[发明专利]二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统及方法

说明书

本发明提供了一种二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统及方法，压缩机的输入端口用于接收富含二氧化碳的气体，压缩机的输出端口与冷却器的输入端口通过管道连通，冷却器的输出端口与气液分离罐的输入端口通过管道连通；气液分离罐的液体输出端口与液态二氧化碳收集罐的输入端口通过管道连通，气液分离罐的气体输出端口与储气罐的输入端口通过管道连通；储气罐的输出端口与回热器的输入端口通过管道连通，回热器的输出端口与透平的输入端口通过管道连通，透平的输出端口用于排除二氧化碳浓度低的气体；本发明可将二氧化碳液化，以便于进一步储存和利用；二氧化碳浓度较低的其它高压气体可作为压缩空气储能介质用于发电或驱动其它设备。

技术领域

本发明涉及气体收集和储能技术领域，特别涉及一种二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

能源是经济社会发展的重要物质基础，也是碳排放的最主要来源；在能源行业尤其是火电行业中，燃烧后的烟气含有大量二氧化碳；如何捕捉和收集二氧化碳是目前一个重要研究方向。

目前二氧化碳捕捉和收集的主要方式有两种：一种方式是将二氧化碳与烟气中其它气体分开，然后经压缩液态后保存；另一种方式是利用化学吸收法将二氧化碳和吸收剂反应生成固定二氧化碳，但上述两种方式均存在系统复杂和造价较高的问题，而且上述方式无法对二氧化碳收集量进行准确的计算。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统及方法，可用于收集富含二氧化碳气体中的部分二氧化碳，并将二氧化碳液化，以便于进一步储存和利用；同时二氧化碳浓度较低的其它高压气体可作为压缩空气储能介质，在合适的条件下用于发电或驱动其它设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统。

一种二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统，包括：压缩机、冷却器、气液分离罐、液态二氧化碳收集罐、储气罐、回热器和透平；

压缩机的输入端口用于接收富含二氧化碳的气体，压缩机的输出端口与冷却器的输入端口通过管道连通，冷却器的输出端口与气液分离罐的输入端口通过管道连通；

气液分离罐的液体输出端口与液态二氧化碳收集罐的输入端口通过管道连通，气液分离罐的气体输出端口与储气罐的输入端口通过管道连通；

储气罐的输出端口与回热器的输入端口通过管道连通，回热器的输出端口与透平的输入端口通过管道连通，透平的输出端口用于排除二氧化碳浓度低的气体。

作为可选的一种实现方式，压缩机与电动机电连接，发电机与透平电连接。

作为可选的一种实现方式，压缩机与异步电机连接，异步电机与发电机连接。

作为可选的一种实现方式，压缩机包括多台串联连接的子压缩机。

本发明第二方面提供了一种第一方面所述的二氧化碳收集和压缩空气储能相耦合的系统的工作方法，包括以下过程：

富含二氧化碳的气体被压缩机压缩后，气体内的二氧化碳的分压力为提高到一定值，对照二氧化碳温度与液化压力对应表，得出此分压力下二氧化碳液化温度，压缩后的高压气体经过冷却器减温至低于所述二氧化碳液化温度，此时低温高压蒸汽中有二氧化碳开始液化；

经气液分离罐的气液分离后，部分液化的二氧化碳进入液态二氧化碳收集罐，其它高压气体作为压缩空气储能介质被封装在储气罐中；

储气罐中的气体作为压缩空气储能介质，在需要时，利用回热器加热，推动透平做功发电，或用于推动其他设备的驱动透平，或者推动透平带动压缩机。