一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，包括CO2封存装置、新能源装置以及依次连接的空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置；空气直接碳捕集再生装置的吸附剂循环出口连接至空气直接碳捕集吸附装置吸附剂循环入口，空气直接碳捕集解吸装置的CO2释放出口连接至CO2封存装置的入口；新能源装置用于为CO2封存装置、空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置供电。本实用新型专利技术一方面显著降低DAC工艺捕集成本、产生可观的碳汇收益，另一方面可以减少新能源装机并网和电力外送通道的巨额建设投资。设投资。设投资。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统


[0001]本技术属于空气直接捕集二氧化碳
，具体涉及一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统。

技术介绍

[0002]工业上CO2减排方法主要包括碳捕集与封存技术(Carbon Capture and Storage，CCS)和碳捕集、利用与封存技术(Carbon Capture Utilization and Storage，CCUS)。CCS技术主要是从排放源将CO2捕集并分离，然后输送到海洋等地点将CO2进行封存；而CCUS是将捕集分离出的CO2进行资源化利用。这两种技术主要是对以化石燃料为基础的发电厂、炼油厂、化工厂等这些大型固定点源排放的CO2进行处理。IPCC研究报告显示，全球CO2排放建筑业占比为6.4％、交通活动占比为14％、工业占比为21％、农林及土地利用为24％、电力和供暖占比为25％、其他占比为9.6％。从报告中可以看出，除了工业以及电力行业等固定源的CO2排放，有近50％的分布源排放的CO2。为此，亟需对这些分布源的CO2进行捕集和利用，如图2所示。
[0003]直接空气碳捕集(direct air capture，DAC)技术是一种捕集分布源CO2排放的技术，它可用于交通、农林、建筑等分布源CO2的排放控制。1999年，阿拉莫斯实验室(Los Alamos National Laboratory)的Lackner为缓解气候变化提出了DAC的概念。经过多年的研究，科研人员提出了很多DAC的方法和材料。目前，DAC技术已经被认为是可行的CO2减排技术之一。DAC系统流程如图3所示，空气中的CO2通过吸附剂进行捕集，完成捕集后的吸附剂通过改变压力或温度进行吸附剂再生，再生后的吸附剂循环用于CO2捕集，而纯CO2则被储存起来。
[0004]在过去的半个多世纪，人类活动导致全球CO2排放量逐年增加。大气中的CO2浓度由1960年的310ppm左右急剧增加到2019年的410ppm，目前每年全球CO2排放量都超过了350亿吨。作为负碳排放技术研究热点，直接空气碳捕集技术2019年入选《麻省理工科技评论》的全球十大突破性技术之一。随着碳中和目标的提出，全产业链减碳已经成为共识，直接空气碳捕集技术亟需进一步发展。
[0005]DAC技术与CCS技术的区别如表1所示。
[0006]表1 DAC与CCS技术的区别
[0007][0008]与CCS技术不同，DAC的技术特点是：
[0009](1)可用于捕集分散排放源CO2；
[0010](2)安装地点选取相对灵活，可以选择在可再生能源丰富、且距离碳储存利用位置较近的地点，以降低捕集能耗和运输成本；
[0011](3)无须考虑NOx和SO2等气体杂质的影响。直接空气碳捕集技术的主要难点在于空气中CO2分压低(40Pa)、浓度低(400ppm)，CO2吸附/再生效率低，再生能耗和成本高。
[0012]总体而言，DAC在工业领域的发展还处于初步阶段。限制DAC应用的主要因素是DAC成本过高。因暂无工业数据支撑，部分研究人员根据热力学第二定律对CO2捕集效率进行了计算，预估捕获1t CO2成本约为$1000。美国物理学会2011年的报告估计DAC每捕集1吨CO2要花费$610。随着CO2吸收/吸附材料研发以及反应设备更新，成本已经有所降低，但仍维持在一个较高的价位。

