一種二氧化碳捕捉系統的製作方法

2023-07-17 15:12:46

專利名稱：一種二氧化碳捕捉系統的製作方法
技術領域：
一種二氧化碳捕捉系統技術領域[0001]本實用新型涉及化工生產設備領域，特別是指一種二氧化碳捕捉系統。
背景技術：
[0002]二氧化碳是一種非常寶貴的碳資源，可以被廣泛用於多種領域。化學合成工業、 機械保護焊接、金屬鑄造加工、農業施肥、果品蔬菜保鮮、啤酒飲料灌裝、石油開採、消防滅火、醫藥衛生等行業都需要二氧化碳。而我國二氧化碳的氣體來源又非常豐富有機化工廠的制氫、乙二醇生產，無機化工廠的變換氣、合成氨生產，糧食發酵釀酒，鈣、鎂等礦石分解， 硼礦粉碳解，油田伴生氣，燃燒礦物燃料或重油的煙道氣等等都含有一定量的二氧化碳，其中，礦物燃料的燃燒是二氧化碳最主要的來源。[0003]目前我國電廠排放的二氧化碳約佔全國排放總量的38%左右，據美國能源部能源信息署的預測，2025年我國二氧化碳排放量將達55. 7 78. 2億噸，發電廠排放的二氧化碳將佔總量的50%以上,約27. 9 39. I億噸。燃煤火電廠在未來一段時間內仍會作為主要的電力來源，也是工業生產中二氧化碳的主要排放源之一。用一乙醇胺(MEA)吸收火電廠煙氣中的二氧化碳是比較成熟的技術，火電廠二氧化碳減排的過程中需要大量能量，常規電廠是從汽輪機引出抽汽加熱一乙醇胺富液進行分解，由於燃燒後煙氣的體積流量大、二氧化碳的分壓偏小，所以從汽輪機中引出低壓蒸汽進行脫碳的能耗比較大，會直接導致電廠的汽輪機效率降低約1/3，所以，開發既不降低汽輪機效率又能降低二氧化碳排放的捕捉系統是當前研究開發的重點，這就要求我們能夠找到汽輪機抽汽的替代熱源為再沸器提供熱量，也就是通過耦合可再生能源進行系統集成，從而降低燃燒後二氧化碳分離能耗。實用新型內容[0004]本實用新型提出一種二氧化碳捕捉系統，解決了現有技術中用一乙醇胺吸收火電廠煙氣中的二氧化碳時，從汽輪機中引出低壓蒸汽進行脫碳的能耗比較大，會直接導致電廠的汽輪機效率降低的問題。[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現的[0006]一種二氧化碳捕捉系統，包括[0007]太陽能集熱系統；[0008]太陽能跟蹤系統，與所述太陽能集熱系統連接；[0009]二氧化碳捕捉再生系統，與所述太陽能集熱系統連接。[0010]進一步地，所述太陽能集熱系統包括[0011]給水泵；[0012]蒸發段，與所述給水泵連接；[0013]分離器，與所述蒸發段連接；[0014]再循環水泵，分別與所述分離器和所述蒸發段連接；[0015]過熱段，與所述分離器連接。[0016]其中，所述蒸發段和所述過熱段均包括若干槽式太陽能集熱器。[0017]進一步地，所述槽式太陽能集熱器包括[0018]吸熱管；[0019]拋物面反射鏡；[0020]金屬支撐裝置；[0021 ] 其中，所述拋物面反射鏡和所述吸熱管均設置於所述金屬支撐裝置上。[0022]進一步地，所述太陽能跟蹤系統包括[0023]傳感器裝置，包括光電傳感器和溫度傳感器；[0024]人機互動裝置,包括顯示裝置和按鍵裝置；[0025]驅動裝置，包括驅動晶片和步進電機，所述驅動晶片與所述步進電機連接，所述步進電機與所述拋物面反射鏡連接；[0026]計時/定時裝置，包括定時晶片、計時晶片和備用自動充電裝置，所述定時晶片、 所述計時晶片均與所述備用自動充電裝置連接；[0027]處理器，分別與光電傳感器、溫度傳感器、顯示裝置、按鍵裝置、驅動晶片、步進電機、定時晶片和計時晶片連接；[0028]電源裝置，與所述處理器連接。[0029]進一步地，所述二氧化碳捕捉再生系統包括[0030]吸收塔；[0031]換熱器，與所述吸收塔連接；[0032]再生塔，與所述換熱器連接；[0033]再沸器，分別與所述再生塔、所述吸收塔和所述過熱段連接。[0034]本實用新型的有益效果為[0035]I、本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能集熱系統替代汽輪機抽汽熱源為再沸器提供熱量，既不降低汽輪機效率又能降低二氧化碳排放，綠色環保；本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統可以實時調整太陽能集熱系統，增加了單位面積太陽能的利用效率。