一种吸附式二氧化碳储能系统及其操作方法

技术领域

本发明属于储能技术领域，特别涉及一种吸附式二氧化碳储能系统及其操作方法。

背景技术

储能技术的应用能够在很大程度上解决新能源发电的波动性与间歇性等弊端，可有效解决移峰填谷的难题，近年来受到越来越多的重视。

目前，传统的二氧化碳储能技术由于结构简单、布置灵活、储能效率较高等优势逐渐引起了广泛的关注。

然而，现有传统的二氧化碳储能技术仍存在以下不足之处，包括：

1)二氧化碳储能系统低压侧以常压气态形式存储二氧化碳，为确保足够的容量通常需要较大的储气室体积，导致系统占地面积大；

2)现有技术通常只有电能的输入与输出，无法同时满足用户的多种能量形式需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附式二氧化碳储能系统及其操作方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的技术方案中，可降低占地面积；另外，能够实现火电机组的废热、废气利用，将能量储存或转化为冷量提供给所需用户。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种吸附式二氧化碳储能系统，包括：第一换热器、二氧化碳吸附塔、第一储热罐、第一储冷罐、制冷剂发生器、制冷剂换热器、制冷剂吸收器、制冷剂蒸发器、制冷剂冷凝器、二氧化碳压缩机、第二换热器、第三换热器、二氧化碳第一膨胀机和储液罐；其中，

第一换热器的第一换热通道进口用于通入火电机组排出废气，第一换热器的第一换热通道出口与二氧化碳吸附塔的进口相连通；第一换热器的第二换热通道进口与第一储冷罐的出口相连通，第一换热器的第二换热通道出口与第一储热罐的进口相连通，第一储热罐的出口与二氧化碳吸附塔的换热管道进口相连，二氧化碳吸附塔的换热管道出口与第一储冷罐的进口相连通；

二氧化碳吸附塔的出口与二氧化碳压缩机的进口相连通，二氧化碳压缩机的出口经第二换热器的第一换热通道与储气罐的进口相连通；储液罐的出口经第三换热器的第一换热通道与二氧化碳第一膨胀机的进口相连通，二氧化碳第一膨胀机的出口与二氧化碳吸附塔的进口相连通；

制冷剂发生器的换热通道进口用于通入火电机组排出废气，制冷剂发生器的换热通道出口与二氧化碳吸附塔的进口相连通；制冷剂发生器的气体出口依次经制冷剂冷凝器的第一换热通道、制冷剂第二膨胀阀、制冷剂蒸发器的第一换热通道与制冷剂吸收器的第一进口相连通；所述制冷剂吸收器的出口依次经制冷剂增压泵、制冷剂换热器的第二换热通道与制冷剂发生器的进口相连通；制冷剂发生器的液体出口依次经制冷剂换热器的第一换热通道、制冷剂第一膨胀阀与制冷剂吸收器的第二进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：

烟气处理装置，所述烟气处理装置的进口用于通入原始火电机组排出废气并进行液体杂质和固体杂质去除处理，输出杂质处理后的火电机组排出废气；其中，所述杂质处理后的火电机组排出废气用于通入第一换热器的第一换热通道进口和制冷剂发生器的换热通道进口。

本发明的进一步改进在于，还包括：第二储冷罐和第二储热罐；其中，

第二储冷罐的出口经第二换热器的第二换热通道与第二储热罐的进口相连通，第二储热罐的出口经第三换热器的第二换热通道与第二储冷罐的进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：冷凝器、冷水箱和热水箱；其中，

冷水箱的出口经冷凝器的第二换热通道与热水箱的进口相连通，热水箱的出口经制冷剂蒸发器的第二换热通道与冷水箱的进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：二氧化碳冷凝器和增压泵；其中，

二氧化碳吸附塔的出口经二氧化碳冷凝器的第一换热通道与增压泵的进口相连通，增压泵的出口用于与油井进口相连通。

本发明的进一步改进在于，还包括：二氧化碳净化装置和二氧化碳第二膨胀机；其中，

二氧化碳净化装置的进口用于与油井出口相连通，二氧化碳净化装置的出口与二氧化碳第二膨胀机的进口相连通，二氧化碳第二膨胀机的出口与二氧化碳吸附塔的进口相连通；所述二氧化碳第二膨胀机用于将输入的二氧化碳膨胀至常压状态。

