二氧化碳捕集系统

摘要

本发明提供了一种二氧化碳捕集系统，其包括风机、吸收塔、富液泵、第一热泵系统、第二热泵系统、贫富液换热器、解吸塔、再沸器、二氧化碳冷却器、气液分离器、贫液泵以及贫液冷却器。在根据本发明的二氧化碳捕集系统中，基于风机、吸收塔、富液泵、第一热泵系统、第二热泵系统、贫富液换热器、解吸塔、再沸器、二氧化碳冷却器、气液分离器、贫液泵以及贫液冷却器的设置，通过第一热泵系统、第二热泵系统以及贫富液换热器的多次换热，能够有效地且充分地利用二氧化碳捕集系统内部的闲置余热，降低二氧化碳捕集系统的能量损耗，提高二氧化碳捕集系统的能量利用率、富液的解吸能力、贫液的再吸收能力以及二氧化碳的捕集纯度。

主权项

一种二氧化碳捕集系统，其特征在于，包括：风机(11)，具有：风机入口(11A)，用于吸入外部的二氧化碳原料气；以及风机出口(11B)；吸收塔(12)，具有：吸收塔第一入口(12A1)，连通于风机出口(11B)；吸收塔第一出口(12B1)，设置于吸收塔(12)的顶部；吸收塔第二入口(12A2)，设置于吸收塔(12)的上部；以及吸收塔第二出口(12B2)，设置于吸收塔(12)的底部；富液泵(13)，具有：富液泵入口(13A)，连通于吸收塔第二出口(12B2)；以及富液泵出口(13B)；第一热泵系统(14)，包括：第一热泵系统富液换热器(141)，具有：第一热泵系统富液换热器第一入口(141A1)，连通于富液泵出口(13B)；第一热泵系统富液换热器第一出口(141B1)；第一热泵系统富液换热器第二入口(141A2)；以及第一热泵系统富液换热器第二出口(141B2)；第一热泵系统冷凝器(142)，具有：第一热泵系统冷凝器第一入口(142A1)，连通于第一热泵系统富液换热器第二出口(141B2)；第一热泵系统冷凝器第一出口(142B1)；第一热泵系统冷凝器第二入口(142A2)；以及第一热泵系统冷凝器第二出口(142B2)；第一热泵系统第一循环水泵(143)，具有：第一热泵系统第一循环水泵入口(143A)，连通于第一热泵系统冷凝器第一出口(142B1)；以及第一热泵系统第一循环水泵出口(143B)，连通于第一热泵系统富液换热器第二入口(141A2)；第一热泵系统膨胀阀(144)，具有：第一热泵系统膨胀阀入口(144A)，连通于第一热泵系统冷凝器第二出口(142B2)；以及第一热泵系统膨胀阀出口(144B)；第一热泵系统蒸发器(145)，具有：第一热泵系统蒸发器第一入口(145A1)，连通于第一热泵系统膨胀阀出口(144B)；第一热泵系统蒸发器第一出口(145B1)；第一热泵系统蒸发器第二入口(145A2)；以及第一热泵系统蒸发器第二出口(145B2)；第一热泵系统压缩机(146)，具有：第一热泵系统压缩机入口(146A)，连通于第一热泵系统蒸发器第一出口(145B1)；以及第一热泵系统压缩机出口(146B)，连通于第一热泵系统冷凝器第二入口(142A2)；第一热泵系统第二循环水泵(147)，具有：第一热泵系统第二循环水泵入口(147A)，连通于第一热泵系统蒸发器第二出口(145B2)；以及第一热泵系统第二循环水泵出口(147B)；第一热泵系统贫液换热器(148)，具有：第一热泵系统贫液换热器第一入口(148A1)，连通于第一热泵系统第二循环水泵出口(147B)；第一热泵系统贫液换热器第一出口(148B1)，连通于第一热泵系统蒸发器第二入口(145A2)；第一热泵系统贫液换热器第二入口(148A2)；以及第一热泵系统