采用所述可再生能源25经集热器26和能源分配器16输入发生器3，所述发生器3另一侧设置有输送高浓度CO2烟气的可再生能源出口管17连接至所述氨法CO2捕集系统。
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、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；
所述第一溶液泵2、第二溶液泵12以及第三溶液泵14均由可再生能源25经过光伏发电设备24提供电能驱动。
所述吸收塔1的侧线设置有低浓度CO2烟气出口管18，所述低浓度CO2烟气出口管18经多级压缩冷却装置22输送至固碳封存装置23；
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；
可见，氨法CO2捕集系统和卡琳娜发电系统实现了发生器3、回热器13、第三溶液泵14、第二节流阀15、吸收器11的共用。
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，所述蒸发器9用于冷却；
可见，卡琳娜发电系统和喷射式制冷系统实现了喷射器7、冷凝器8的共用。
所述可再生供热系统包括可再生能源25、光伏发电设备24、第一溶液泵2、第二溶液泵12、第三溶液泵14、集热器26、能源分配器16、热交换器20、供热端21；
可见可再生供热系统和氨法CO2捕集系统实现了第一溶液泵泵2、第二溶液泵12、第三溶液泵14的共用。
本实用新型工作过程如下：
可再生能源25，通过光伏发电设备24，供给第一溶液泵2、第二溶液泵12，通过集热器26，经过能源分配器16分成两路，一路进入发生器3并驱动发生器3后，降温为较低温度的高浓度CO2烟气由可再生能源出口管17引入吸收塔1的侧部，被吸收塔1内氨水溶液吸收高浓度CO2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烟气出口管18排出；另一路热源经过换热器20输出热源供给供热端21；吸收CO2的氨水溶液经第一溶液泵2输运至发生器3，发生器3吸收可再生能源25输出至集热器26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经高纯度CO2烟气出口19排出，形成较高压力的CO2纯质气体。此时，完成烟气的固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，继续进行固碳捕集和发电循环；
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，在发生器3中，一部分浓氨浓CO2溶液吸收可再生能源25的热量加热至沸腾，产生的高温高压NH3与CO2混合蒸汽进入两相膨胀机4，一部分浓氨浓CO2溶液经可再生能源出口管17进入吸收塔1，经过低浓度CO2烟气出口管18进入CO2气体的多级压缩冷却装置22压缩成液体，进入固碳封存装置23；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实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.基于可再生能源驱动的冷热电固碳联供多能流区域能源站，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(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),其特征在于，所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统耦合一可再生供热系统，所述可再生供热系统光电驱动所述氨法CO2捕集系统和所述卡琳娜发电系统内的各溶液泵；所述可再生供热系统还包括：一路热驱动所述发生器(3)，另一路输入至供热端(21)。
2.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述可再生供热系统光电驱动由可再生能源(25)经过光伏发电设备(24)产生。
3.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述可再生供热系统一路热驱动发生器(3)是采用所述可再生能源(25)经集热器(26)和能源分配器(16)输入，所述发生器(3)另一侧设置有输送高浓度CO2烟气的可再生能源出口管(17)连接至所述氨法CO2捕集系统。
4.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：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)；
所述第一溶液泵(2)、第二溶液泵(12)以及第三溶液泵(14)均由可再生能源(25)经过光伏发电设备(24)提供电能驱动。
5.根据权利要求2、3或4所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述可再生能源(25)优选太阳能。
6.根据权利要求4所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述吸收塔(1)的侧线设置有低浓度CO2烟气出口管(18)，所述低浓度CO2烟气出口管(18)经多级压缩冷却装置(22)输送至固碳封存装置(23)。
7.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：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)。
8.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：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)和蒸发器(9)。
9.根据权利要求8所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述蒸发器(9)用于冷却。
10.根据权利要求1所述的多能流区域能源站，其特征在于：所述可再生供热系统另一路经集热器(26)、能源分配器(16)和换热器(20)输入至供热端(21)。
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