本发明的进一步改进在于，二氧化碳冷凝器的第二换热通道出口经冷凝器的第一换热通道与二氧化碳冷凝器的第二换热通道进口相连通。

本发明的进一步改进在于，所述二氧化碳吸附塔内，除去换热管道的剩余区域填充有4A沸石。

本发明的进一步改进在于，还包括：第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第六控制阀和第九控制阀；其中，

第一控制阀设置于第一换热器的第一换热通道进口处；

第二控制阀设置于制冷剂发生器的换热通道进口处；

第三控制阀设置于第一储热罐和二氧化碳吸附塔之间的连通管道；

第四控制阀设置于第一储冷罐和第一换热器之间的连通管道；

第六控制阀设置于二氧化碳吸附塔和二氧化碳压缩机之间的连通管道；

第九控制阀设置于储液罐和第三换热器之间的连通管道。

本发明提供的一种吸附式二氧化碳储能系统的操作方法，所述吸附式二氧化碳储能系统还包括：第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第六控制阀和第九控制阀；其中，第一控制阀设置于第一换热器的第一换热通道进口处；第二控制阀设置于制冷剂发生器的换热通道进口处；第三控制阀设置于第一储热罐和二氧化碳吸附塔之间的连通管道；第四控制阀设置于第一储冷罐和第一换热器之间的连通管道；第六控制阀设置于二氧化碳吸附塔和二氧化碳压缩机之间的连通管道；第九控制阀设置于储液罐和第三换热器之间的连通管道；

所述操作方法包括以下步骤：关闭第三控制阀、第六控制阀、第九控制阀，打开第一控制阀、第二控制阀和第四控制阀；其中，通过控制第一控制阀和第二控制阀以分配进入吸收式制冷循环和储热循环的烟气配比；进入储热循环的烟气首先进入第一换热器与来自第一储冷罐中的储热介质进行换热，将热量存储在第一储热罐中，冷却后的烟气进入二氧化碳吸附塔中被吸附；进入吸收式制冷循环的烟气为制冷剂发生器提供热量，冷却后的烟气进入二氧化碳吸附塔中被吸附；制冷剂吸收器中的高浓度制冷剂溶液经制冷剂增压泵增压后进入制冷剂换热器中吸热升温，升温后的高浓度制冷剂溶液进入制冷剂发生器吸收烟气提供的热量升温，使高浓度制冷剂溶液中的部分制冷剂蒸发为气态，形成气态制冷剂与低浓度制冷剂溶液；低浓度制冷剂溶液进入制冷剂换热器中换热降温，将热量传递给低温的高浓度制冷剂溶液，降温后的低浓度制冷剂溶液经制冷剂第一膨胀阀膨胀后，进入制冷剂吸收器；气态制冷剂首先进入制冷剂冷凝器冷凝为液态，之后经制冷剂第一膨胀阀膨胀后，进入制冷剂蒸发器吸热蒸发，蒸发后的气态制冷剂进入制冷剂吸收器，被制冷剂吸收器中的低浓度制冷剂溶液吸收后形成高浓度制冷剂溶液，用于下一次循环；制冷剂蒸发器用于为冷量用户提供冷源；另外，系统储能时，关闭第一控制阀、第二控制阀、第四控制阀、第九控制阀，打开第三控制阀、第六控制阀；其中，储存在第一储热罐中的储热介质进入二氧化碳吸附塔中的换热管道，实现二氧化碳的解吸附；解吸附的二氧化碳进入二氧化碳压缩机中进行压缩，被压缩的二氧化碳进入第二换热器中进行换热，将热量输出并存储，冷却的二氧化碳进入储液罐中保存。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的吸附式二氧化碳储能系统，能够实现火电机组的废热废气的利用，将能量储存或转化为冷量提供给所需用户。具体的，针对现有二氧化碳储能系统、需要较大体积储气室的问题，本发明使用二氧化碳吸附塔捕集火电厂废气中的二氧化碳，将二氧化碳封存在二氧化碳吸附塔中保存，大大降低了整个系统的占地面积，有利于系统的分布式布置；另外，针对现有二氧化碳储能系统不能充分利用火电厂废气、废水等能量以及供能形式单一的问题，本发明将经过烟气处理装置的废气的热量用于储热装置以及吸收式制冷循环，储热装置中存储的热量可用于解吸附二氧化碳吸附塔中捕集的二氧化碳，吸收式制冷循环中能将捕集的热量转换为冷量提供给所需要的用户，大大提高了系统的能量利用率。