贫液换热器第二出口(148B2)；以及第一热泵系统补水箱(149)，受控连通于第一热泵系统第一循环水泵入口(143A)和第一热泵系统第二循环水泵入口(147A)；第二热泵系统(15)，包括：第二热泵系统富液换热器(151)，具有：第二热泵系统富液换热器第一入口(151A1)，连通于第一热泵系统富液换热器第一出口(141B1)；第二热泵系统富液换热器第一出口(151B1)；第二热泵系统富液换热器第二入口(151A2)；以及第二热泵系统富液换热器第二出口(151B2)；第二热泵系统冷凝器(152)，具有：第二热泵系统冷凝器第一入口(152A1)，连通于第二热泵系统富液换热器第二出口(151B2)；第二热泵系统冷凝器第一出口(152B1)；第二热泵系统冷凝器第二入口(152A2)；以及第二热泵系统冷凝器第二出口(152B2)；第二热泵系统第一循环水泵(153)，具有：第二热泵系统第一循环水泵入口(153A)，连通于第二热泵系统冷凝器第一出口(152B1)；以及第二热泵系统第一循环水泵出口(153B)，连通于第二热泵系统富液换热器第二入口(151A2)；第二热泵系统膨胀阀(154)，具有：第二热泵系统膨胀阀入口(154A)，连通于第二热泵系统冷凝器第二出口(152B2)；以及第二热泵系统膨胀阀出口(154B)；第二热泵系统蒸发器(155)，具有：第二热泵系统蒸发器第一入口(155A1)，连通于第二热泵系统膨胀阀出口(154B)；第二热泵系统蒸发器第一出口(155B1)；第二热泵系统蒸发器第二入口(155A1)；以及第二热泵系统蒸发器第二出口(155B2)；第二热泵系统压缩机(156)，具有：第二热泵系统压缩机入口(156A)，连通于第二热泵系统蒸发器第一出口(155B1)；以及第二热泵系统压缩机出口(156B)，连通于第二热泵系统冷凝器第二入口(152A2)；第二热泵系统第二循环水泵(157)，具有：第二热泵系统第二循环水泵入口(157A)，连通于第二热泵系统蒸发器第二出口(155B2)；以及第二热泵系统第二循环水泵出口(157B)；第二热泵系统贫液换热器(158)，具有：第二热泵系统贫液换热器第一入口(158A1)，连通于第二热泵系统第二循环水泵出口(157B)；第二热泵系统贫液换热器第一出口(158B1)，连通于第二热泵系统蒸发器第二入口(155A1)；第二热泵系统贫液换热器第二入口(158A2)；以及第二热泵系统贫液换热器第二出口(158B2)；以及第二热泵系统补水箱(159)，受控连通于第二热泵系统第一循环水泵入口(153A)和第二热泵系统第二循环水泵入口(157A)；贫富液换热器(16)，具有：贫富液换热器第一入口(16A1)，连通于第二热泵系统富液换热器第一出口(151B1)；贫富液换热器第一出口(16B1)；贫富液换热器第二入口(16A2)；以及贫富液换热器第二出口(16B2)，连通于第一热泵系统贫液换热器第二入口(148A2)；解吸塔(17)，具有：解吸塔第一入口(17A1)，设置于解吸塔(17)的上部，连通于贫富液换热器第一出口(16B1)；解吸塔第一出口(17B1)，设置于解吸塔(17)的底部；解吸塔第二入口(17A2)；解吸塔第二出口(17B2)，设置于解吸塔(17)的下部；以及解吸塔第三出口(17B3)，设置于解吸塔(17)的顶部，连通于第二热泵系统贫液换热器第二入口(158A2)；再沸器(18)，具有：再沸器入口(18A)，连通于解吸塔第二出口(17B2)；以及再沸器出口(18B)，连通于解吸