[0036]2、在本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能集熱系統中，工質水能以較高的流速通過蒸發段得到蒸汽，未蒸發的水和蒸汽的混合物在分離器中進行分離，分離後的水通過再循環水泵再次輸送到蒸發段，分離出的蒸汽在過熱段進一步加熱以達到所需溫度，整個過程中工質的流速較高，可以獲得較有利的流態，因此，本實用新型的太陽能集熱系統結構簡單，設計合理。[0037]3、本實用新型二氧化碳捕捉系統的槽式太陽能集熱器僅包括吸熱管、拋物面反射鏡和金屬支撐裝置，結構緊湊，佔地面積小，加工簡單，生產成本低，從而使得本二氧化碳捕捉系統佔地面積小，生產成本低。[0038]4、本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統根據光照強度自動選擇工作模式，最大限度地保持槽式太陽能集熱器與太陽同步，工作可靠，時間信息測量準確，能耗低，提高太陽能利用效率。


[0039]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前 提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的結構框圖；圖2為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的太陽能集熱系統的結構示意圖；圖3為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的槽式太陽能集熱器的結構示意圖；圖4為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統的結構框圖；圖5為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的二氧化碳捕捉再生系統的結構示意 圖；圖6為本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統的算法流程圖。圖中1、太陽能集熱系統；2、太陽能跟蹤系統；3、二氧化碳捕捉再生系統；4、給水泵；5、 蒸發段；6、分離器；7、再循環水泵；8、過熱段；9、槽式太陽能集熱器；10、吸熱管；11、拋物 面反射鏡；12、金屬支撐裝置；13、傳感器裝置；14、光電傳感器；15、溫度傳感器；16、人機交 互裝置；17、顯示裝置；18、按鍵裝置；19、驅動裝置；20、驅動晶片；21、步進電機；22、計時/ 定時裝置；23、定時晶片；24、計時晶片；25、備用自動充電裝置；26、處理器；27、電源裝置； 28、吸收塔；29、換熱器；30、再生塔；31、再沸器。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。如圖1所示，在本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的第一實施例中，二氧化碳捕 捉系統包括太陽能集熱系統1;太陽能跟蹤系統2，與所述太陽能集熱系統1連接；二氧化碳捕捉再生系統3，與所述太陽能集熱系統1連接。本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能集熱系統1替代汽輪機抽汽熱源為再沸 器31提供熱量，既不降低汽輪機效率又能降低二氧化碳排放，綠色環保；本實用新型二氧 化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統2可以實時調整太陽能集熱系統，增加了單位面積太陽能 的利用效率。如圖2所示，在本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的另一實施例中，所述太陽能 集熱系統1可以包括給水泵4 ；蒸發段5，與所述給水泵4連接；分離器6，與所述蒸發段5連接；再循環水泵7，分別與所述分離器6和所述蒸發段5連接；[0059]過熱段8，與所述分離器6連接。[0060]其中，所述蒸發段5和所述過熱段8均包括若干槽式太陽能集熱器9。[0061]在使用時，給水泵4將工質水送入蒸發段5，工質水在蒸發段5受熱部分或全部成為蒸汽，之後進入分離器6，分離器將水與蒸汽分離，分離出的蒸汽在過熱段8進一步加熱， 分離出的水由再循環水泵7再次送入蒸發段5。