本實用新型涉及一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，屬于制冷工程及化學工程技術領域。
背景技術：
能源是社會發展的重要物質基礎。當前我國能源問題日益嚴峻，主要體現在能源利用效率低、經濟效益差及能源消費迅速增長、生態環境壓力明顯等方面。我國現有電站中還是以火力發電為主，在火電廠的運行中，煤炭燃燒會產生大量的煙氣，如果不對其加以回收利用，既污染了環境也浪費了大量的熱能。
為了節約資源，實現社會經濟的可持續發展，在國家大力倡導“節能減排”能源利用政策的大環境下，對煙氣中的二氧化碳和余熱進行回收利用就成為了大勢所趨。現有的回收裝置基本上都只對煙氣中的二氧化碳氣體(某種單一氣體成分)進行回收或是只對煙氣余熱進行回收利用，而且這些回收裝置還存在著換熱效率低、系統能耗大、結構復雜、成本高等問題，不能真正意義上實現對煙氣中的二氧化碳和余熱進行綜合利用。
中國專利(公開號CN103446848A)公開了一種二氧化碳回收系統，該系統通過反復在吸收塔中吸收二氧化碳和在再生塔中釋放二氧化碳而分離和回收廢氣中的二氧化碳。但是該系統存在能耗高，蒸汽消耗量大等問題，因此回收二氧化碳的成本勢必會提高。
中國專利(公開號CN204337980U)公開了一種二氧化碳回收裝置，該裝置將熱泵系統與二氧化碳捕集系統相結合，使蒸汽冷凝液的低品位熱量得到了高效利用，并能降低低壓蒸汽的需求量，降低整個系統的能耗。但是由于該裝置還是基于傳統的化學吸收法，需要配置兩個吸收塔和兩臺熱泵機組，從而使該裝置的結構變得復雜。
中國專利(公開號CN102705862A)公開了一種火電機組鍋爐煙氣余熱利用的方法及其裝置，該方法是將煙氣分流成兩部分，一部分煙氣對送入鍋爐的空氣進行預熱，另一部分煙氣對高壓給水進行加熱，然后再將加熱后的高壓給水直接送入鍋爐。該方法雖然提高了煙氣整體的利用率，從整體上降低了火電機組的能耗，但是只對煙氣余熱進行回收，而且系統結構也比較復雜。
因此，在這種情況下開發一種既能回收煙氣中二氧化碳氣體，同時又能對煙氣余熱進行利用的裝置，具有提高能源利用率、節約能源的重要意義。
技術實現要素：
本實用新型是為解決上述問題而提出的，目的在于結合吸收式制冷循環，提供一種不僅可以對煙氣中的二氧化碳氣體進行有效回收，同時也能對煙氣余熱進行有效利用的基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，本實用新型采用了以下技術方案：
一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，采用制冷工質對吸收式制冷與水合反應結合,用于回收經除塵脫硫后的煙氣中的二氧化碳,其特征在于，其特征在于，包括：吸收式制冷部，用于給煙氣初步降溫得到較低溫煙氣,并能通過冷凝節流后蒸發換熱得到低溫液體和循環再用于吸收式制冷的制冷蒸汽；干燥冷卻增壓部，用于將從發生器排出的較低溫煙氣進行干燥、增壓以及冷卻而得到一定壓力和溫度的低溫煙氣；水合反應部，用于進行水合反應，具有內腔和設置在內腔外部的進氣管、排氣管、進水管、排漿管，進氣管用于將低溫煙氣引入內腔，排氣管，設置于內腔的頂部，用于將未參與水合反應的煙氣排出內腔，排漿管用于排出水合反應得到的水合物漿；以及水合物分離部，具有進水口和排水口，進水口與排漿管連接，水合分離部用于引入水合物漿后進行分離，得到分離水和二氧化碳水合物后由排水口排出，其中，低溫液體從冷卻盤管的入口進入后從其出口流出內腔，用于冷卻煙氣，進水管用于將外部供水引入內腔而與低溫煙氣接觸發生水合反應，進氣管與排氣管均設置有閥門，用于調節內腔的壓力。