塔第二入口(17A2)；二氧化碳冷却器(19)，具有：二氧化碳冷却器入口(19A)，连通于第二热泵系统贫液换热器第二出口(158B2)；以及二氧化碳冷却器出口(19B)；气液分离器(20)，具有：气液分离器入口(20A)，连通于二氧化碳冷却器出口(19B)；以及气液分离器出口(20B)；贫液泵(21)，具有：贫液泵入口(21A)，连通于解吸塔第一出口(17B1)；以及贫液泵出口(21B)，连通于贫富液换热器第二入口(16A2)；以及贫液冷却器(22)，具有：贫液冷却器入口(22A)，连通于第一热泵系统贫液换热器第二出口(148B2)；以及贫液冷却器出口(22B)，连通于吸收塔第二入口(12A2)；其中，外部的二氧化碳原料气经过风机入口(11A)进入风机(11)，并在风机(11)内加压；加压后的原料气经由风机出口(11B)以及吸收塔第一入口(12A1)进入吸收塔(12)，在吸收塔(12)内与吸收塔(12)的上部喷淋而下的吸收剂逆流接触，原料气中的二氧化碳被吸收剂吸收，变为富液，余下的原料气经由吸收塔第一出口(12B1)排出；富液经由吸收塔第二出口(12B2)以及富液泵入口(13A)进入富液泵(13)，然后在富液泵(13)的作用下经由富液泵出口(13B)以及第一热泵系统富液换热器第一入口(141A1)进入第一热泵系统富液换热器(141)进行第一热交换，以吸热升温；进行所述第一热交换后的富液经由第一热泵系统富液换热器第一出口(141B1)以及第二热泵系统富液换热器第一入口(151A1)进入第二热泵系统富液换热器(151)进行第二热交换，以再次吸热升温；进行所述第二热交换后的富液经由第二热泵系统富液换热器第一出口(151B1)以及贫富液换热器第一入口(16A1)进入贫富液换热器(16)进行第三热交换，以继续吸热升温；进行所述第三热交换后的富液经由贫富液换热器第一出口(16B1)以及解吸塔第一入口(17A1)进入解吸塔(17)，然后经由解吸塔第二出口(17B2)以及再沸器入口(18A)进入再沸器(18)，再沸器(18)对富液进行加热升温，解吸生成二氧化碳气体、蒸汽及雾沫的混合气体和贫液；解吸生成的二氧化碳气体和贫液通过再沸器出口(18B)以及解吸塔第二入口(17A2)再次进入解吸塔(17)，二氧化碳气体、蒸汽及雾沫的混合气体经由解吸塔第三出口(17B3)以及第二热泵系统贫液换热器第二入口(158A2)进入第二热泵系统贫液换热器(158)进行第四热交换，以放热降温；进行所述第四热交换后的混合气体经由第二热泵系统贫液换热器第二出口(158B2)以及二氧化碳冷却器入口(19A)进入二氧化碳冷却器(19)进行降温冷却，蒸汽和雾沫变成水和泡沫；冷却后的混合气体经由二氧化碳冷却器出口(19B)以及气液分离器入口(20A)进入气液分离器(20)，除去混合气体内的水和泡沫，分离出的二氧化碳气体经由气液分离器出口(20B)向外供给；解吸生成的贫液经由解吸塔第一出口(17B1)以及贫液泵入口(21A)进入贫液泵(21)，并在贫液泵(21)的作用下，经由贫液泵出口(21B)以及贫富液换热器第二入口(16A2)进入贫富液换热器(16)，与经由第二热泵系统富液换热器第一出口(151B1)以及贫富液换热器第一入口(16A1)进入贫富液换热器(16)中的富液进行所述第三热交换，以放热降温；进行所述第三热交换后的贫液通过贫富液换热器第二出口(16B2)以及第一热泵系统贫液换热器第二入口(148A2)进入第一热泵系统贫液换热器(148)进行第五热交换，以再