本发明中，还设置有二氧化碳冷凝器和增压泵；捕集废气中存在的二氧化碳后，可将其利用于压缩储能或者油井驱油，从而实现废气能量的存储与释放，降低二氧化碳的排放及提高油井的开采效率。

本发明中，进入油井被封存的二氧化碳出来后可以经过净化装置处理后用于进一步膨胀发电，再重新进入二氧化碳吸附塔中参与循环，提高整个系统的效率以及二氧化碳的利用率。

本发明中，吸收式制冷循环产生的冷量可以供给解吸附的二氧化碳，将其冷却后进行增压至超临界态后可与水配合交替段塞注入油井提高开采率。

本发明中，热量传递完成后的已处理废气注入二氧化碳吸附塔，废气中的二氧化碳会被其中填充的4A沸石吸附储存，可进入压缩储能系统中作为循环工质进行压缩膨胀做功发电或者经冷凝增压后与水配合交替段塞注入油井提高油井的开采效率；解释性的，4A沸石在室温时的吸附二氧化碳的能力在3.57mol/kg左右，一立方米的4A沸石大概能吸收1800mol左右的二氧化碳，存储相同量的二氧化碳吸附塔所需的体积相较于气态二氧化碳储气室的体积能降低50倍左右。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种吸附式二氧化碳储能系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中，吸附式二氧化碳储能系统的原理示意框图；

图中附图标记解释说明：

1、储热组件；2、二氧化碳捕集吸附装置；3、吸收式制冷组件；4、储能组件；5、二氧化碳驱油组件；6、释能组件；

7、第一换热器；8、第一储热罐；9、第一储冷罐；10、二氧化碳吸附塔；11、制冷剂发生器；12、制冷剂换热器；13、制冷剂吸收器；14、制冷剂蒸发器；15、冷凝器；16、冷水箱；17、热水箱；18、制冷剂冷凝器；19、二氧化碳压缩机；20、第二换热器；21、第二储冷罐；22、第三换热器；23、第二储热罐；24、二氧化碳第一膨胀机；25、储液罐；

26、制冷剂增压泵；27、制冷剂第一膨胀阀；28、制冷剂第二膨胀阀；29、烟气处理装置；30、二氧化碳冷凝器；31、增压泵；32、二氧化碳净化装置；33、二氧化碳第二膨胀机；

34、第一控制阀；35、第二控制阀；36、第三控制阀；37、第四控制阀；38、第五控制阀；39、第六控制阀；40、第七控制阀；41、第八控制阀；42、第九控制阀；43、第十控制阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明实施例提供的一种吸附式二氧化碳储能系统，包括：第一换热器7、二氧化碳吸附塔10、第一储热罐8、第一储冷罐9、制冷剂发生器11、制冷剂换热器12、制冷剂吸收器13、制冷剂蒸发器14、制冷剂冷凝器18、二氧化碳压缩机19、第二换热器20、第三换热器22、二氧化碳第一膨胀机24和储液罐25；其中，

第一换热器7的第一换热通道进口用于通入火电机组排出废气，第一换热器7的第一换热通道出口与二氧化碳吸附塔10的进口相连通；第一换热器7的第二换热通道进口与第一储冷罐9的出口相连通，第一换热器7的第二换热通道出口与第一储热罐8的进口相连通，第一储热罐8的出口与二氧化碳吸附塔10的换热管道进口相连，二氧化碳吸附塔10的换热管道出口与第一储冷罐9的进口相连通；

