本发明专利技术提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通。本发明专利技术的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置吸附效率高，能耗低，且能够利用二氧化碳实现温室作物的增产，从而兼具生态效益与经济效益。从而兼具生态效益与经济效益。从而兼具生态效益与经济效益。
【技术实现步骤摘要】
基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法
[0001]本专利技术涉及二氧化碳吸附
，具体而言，涉及一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法。
技术介绍
[0002]近百年来，化石燃料的燃烧使大气中二氧化碳浓度迅速增加，导致了温室效应和全球气候变化，截至2020年，大气中的二氧化碳浓度已上升到401ppm，二氧化碳的排放已经成为了全球公认的环境问题。直接捕集大气中的二氧化碳是实现碳减排的重要举措，但由于浓度过低等原因，传统的二氧化碳捕获方式在用于直接捕集空气中二氧化碳时存在效率低，成本高，投资大等问题。
[0003]常规化吸附装置的吸附材料在吸附装置内静止吸附，这样吸附效率低，只有与二氧化碳接触部位才能发挥作用，其他部位则吸附效果差，达不到吸附剂填充量的最大吸附能力，与二氧化碳接触面大的吸附材料已近饱和，而其他部位的吸附材料则无法充分吸附污染物，造成了吸附材料的极大浪费。同时，吸附结构床吸附阻力大，延长了吸附时间，增大了吸附能耗。且阀门切换麻烦，吸附材料再生时间长，降低了吸附效率。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，该装置采用动态吸附，吸附效率高，同时能够直接对空气中的二氧化碳捕集，并将捕集的二氧化碳通过成品气管路送入温室大棚中，从而为作物生长提供适宜的二氧化碳浓度，实现了二氧化碳的二次利用。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种吸附方法，该方法采用上述装置对二氧化碳进行吸附，吸附效率高，且能够对二氧化碳进行回收利用，吸附效率高，能量利用率高。
[0007]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；
[0009]所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；
[0010]所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；
[0011]所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通；
[0012]所述第二换热器上设置有冷气进口、冷气出口、热气进口和热气出口，所述冷却区与所述冷气进口相连通，所述脱附区与所述热气进口相连通；所述冷气出口与所述第一换
热器的气体进口相连通；所述热气出口连接有成品气管路。
[0013]现有技术中，吸附装置的吸附材料在吸附装置内静止吸附，这样吸附效率低，只有与二氧化碳接触部位才能发挥作用，其他部位则吸附效果差，达不到吸附剂填充量的最大吸附能力，与二氧化碳接触面大的吸附材料已近饱和，而其他部位的吸附材料则无法充分吸附污染物，造成了吸附材料的极大浪费。
[0014]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，该装置通过转轮分区吸附，连续运行，能够有效提高吸附效率和吸附材料利用率，且运行过程中无需使用阀门切换，运行更加简洁，流动阻力更小；通过设置第一换热器和第二换热器，能够实现余热利用，且这种梯级加热和余热利用的方法，减少了系统内能量的耗散，提高了能量的使用效率，降低了装置能耗，基本实现装置整体能量自给；通过在脱附区对转轮降温脱附二氧化碳，并将该二氧化碳与脱附区内的气体混合送入温室大棚中，能够提高气体中二氧化碳浓度，从而满足植物生长所需浓度，进而实现二氧化碳的利用。
[0015]本专利技术的装置在运行时，通过转轮的转动，将常温空气送入风道，使其大部分进入吸附区，空气在通过转轮时，所含二氧化碳被吸附，经过吸附后二氧化碳浓度降低的空气直接排出；另一小部分的常温空气通过分流口作为冷却空气进入冷却区，这一部分的吸附材料经历高温气体接触脱附后，温度较高，需冷却后才能重新恢复吸附能力，这一冷却过程还起着为后续参与脱附的空气预热的作用，常温空气经过冷却区将转轮冷却，带走热量的同时空气温度升高，冷却气的利用可节约后续加热所需的能耗；这些经过冷却区进行了第一次升温的空气继续经第一换热器流入第二换热器，进行第二次升温，达到脱附所需要的温度后通过脱附区，将二氧化碳脱附后获得温度高、二氧化碳浓度高的气体，随后再进入第一换热器中加以冷却，冷却至适宜温度后，通入温室大棚内，利用植物光合作用固定二氧化碳的同时实现大棚作物的增产。