次放热降温；进行所述第五热交换后的贫液经由第一热泵系统贫液换热器第二出口(148B2)以及贫液冷却器入口(22A)进入贫液冷却器(22)，以在贫液冷却器(22)内降温冷却；冷却后的贫液通过贫液冷却器出口(22B)以及吸收塔第二入口(12A2)再次进入吸收塔(12)，作为吸收剂自塔顶喷淋而下吸收二氧化碳气体变成富液，进行下一个循环；在第一热泵系统(14)中：第一热泵系统压缩机(146)、第一热泵系统冷凝器(142)、第一热泵系统膨胀阀(144)、第一热泵系统蒸发器(145)形成第一工质的循环回路，气态第一工质在第一热泵系统压缩机(146)中进行压缩，然后经由第一热泵系统压缩机出口(146B)以及第一热泵系统冷凝器第二入口(142A2)进入第一热泵系统冷凝器(142)进行热交换，气态第一工质冷却为液态第一工质；液态第一工质则经由第一热泵系统冷凝器第二出口(142B2)以及第一热泵系统膨胀阀入口(144A)进入第一热泵系统膨胀阀(144)进行节流；然后节流后的液态第一工质经由第一热泵系统膨胀阀出口(144B)以及第一热泵系统蒸发器第一入口(145A1)进入第一热泵系统蒸发器(145)进行热交换，液态第一工质吸收热量蒸发变为气态第一工质；气态第一工质经由第一热泵系统蒸发器第一出口(145B1)以及第一热泵系统压缩机入口(146A)返回至第一热泵系统压缩机(146)，进入下一个循环；气态第一工质在第一热泵系统冷凝器(142)中冷却为液态第一工质时放出热量，并对经由第一热泵系统冷凝器第一入口(142A1)进入第一热泵系统冷凝器(142)中的水进行加热；加热后的水经由第一热泵系统冷凝器第一出口(142B1)以及第一热泵系统第一循环水泵入口(143A)进入第一热泵系统第一循环水泵(143)，并在第一热泵系统第一循环水泵(143)作用下经由第一热泵系统第一循环水泵出口(143B)以及第一热泵系统富液换热器第二入口(141A2)进入第一热泵系统富液换热器(141)，与经由富液泵出口(13B)以及第一热泵系统富液换热器第一入口(141A1)进入第一热泵系统富液换热器(141)的富液进行所述第一热交换，水放热降温，然后放热降温的水经由第一热泵系统富液换热器第二出口(141B2)以及第一热泵系统冷凝器第一入口(142A1)再次进入第一热泵系统冷凝器(142)，与经由第一热泵系统压缩机出口(146B)以及第一热泵系统冷凝器第二入口(142A2)进入第一热泵系统冷凝器(142)中的气态第一工质进行热交换，水吸热升温，之后经由第一热泵系统冷凝器第一出口(142B1)以及第一热泵系统第一循环水泵入口(143A)返回至第一热泵系统第一循环水泵(143)，进入下一个循环；液态第一工质在第一热泵系统蒸发器(145)中蒸发为气态第一工质吸收热量，并对经由第一热泵系统蒸发器第二入口(145A2)进入第一热泵系统蒸发器(145)中的水进行吸热冷却；冷却后的水经由第一热泵系统蒸发器第二出口(145B2)以及第一热泵系统第二循环水泵入口(147A)进入第一热泵系统第二循环水泵(147)，并在第一热泵系统第二循环水泵(147)的作用下经由第一热泵系统第二循环水泵出口(147B)以及第一热泵系统贫液换热器第一入口(148A1)进入第一热泵系统贫液换热器(148)，与经由贫富液换热器第二出口(16B2)以及第一热泵系统贫液换热器第二入口(148A2)进入第一热泵系统贫液换热器(148)的贫液进行所述第五热交换，水吸热升温，然后吸热升温的水经由第一热泵系统贫液换热器第