二氧化碳吸附塔10的出口与二氧化碳压缩机19的进口相连通，二氧化碳压缩机19的出口经第二换热器20的第一换热通道与储气罐的进口相连通；储液罐25的出口经第三换热器22的第一换热通道与二氧化碳第一膨胀机24的进口相连通，二氧化碳第一膨胀机24的出口与二氧化碳吸附塔10的进口相连通；

制冷剂发生器11的换热通道进口用于通入火电机组排出废气，制冷剂发生器11的换热通道出口与二氧化碳吸附塔10的进口相连通；制冷剂发生器11的气体出口依次经制冷剂冷凝器18的第一换热通道、制冷剂第二膨胀阀28、制冷剂蒸发器14的第一换热通道与制冷剂吸收器13的第一进口相连通；所述制冷剂吸收器13的出口依次经制冷剂增压泵26、制冷剂换热器12的第二换热通道与制冷剂发生器11的进口相连通；制冷剂发生器11的液体出口依次经制冷剂换热器12的第一换热通道、制冷剂第一膨胀阀27与制冷剂吸收器13的第二进口相连通。

针对现有二氧化碳储能系统、需要较大体积储气室的问题，本发明实施例技术方案使用二氧化碳吸附塔捕集火电厂废气中的二氧化碳，将二氧化碳封存在二氧化碳吸附塔中保存，大大降低了整个系统的占地面积，有利于系统的分布式布置；另外，针对现有二氧化碳储能系统不能充分利用火电厂废气、废水等能量以及供能形式单一的问题，本发明实施例技术方案将经过烟气处理装置的废气的热量用于储热装置以及吸收式制冷循环，储热装置中存储的热量可用于解吸附二氧化碳吸附塔中捕集的二氧化碳，吸收式制冷循环中能将捕集的热量转换为冷量提供给所需要的用户，大大提高了系统的能量利用率。

本发明实施例进一步改进的技术方案中，还包括：烟气处理装置29，所述烟气处理装置29的进口用于通入原始火电机组排出废气并进行液体杂质和固体杂质去除处理，输出杂质处理后的火电机组排出废气；其中，所述杂质处理后的火电机组排出废气用于通入第一换热器7的第一换热通道进口和制冷剂发生器11的换热通道进口。解释性的，利用烟气处理装置26对来自火电机组的烟气进行处理，主要是去除烟气中的液体杂质(如水分和一些液体有机物)和固体杂质，以防止液体杂质和固体杂质影响4A沸石在二氧化碳吸附塔中的吸收效果。

本发明实施例进一步改进的技术方案中，还包括：第二储冷罐21和第二储热罐23；其中，第二储冷罐21的出口经第二换热器20的第二换热通道与第二储热罐23的进口相连通，第二储热罐23的出口经第三换热器22的第二换热通道与第二储冷罐21的进口相连通。解释性的，被压缩的二氧化碳进入第二换热器20中进行换热，将热量传递给来自第二储冷罐21中的储热介质，并储存在第二储热罐23中，被冷却的二氧化碳则进入储液罐25中保存，至此完成二氧化碳的压缩与热量储存。

本发明实施例进一步改进的技术方案中，还包括：冷凝器15、冷水箱16和热水箱17；其中，冷水箱16的出口经冷凝器15的第二换热通道与热水箱17的进口相连通，热水箱17的出口经制冷剂蒸发器14的第二换热通道与冷水箱16的进口相连通。解释性的，经制冷剂蒸发器14冷却后的低温水进入冷水箱16储存，当冷凝器15需要冷源时，冷水箱16中储存的冷水进入冷凝器15吸热升温，为冷量用户提供冷源，升温后的水进入热水箱17储存。至此完成烟气的余热回收与冷量供给。

