專利名稱：利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種脫除煙氣中二氧化碳的裝置，屬于污染物控制和二氧化碳減排技術領域。
技術背景由于人類活動排放的二氧化碳，對全球氣候造成了嚴重的影響，因此，減少向大氣中的 二氧化碳排放，是世界各國都關心的問題。目前二氧化碳排放控制技術主要可以分為三類， 一類是燃燒后控制技術，包括化學吸收法、物理吸收法、低溫法、膜分離法等； 一類是燃燒 前控制技術，主要是煤氣化技術； 一類是富氧燃燒技術。各種C02分離回收方法存在的主要問題是能耗很高，會大幅度降低電廠的發電效率。燃燒 前技術會使電廠效率下降7個百分點左右，富氧燃燒技術會使電廠效率下降10個百分點左右， 燃燒后控制技術依方法的不同，效率下降的幅度也不同，如表1所示，在8.8 — 11.4%左右。 表l各種分離方法經濟性比較分離方法發電效率 %電力生產成本 $/kWhC02脫除費用 $ /線PF+FGD39.90. 049+膜分離法31. 10. 07847+MEA29. 10. 07735屮膜+MEA29. 70. 07545+PSA28. 50. 11484+TSA29. 50. 117因此，降低二氧化碳分離的能耗，己經成為各種分離技術的關鍵。 現有的二氧化碳的燃燒后分離方法，如化學吸收法、物理吸收方法、膜吸收方法等，一般是利用吸收劑吸收煙氣中的二氧化碳，生成富二氧化碳吸收劑；富二氧化碳吸收劑要進入 再生裝置進行再生，再生后的吸收劑進行循環利用。再生的過程需要吸收一定的熱量，以使 富二氧化碳吸收劑達到一定的溫度并為反應提供反應熱，這是二氧化碳分離方法最主要的能 量消耗。現有的提供熱量的方法主要有兩種， 一是從電廠抽取蒸汽，該方法會降低系統的發 電效率；二是通過燃燒煤或天然氣來提供，而煤或天然氣的燃燒增加了系統的化石燃料的消耗，也會降低整個系統的發電效率，而且還會排放額外的二氧化碳。 發明內容針對分離煙氣中的二氧化碳的過程中需要消耗大量能量的問題，本發明設計了新的二氧化碳分離系統，通過在系統中利用太陽能，為吸收劑再生提供所需要的熱能，從而降低了系 統的總能耗。本發明的技術方案如下一種利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，該系統包括a. —個二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；該二氧化碳吸收裝置是采用液 體吸收劑的吸收裝置；b. —個內部換熱裝置，用于從吸收裝置出來的吸收了二氧化碳的富液與從再生裝置出來 的貧液進行熱交換；c. 一個外部換熱裝置，用于將從內部換熱器換熱后的貧液進一步降低溫度；d. —個再生裝置，用于將從內部換熱器出來的富液分解，產生二氧化碳氣體和貧液；e. —個用于給再生裝置提供熱量的熱源，所述的熱源釆用太陽能集熱器。 本發明所述的太陽能集熱器采用非聚光型太陽能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。或采用聚光型的太陽能集熱器，使用中將再生裝置置于太陽能集熱器的焦點或焦線處， 直接利用太陽光對吸收劑進行再生。本發明提供的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其中所述的液體吸收劑的吸收裝 置采用吸收塔或膜吸收裝置。本發明提供的另一種利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，該系統包括a. —個采用固體吸收劑的二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；b. —個外部換熱裝置，用于降低從再生裝置出來的吸收劑溫度；c. 一個再生裝置，用于將從吸收裝置出來的吸收劑分解，產生二氧化碳氣體和再生后的 吸收劑；d. —個用于給再生裝置提供熱量的熱源；所述的熱源采用太陽能集熱器。 本發明所述的太陽能集熱器采用非聚光型太陽能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。或采用聚光型的太陽能集熱器，將再生裝置置于太陽能集熱器的焦點或焦線處，直接利 用太陽光對吸收劑進行再生。本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性效果能夠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，從而減少電廠效率的降低值，從而節約能源。 圖的說明
圖1利用非聚光型太陽能集熱器的二氧化碳分離系統示意圖。 圖2利用聚光型太陽能集熱器的二氧化碳分離系統示意圖。 圖3利用太陽能的液體吸收法系統圖。 圖4利用太陽能的膜吸收方法系統圖。 圖5利用太陽能的固體吸收法系統圖。圖中l一吸收裝置；2 —外部換熱器；3—內部換熱器；4一再生裝置；5 —非聚光型太陽能集熱器；6—泵；7 —煙囪；8—太陽能換熱器；9一聚光型太陽能集熱器；IO —冷凝器；ll一吸收塔；12—膜吸收裝置；13 —利用固體吸收劑的吸收裝置；14一固體吸收劑的再生裝置。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的結構和工作原理作進一步的說明。圖1和圖2為本發明提供的分別利用非聚光型和聚光型太陽能集熱器的二氧化碳分離系統示意圖。該系統包括一個用于吸收煙氣中的二氧化碳的二氧化碳吸收裝置l， 一個內部換熱裝置3， 一個外部換熱裝置2， 一個再生裝置4，和太陽能集熱器。電廠煙氣進入吸收裝置 1，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7排走。富二氧化碳吸收 劑經過內部換熱器3換熱之后，進入再生裝置4進行再生，釋放出二氧化碳氣體，而再生后 的吸收劑再經過內部換熱器3和外部換熱器2換熱之后回到吸收裝置1。