捕集的集成系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種太陽能輔助電廠給水加熱與CO2捕集集成技術(shù)，具體涉及一種組合式中低溫太陽能集熱系統(tǒng)輔助電廠回?zé)峒盁煔庵蠧O2捕集的集成系統(tǒng)及其方法，利用太陽能同時提供電廠不同位置的給水預(yù)熱以及CO2捕集系統(tǒng)的能量補償，在實現(xiàn)中低溫太陽能集熱器的組合集熱的同時，充分實現(xiàn)了能量的梯級利用，有效地降低了抽汽過程中產(chǎn)生的不可逆損失，彌補了抽汽用于CO2捕集對電廠的影響。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，中國電力結(jié)構(gòu)中燃煤火力發(fā)電仍占據(jù)著主導(dǎo)地位，雖然技術(shù)較為成熟，但需要消耗大量的化石燃料，能源利用效率低，0)2排放量大，對氣候變化帶來巨大的影響。
[0003]燃煤電廠CO2捕集作為一種短期內(nèi)可實現(xiàn)大量0)2排放的可行技術(shù)，將在削減溫室氣體排放中發(fā)揮重要作用，同時為可再生能源的發(fā)展及其替代傳統(tǒng)能源提供了過渡時間。
[0004]針對燃煤電廠煙氣中濃度低、流量大的CO2，最有前景的方法是使用能夠選擇性吸收CO2的溶劑進(jìn)行化學(xué)吸收，其中乙醇胺(MEA)溶液由于吸收速率快、吸收效率高、技術(shù)成熟，已被應(yīng)用于燃煤電廠CO2捕集，但溶液再生時需要消耗大量電廠蒸汽，引起電廠效率的下降，增加了捕集成本，成為制約CO2捕集技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。
[0005]太陽能作為一種可再生的清潔能源，其開發(fā)利用潛力十分巨大。將太陽能不同集熱溫度的太陽能集熱器組合起來，并與電廠鍋爐給水預(yù)熱及0)2捕集系統(tǒng)相結(jié)合，利用太陽能集熱產(chǎn)生各級給水預(yù)熱與CO2捕集系統(tǒng)解吸所需溫度的熱能進(jìn)行解吸，可大幅降低從電廠汽輪機中抽蒸汽的能耗，在維持電廠穩(wěn)定性的同時實現(xiàn)可再生能源與電廠0)2減排的雙重功效，有力推動我國太陽能與煙氣捕集集成技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
[0006]本實用新型相關(guān)發(fā)明人的專利，申請?zhí)枮?01410037906.0的發(fā)明專利申請中公開了一種太陽能輔助0)2捕集的集成系統(tǒng)，其主體方案是利用中高溫集熱輔助電廠鍋爐高壓給水加熱及CO2捕集，其實施的方式要求太陽能集熱器為中高溫集熱器。而本專利在利用太陽能輔助電廠高壓給水加熱及CO2捕集的同時，提出了輔助低壓給水加熱器的不同方案，引入了低溫集熱器與高溫集熱器相組合的概念，實現(xiàn)了低溫集熱器在電廠給水加熱及CO2捕集上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對目前捕集系統(tǒng)的高能耗問題以及抽汽捕集造成的高品位蒸汽的不可逆損失，本實用新型提出一種梯級利用組合式太陽能集熱輔助電廠給水加熱及CO2捕集的集成系統(tǒng)，根據(jù)電廠給水加熱器以及捕集系統(tǒng)的不同溫度需求，實現(xiàn)太陽能與0)2捕集及電廠給水加熱的不同集成連接關(guān)系，充分利用中低溫太陽能集熱來補償傳統(tǒng)捕集系統(tǒng)及電廠給水加熱系統(tǒng)的能耗需求，在實現(xiàn)太陽能梯級利用的同時，有效地降低電廠因抽蒸汽所帶來的效率下降。
[0008]為了有效地解決上面的技術(shù)問題，本實用新型一種組合式太陽能集熱系統(tǒng)輔助電廠給水加熱與0)2捕集的集成系統(tǒng)，包括發(fā)電子系統(tǒng)、組合式太陽能集熱子系統(tǒng)、CO2捕集子系統(tǒng)。