本发明实施例进一步改进的技术方案中，还包括：二氧化碳冷凝器30和增压泵31；其中，二氧化碳吸附塔10的出口经二氧化碳冷凝器30的第一换热通道与增压泵31的进口相连通，增压泵31的出口用于与油井进口相连通。进一步优选的，二氧化碳冷凝器30的第二换热通道出口经冷凝器15的第一换热通道与二氧化碳冷凝器30的第二换热通道进口相连通。解释性的，本发明实施例中还设置有二氧化碳冷凝器和增压泵；捕集废气中存在的二氧化碳后，可将其利用于压缩储能或者油井驱油，从而实现废气能量的存储与释放，降低二氧化碳的排放及提高油井的开采效率。另外，吸收式制冷循环产生的冷量可以供给解吸附的二氧化碳，将其冷却后进行增压至超临界态后可与水配合交替段塞注入油井提高开采率。

本发明实施例进一步改进的技术方案中，还包括：二氧化碳净化装置32和二氧化碳第二膨胀机33；其中，二氧化碳净化装置32的进口用于与油井出口相连通，二氧化碳净化装置32的出口与二氧化碳第二膨胀机33的进口相连通，二氧化碳第二膨胀机33的出口与二氧化碳吸附塔10的进口相连通；所述二氧化碳第二膨胀机33用于将输入的二氧化碳膨胀至常压状态。解释性的，进入油井被封存的二氧化碳出来后可以经过净化装置处理后用于进一步膨胀发电，再重新进入二氧化碳吸附塔中参与循环，提高整个系统的效率以及二氧化碳的利用率。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种吸附式二氧化碳储能系统，包括：第一换热器7、第一储热罐8、第一储冷罐9、二氧化碳吸附塔10、制冷剂发生器11、制冷剂换热器12、制冷剂吸收器13、制冷剂蒸发器14、冷凝器15、冷水箱16、热水箱17、制冷剂冷凝器18、二氧化碳压缩机19、第二换热器20、第二储冷罐21、第三换热器22、第二储热罐23、二氧化碳第一膨胀机24、储液罐25、制冷剂增压泵26、制冷剂第一膨胀阀27、制冷剂第二膨胀阀28、烟气处理装置29、二氧化碳冷凝器30、增压泵31、二氧化碳净化装置32、二氧化碳第二膨胀机33；此外，还包括第一控制阀34、第二控制阀35、第三控制阀36、第四控制阀37、第五控制阀38、第六控制阀39、第七控制阀40、第八控制阀41、第九控制阀42以及第十控制阀43这十个控制阀门；

具体的，烟气处理装置29的进口与火电机组的排气烟道相连，第一换热器7的第一换热通道进口通过第一控制阀34与烟气处理装置29的第一出口相连，第一换热器7的第一换热通道出口与二氧化碳吸附塔10的第一进口相连，第一换热器7的第二换热通道进口通过第四控制阀37与第一储冷罐9的出口相连，第一换热器7的第二换热通道出口与第一储热罐8的进口相连，第一储热罐8的出口通过第三控制阀36与二氧化碳吸附塔10的第二进口相连，二氧化碳吸附塔10的第二出口与第一储冷罐9的进口相连；解释性的，以上部件作为储热组件1，构成系统的储热部分；

另外，二氧化碳吸附塔10的第一出口通过第六控制阀39与二氧化碳压缩机19的进口相连，二氧化碳压缩机19的出口与第二换热器20的第一换热通道进口相连，第二换热器20的第一换热通道出口与储气罐25的进口相连，完成工质的压缩储存；第二储冷罐21的出口通过第八控制阀41与第二换热器20的第二换热通道进口相连，第二换热器20的第二换热通道出口与第二储热罐23的进口相连，完成高压水路部分热量的储存；以上部件作为储能组件4，构成整个储能部分；

再有，储液罐25的第一出口通过第九控制阀42与第三换热器22的第一换热通道进口相连，第三换热器22的第一换热通道出口与二氧化碳第一膨胀机24的进口相连，二氧化碳第一膨胀机24的出口与二氧化碳吸附塔10的第一进口相连；第三换热器22的第二换热通道进口通过第七控制阀40与第二储热罐23相连，第三换热器22的第二换热通道出口与第二储冷罐的21的进口相连，完成高压水路部分能量的释放；解释性的，以上部件作为释能组件6，构成整个释能部分；

