[发明专利]一种组合式太阳能系统辅助电厂给水与CO2捕集的集成系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能辅助电厂给水加热与CO₂捕集集成技术，具体涉及一种组合式中低温太阳能集热系统辅助电厂回热及烟气中CO₂捕集的集成系统及其方法，利用太阳能同时提供电厂不同位置的给水预热以及CO₂捕集系统的能量补偿，在实现中低温太阳能集热器的组合集热的同时，充分实现了能量的梯级利用，有效地降低了抽汽过程中产生的不可逆损失，弥补了抽汽用于CO₂捕集对电厂的影响。

背景技术

目前，中国电力结构中燃煤火力发电仍占据着主导地位，虽然技术较为成熟，但需要消耗大量的化石燃料，能源利用效率低，CO₂排放量大，对气候变化带来巨大的影响。

燃煤电厂CO₂捕集作为一种短期内可实现大量CO₂排放的可行技术，将在削减温室气体排放中发挥重要作用，同时为可再生能源的发展及其替代传统能源提供了过渡时间。

针对燃煤电厂烟气中浓度低、流量大的CO₂，最有前景的方法是使用能够选择性吸收CO₂的溶剂进行化学吸收，其中乙醇胺(MEA)溶液由于吸收速率快、吸收效率高、技术成熟，已被应用于燃煤电厂CO₂捕集，但溶液再生时需要消耗大量电厂蒸汽，引起电厂效率的下降，增加了捕集成本，成为制约CO₂捕集技术大规模应用的主要因素。

太阳能作为一种可再生的清洁能源，其开发利用潜力十分巨大。将太阳能不同集热温度的太阳能集热器组合起来，并与电厂锅炉给水预热及CO₂捕集系统相结合，利用太阳能集热产生各级给水预热与CO₂捕集系统解吸所需温度的热能进行解吸，可大幅降低从电厂汽轮机中抽蒸汽的能耗，在维持电厂稳定性的同时实现可再生能源与电厂CO₂减排的双重功效，有力推动我国太阳能与烟气捕集集成技术的大规模应用。

本发明相关发明人的专利，申请号为201410037906.0的发明专利申请中公开了一种太阳能辅助CO₂捕集的集成系统，其主体方案是利用中高温集热辅助电厂锅炉高压给水加热及CO₂捕集，其实施的方式要求太阳能集热器为中高温集热器。而本专利在利用太阳能辅助电厂高压给水加热及CO₂捕集的同时，提出了辅助低压给水加热器的不同方案，引入了低温集热器与高温集热器相组合的概念，实现了低温集热器在电厂给水加热及CO₂捕集上的应用。

发明内容

针对目前捕集系统的高能耗问题以及抽汽捕集造成的高品位蒸汽的不可逆损失，本发明提出一种梯级利用组合式太阳能集热辅助电厂给水加热及CO₂捕集的集成系统，根据电厂给水加热器以及捕集系统的不同温度需求，实现太阳能与CO₂捕集及电厂给水加热的不同集成连接关系，充分利用中低温太阳能集热来补偿传统捕集系统及电厂给水加热系统的能耗需求，在实现太阳能梯级利用的同时，有效地降低电厂因抽蒸汽所带来的效率下降。

为了有效地解决上面的技术问题，本发明一种组合式太阳能集热系统辅助电厂给水加热与CO₂捕集的集成系统，包括发电子系统、组合式太阳能集热子系统、CO₂捕集子系统。

所述发电子系统为由给水换热器、锅炉、汽轮机以及乏汽凝汽器串联构成的常规具有一次再热燃煤发电系统，燃煤锅炉产生过热蒸汽依次进入汽轮机高压缸、中压缸和低压缸推动汽轮机做功，乏汽经过凝汽器冷凝之后，再依次经过四台低压给水加热器、除氧器和三台高压给水加热器后进入锅炉，完成汽水循环。所述发电子系统具有八级抽汽，供给给水加热器用于加热锅炉给水。

所述CO₂捕集子系统包括吸收塔、富液泵、贫液冷凝器、贫/富液换热器、贫液泵、解吸塔、气液分离器和再沸器；所述发电子系统中锅炉的排烟经过烟气预处理后(包括脱硫脱硝及除尘)从吸收塔的下部进入吸收塔，在吸收塔中与化学吸收剂反应吸收CO₂后，从吸收塔的顶部排出；吸收完CO₂后的富液依次经过富液泵和贫/富液换热器换热后从解吸塔的上部喷淋入解吸塔进行解吸，解吸后的贫液再依次经过贫液泵、贫/富液换热器和贫液冷凝器后从吸收塔上部喷淋入吸收塔，从而构成整个烟气CO₂捕集循环。所述解吸塔顶部的气体出口连接到所述气液分离器的底部，作为冷凝液的回流。