一种高效低能耗的吸脱附系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种高效低能耗的吸脱附系统，系统简单，热交换效率高，降低系统能耗的同时减少系统成本，经济性和实用性强。包括吸附装置、空气预热单元，蒸汽输入单元以及二氧化碳气体换热吹扫单元；其中，所述吸附装置的一端布置有吸附风机，吸附装置内填充有吸附材料；所述空气预热单元包括依次连接的空气压缩机、加热炉和缓冲室，所述缓冲室的出口连接至所述吸附装置的气体入口；所述蒸汽输入单元包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的输出端连接至所述吸附装置的气体入口；所述二氧化碳气体换热吹扫单元包括依次连接的脱附风机、气水分离罐和气瓶组，所述脱附风机与所述吸附装置的气体出口连接。气体出口连接。气体出口连接。

【技术实现步骤摘要】
一种高效低能耗的吸脱附系统


[0001]本技术属于大气二氧化碳捕捉
，具体涉及一种高效低能耗的吸脱附系统。

技术介绍

[0002]减少碳排放、推动碳中和是应对气候变化促进经济社会绿色转型的重要途径之一。空气中的直接捕集二氧化碳技术科针对非固定源排放的二氧化碳进行处理捕集，可有效降低大气中CO2浓度，是实现“双碳”目标的拖底技术保障，因此直接捕集二氧化碳技术近年来受到广泛关注。
[0003]对于直接捕集二氧化碳技术，其面临的首要挑战是低浓度情况下碳捕集的能耗问题，如低浓度下吸附剂如何实现较高的吸附容量，高流速下如何实现快速传质和吸附解析。其中技术关键之一是高效低成本吸附材料的开发设计。目前，集中在材料的设计和低能耗再生方式的开发，开发安全、可规模化量产的整体型功能化材料，如颗粒状、纤维、薄膜、整体柱等结构，提升单位体积位点的数量；从提高吸附速率方面，提高吸附容量的同时，强化传质过程将有利于实现低成本、高效快速捕集；以及可循环使用、性能损失少的低能耗再生材料；开发稳定性更好和再生温度更低的载体材料。另一个关键技术是高效低成本设备的开发，包括捕集装置、吸附装置、脱附再生装置等，所以改进空气捕集装置提高CO2捕集率是降低成本的关键，对吸附装置和脱附装置的改进和研究，开发降低能耗和高效的装置十分重要。
[0004]然而，目前存在的技术问题是，直接空气捕集技术在工业领域涉及较少，相关设备和装置的研究报道较少，现有技术中的吸脱附系统对过程强化和工艺系统的整合优化的研究较少，成本较高。此外，传统解析过程中蒸汽相变潜热利用率低热损失大，热气体自身导热率低热传热系数低热交换效率低，系统能耗和费用较高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本技术提供一种高效低能耗的吸脱附系统，系统简单，热交换效率高，降低系统能耗的同时减少系统成本，经济性和实用性强。
[0006]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种高效低能耗的吸脱附系统，包括吸附装置、空气预热单元，蒸汽输入单元以及二氧化碳气体换热吹扫单元；
[0008]其中，所述吸附装置的一端布置有吸附风机，吸附装置内填充有吸附材料；
[0009]所述空气预热单元包括依次连接的空气压缩机、加热炉和缓冲室，所述缓冲室的出口连接至所述吸附装置的气体入口；
[0010]所述蒸汽输入单元包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的输出端连接至所述吸附装置的气体入口；
[0011]所述二氧化碳气体换热吹扫单元包括依次连接的脱附风机、气水分离罐和气瓶
组，所述脱附风机与所述吸附装置的气体出口连接。
[0012]进一步地，所述加热炉采用管式加热炉，管式加热炉的内部加热管为蛇形盘管。
[0013]进一步地，所述加热炉与缓冲室之间的连接管路、缓冲室与吸附装置之间的连接管路以及所述缓冲室的外围均包裹有绝热棉。
[0014]进一步地，所述缓冲室上设置有温度计和安全阀，所述缓冲室与吸附装置之间的连接管路上设置有气体质量流量计。
[0015]进一步地，所述缓冲室和所述蒸汽发生器均通过四通阀连接至所述吸附装置的气体入口。
[0016]进一步地，所述蒸汽发生器与吸附装置之间的连接管路上设置有蒸汽输送阀和蒸汽流量计，所述蒸汽发生器上设置有温度计和安全阀。
[0017]进一步地，所述气瓶组包括一组或多组二氧化碳气体罐。