最后，制冷剂发生器11的第一进口通过第二控制阀35与烟气处理装置29的第二出口相连，制冷剂发生器11的第一出口与二氧化碳吸附塔10的第一进口相连，制冷剂发生器11的第三出口与制冷剂冷凝器18的第一换热通道进口连接，制冷剂冷凝器18的第一换热通道出口与制冷剂第二膨胀阀28的进口连接，制冷剂第二膨胀阀28的出口和制冷剂蒸发器14的第一换热通道进口连接，制冷剂蒸发器14的第一换热通道出口与制冷剂吸收器13的第一进口相连，制冷剂吸收器13的出口与制冷剂增压泵26的进口相连，制冷剂增压泵26的出口与制冷剂换热器12的第二进口相连，制冷剂换热器12的第二出口与制冷剂发生器11的第二进口相连；制冷剂发生器11的第二出口与制冷剂换热器12的第一进口相连，制冷剂换热器12的第一出口与制冷剂第一膨胀阀27的进口相连，制冷剂第一膨胀阀27的出口与制冷剂吸收器13的第二进口相连。冷水箱16出口连接至冷凝器15第二进口，冷凝器15第二出口连接至热水箱17进口，热水箱17出口连接至制冷剂蒸发器14第二进口，制冷剂蒸发器14第二出口连接至冷水箱16进口；解释性的，以上部件作为吸收式制冷组件3，构成系统的吸收制冷部分。

本发明实施例进一步优选的技术方案中，二氧化碳吸附塔10的第一出口通过第五控制阀38与二氧化碳冷凝器30的第一进口相连，冷凝器30的第一出口与增压泵31的进口相连，增压泵31的出口与油井进口连接，完成二氧化碳与水的段塞交替注入，实现二氧化碳驱油的功能从而提高开采效率。

本发明实施例进一步优选的技术方案中，油井出口通过第十控制阀43与二氧化碳净化装置32的进口相连，二氧化碳净化装置32的出口与二氧化碳第二膨胀机33的进口相连，将二氧化碳膨胀至常压状态，二氧化碳第二膨胀机33的出口与二氧化碳吸附塔10的进口相连，完成二氧化碳的二次捕捉与吸附，提高系统二氧化碳的利用率。

请参阅图2，本发明实施例公开的一种吸附式二氧化碳储能系统中，设置有储热组件1、二氧化碳捕集吸附装置2、吸收式制冷组件3、储能组件4、二氧化碳驱油组件5以及释能组件6；其中，储能时，火电机组输出的废气经过处理后，其热量一部分被储能组件1储存，另一部分热量提供给吸收式制冷组件3产生冷量提供给所需用户；失去热量的废气进入二氧化碳捕集吸附装置2，废气中的二氧化碳被捕集吸附保存，被吸附的二氧化碳可利用储热组件1中储存的热量解吸附并分别进入储能组件4、释能组件6完成储能、释能工作或者进入二氧化碳驱油组件5完成油井驱油工作。

本发明实施例提供技术方案的发明点说明：本发明提供了一种吸附式二氧化碳储能系统，能够将火电机组的废气中的热能与二氧化碳捕集储存，被储存的热能可以转化为冷量提供给所需用户，同时也可以提供给吸附装置，用于二氧化碳的吸附与解吸附过程，被解吸附的二氧化碳可以作为储能、释能组件部分的循环工质进行电能的储存与释放，实现“削峰填谷”功能。相对于传统二氧化碳储能系统，本发明的系统具有以下优点，传统的二氧化碳储能系统的低压侧通常以气态储存二氧化碳作为系统的循环工质，这意味着需要建立较大体积的储气室来存储循环工质，而本发明的系统使用吸附装置从火电机组的废气中提取二氧化碳，将二氧化碳吸附在吸附塔内，在需要使用时再利用储存的热量将二氧化碳解吸附进入储能、释能组件参与循环，大大减少了整个系统的体积，可实现更为灵活的安装与布置；传统的二氧化碳储能装置通常只包含电能与压力能的转化以及循环工质的热能的储存及释放，需要外部热源和冷源对工质进行加热和冷却，而本发明的系统除了包含电能与压力能的转化以及循环工质的热能的储存及释放外，还包含了火电机组废气热能的储存以及热能与冷能之间的转化，系统自身产生的热能与冷能可以满足本系统对于热能与冷能的需求，不需要额外能量的输入，并且可将储存的热能与冷能提供给所需要的客户，大大提高了系统的多形式能量的储存与利用。另外，传统的二氧化碳储能系统通常为闭式系统，二氧化碳作为循环工质在系统设计完成时储存在系统中的量是一定的，而本发明的系统作为半开式系统，可以将吸附装置中的二氧化碳注入油井驱油或者注入储能组件进行储能释能工作，具有更高的灵活性和可调性。