[0016]适宜的二氧化碳浓度对农作物生产影响很大，给温室大棚中的农作物提供适宜其生长的约1000ppm二氧化碳的浓度环境，其产量将得到显著提升。目前温室大棚补充二氧化碳的办法主要包括：有机肥发酵法、化学反应法、燃烧法、纯二氧化碳施肥法。在大气二氧化碳浓度超标的情况下，采用额外释放二氧化碳用以施肥是不合理的，而以工业排放气体为碳源的纯二氧化碳施肥法，烟气中的部分有害物质难以彻底清除。因此寻找到非增量的、纯净的二氧化碳气源用于温室大棚作物的种植是必要的。本专利技术将脱附区内脱附的二氧化碳与空气混合，使得空气中二氧化碳浓度升高至10000ppm后送入温室大棚中，能够将大棚内的二氧化碳由400ppm提浓至约1000ppm的浓度，从而满足植物生长所需浓度，实现农作物增产。
[0017]优选的，所述转轮中心设置有旋转轴，所述旋转轴两端连接在所述壳体上且所述旋转轴可相对所述壳体旋转。通过转轮转动实现动态吸附，从而提高吸附效率和吸附材料利用率。
[0018]优选的，所述旋转轴上设置有从动轮，所述壳体内设置有驱动电机，所述驱动电机上连接有主动轮，所述主动轮与所述从动轮传动连接。
[0019]优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板间设置有用于将所述脱附区和所述冷却区进行封闭的密封板。进一步的，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述密封板均为氟橡胶密封材料。通过设置隔板和密封板，有效防止了各个区之间窜
风及转轮的圆周与壳体之间的空气泄漏，避免了脱附区与吸附区之间的换热以及二氧化碳的扩散。
[0020]优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板数量均为两个，均分别设置在所述转轮的两侧。
[0021]优选的，所述转轮外周与所述壳体间设置有挡板。设置所述挡板以使转轮前后的区室隔离，以保证前部区室的气体经转轮处理后再进入后部区室。
[0022]优选的，所述转轮包括支撑盘和负载架，所述负载架安装在所述支撑盘内，所述负载架呈蜂窝体状，其上设置有吸附剂。
[0023]优选的，所述支撑盘为金属材质，所述吸附剂为固态胺吸附剂，具体采用聚乙烯亚胺；所述负载架采用湿法造纸工艺将陶瓷纤维和粘合剂一次成型为蜂窝状结构；利用以固态胺吸附剂为核心的化学吸附法，将空气中的400ppm浓度的二氧化碳吸附，并浓缩到约10000ppm的二氧化碳，效率较高，成本较低，所需的时间较短，吸附脱附本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通；所述第二换热器上设置有冷气进口、冷气出口、热气进口和热气出口，所述冷却区与所述冷气进口相连通，所述脱附区与所述热气进口相连通；所述冷气出口与所述第一换热器的气体进口相连通；所述热气出口连接有用于为温室大棚提供气体的成品气管路。2.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述转轮中心设置有旋转轴，所述旋转轴两端连接在所述壳体上且所述旋转轴可相对所述壳体旋转。3.根据权利要求2所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述旋转轴上设置有从动轮，所述壳体内设置有驱动电机，所述驱动电机上连接有主动轮，所述主动轮与所述从动轮传动连接。4.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板间设置有用于将所述脱附区和所述冷却区进行封闭的密封板；优选的，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述密封板均为氟橡胶密封材料；优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板数量均为两个，均分别设...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雄，蔡子豪，吕奉泽，傅羽嘉，江亚桥，陈胤羽，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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