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，制冷部包括順序連接的吸收器、溶液泵、溶液換熱器、發生器、冷凝器、節流構件、蒸發器，發生器具有冷劑蒸汽出口、制冷工質對溶液出口和設置在其內部的換熱盤管，發生器中的換熱盤管的入口從煙氣管道引入煙氣，蒸發器內部具有蒸發管，吸收器的入口、溶液泵、溶液換熱器、制冷工質對溶液出口首尾連接，形成用于制冷工質對溶液的循環管路，冷劑蒸汽出口、冷凝器、節流構件以及蒸發器通過管道順序連接，蒸發器再連接到吸收器上，形成用于制冷劑循環的循環管路，蒸發管的入口與冷卻盤管的出口端連接，蒸發管的出口與冷卻盤管的入口端連接。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，干燥冷卻增壓部包括干燥器、氣體增壓泵、水冷卻器，干燥器的入口與換熱盤管的出口連接，干燥器出口、氣體增壓泵、水冷卻器順次連接，水冷卻器的出口與進氣管連接。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，冷卻盤管的上端為出口，其下端為入口。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中,內腔的底部內側設置有孔板構件，進氣管與內腔的底部連通。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，進水管設置于水合反應部的頂部，進水管進入內腔的一端設置有噴頭。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，排水口與水合反應部通過排水管道連接，用于將分離水引入內腔與低溫煙氣接觸進行水合反應，進水管或排漿管上設置有循環泵。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，分離水和外部供水匯合后通過進水管進入內腔。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，采用以氨為制冷劑的氨-硫氰酸鈉制冷工質對。
本實用新型提供的一種基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，還可以具有這樣的特征：其中，水合反應的溫度為1-5℃，反應壓力為2-3MPa。
實用新型作用與效果
根據本實用新型提供的基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，由于采用吸收式制冷與水合反應結合的方式，在回收二氧化碳的同時也對煙氣余熱進行了利用，在結構簡單成本投入少的前提下，就能獲得較大的回收效率，整體上減少了系統的綜合能耗，大大降低了回收成本。
附圖說明
圖1是本發明的實施例中基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置的結構示意圖。
具體實施方式
實施例
以下結合附圖來說明本實用新型的實施例的具體實施方式。
圖1是本發明的實施例中基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置的結構示意圖。
如圖1所示，基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置10包括吸收式制冷部11、干燥冷卻增壓12、水合反應部13以及水合物分離部14。
吸收式制冷部11包括吸收器15、溶液泵16、溶液換熱器17、發生器18、冷凝器19、節流構件20，蒸發器21。吸收制冷部11通過吸收式制冷對煙氣降溫，并且得到低溫低壓冷媒后蒸發得到循環再用的制冷蒸汽。實施中，制冷劑可以為水或氨，本實施例中以氨為制冷劑，制冷工質對采用氨-硫氰酸鈉，以氨為制冷劑，硫氰酸鈉為吸收劑。
吸收器15用于容納氨-硫氰酸鈉溶液。
溶液泵16的入口與吸收器連接，用于將吸收器15中的制冷工質對溶液泵送出去。