技术实现思路

[0013]本技术的目的在于提供一种利用新能源发电实现空气直接碳捕集的系统，空气直接碳捕集技术系统能耗主要为电耗，功率响应和启停快、与可再生能源耦合度高，利用偏远地区新能源发电或“弃电”进行直接空气碳捕集，可以形成新能源发电
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DAC
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二氧化碳就地封存的完整CO2处理产业链，一方面显著降低DAC工艺捕集成本、产生可观的碳汇收益，另一方面可以减少新能源装机并网和电力外送通道的巨额建设投资。随着电力、钢铁、水泥等高碳排放行业均面临巨大的CO2减排压力，该技术将具有更多的应用场景和更广阔的市
场。
[0014]本技术采用如下技术方案来实现的：
[0015]一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，包括CO2封存装置、新能源装置以及依次连接的空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置；
[0016]空气直接碳捕集再生装置的吸附剂循环出口连接至空气直接碳捕集吸附装置吸附剂循环入口，空气直接碳捕集解吸装置的CO2释放出口连接至CO2封存装置的入口；
[0017]新能源装置用于为CO2封存装置、空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置供电。
[0018]本技术进一步的改进在于，新能源装置采用风力发电或光伏发电。
[0019]本技术进一步的改进在于，空气直接碳捕集吸附装置通过吸附剂捕集空气中的二氧化碳。
[0020]本技术进一步的改进在于，空气直接碳捕集解吸装置通过加热使得吸附剂升温释放吸附的二氧化碳。
[0021]本技术进一步的改进在于，空气直接碳捕集再生装置通过降温冷却吸附剂使得吸附剂恢复吸附活性和能力。
[0022]本技术进一步的改进在于，CO2封存装置将释放的二氧化碳封存在地下。
[0023]本技术进一步的改进在于，CO2封存装置将释放的二氧化碳封存在海底。
[0024]本技术进一步的改进在于，吸附剂采用固态胺类吸附剂。
[0025]本技术至少具有如下有益的技术效果：
[0026]本技术提出的一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，利用新能源发电为直接空气碳捕集提供电能、热能以及动能，可以形成新能源发电
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DAC
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二氧化碳就地封存的完整CO2处理产业链，一方面显著降低DAC工艺捕集成本、产生可观的碳汇收益，另一方面可以减少新能源装机并网和电力外送通道的巨额建设投资。若以新能源发电成本0.1元/kWh计算，CO2捕集运行成本约为200元/吨(明显低于现有常规CCS碳捕集成本)；如果考虑到CO2利用获得的收益，可以做到零成本碳捕集、市场竞争力强。据统计，2020年我国弃风电量166.1亿千瓦时、弃光电量52.6亿千瓦时，总计218.7亿千瓦时。以20％的弃电用于直接空气碳捕集，年可捕集219万吨CO2，约相当于1台600MW超超临界机组的年CO2排放量；而若全部用于直接空气碳捕集，年可捕获约1093万吨CO2，将产生可观的碳汇收益。
附图说明
[0027]图1为本技术一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统的结构示意图。
[0028]图2为二氧化碳捕集利用技术环节示意图。
[0029]图3为DAC系统流程图。
具体实施方式
[0030]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，其特征在于，包括CO2封存装置、新能源装置以及依次连接的空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置；空气直接碳捕集再生装置的吸附剂循环出口连接至空气直接碳捕集吸附装置吸附剂循环入口，空气直接碳捕集解吸装置的CO2释放出口连接至CO2封存装置的入口；新能源装置用于为CO2封存装置、空气直接碳捕集吸附装置、空气直接碳捕集解吸装置和空气直接碳捕集再生装置供电。2.根据权利要求1所述的一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，其特征在于，新能源装置采用风力发电或光伏发电。3.根据权利要求1所述的一种耦合新能源发电实现空气直接碳捕集系统，其特征在于，空气直接碳捕集吸附装置通过吸附剂捕集空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志超，李宇航，于在松，周科，张波，向小凤，刘茜，敬小磊，蔡铭，张贵泉，姚柳，姚伟，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：