[0062]在本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能集熱系統I中，工質水能以較高的流速通過蒸發段5得到蒸汽，未蒸發的水和蒸汽的混合物在分離器6中進行分離，分離後的水通過再循環水泵7再次輸送到蒸發段5，分離出的蒸汽在過熱段8進一步加熱以達到所需溫度，整個過程中工質的流速較高，可以獲得較有利的流態，因此，本實用新型的太陽能集熱系統結構簡單，設計合理。[0063]如圖3所示，在本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的另一實施例中，所述槽式太陽能集熱器9可以包括[0064]吸熱管10 ；[0065]拋物面反射鏡11;[0066]金屬支撐裝置12 ；[0067]其中，所述拋物面反射鏡11和所述吸熱管10均設置於所述金屬支撐裝置12上。[0068]其中，具體地，吸熱管10作為槽式太陽能集熱器9的熱量收集元件，可以為如下結構由一根外徑為70_的不鏽鋼管外套直徑115_的真空玻璃管組成，不鏽鋼管外鍍金屬陶瓷的選擇性塗層，玻璃管外塗雙層反射膜，太陽光的透過率為96. 5%，不鏽鋼管和玻璃罩管之間抽真空，用玻璃金屬密封墊結合波紋管的方式進行真空密封，真空管內還添有吸氣劑，可以吸收滲入真空管內的氣體以保持長時間的真空，從而既可以保護選擇性塗層，還可以減少高溫工作時的熱損；拋物面反射鏡11可以是由加熱彎曲成形的玻璃板組成；金屬支撐裝置12可以是衍架結構。[0069]本實用新型二氧化碳捕捉系統的槽式太陽能集熱器9僅包括吸熱管10、拋物面反射鏡11和金屬支撐裝置12，結構緊湊，佔地面積小，加工簡單，生產成本低，從而使得本二氧化碳捕捉系統佔地面積小，生產成本低。[0070]如圖4所示，在本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的另一實施例中，所述太陽能跟蹤系統2可以包括[0071]傳感器裝置13，包括光電傳感器14和溫度傳感器15 ；[0072]人機互動裝置16,包括顯示裝置17和按鍵裝置18 ；[0073]驅動裝置19，包括驅動晶片20和步進電機21，所述驅動晶片20與所述步進電機 21連接，所述步進電機21與所述拋物面反射鏡11連接；[0074]計時/定時裝置22，包括定時晶片23、計時晶片24和備用自動充電裝置25，所述定時晶片23、所述計時晶片24均與所述備用自動充電裝置25連接；[0075]處理器26，分別與光電傳感器14、溫度傳感器15、顯示裝置17、按鍵裝置18、驅動晶片20、步進電機21、定時晶片23和計時晶片24連接；[0076]電源裝置27，與所述處理器26連接。[0077]其中，優選地，處理器26為單片機。[0078]如圖6所示，本太陽能跟蹤系統2的算法流程如下[0079]開機後，整個太陽能跟蹤系統2先進行自檢，對主要工作部分的狀態進行檢測，如有不正常狀態則顯示於顯示裝置17上，太陽能跟蹤系統2不工作；如狀態正常，則開始工作。[0080]開始工作後，先檢查當前時間，若為晚上，則太陽能跟蹤系統2自動進入休眠狀態；若為白天，則進行光照強度檢測。若光照很強，則採用光電跟蹤模式，處理器26對光電傳感器的信號進行採集、校正後，經過PID控制算法，控制步進電機21轉動，調整拋物面反射鏡11位置，使拋物面反射鏡11正對太陽；若光照較強，則採用光電跟蹤和定時跟蹤共同作用的模式，兩種控制算法的輸出加權平均後，驅動步進電機21 ;若光照較弱，為了避免系統誤動作，則採用定時跟蹤模式，採集光電傳感器14和溫度傳感器15的信號，換算出當前拋物面反射鏡11位置，與計算所得的太陽位置進行比較，依據其誤差驅動步進電機21轉動；若光照極弱，則鎖定系統，系統不動作。[0081]當一次動作調整完成後，開啟定時晶片23，開始定時，同時系統進入休眠狀態，等待定時結束後被喚醒。[0082]本實用新型二氧化碳捕捉系統的太陽能跟蹤系統2根據光照強度自動選擇工作模式，最大限度地保持槽式太陽能集熱器9與太陽同步，工作可靠，時間信息測量準確，能耗低，提高太陽能利用效率。[0083]如圖5所示，在本實用新型一種二氧化碳捕捉系統的另一實施例中，所述二氧化碳捕捉再生系統3可以包括[0084]吸收塔28 ；[0085]換熱器29，與所述吸收塔28連接；[0086]再生塔30，與所述換熱器29連接；[0087]再沸器31，分別與所述再生塔30、所述吸收塔28和所述過熱段8連接。