溶液換熱器17為間壁式。
發生器18具有冷劑蒸汽出口23和制冷工質對溶液出口24，分別用于輸出冷劑蒸汽和制冷工質對，發生器18中還設置有換熱盤管25，換熱盤管25的入口與外部煙氣管道26連接，作為外部經除塵脫硫后需要處理的煙氣的入口。
節流構件20用于對從冷凝器19出來的低溫冷媒進行降壓降溫得到低溫低壓冷媒，本實施例中采用節流閥。
蒸發器21內設置有蒸發管22，蒸發管22內有液體，用于與低溫低壓冷媒進行換熱得到低溫液體。本實施例中，蒸發管22中的液體采用鹽水，換熱后得到低溫鹽水。
吸收器15的入口、溶液泵16、溶液換熱器17、發生器18的制冷工質對溶液出口24首尾連接，形成制冷工質對溶液的循環管路，循環過程中，從吸收器15出來的制冷工質對的溶液與從發生器18的制冷工質對溶液出口24出來的制冷工質對的溶液在溶液換熱器17處發生換熱，使得進入發生器18的制冷工質對溶液的溫度較高。
發生器18的冷劑蒸汽出口23、冷凝器19、節流構件20以及蒸發器21通過管道順序連接，蒸發器21再連接到吸收器15上，形成從吸收器15到溶液泵16到溶液換熱器17到發生器18再到冷凝器19到節流構件20到蒸發器21再到吸收器15的循環管路，作為制冷劑的循環管路，本實施例中為氨的循環。
干燥冷卻增壓部12包括干燥器27、氣體增壓泵28以及水冷卻器29。
干燥器27采用間壁式，其入口與發生器18的換熱盤管25的出口連接，用于引入從換熱盤管25的入口進來的煙氣進行干燥。
增壓泵28用于將進入水合反應部13前的煙氣進行增壓。
水冷卻器29采用間壁式。
干燥器27的出口、氣體增壓泵28、水冷卻器29的入口順次連接。
水合反應部13，用于進行水合反應，本實施例中采用反應釜進行。水合反應部13具有內腔30和設置在內腔30外部的進氣管31、排氣管32、進水管33、排漿管34，以及設置在內腔30內的冷卻盤管35。
內腔30的底部設置有孔板構件36，孔板構件36的小孔均勻分布。本實施例中，為了控制水合反應的壓力，在內腔30外還可以設置壓力表供查看內腔30的壓力，也可以設置壓力傳感器感應內腔30的壓力，通過壓力表顯示的壓力，可以人為調控內腔30的壓力，也可以通過壓力傳感器與電控配好，電動自動調控內腔30的壓力。
進氣管31上設置有閥門37，進氣管31的一端與水冷卻器29的出口連接，另一端與內腔30的底部聯通。
排氣管32，排氣管32設置于內腔30的頂部，其上設置有閥門38。
進水管33，設置于內腔30的頂部，進水管33進入內腔30的一端設置有噴頭39，進水管33與外部供水的供水箱40連接。
排漿管34設置于內腔30的下部，用于排出水合反應得到的水合物漿。
冷卻盤管35的出口41在上端，其入口42在下端，其出口41與蒸發器中的蒸發管22的出口連接，其入口42與蒸發管22的入口連接。
水合物分離部14，包括水合分離器43，本實施例中，采用過濾式水合分離器。水合分離器43上具有進水口44和排水口45，進水口44與排漿管34連接，排水口45通過管道連接到供水箱40上，與供水箱40中的外部供水匯合后，通過進水管33在循環泵46作用下，給水合反應部13的內腔30提供水合反應用水。本實施例中，循環泵46設置在進水管33上，實際應用中，循環泵46也可以設置在排漿管34上。
經除塵脫硫后的煙氣中二氧化碳回收過程：
首先，吸收器15中裝有的氨-硫氰酸鈉制冷工質對的溶液，此時的溶液中硫氰酸鈉濃度相對較低，為稀溶液，該稀溶液在溶液泵16作用下經溶液換熱器17后輸送到發生器18中，同時，發生器18內的換熱盤管25通過煙氣管道26引入煙氣，這樣，從吸收器15中引入到發生器18中的稀溶液被煙氣加熱升溫；
