[发明专利]太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统

说明书

本发明公开了一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，太阳能发电装置与热电制冷装置、逆变器连接，逆变器的另一端连接吸收式制冷机、各级压缩机；载冷剂与热电制冷装置及吸收式制冷机换热后，与各级冷却器、各级反应釜换热；工业烟气CO₂、N₂等混合气体依次通过吸收式制冷机、第一级水合物法碳捕集系统、第二级水合物法碳捕集系统。本发明实现能量的梯级利用，利用太阳能发电，给热电制冷装置、吸收式制冷机和各级压缩机提供电能，以提供水合物生成的低温高压环境；采用水合物两级分离方法实现CO₂捕集，工艺流程简单，原料经济，提高分离效率；采用太阳能发电、热电制冷、水合物法CO₂捕集等系统实现工业烟气分离，对环境污染小，能量利用效率高。

技术领域

本发明涉及一种太阳能辅助碳捕集技术，具体涉及一种太阳能光电制冷辅助水合物法进行二氧化碳捕集的系统。

背景技术

进入21世纪以来，CO₂等温室气体引发的全球变暖等问题越来越严重。大气中CO₂浓度快速升高主要来源于工业生产所排放的气体，例如燃煤锅炉、垃圾焚烧炉、炼钢厂等排出的废气均含有较高浓度的CO₂。因此，对工业烟气中的CO₂进行分离捕集成为了温室气体减排的重点所在。

作为一种新兴技术，水合物法CO₂捕集技术既有着对设备无腐蚀、对环境无污染的特点，又能实现捕集和储存为一体，因此被许多学者认为是最具潜力的CCS技术。中国专利CN201110278132.7公开了一种环形水合物法二氧化碳捕集装置，以解决水合物法CO₂捕集过程中的速度慢、效率低、容易产生阻塞等问题。CN201410166253.6公开了一种鼓泡式水合物法捕集二氧化碳系统，该捕集系统可以精确的控制用于CO₂捕集的分离液温度，同时对鼓泡塔内CO₂捕集过程中水合物的形成和分解均能进行定量分析。但是这两种技术都只实现了单级分离，依然存在CO₂回收率低以及回收产品CO₂浓度不高等问题。

近年来也出现了很多二级甚至多级分离装置，例如中国专利CN201410165156.5公开了一种基于水合物法捕集CO₂的循环流化床炉系统。该系统结合流化理论，设计有两级反应器，以提高物料利用率。该专利指出，循环流化床炉系统可以为基于水合物法捕集CO₂的技术提供了一种可实现工业化的装置。但是起主要作用的反应器需要依靠外部能源来维持低温高压的环境，从而形成水合物。而且该系统没有实现能量梯级利用，能源利用效率较低，运行成本过高，这也成为实现工业化的瓶颈之一。

此外，能耗居高不下，是现有的CO₂捕集技术的共同缺点。因此也有很多研究者尝试将可再生能源与CCS相结合，如公开号为CN201410394352.X的专利提出了一种太阳能辅助二氧化碳捕集与供热的集成系统，采用太阳能集热子系统为CO₂捕集供能，并对系统中的热量按温度梯度进行综合利用，以实现系统整体热效率的提高。但是该专利中提出的捕集方法为乙醇胺(MEA)溶液吸收法，而MEA溶液成本较高，具有一定腐蚀性，且容易被烟气中的SO₂和O₂所氧化。相对而言，水合物法是使用容易获得的水作为原材料，对设备无腐蚀，而且不易被氧化，若能和可再生能源结合起来，将有效降低运行成本，在拥有优越的环保性能的同时提升经济性，有利于实现大规模工业化。

发明内容

本发明的目的在于通过太阳能的梯级利用，设计一种太阳能光电制冷辅助水合物法碳捕集系统，使用本发明系统使入口烟气依次经过空气冷却器、第一换热器、第二换热器以及第一冷却器和第二冷却器的三级换热后通入第一反应釜和第二反应釜中生成水合物实现梯级换热，并回收CO₂气体。