【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶尾气处理，具体涉及一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统。
技术介绍
1、目前，利用以有机胺溶液为代表的化学溶剂实现碳捕集、利用及封存的ccus技术，具有反应速率快、操作更方便等特点，成为船舶碳捕集系统最受欢迎的方式，适用于船舶领域的减排。但由于目前ccus技术中碳捕集和吸收剂再生存在能耗过高、经济性较差等问题，制约了其在船舶领域的大规模应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术存在的上述问题，提供一种提高能量利用效率、降低系统整体能耗的基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统。
2、为实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，所述碳捕集系统包括吸收塔、汽提塔、贫富液换热器、预热器、再沸器、压缩机，所述吸收塔顶部开设有尾气出口、贫液入口j，吸收塔底部开设有尾气入口、富液出口a，所述汽提塔顶部开设有富液入口f、解吸气体出口，汽提塔底部开设有贫液出口g、冷凝水出口j、蒸汽入口t，所述贫富液换热器设有富液入口b、富液出口c、贫液入口h、贫液出口i，所述预热器设有富液入口d、富液出口e、气体入口m、气体出口n，所述再沸器设有供热入口k、供热出口l、冷凝水入口p、蒸汽出口q，所述尾气入口与船舶的尾气排放口连通，所述富液出口a依次经过富液入口b、富液出口c、富液入口d、富液出口e后与富液入口f连通，所述解吸气体出口依次经过压缩机的入口、压缩机的出口、供热入口k、供热出口l、气体入口m后与气体出口n连通，
4、所述吸收塔用于吸收液吸收尾气中的二氧化碳后由贫液转为富液，排出富液和尾气，所述汽提塔用于吸收液解吸二氧化碳后由富液转为贫液，排出贫液和解吸气体，所述贫富液换热器用于利用来自汽提塔的贫液与来自吸收塔的富液换热，所述压缩机用于对来自汽提塔的解吸气体加压升温，所述再沸器用于以由压缩机加压升温后的解吸气体作为热源加热来自汽提塔的水为汽提塔提供解吸用的蒸汽，所述预热器用于来自再沸器的解吸气体与来自贫富液换热器的贫液换热。
5、所述压缩机与船舶主机集成，通过船舶主机为压缩机供能。
6、所述碳捕集系统还包括冷却换热器、贫液泵、混合器，所述混合器包括第一入口、第二入口、混合器出口，所述第一入口用于从系统外部补充贫液，所述第二入口与贫液出口i连通，所述混合器出口依次经过贫液泵、冷却换热器后与贫液入口j连通。
7、所述碳捕集系统还包括富液泵、冷却泵、冷凝水泵，所述富液泵的入口、出口分别与富液出口a、富液入口b连通，所述冷却泵的入口、出口分别与供热出口l、气体入口m连通，所述冷凝水泵的入口、出口分别与冷凝水出口j、冷凝水入口p连通。
8、所述碳捕集系统还包括洗涤塔，所述洗涤塔的入口与尾气出口连通，洗涤塔用于吸收从尾气出口处排出的尾气所携带的吸收液。
9、所述冷却换热器的入口处安装有第一温度传感器，所述蒸汽入口t处安装有第二温度传感器、流量传感器，所述再沸器上设有为再沸器供能的电加热装置。
10、所述碳捕集系统还包括余热利用设备、预处理塔，船舶尾气依次经过余热利用设备冷却、预处理塔脱硫脱硝处理和颗粒物清洁后进入吸收塔内部，由余热利用设备排出的吸收船舶尾气热量后的加热介质与由压缩机加压升温后的解吸气体一起作为再沸器的热源。
11、所述吸收塔1的贫液入口j12处的温度为35-45℃，所述汽提塔2的解吸温度为110-140℃。
12、所述汽提塔上还开设有冷凝水回流口，所述冷凝水回流口与气体出口n连通。
13、所述吸收塔的尾气出口处设有检测尾气中二氧化碳浓度的浓度检测装置。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
15、本专利技术一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，包括吸收塔、汽提塔、贫富液换热器、预热器、再沸器、压缩机，吸收塔用于吸收液吸收尾气中的二氧化碳后由贫液转为富液，排出富液和尾气，汽提塔用于吸收液解吸二氧化碳后由富液转为贫液，排出贫液和解吸气体，贫富液换热器用于利用来自汽提塔的贫液与来自吸收塔的富液换热，压缩机用于对来自汽提塔的解吸气体加压升温，利用尾气余热与压缩机加压加热后的解吸气体一起加热来自汽提塔的水为汽提塔提供解吸用的蒸汽，预热器用于来自再沸器的解吸气体与来自贫富液换热器的贫液换热；该设计的工作过程为，贫液进入吸收塔后与船舶尾气充分反应，吸收尾气中二氧化碳后转为富液，不含二氧化碳的尾气经吸收塔的尾气出口排出，富液经过贫富液换热器、预热器升温后，进入汽提塔解吸出二氧化碳再生为贫液，恢复二氧化碳吸收能力的贫液经贫富液换热器冷却后进入吸收塔，如此循环，在该过程中，汽提塔内的水为再沸器提供水源，再沸器为汽提塔提供解吸蒸汽，汽提塔解吸出的解吸气体通过压缩机加压升温后，先输入至再沸器作为再沸器热源并在此过程被冷却，然后输入至预热器与预热器内的富液发生热交换再次被冷却，最后输出至系统外部存储，能量在循环过程中得到了充分利用，解吸环节无需额外能源消耗。因此，本专利技术能够实现能量的充分利用，无需额外能源消耗。