圖1中采用非聚光 型太陽能集熱器5，通過太陽能換熱器8為再生裝置提供能量。圖2中采用聚光型太陽能集 熱器9，將再生裝置置于太陽能集熱器焦點或焦線處，直接利用太陽光對吸收劑進行再生。 該系統可以用于吸收劑再生溫度較高的情況，或者可以用于較高的壓力下。太陽能提供能量 如果不能滿足全部能量要求，則采用常規方法補充，在圖中不再單獨畫出。吸收劑循環的動 力由泵6來提供。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，可以是利用液體吸收劑的吸收塔ll，如圖3所 示。含有一定濃度二氧化碳的煙氣通入吸收塔11，其中的二氧化碳被吸收塔內的吸收劑吸收， 而氮氣則可以排入煙囪7;吸收了二氧化碳的富液通過內部換熱器3吸收一定的熱量，進入 再生裝置4進行再生，再生裝置所需的熱量部分由太陽能集熱器5提供，不足部分由電廠抽 取蒸汽提供。再生后產生的二氧化碳氣體經過冷凝器IO去除水分后得到純凈的二氧化碳，可 以用于埋存或工業應用。再生后得到的貧液經過內部換熱器3和外部換熱器2換熱之后，回 到吸收塔ll進行循環利用。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，也可以采用膜吸收裝置12，如圖4所示。含有 一定濃度二氧化碳的煙氣通入膜吸收裝置12，其中的二氧化碳被膜吸收裝置中流過的吸收劑 吸收，而氮氣則可以排入煙囪7;吸收了二氧化碳的富液通過內部換熱器3吸收一定的熱量， 進入再生裝置4進行再生，再生裝置所需的熱量部分由太陽能集熱器5提供，不足部分由電 廠抽取蒸汽提供。再生后產生的二氧化碳氣體經過冷凝器10去除水分后得到純凈的二氧化 碳，可以用于埋存或工業應用。再生后得到的貧液經過內部換熱器3和外部換熱器2換熱之 后，回到膜吸收裝置12進行循環利用。圖1和圖2中所述的二氧化碳吸收裝置，也可以是利用固體吸收劑的吸收裝置，如圖5所示。煙氣通入吸收裝置13中，二氧化碳被吸收，氮氣排入煙囪7，形成的產物運送到再生 裝置14，利用聚光型太陽能集熱器9提供的熱量進行再生，產生的二氧化碳可以用于埋存或 工業應用，再生后的吸收劑經過換熱器2換熱后回到吸收裝置13進行循環利用。
權利要求
1.一種利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，該系統包括a.一個二氧化碳吸收裝置(1)，用于吸收煙氣中的二氧化碳；該二氧化碳吸收裝置是采用液體吸收劑的吸收裝置；b.一個內部換熱裝置(3)，用于從吸收裝置出來的吸收了二氧化碳的富液與從再生裝置出來的貧液進行熱交換；c.一個外部換熱裝置(2)，用于將從內部換熱器(3)換熱后的貧液進一步降低溫度；d.一個再生裝置，用于將從內部換熱器出來的富液分解，產生二氧化碳氣體和貧液；e.一個用于給再生裝置提供熱量的熱源；其特征在于所述的熱源采用太陽能集熱器。
2. 按照權利要求1所述的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其特征在于所述的太 陽能集熱器采用非聚光型太陽能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。
3. 按照權利要求1所述的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其特征在于所述的太 陽能集熱器采用聚光型的太陽能集熱器，所述的再生裝置置于太陽能集熱器的焦點或焦線處， 直接利用太陽光對吸收劑進行再生。
4. 按照權利要求l、 2或3所述的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其特征在于 所述的液體吸收劑的吸收裝置采用吸收塔或膜吸收裝置。
5. —種利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，該系統包括a. —個采用固體吸收劑的二氧化碳吸收裝置，用于吸收煙氣中的二氧化碳；b. —個外部換熱裝置(2)，用于降低從再生裝置出來的吸收劑溫度；c. 一個再生裝置，用于將從吸收裝置出來的吸收劑分解，產生二氧化碳氣體和再生后的 吸收劑；d. —個用于給再生裝置提供熱量的熱源； 其特征在于所述的熱源采用太陽能集熱器。
6. 按照權利要求4所述的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其特征在于所述的太 陽能集熱器采用非聚光型太陽能集熱器，通過換熱器為再生裝置提供能量。
7. 按照權利要求4所述的利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，其特征在于所述的太 陽能集熱器采用聚光型的太陽能集熱器，所述的再生裝置置于太陽能集熱器的焦點或焦線 處，直接利用太陽光對吸收劑進行再生。
全文摘要
利用太陽能脫除煙氣中二氧化碳的系統，涉及煙氣中脫除二氧化碳的設備。該系統包括一個用于吸收煙氣中二氧化碳的吸收裝置、內部換熱裝置、外部換熱裝置、再生裝置和太陽能集熱器。本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。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，進入再生裝置進行再生，釋放出二氧化碳氣體，而再生后的吸收劑再經過內部換熱器和外部換熱器換熱之后回到吸收裝置。本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，從而節約能源。
文檔編號B01D53/62GK101234281SQ20071017747
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月16日 優先權日2007年11月16日
發明者佟會玲, 徐旭常, 彥 李, 王淑娟, 禚玉群, 博 趙, 陳昌和 申請人:清華大學