[0009]所述發(fā)電子系統(tǒng)為由給水換熱器、鍋爐、汽輪機以及乏汽凝汽器串聯(lián)構(gòu)成的常規(guī)具有一次再熱燃煤發(fā)電系統(tǒng)，燃煤鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽依次進(jìn)入汽輪機高壓缸、中壓缸和低壓缸推動汽輪機做功，乏汽經(jīng)過凝汽器冷凝之后，再依次經(jīng)過四臺低壓給水加熱器、除氧器和三臺高壓給水加熱器后進(jìn)入鍋爐，完成汽水循環(huán)。所述發(fā)電子系統(tǒng)具有八級抽汽，供給給水加熱器用于加熱鍋爐給水。
[0010]所述0)2捕集子系統(tǒng)包括吸收塔、富液泵、貧液冷凝器、貧/富液換熱器、貧液泵、解吸塔、氣液分離器和再沸器；所述發(fā)電子系統(tǒng)中鍋爐的排煙經(jīng)過煙氣預(yù)處理后(包括脫硫脫硝及除塵)從吸收塔的下部進(jìn)入吸收塔，在吸收塔中與化學(xué)吸收劑反應(yīng)吸收0)2后，從吸收塔的頂部排出；吸收完0)2后的富液依次經(jīng)過富液泵和貧/富液換熱器換熱后從解吸塔的上部噴淋入解吸塔進(jìn)行解吸，解吸后的貧液再依次經(jīng)過貧液泵、貧/富液換熱器和貧液冷凝器后從吸收塔上部噴淋入吸收塔，從而構(gòu)成整個煙氣CO2捕集循環(huán)。所述解吸塔頂部的氣體出口連接到所述氣液分離器的底部，作為冷凝液的回流。
[0011]所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)由中高溫聚焦型太陽能集熱器陣列及低溫非聚焦型太陽能集熱器陣列組成；所述中高溫聚焦型太陽能集熱器陣列包括若干單元集熱器串并聯(lián)組成，所述低溫非聚焦型太陽能集熱器由若干低溫集熱器串并聯(lián)而成，中高溫聚焦型太陽集熱器與低溫非聚焦型太陽能集熱器之間具有多種組合方式；一種是串聯(lián)組合形式:即集熱工質(zhì)依次經(jīng)過低溫非聚焦型太陽能集熱器陣列與中高溫聚焦型太陽能集熱器陣列；一種是并聯(lián)組合形式:即集熱工質(zhì)在入口處分成若干股進(jìn)入由中高溫太陽能集熱器陣列與低溫非聚焦型太陽能集熱器陣列，集熱器出口工質(zhì)經(jīng)過混合器進(jìn)行混合；另外也可以是上面兩種方式的組合。
[0012]所述高壓給水換熱器16用以取代一級高壓給水加熱器05、二級高壓給水加熱器06以及三級高壓給水加熱器07中的任意一級或全部；所述低壓給水換熱器15用以取代低壓給水加熱器10?13中的任意一級或多級。
[0013]本實用新型根據(jù)太陽能集熱器集熱溫度的變化及不同集熱器組合形式的變化提供了兩種不同的耦合方式，即所述太陽能集熱器子系統(tǒng)的熱量輸出端與所述高低壓給水換熱器及所述再沸器之間的連接關(guān)系包括下述兩種情形之一:一種是:所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)中的工質(zhì)出口端與所述給水換熱器的高溫側(cè)入口連接，所述給水換熱器的高溫側(cè)出口與所述再沸器的高溫側(cè)入口相連，所述再沸器的高溫側(cè)出口與所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)的工質(zhì)入口端相連；這種連接方式可以將組合式太陽能集熱子系統(tǒng)集熱到200-350°C左右的中高溫度，通過換熱器加熱電廠給水溫度，換熱之后再經(jīng)過再沸器繼續(xù)進(jìn)行換熱，以提供再沸器的熱量，而再沸器所需熱量的不足部分再通過抽取汽輪機低溫低壓的蒸汽來提供，這樣構(gòu)成太陽能加熱循環(huán)，實現(xiàn)了能量品位的梯級利用，減少系統(tǒng)的不可逆損失；另一種是:所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)的工質(zhì)出口端與所述再沸器的高溫側(cè)入口端連接，所述再沸器的高溫側(cè)出口與發(fā)電子系統(tǒng)中的低壓給水加熱器的熱源端入口相連，出