[发明专利]氨-水第二类吸收式热泵驱动的紧凑型氨法碳捕集系统

说明书

本发明涉及氨法碳捕集技术领域，尤其涉及一种氨水第二类吸收式热泵驱动的紧凑型氨法碳捕集系统，包括氨法二氧化碳捕集系统，所述氨法二氧化碳捕集系统包括吸收塔、解吸塔、水洗塔以及氨气发生塔；还包括和氨‑水第二类吸收式热泵系统，所述氨‑水第二类吸收式热泵系统包括冷凝器、工质泵、蒸发器、吸收器、热交换器、节流阀以及氨气发生塔。本发明将氨法二氧化碳捕集系统和氨‑水第二类吸收式热泵紧凑结合，降低了设备成本和复杂程度；利用第二类吸收式热泵将低温热源热量提升，在捕集二氧化碳的同时实现了低温热源的有效利用。

技术领域

本发明涉及氨法碳捕集技术领域，尤其涉及一种氨水第二类吸收式热泵驱动的紧凑型氨法碳捕集系统。

背景技术

近百年来，由于化石燃料的大量燃烧，大气中的二氧化碳浓度值迅速上升，由此导致的全球变暖效应也越来越明显，控制二氧化碳排放成为控制全球变暖的必要措施。在众多的二氧化碳减排技术中，二氧化碳捕集技术是能有效降低电厂、金属冶炼厂等大型二氧化碳排放源排放量的手段。其中，基于化学吸收剂的化学吸收方法是目前应用最为广泛和成熟的技术，氨法二氧化碳捕集技术是化学吸收法中的代表性技术之一。

但是，二氧化碳被氨水吸收后的解吸过程需要消耗大量的能量，在电厂，这一能量主要来自于汽轮机中低压缸抽汽，会大大降低电厂的效率。

第二类吸收式热泵技术可以将低温热源温度提升至高温，实现其他方式难以利用的低温热源的利用。另外，目前的能源生产与利用系统中存在着大量的低温废热与工业余热，一些低温地热能也难以被有效利用，这些能源皆可以被第二类吸收式热泵转换为温度更高、更方便利用的热源，以大量的低温热源实现热量品位的提升，实现能源的有效利用。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种氨-水第二类吸收式热泵驱动的紧凑型氨法碳捕集系统，将氨法二氧化碳捕集技术和氨-水第二类吸收式热泵技术结合，利用第二类吸收式热泵为二氧化碳解吸提供能量，构成了碳捕集系统和吸收式热泵高度结合的紧凑型结构，既实现二氧化碳捕集，又实现低品位热源的提升利用，达到节能减排、降低设备成本的效果。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是氨-水第二类吸收式热泵驱动的紧凑型氨法碳捕集系统，包括氨法二氧化碳捕集系统，所述氨法二氧化碳捕集系统包括吸收塔、解吸塔、水洗塔以及氨气发生塔；

所述吸收塔底部气体来自于电厂或金属冶炼厂排放的低浓度二氧化碳烟气入口，所述吸收塔下部富液输送线经富液泵和贫/富液热交换器连接至所述解吸塔上部，所述解吸塔的下部贫液输送线经贫液泵和贫/富液热交换器连接至所述吸收塔上部，所述解吸塔底部设置再沸器自循环，所述解吸塔顶部气体出口管经回流罐冷凝后回流至塔内，所述回流罐的顶部设置有捕集获得的高浓度二氧化碳排出口；

所述吸收塔顶部气体管线连通至所述水洗塔下部，所述水洗塔顶部设置有脱碳脱氨气体排出口；

还包括氨-水第二类吸收式热泵系统，所述氨-水第二类吸收式热泵系统包括冷凝器、工质泵、蒸发器、吸收器、热交换器、节流阀以及氨气发生塔；

所述水洗塔下部溶液出口经第一溶液泵和换热器连接至所述氨气发生塔的上部，所述氨气发生塔的下部液体管分为两条支路：其中第一支路经第二溶液泵和换热器连接至所述水洗塔上部；其中，第二支路依次经第三溶液泵、热交换器、吸收器壳程和节流阀回流至所述氨气发生塔的上部；

所述氨气发生塔底部设置氨气再生加热器提供热量自循环，所述氨气发生塔的顶部气体出口设置有两路分支：其中第一支路经第一控制阀连接至所述吸收塔上部；其中第二支路依次经第二控制阀、冷凝器壳程、工质泵、蒸发器壳程、吸收器壳程、热交换器和节流阀连接至氨气发生塔上部；

所述再沸器管程出口依次经第四溶液泵和吸收器管程连接至所述再沸器管程入口。