[实用新型]基于光热蒸汽生成和分子光热储能辅助解吸的碳捕集系统

说明书

本实用新型公开了基于光热蒸汽生成和分子光热储能辅助解吸的碳捕集系统，主要由二氧化碳捕集系统、光热蒸汽生成系统和分子光热储能系统组成。本实用新型通过二氧化碳捕集系统脱除烟气中的二氧化碳，减少碳排放，通过光热蒸汽生成系统为解吸塔提供所需蒸汽，辅助解吸；通过分子光热储能系统预热解吸塔进口富液，保证解吸所需温度水平；太阳能不足时由再沸器提供蒸汽，由分子光热储能系统中的能量储存装置释放能量加热富液。本实用新型充分利用了太阳能资源，通过“光‑化学能‑热”和“光‑热”转换，大幅度降低了吸收法碳捕集过程的能耗，促进了我国太阳能和碳捕集技术的发展。

技术领域

本实用新型涉及基于光热蒸汽生成和分子光热储能辅助再生的碳捕集技术，具体涉及化学吸收法碳捕集技术，利用光热蒸汽生成技术提供蒸汽辅助碳捕集解吸过程，以及利用分子光热储能技术辅助加热和储能。

背景技术

大气中二氧化碳浓度的不断升高，对全球气候变化产生了巨大影响，正备受国际社会关注。在众多减排技术中，二氧化碳捕集与封存(CCS)被认为是解决碳排放问题的关键技术。我国是碳排放大国，在2017年，碳排放占世界总额的28％，因此，有必要大力发展碳捕集技术。

在当前的电厂和工业结构下，化学吸收法是研究较多且应用成熟的碳捕集方法。然而化学吸收法尤其是醇胺法存在较大的缺陷，即需要巨大的再生能耗，主要体现在再沸器中，例如，对于单乙醇胺(MEA)，再沸器能耗达3-4GJ/tCO2。目前燃煤电厂碳捕集系统中，再沸器所需蒸汽由汽轮机抽汽提供，从而导致发电效率降低和成本损失，这也是限制吸收法碳捕集技术商业化的重要因素。因此，降低解吸过程能耗是化学吸收法碳捕集技术发展的重要方向。

太阳能是一种重要的可再生能源，具有储量丰富、清洁的优势，具有巨大的开发利用潜力。将太阳能利用与碳捕集技术结合，是解决吸收法碳捕集再生能耗高的有效方式。光热蒸汽生成技术，是太阳能“光-热”利用的重要方式之一，通过将太阳能转换为热能，借助多孔介质的界面效应，从而生成大量蒸汽，相较于传统的盘式蒸馏法等，具有效率高、蒸汽量大的优点，可以用于辅助再沸器提供蒸汽；分子光热储能技术，是新型的太阳能利用技术，利用特殊分子的光异构化反应，将太阳能储存于分子的化学能中，通过催化或加热方式可释放能量，可以实现储能和辅助加热的目的，以此解决太阳能供能不稳定的缺陷。将两种技术应用于吸收法碳捕集系统中，充分利用太阳能资源，可有效降低捕集能耗，促进太阳能利用和吸收法碳捕集技术的发展。

实用新型内容

针对化学吸收法二氧化碳捕集过程再生能耗大、太阳能不稳定的问题，本实用新型提出基于光热蒸汽生成和分子光热储能辅助解吸的碳捕集系统，借助光热蒸汽生成系统和分子光热储能系统，充分利用太阳能资源，显著降低解吸过程再生能耗，并实现太阳能的稳定输出。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是基于光热蒸汽生成和分子光热储能辅助解吸的碳捕集系统，包括二氧化碳捕集系统、光热蒸汽生成系统和分子光热储能系统；其所述二氧化碳捕集系统适用于采用化学吸收法的捕集系统，所述光热蒸汽生成系统为解吸过程提供所需蒸汽量，分子光热储能系统辅助加热。

所述二氧化碳捕集系统包括吸收塔、富液泵、贫/富液换热器、解吸塔、气液分离器、再沸器、控制阀二、贫液泵、冷凝器；所述吸收塔底部富液出口与富液泵入口相连，所述吸收塔顶部贫液入口与冷凝器出口相连；所述贫/富液换热器分别与冷凝器入口、富液泵出口、贫液泵出口和换热器富液入口相连；所述冷凝器另外两出入口接冷却水系统；所述解吸塔顶部富液入口分别与换热器富液出口和气液分离器底部液体出口相连，所述解吸塔顶部气体出口与气液分离器顶部气体入口相连；所述解吸塔底部出口分别与光热蒸汽生成系统底部入口和再沸器入口相连，所述解吸塔底部入口分别与光热蒸汽生成系统顶部蒸汽出口和再沸器蒸汽出口相连，所述再沸器蒸汽出口与解吸塔底部入口之间安装控制阀二,所述光热蒸汽生成系统蒸汽出口与解吸塔底部入口之间安装控制阀一；所述光热蒸汽生成系统底部出口和再沸器底部贫液出口均与贫液泵进口相连。