口則與所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)的工質(zhì)入口端相連，這種連接方式可以直接利用組合式太陽能集熱子系統(tǒng)將太陽能集熱器系列內(nèi)的工質(zhì)流體集熱到再沸器所需的溫度范圍供給再沸器利用，同時將再沸器利用的余熱作為低壓給水加熱器的能量供給，在簡化系統(tǒng)的同時也可以充分利用結(jié)構(gòu)更為簡單，成本更加低廉的中低溫集熱器，充分利用了太陽能集熱系統(tǒng)在低溫下較高的集熱效率，減少了工質(zhì)流體在高溫下的散熱損失。上述兩種連接方式均設(shè)計了從汽輪機抽汽的連接管路，這樣可以在太陽能不足時利用抽汽提供熱量。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0015](I)將高溫聚焦型太陽能集熱器與低溫非聚焦型太陽能集熱器組合在一起，實現(xiàn)了低溫集熱器與高溫集熱器在不同溫度范圍下的合理利用，既避免了高溫集熱器在低溫端的低經(jīng)濟(jì)性，又避免了低溫集熱器在高溫端的低效率。
[0016](2)系統(tǒng)具有多種耦合模式，可以根據(jù)太陽能集熱溫度以及集熱量進(jìn)行匹配及切換，運行方式靈活，最大程度地實現(xiàn)了太陽能的梯級利用。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一種組合式太陽能系統(tǒng)輔助電廠給水與CO2捕集的集成系統(tǒng)實施例I的系統(tǒng)原理圖及結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型一種組合式太陽能系統(tǒng)輔助電廠給水與CO2捕集的集成系統(tǒng)實施例2的系統(tǒng)原理圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實用新型一種組合式太陽能系統(tǒng)輔助電廠給水與CO2捕集的集成系統(tǒng)組合式太陽能集熱子系統(tǒng)并聯(lián)組合原理圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4為本實用新型一種組合式太陽能系統(tǒng)輔助電廠給水與CO2捕集的集成系統(tǒng)組合式太陽能集熱子系統(tǒng)串聯(lián)組合原理圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5?7分別為本實用新型一種組合式太陽能系統(tǒng)輔助電廠給水與0)2捕集的集成系統(tǒng)高壓給水換熱器與低壓給水換熱器取代給水加熱器組合原理圖及結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0023]本實用新型一種組合式太陽能集熱系統(tǒng)輔助電廠給水加熱與CO2捕集的集成系統(tǒng)，如圖1?4所示，包括發(fā)電子系統(tǒng)1、組合式太陽能集熱子系統(tǒng)2和CO2捕集子系統(tǒng)3、高壓給水換熱器15和低壓給水換熱器16。
[0024]所述發(fā)電子系統(tǒng)I為由鍋爐01、汽輪機02?04、給水加熱器05?13以及乏汽冷凝器14構(gòu)成的具有一次再熱的燃煤發(fā)電系統(tǒng)。燃煤鍋爐產(chǎn)生過熱蒸汽依次進(jìn)入汽輪機高壓缸02、中壓缸03和低壓缸04進(jìn)行做功，輸出電力，乏汽經(jīng)過冷凝器14冷凝后依次經(jīng)過四個低壓給水加熱器10?13，除氧器09和三臺高壓給水加熱器05?07后進(jìn)入鍋爐，完成汽水循環(huán)。
[0025]所述組合式太陽能集熱子系統(tǒng)2中的集熱器場由高溫聚焦型集熱器陣列21與低溫非聚焦型集熱器陣列22組合而成，兩者都由若干集熱器串聯(lián)或并聯(lián)組成集熱陣列。進(jìn)入組合式太陽能集熱子系統(tǒng)2中的傳熱工質(zhì)先進(jìn)入低溫非聚