[0088]使用時，煙氣經過除塵、脫硫後進入吸收塔28，在吸收塔28中，煙氣自下而上向上流動，與從吸收塔28上部通入的一乙醇胺貧液形成逆流接觸，使二氧化碳被一乙醇胺貧液吸收，經過脫碳後的煙氣從塔頂排出。吸收了二氧化碳的一乙醇胺吸收液富液通過富液泵 (圖中未畫出)加壓經換熱器29送入再生塔30。為了減少一乙醇胺富液再生時消耗的蒸汽量，利用經過再生的一乙醇胺吸收溶液貧液餘熱在換熱器29對一乙醇胺富液加熱，同時也達到了冷卻再生溶液的目的，一乙醇胺富液從再生塔30的上部進入，解吸部分二氧化碳， 然後進入再沸器31，進一步解吸二氧化碳。解吸二氧化碳後的一乙醇胺貧液從再生塔30的底部流出，經過換熱器29換熱後，再用泵送到水冷器(圖中未畫出)，冷卻降溫後進入吸收塔28。從再生塔30頂部出來的二氧化碳和蒸汽混合物通入冷卻器(圖中未畫出)進行冷卻降溫，對汽水混合物進行分離後，冷凝水經過回流補液重新回到系統，二氧化碳繼續進行後續處理。[0089]本實用新型的二氧化碳捕捉系統具有良好的二氧化碳捕集能力，捕集效率在90% 左右，使用太陽能替代部分化石燃料的燃燒，減少了二氧化碳的生成，間接降低了二氧化碳排放。[0090]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種二氧化碳捕捉系統，其特徵在於，包括 太陽能集熱系統⑴； 太陽能跟蹤系統(2)，與所述太陽能集熱系統(I)連接； 二氧化碳捕捉再生系統(3)，與所述太陽能集熱系統(I)連接。
2.根據權利要求I所述的二氧化碳捕捉系統，其特徵在於，所述太陽能集熱系統(I)包括 給水泵⑷； 蒸發段(5)，與所述給水泵(4)連接； 分離器￠)，與所述蒸發段(5)連接； 再循環水泵(7)，分別與所述分離器(6)和所述蒸發段(5)連接； 過熱段(8)，與所述分離器(6)連接。
其中，所述蒸發段(5)和所述過熱段(8)均包括若干槽式太陽能集熱器(9)。
3.根據權利要求2所述的二氧化碳捕捉系統，其特徵在於，所述槽式太陽能集熱器(9)包括 吸熱管(10)； 拋物面反射鏡(11); 金屬支撐裝置(12)； 其中，所述拋物面反射鏡(11)和所述吸熱管(10)均設置於所述金屬支撐裝置(12)上。
4.根據權利要求1-3任意一項所述的二氧化碳捕捉系統，其特徵在於，所述太陽能跟足示系統⑵包括 傳感器裝置(13)，包括光電傳感器(14)和溫度傳感器(15)； 人機互動裝置(16)，包括顯示裝置(17)和按鍵裝置(18)； 驅動裝置(19)，包括驅動晶片(20)和步進電機(21)，所述驅動晶片(20)與所述步進電機(21)連接，所述步進電機(21)與所述拋物面反射鏡(11)連接； 計時/定時裝置(22)，包括定時晶片(23)、計時晶片(24)和備用自動充電裝置(25)，所述定時晶片(23)、所述計時晶片(24)均與所述備用自動充電裝置(25)連接； 處理器(26)，分別與光電傳感器(14)、溫度傳感器(15)、顯示裝置(17)、按鍵裝置(18)、驅動晶片(20)、步進電機(21)、定時晶片(23)和計時晶片(24)連接； 電源裝置(27)，與所述處理器(26)連接。
5.根據權利要求4所述的二氧化碳捕捉系統，其特徵在於，所述二氧化碳捕捉再生系統⑶包括 吸收塔(28)； 換熱器(29)，與所述吸收塔(28)連接； 再生塔(30)，與所述換熱器(29)連接； 再沸器(31)，分別與所述再生塔(30)、所述吸收塔(28)和所述過熱段(8)連接。
專利摘要本實用新型提出了一種二氧化碳捕捉系統，用於解決現有技術中用一乙醇胺吸收火電廠煙氣中的二氧化碳時，從汽輪機中引出低壓蒸汽進行脫碳的能耗比較大，會直接導致電廠的汽輪機效率降低的問題。二氧化碳捕捉系統，包括太陽能集熱系統；太陽能跟蹤系統，與所述太陽能集熱系統連接；二氧化碳捕捉再生系統，與所述太陽能集熱系統連接。本實用新型的二氧化碳捕捉系統，其太陽能集熱系統替代汽輪機抽汽熱源為再沸器提供熱量，既不降低汽輪機效率又能降低二氧化碳排放，綠色環保；其太陽能跟蹤系統可以實時調整太陽能集熱系統，增加了單位面積太陽能的利用效率。
文檔編號C01B31/20GK202803068SQ20122041690
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者艾博, 周志宇, 孫瑩, 姜越, 張良, 白俊維 申請人:華北電力大學