然后，一方面，發生器18中的稀溶液中的氨大部分變成冷劑蒸汽，即氨蒸氣，從冷劑蒸汽出口23輸出，剩下的變成了濃溶液，從制冷工質對溶液出口24來到溶液換熱器17，在溶液換熱器17處，該濃溶液與在溶液泵16下從吸收器15泵送到過來的稀溶液進行換熱，將稀溶液升溫，使得進入發生器18的稀溶液溫度較高，而換熱后的濃溶液回到吸收器15中，如此循環，完成了制冷工質對溶液的循環；
另一方面，從發生器18的冷劑蒸汽出口23輸出的氨蒸氣，經冷凝器19冷凝后再經節流構件20節流后，變成低溫低壓冷媒，即液氨，該低溫低壓液氨進入蒸發器21，在蒸發器21作用下，低溫低壓液氨蒸發吸熱再變成冷劑蒸汽，也即氨蒸氣被吸收器15中的硫氰酸鈉吸收回到吸收器，此時溶液中的硫氰酸鈉濃度相對較低，為稀溶液，稀溶液在溶液泵16作用下經溶液換熱器17后輸送回到發生器18中，如此循環，完成了整個制冷循環；
最后，水合反應部13的進水管33將外部供水箱內的水引入水合反應部13的內腔32內通過噴頭39噴出，同時被降溫后的煙氣從發生器18的換熱盤管23中輸出經干燥管25干燥，經增壓泵26增壓到2-3MPa，再經水冷卻器27冷卻使煙氣溫度進一步降低，從水合反應部13的內腔30的底部經底部的孔板構件37上均勻分布的小孔均勻進入內腔30內，與噴頭39噴出的外部供水接觸，而當低溫低壓冷媒蒸發的同時，將蒸發器的蒸發管22中的鹽水降溫得到低于0℃低溫鹽水，該低溫鹽水從蒸發管22的出口流入冷卻盤管35的入口42，再從冷卻盤管35的出口41流回蒸發管22的入口，一直循環保證一直被低溫低壓冷媒蒸發吸熱降溫，而低溫鹽水向冷卻盤管22的出口流動過程中，通過吸熱給水合反應部13的內腔30降溫，提供了水合反應需要的溫度條件，然后二氧化碳與水在溫度1-5℃下，壓力2-3MPa下產生水合反應得到二氧化碳水合物漿，在此過程中，冷卻盤管35內流動的低溫鹽水也帶走了水合反應過程中所產生的熱量。
在水合反應過程中，二氧化碳水合反應中產生的二氧化碳水合物漿從排漿管34排出到水合物分離部14的水合分離器43中，通過過濾進行水合分離，得到二氧化碳水合物和分離水，分離水通過水合分離部物14的排水口45進入水箱，外部供水匯合后，在循環泵46作用下，匯合后的水流出從水合反應部13的進水管33端頭的噴頭39噴出，一起參與二氧化碳水合反應。在此過程中，水合物分離部14分離出的分離水在循環泵46作用下循環輸入參與水合反應。
在水合反應中，未參與二氧化碳水合物反應的煙氣從排氣管32排出。
另外，在水合反應過程中，可以通過水合反應部13的內腔30上的壓力監控或壓力感應器，手動或自動控制調節進氣管31和排氣管32上的閥門37、閥門38來控制水合反應部13的內腔30內的壓力，以保證水合反應需要的壓力。
實施例的作用與效果
根據本實施例提供的基于吸收式制冷循環的二氧化碳回收裝置，由于采用吸收式制冷與水合反應結合的方式，在回收二氧化碳的同時也對煙氣余熱進行了利用，在結構簡單的模式下，就能獲得較大的回收效率，整體上減少了系統的綜合能耗，大大降低了回收成本；
又由于吸收式制冷以氨為制冷劑，通過蒸發器吸熱制冷后得到的低溫鹽水降溫到零度以下，使得不需要額外的降溫機制，能夠為水合反應提供反應溫度條件，進一步精簡了結構；
又由于水合反應部的內腔底部具有孔板構件，進入水合反應部的煙氣通過底部進入后經孔板被均勻分散開來，從而使得水合反應更均勻和充分；
又由于在水合反應部的內腔頂部進水管的端頭設置有噴頭，可以有效增加水合反應中煙氣與反應水的接觸面積，從而加快水合物的生成速率；
最后，還由于水合分離部分離水合物漿得到的分離水再次循環參與水合反應，進一步地使得資源得到了極大的利用。
盡管上面對本實用新型說明書的具體實施方式進行了描述，以便于本技術領域的技術人員理解本實用新型，但應該清楚，本實用新型不限于具體實施方式的范圍，對本技術領域的普通技術人員來講，只要各種變化在所附的權利要求限定和確定的本實用新型的精神和范圍內，這些變化是顯而易見的，一切利用本實用新型構思的實用新型創造均在保護之列。