本发明实施例公开的一种吸附式二氧化碳储能系统的操作方法，具体包括以下步骤：

初始状态下，关闭所有十个控制阀门，二氧化碳吸附塔10内除管道外部分由4A沸石填充满；其中，

当系统开始工作时，关闭第三控制阀36，第五控制阀38，第六控制阀39、第七控制阀40、第八控制阀41、第九控制阀42以及第十控制阀43，打开第一控制阀34、第二控制阀35和第四控制阀37；其中，首先利用烟气处理装置26对来自火电机组的烟气进行处理，主要是去除烟气中的液体杂质(如水分和一些液体有机物)和固体杂质，以防止液体杂质和固体杂质影响4A沸石在二氧化碳吸附塔中的吸收效果；当烟气处理完毕之后，已处理的烟气可通过控制第一控制阀34和第二控制阀35来分配进入吸收式制冷循环和储热循环的烟气配比。进入储热循环的烟气首先进入第一换热器7与来自第一储冷罐9中的储热介质进行换热，将热量存储在第一储热罐8中，冷却后的烟气进入二氧化碳吸附塔10中被其中的4A沸石吸附。进入吸收式制冷循环的烟气为制冷剂发生器11提供热量，冷却后的烟气进入二氧化碳吸附塔10中被其中的4A沸石吸附。吸收式制冷循环中的工作过程如下：制冷剂吸收器13中的高浓度制冷剂溶液经制冷剂增压泵26增压后进入制冷剂换热器12中吸热升温，升温后的高浓度制冷剂溶液进入制冷剂发生器11吸收烟气提供的热量进一步升温，高温导致高浓度制冷剂溶液中的部分制冷剂蒸发为气态，形成气态制冷剂与低浓度制冷剂溶液；低浓度制冷剂溶液进入制冷剂换热器12中换热降温，将热量传递给低温的高浓度制冷剂溶液，降温后的低浓度制冷剂溶液经制冷剂第一膨胀阀27膨胀后，进入制冷剂吸收器13；气态制冷剂首先进入制冷剂冷凝器18冷凝为液态，之后经制冷剂第一膨胀阀28膨胀后，进入制冷剂蒸发器14吸热蒸发，将来自热水箱17的水冷却，蒸发后的气态制冷剂进入制冷剂吸收器13，被制冷剂吸收器13中的低浓度制冷剂溶液吸收后形成高浓度制冷剂溶液，重新开始下一次循环。经制冷剂蒸发器14冷却后的低温水进入冷水箱16储存，当冷凝器15需要冷源时，冷水箱16中储存的冷水进入冷凝器15吸热升温，为冷量用户提供冷源，升温后的水进入热水箱17储存。至此完成烟气的余热回收与冷量供给。

本发明实施例进一步优选的方案中，当系统储能部分开始工作时，关闭第一控制阀34、第二控制阀35、第四控制阀37、第五控制阀38、第七控制阀40、第九控制阀42以及第十控制阀43。打开第三控制阀36、第六控制阀39和第八控制阀41；其中，储存在第一储热罐8中的储热介质进入二氧化碳吸附塔10中的管道，加热沸石，实现二氧化碳的解吸附。解吸附的二氧化碳进入二氧化碳压缩机19中进行压缩，被压缩的二氧化碳进入第二换热器20中进行换热，将热量传递给来自第二储冷罐21中的储热介质，并储存在第二储热罐23中，被冷却的二氧化碳则进入储液罐25中保存。至此完成二氧化碳的压缩与热量储存。