一出口(148B1)以及第一热泵系统蒸发器第二入口(145A2)再次进入蒸发器进行热交换，水放热降温，进入下一个循环；第一热泵系统补水箱(149)分别经由第一热泵系统第一循环水泵入口(143A)和第一热泵系统第二循环水泵入口(147A)补充第一热泵系统(14)热循环过程中损失的水分；在第二热泵系统(15)中：第二热泵系统压缩机(156)、第二热泵系统冷凝器(152)、第二热泵系统膨胀阀(154)、第二热泵系统蒸发器(155)形成第二工质的循环回路；气态第二工质在第二热泵系统压缩机(156)中进行压缩，然后经由第二热泵系统压缩机出口(156B)以及第二热泵系统冷凝器第二入口(152A2)进入第二热泵系统冷凝器(152)进行热交换，气态第二工质冷却为液态第二工质；液态第二工质则经由第二热泵系统冷凝器第二出口(152B2)以及第二热泵系统膨胀阀入口(154A)进入第二热泵系统膨胀阀(154)进行节流；然后节流后的液态第二工质通过第二热泵系统膨胀阀出口(154B)以及第二热泵系统蒸发器第一入口(155A1)进入第二热泵系统蒸发器(155)进行热交换，液态工质吸收热量蒸发变为气态第二工质；气态第二工质经由第二热泵系统蒸发器第一出口(155B1)以及第二热泵系统压缩机入口(156A)返回至第二热泵系统压缩机(156)，进入下一个循环；气态第二工质在第二热泵系统冷凝器(152)中冷却为液态工质时放出热量，并对经由第二热泵系统冷凝器第一入口(152A1)进入第二热泵系统冷凝器(152)中的水进行加热；加热后的水通过第二热泵系统冷凝器第一出口(152B1)以及第二热泵系统第一循环水泵入口(153A)进入第二热泵系统第一循环水泵(153)，并在第二热泵系统第一循环水泵(153)作用下经由第二热泵系统第一循环水泵出口(153B)以及第二热泵系统富液换热器第二入口(151A2)进入第二热泵系统富液换热器(151)，与经由第一热泵系统富液换热器第一出口(141B1)以及第二热泵系统富液换热器第一入口(151A1)进入第二热泵系统富液换热器(151)中的富液进行所述第二热交换，水放热降温，然后放热降温的水经由第二热泵系统富液换热器第二出口(151B2)以及第二热泵系统冷凝器第一入口(152A1)再次进入第二热泵系统冷凝器(152)，进行下一个循环；液态第二工质在第二热泵系统蒸发器(155)中蒸发为气态工质时吸收热量，并对经由第二热泵系统蒸发器第二入口(155A1)进入第二热泵系统蒸发器(155)中的水进行吸热冷却；冷却后的水经由第二热泵系统蒸发器第二出口(155B2)以及第二热泵系统第二循环水泵入口(157A)进入第二热泵系统第二循环水泵(157)，并在第二热泵系统第二循环水泵(157)的作用下经由第二热泵系统第二循环水泵出口(157B)以及第二热泵系统贫液换热器第一入口(158A1)进入第二热泵系统贫液换热器(158)，与经由解吸塔第二出口(17B2)以及第二热泵系统贫液换热器第二入口(158A2)进入第二热泵系统贫液换热器(158)中的二氧化碳气体、蒸汽及雾沫的混合气体进行所述第四热交换，水吸热升温，然后吸热升温的水经由第二热泵系统贫液换热器第一出口(158B1)以及第二热泵系统蒸发器第二入口(155A1)再次进入第二热泵系统蒸发器(155)中进行放热降温，进入下一个循环；第二热泵系统补水箱(159)分别经由第二热泵系统第一循环水泵入口(153A)和第二热泵系统第二循环水泵入口(157A)补充第二热泵系统(15)热循环过程中损失的水分。