[0018]进一步地，所述脱附风机与吸附装置之间的连接管路上设置有气体输出阀和气体输出流量计。
[0019]进一步地，所述气水分离罐上设置有呼吸阀，所述气水分离罐的出口连接有二氧化碳浓度检测仪和气体处理单元。
[0020]进一步地，所述吸附装置上设置有热电偶用于监测吸附装置的内部温度。
[0021]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0022]本技术提供一种高效低能耗的吸脱附系统，基于该吸脱附系统采用一种不同于传统方式的吸附解析方式，借鉴其他低浓度气体的工艺开发脱除经验，将传统解析介质不同工艺的优势有效的结合起来，如蒸汽和热气体，分别通过设置有空气预热单元和蒸汽输入单元两个单元输入不同的解析介质结合使用，多种介质耦合的方式兼顾了热力学和动力学过程，避免了气体自身热导率低且热容小，只靠单相气体与传热面进行热交换，其传热系数不高的问题，采用本技术所述的吸脱附系统传热效率高。同时，最大限度的降低了蒸汽加热解析时蒸汽的消耗量，充分利用了饱和水蒸气作为加热介质时的相变潜热，减少了系统冷却水与分离冷凝水的热损失，降低了系统能耗，从而减少吸脱附成本，最终使常温常压吸附和高温脱附过程强化，满足吸脱附要求的同时，获得一种结构简单、成本低廉、传热效率高且热损失小能耗低的吸脱附系统。
[0023]进一步地，所述气水分离罐的出口连接有二氧化碳浓度检测仪和气体处理单元，由脱附后的气体处理单元经过分离、干燥、缓冲等处理后储存在一组气罐内，作为吹扫气体来源循环使用，避免了普通减压阀因接头内径尺寸限制了气体最大流量，造成无法满足中试规模工程的供气需求。
[0024]进一步地，所述加热炉之后的管路，包括加热炉与缓冲室之间的连接管路、缓冲室与吸附装置之间的连接管路等输送管以及所述缓冲室的外围均包裹有耐高温的绝热棉，避免热量损失。
附图说明
[0025]图1是本技术所述吸脱附系统的结构示意图。
[0026]图中，空气压缩机1，压缩空气阀2，管式加热炉3，缓冲室4，第一温度计5，第一安全阀6，气体质量流量计7，气体管路输送阀8，四通阀9，装置输入阀10，空气输出阀11，温度热
电偶12，气体阀13，气瓶组14，蒸汽发生器15，第二温度计16，第二安全阀17，蒸汽流量计18，蒸汽输送阀19，装置20，吸附气体入口端21，吸附风机22，气体输送泄压阀23，气体输出阀24，气体输出流量计25，脱附风机26，呼吸阀27，气水分离罐28，二氧化碳浓度检测仪29，气体处理单元30，热电偶31。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本技术的原理和特征做进一步的详细说明，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0028]需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效低能耗的吸脱附系统，其特征在于，包括吸附装置(20)、空气预热单元，蒸汽输入单元以及二氧化碳气体换热吹扫单元；其中，所述吸附装置(20)的一端布置有吸附风机(22)，吸附装置(20)内填充有吸附材料；所述空气预热单元包括依次连接的空气压缩机(1)、加热炉(3)和缓冲室(4)，所述缓冲室(4)的出口连接至所述吸附装置(20)的气体入口；所述蒸汽输入单元包括蒸汽发生器(15)，所述蒸汽发生器(15)的输出端连接至所述吸附装置(20)的气体入口；所述二氧化碳气体换热吹扫单元包括依次连接的脱附风机(26)、气水分离罐(28)和气瓶组(14)，所述脱附风机(26)与所述吸附装置(20)的气体出口连接。2.根据权利要求1所述的一种高效低能耗的吸脱附系统，其特征在于，所述加热炉(3)采用管式加热炉，管式加热炉的内部加热管为蛇形盘管。3.根据权利要求1所述的一种高效低能耗的吸脱附系统，其特征在于，所述加热炉(3)与缓冲室(4)之间的连接管路、缓冲室(4)与吸附装置(20)之间的连接管路以及所述缓冲室(4)的外围均包裹有绝热棉。4.根据权利要求1所述的一种高效低能耗的吸脱附系统，其特征在于，所述缓冲室(4)上设置有温度计和安全阀，所述缓冲室(4)与吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：向小凤，王志超，张向宇，白永岗，李明皓，张波，周科，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：