本发明实施例进一步优选的方案中，当系统的释能部分开始工作时，关闭第一控制阀34、第二控制阀35、第三控制阀36、第四控制阀37、第五控制阀38、第六控制阀39、第八控制阀41以及第十控制阀43，打开第七控制阀40和第九控制阀42；其中，储存在储液罐25中的二氧化碳进入第三换热器22中与来自第二储热罐23中的储热介质进行换热升温，升温后的二氧化碳进入二氧化碳第一膨胀机24中进行膨胀做功，带动发电机发电，然后膨胀至常压状态的二氧化碳进入二氧化碳吸附塔10中重新进行吸附。至此完成工作工质的膨胀与热量释放。

本发明实施例进一步优选的技术方案中，当系统的驱油部分开始工作时，解吸附后的二氧化碳经冷凝器30冷凝为液态，再由增压泵31增压至超临界态后与水交替段塞注入油井，从而提高油井的开采率。

进一步优选的方案中，本发明中使用的增压泵31出口压力为15MPa左右。另外，冷凝器30所需要的冷量可以由吸收式制冷循环中产生的冷量提供，提高系统能量的利用率。

本发明实施例进一步优选的方案中，释能工作时用于驱油的二氧化碳可以进一步用于膨胀发电，具体实施过程为：吸收地热升温的二氧化碳从驱油井出来后进入二氧化碳净化装置32进行净化处理，然后进入二氧化碳第二膨胀机33膨胀发电，膨胀至常压状态的二氧化碳可以再次进入二氧化碳吸附塔10中进行吸附，继续参与系统的循环，从而提高系统二氧化碳的利用率。

本发明实施例提供的控制方法能够实现：

1)将火电机组所排放的废气的热量储存起来；

2)将废气热量提供给吸收式制冷循环，将产生的冷量提供给所需要的用户；

其中，经过处理后的烟气中的二氧化碳可以被捕集储存，在需要时利用系统储存的热量将被捕集的二氧化碳释放出来冷凝增压至超临界态后可用于与水交替段塞注入油井从而提高开采率或进入储能系统进行能量的储存与释放。

综上所述，本发明提供了一种吸附式二氧化碳储能系统及其操作方法，能够实现火电机组的废热废气的利用，将能量储存或转化为冷量提供给所需用户，并捕集废气中存在的二氧化碳将其利用于压缩储能或者油井驱油，从而实现废气能量的存储与释放，降低二氧化碳的排放及提高油井的开采效率。其中，具体优点包括：

1)本发明使用二氧化碳吸附塔填充4A沸石的方式捕集经过预处理后的火电厂废气中的二氧化碳，将二氧化碳封存在二氧化碳吸附塔中保存。4A沸石在室温时的吸附二氧化碳的能力在3.57mol/kg左右，一立方米的4A沸石大概能吸收1800mol左右的二氧化碳，存储相同量的二氧化碳吸附塔所需的体积相较于气态二氧化碳储气室的体积能降低50倍左右，大大降低了整个系统的占地面积，有利于系统的分布式布置；

2)本发明能将经过烟气处理装置的废气的热量用于储热装置以及吸收式制冷循环，储热装置中存储的热量可用于解吸附二氧化碳吸附塔中捕集的二氧化碳，吸收式制冷循环中能将捕集的热量转换为冷量提供给所需要的用户，大大提高了系统的能量利用率；

3)本发明中的吸收式制冷循环产生的冷量可以供给给解吸附的二氧化碳，将其冷却后进行增压至超临界态后可与水配合交替段塞注入油井提高开采率；

4)本发明能将热量传递完成后的已处理废气注入二氧化碳吸附塔，废气中的二氧化碳会被其中填充的4A沸石吸附储存。可进入压缩储能系统中作为循环工质进行压缩膨胀做功发电或者经冷凝增压后与水配合交替段塞注入油井提高油井的开采效率；

5)本发明能将进入油井被封存的二氧化碳出来后可以经过净化装置处理后用于进一步膨胀发电，再重新进入二氧化碳吸附塔中参与循环，提高整个系统的效率以及二氧化碳的利用率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。