[发明专利]超低温发电联合深冷中压法捕捉烟道气中二氧化碳装置

说明书

技术领域：发电和捕捉二氧化碳相结合，属发电和化工领域.整套装置充分利用火力发电厂或大型化工厂的低势热能，[50---200度]采用二氧化碳做蒸发剂，氮和氨做制热制冷剂，通过一系列的设备，把液态二氧化碳通过“热泵”技术，提供热量进行预热，利用余热，废热最后对CO2加热气化，使CO2形成超临界的高压气体[10---30MP.温度50度左右]，推动气轮机高速运转，带动发电设备进行发电.。蒸发系统的CO2从付50蒸发成正50度，有很大的冷量可以利用，这就为捕捉CO2提供了很大的冷量.整套装置利用热泵技术，把烟道气中的温度提出来，加热发电系统的液体CO2，使其气化，又回收液体CO2之冷量，来降低烟道气中的温度，使烟道气中的温度降到-56度，使烟气中的CO2变成液态，通过气液分离塔，分离出液态CO2送入储槽，完成捕捉CO2之目的。

此套系统运行成本非常低，因为余热.废热是不花钱的能源，发电成本和水电相当，捕捉的CO2是商品，又可以降低了部分发电成本。它的建造费用和建造周期又远远低于水利发电的投入，整套系统无碳零排放，是国家提倡的清洁能源，对节约能源，提高能源利用率，将发挥重要作用。它必将是继风力发电-太阳能发电--核能发电之后的又一新成员。

背景技术：超低温发电和捕捉CO2相结合，是一种多学科的综合技术，集中采用了发电工艺--化工工艺--深冷工艺--热泵技术--化工仪表自控，蒸发剂和制冷制热剂优选，符合整套工艺的技术要求.设备采用化工/电力方面的先进设备，这就为以后的投运打下了很好的基础。

此发电系统和火力发电相似，火电是以水为蒸发剂，锅炉烧煤加热水产生高压蒸汽，推动蒸汽轮机运转，带动发电设备进行发电，而水的临界温度374.20度，而CO2的临界温度只有31.06度，低温废热，余热完全可以把CO2加热气化成超临界壮态.超临界的CO2气体压力再高也不会液化，只要有足够量的废热.余热，连续加热CO2液体，使其超临界的蒸发气化，就会产生高压气体，压力可达到30MPa或更高，推动气轮机运转，带动发电设备发电。

CO2和N2是惰性物质，(1)不燃烧，爆炸。(2)性质稳定.不活泼.无毒性.不破坏臭氧层。(3)极佳的热力学性质.较高的热导率和比定压热容.较小的动力黏度.较高的动力密度.较小的气液密度比。(4)单位容积制冷量是R22的五倍。CO2以上优点完全可以胜任做超低温发电的蒸发剂。N2气的物理特性和CO2差不多，但它的临界温度-147度，沸点-195度，在制冷循环中，N2不会被液化，起到制热.制冷和有效分离CO2液体之目的。

N2制冷制热系统和氨制冷制热系统，充分利用“热泵”原理，既回收蒸发发电系统CO2之冷量，用于冷却烟道气中温度，又加热了蒸发系统CO2，达到冷量和热量都合理应用。优其是原始开车和检修后开车生产都必须利用它们的制冷功能，使设备首先进行降温，达到能液化CO2的低温(-56℃)使CO2发电作功后，进入制冷系统既被液化，达到安全有效的循环。

CO2捕捉系统，必须在发电系统进入正常工作后才能投入运行。因为氨蒸发降压降温后，吸收烟气中的温度，必须靠热泵(冰机)吸收蒸发发电系统CO2冷量，使氨气液化，同时又对蒸发系统的CO2加热，来满足冰机的要求，完成有效安全的循环，才能达到捕捉CO2之目的。

整套系统是靠3个循环来完成的，既CO2蒸发气化发电循环。N2气制冷制热循环和氨气制冷制热循环。三套循环共同完成发电和捕捉CO2的任务。

发明内容：超低温发电和捕捉烟道气中CO2相结合，其结合点是利用发电蒸发系统CO2之冷量，来冷却烟道气中的温度，反过来就是利用烟气中的温度，来加热发电系统的CO2使其气化，这样既利用了烟气之热量，来加热发电系统的CO2，又利用了CO2之冷量，来冷却烟道气中温度。

超低温发电是一种全新的发电方法，其核心部分是利用临界温度极低的CO2做蒸发剂，N2和HN3做制热制冷剂，充分利了“热泵”原理，达到热冷都得到很好的利用。为了充分利用热泵能有效的工作，首选是烟道气中之热量，因为降低烟道气温度后(-56度)，CO2首先被液化，烟气中的氮.氩.氧因沸点更低不会液化，只要把烟气中的温度降到-56度，把CO2变成液体，捕捉CO2就很容易实现。因CO2蒸发系统有很大的冷量，氨制热制冷系统能有效的回收之冷量，用于降低烟道气的温度，这样就能圆满完成发电和捕捉CO2的任务。