1.一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,由烟气系统、一级余热回收系统、二级余热回收系统以及冷却水系统构成;
所述烟气系统由内燃机(1)、第一换热器(2)、高压发生器(3)、第三换热器(34)、蒸发器(7)、第一气液分离器(17)、透平膨胀增压机(5)、压缩机(20)、第二换热器(19)以及第二气液分离器(18)组成,内燃机(1)的烟气出口1a与第一换热器(2)的左端进口2a相连,第一换热器(2)右端出口2b与高压发生器(3)管侧进口3a相连,高压发生器(3)管侧出口3b与第三换热器(34)的左端进口34a相连,第三换热器(34)的右端出口34b与蒸发器(7)左端进口7a相连,蒸发器(7)右端出口7b与第一气液分离器(17)进口17a相连,第一气液分离器(17)的气相出口17c与透平膨胀增压机(5)的增压进口5c相连,透平膨胀增压机(5)的增压出口5d与压缩机(20)进口相连,压缩机(20)出口与第二换热器(19)左端进口19a相连,第二换热器(19)右端出口19b与第二气液分离器(18)的进口18a相连,第二气液分离器(18)的气相出口
18c与外界洁净气体相连,第二气液分离器(18)的液相出口18b与外界液态二氧化碳进口相连,外界低温制冷剂出口与第二换热器(19)的下端进口19c相连,第二换热器(19)的上端出口19d与外界低温制冷剂进口相连;
所述一级余热回收系统由冷却水储罐(16)、水泵(15)、第一换热器(2)、透平膨胀增压机(5)以及第四换热器(6)组成,冷却水储罐(16)的出口与水泵(15)进口相连,水泵(15)出口与第一换热器(2)下端进口2c相连,第一换热器(2)上端出口2d与透平膨胀增压机(5)的膨胀进口5a相连,透平膨胀增压机(5)的膨胀出口5b与第四换热器(6)的左端进口6a相连,第四换热器(6)的右端出口6b与第一气液分离罐(17)的液相出口17b处管路通过第五三通阀(35)汇合后共同连接至冷却水储罐(16)的进口;
所述二级余热回收系统由吸收器(13)、第四三通阀(28)、第一制冷剂泵(10)、第二制冷剂泵(11)、高温溶液热交换器(8)、高压发生器(3)、低压发生器(4)、第一三通阀(24)、低温溶液热交换器(12)、第二三通阀(26)、冷凝器(9)、节流阀(14)、蒸发器(7)、第三换热器(34)以及第三三通阀(27)组成;吸收器(13)的壳侧出口13a与第四三通阀(28)进口相连,第四三通阀(28)的出口分流出两路管路,分别是,第一路与第一制冷剂泵(10)进口相连,第一制冷剂泵(10)的出口与高温溶液热交换器(8)的下端进口8c相连,高温溶液热交换器(8)的上端出口8d与高压发生器(3)的壳侧液相进口3c相连,高压发生器(3)的壳侧气相出口3d与低压发生器(4)的第一换热管管侧进口4a相连,低压发生器(4)的第一换热管管侧出口4b所连管路与低压发生器(4)的壳侧气相出口4c所连管路通过第一三通阀(24)汇合后共同连接至冷凝器(9)的左端进口9a,冷凝器(9)的右端出口9b与节流阀(14)进口相连;节流阀(14)出口所连管路与蒸发器(7)的下端进口7c相连;蒸发器(7)的上端出口7d与第三三通阀(27)的第一进口相连;高压发生器(3)的壳侧液相出口3e与高温溶液热交换器(8)的左侧进口8a相连;高温溶液热交换器(8)的右端出口8b所连管路与低温溶液热交换器(12)的右端出口12b通过第二三通阀(26)汇合后共同连接至第三三通阀(27)的第二进口;第三三通阀(27)的出口与吸收器(13)的壳侧进口13b相连;第二路与第二制冷剂泵(11)进口相连,第二制冷剂泵(11)的出口与低温溶液热交换器(12)的下端进口12c相连;低温溶液热交换器(12)的壳侧上端出口12d与低压发生器(4)的壳侧进口4d相连,低压发生器(4)的壳侧下端出口4e与低温溶液热交换器(12)的左端进口12a相连;内燃机(1)的缸套油出口1b与低压发生器(4)的第二换热管进口4f相连,内燃机(1)的缸套油进口1c与低压发生器(4)的第二换热管进口4g相连;
所述冷却水系统由吸收器(13)、冷凝器(9)以及第四换热器(6)组成,外界冷却水出口与吸收器(13)的管侧进口13c相连;吸收器(13)的管侧出口13d与冷凝器(9)的下端进口9c相连;冷凝器(9)的上端出口9d与第三换热器(34)的下端进口34c相连;第三换热器(34)的上端出口34d与第四换热器(6)的下端进口6c相连;第四换热器(6)的上端出口6d与外界冷冷却水进口相连。
2.根据权利要求1所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述内燃机(1)的烟气出口1a与第一换热器(2)的左端进口2a所连管路上设有第二球阀(22),内燃机(1)的缸套油出口1b与低压发生器(4)的第二换热管进口4f所连管路上设有第三球阀(23)。
3.根据权利要求2所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述高压发生器(3)管侧出口3b与第三换热器(34)的左端进口34a所连管路上设有第四球阀(25);所述低压发生器(4)的壳侧下端出口4e与低温溶液热交换器(12)的左端进口12a所连管路上设有第一球阀(21);所述第二制冷剂泵(11)的出口与低温溶液热交换器(12)的下端进口
12c所连管路上设有第五球阀(29)。
4.根据权利要求2所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述第一气液分离器(17)的气相出口17c与透平膨胀增压机(5)的增压进口5c所连管路上设有第一单向阀(31)。
5.根据权利要求2所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述冷却水储罐(16)的出口与水泵(15)进口所连管路上设有第六球阀(30)。
6.根据权利要求2所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,第四换热器(6)的右端出口6b处管路上设置有第二单向阀(32)。
7.根据权利要求2所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述冷凝器(9)的右端出口9b与节流阀(14)所连管路上设置有第三单向阀(33)。
8.根据权利要求1所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统,其特征在于,所述高压发生器(3)、低压发生器(4)、吸收器(13)、第一气液分离器(17)以及第二气液分离器(18)的底部均设置有排空开关。
9.一种如权利要求2‑7任一项所述的一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统的操作方
法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:对系统进行气密测试,测试通过后,先启动冷却水系统,然后打开第一制冷剂泵(10)和第二制冷剂泵(11)启动吸收式制冷机组;将制冷剂通入到第二换热器(19)的下端进口19c对其进行预冷,待第二换热器(19)预冷达到预期且吸收式制冷机组稳定运行后,打开第二球阀(22)通入烟气;此时仅启动二级余热回收系统对烟气进行降温;
步骤二:待内燃机出口处烟气流量稳定后,打开压缩机(20)和水泵(15),同时启动一级余热回收系统和二级余热回收系统;当工况为夏季时,则还需额外打开第三球阀(23),通入内燃机缸套油;
步骤三:关机时应首先停止对烟气压缩,即停止对第二换热器(19)通入制冷剂,再关闭压缩机(20);其次停止一级余热回收系统,即关闭水泵(15);最后停止二级余热回收系统,即关闭第一制冷剂泵(10)和第二制冷剂泵(11)。