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1.一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统包括吸收塔（1）、汽提塔（2）、贫富液换热器（3）、预热器（4）、再沸器（5）、压缩机（6），所述吸收塔（1）顶部开设有尾气出口（11）、贫液入口J（12），吸收塔（1）底部开设有尾气入口（13）、富液出口A（14），所述汽提塔（2）顶部开设有富液入口F（21）、解吸气体出口（22），汽提塔（2）底部开设有贫液出口G（23）、冷凝水出口J（24）、蒸汽入口T（25），所述贫富液换热器（3）设有富液入口B（31）、富液出口C（32）、贫液入口H（33）、贫液出口I（34），所述预热器（4）设有富液入口D（41）、富液出口E（42）、气体入口M（43）、气体出口N（44），所述再沸器（5）设有供热入口K（51）、供热出口L（52）、冷凝水入口P（53）、蒸汽出口Q（54），所述尾气入口（13）与船舶的尾气排放口连通，所述富液出口A（14）依次经过富液入口B（31）、富液出口C（32）、富液入口D（41）、富液出口E（42）后与富液入口F（21）连通，所述解吸气体出口（22）依次经过压缩机（6）的入口、压缩机（6）的出
2.根据权利要求1所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述压缩机（6）与船舶主机（61）集成，通过船舶主机（61）为压缩机（6）供能。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统还包括冷却换热器（7）、贫液泵（71）、混合器（8），所述混合器（8）包括第一入口（81）、第二入口（82）、混合器出口（83），所述第一入口（81）用于从系统外部补充贫液，所述第二入口（82）与贫液出口I（34）连通，所述混合器出口（83）依次经过贫液泵（71）、冷却换热器（7）后与贫液入口J（12）连通。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统还包括富液泵（72）、冷却泵（73）、冷凝水泵（74），所述富液泵（72）的入口、出口分别与富液出口A（14）、富液入口B（31）连通，所述冷却泵（73）的入口、出口分别与供热出口L（52）、气体入口M（43）连通，所述冷凝水泵（74）的入口、出口分别与冷凝水出口J（24）、冷凝水入口P（53）连通。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统还包括洗涤塔（9），所述洗涤塔（9）的入口与尾气出口（11）连通，洗涤塔（9）用于吸收从尾气出口（11）处排出的尾气所携带的吸收液。
6.根据权利要求3所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于： 所述冷却换热器（7）的入口处安装有第一温度传感器，所述蒸汽入口T（25）处安装有第二温度传感器、流量传感器，所述再沸器（5）上设有为再沸器（5）供能的电加热装置。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统还包括余热利用设备（15）、预处理塔（16），船舶尾气依次经过余热利用设备（15）冷却、预处理塔（16）脱硫脱硝处理和颗粒物清洁后进入吸收塔（1）内部，由余热利用设备（15）排出的吸收船舶尾气热量后的加热介质与由压缩机（6）加压升温后的解吸气体一起作为再沸器（5）的热源。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述吸收塔（1）的贫液入口J（12）处的温度为35-45℃，所述汽提塔（2）的解吸温度为110-140℃。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述汽提塔（2）上还开设有冷凝水回流口（26），所述冷凝水回流口（26）与气体出口N（44）连通。
10.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述吸收塔（1）的尾气出口（11）处设有检测尾气中二氧化碳浓度的浓度检测装置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统包括吸收塔（1）、汽提塔（2）、贫富液换热器（3）、预热器（4）、再沸器（5）、压缩机（6），所述吸收塔（1）顶部开设有尾气出口（11）、贫液入口j（12），吸收塔（1）底部开设有尾气入口（13）、富液出口a（14），所述汽提塔（2）顶部开设有富液入口f（21）、解吸气体出口（22），汽提塔（2）底部开设有贫液出口g（23）、冷凝水出口j（24）、蒸汽入口t（25），所述贫富液换热器（3）设有富液入口b（31）、富液出口c（32）、贫液入口h（33）、贫液出口i（34），所述预热器（4）设有富液入口d（41）、富液出口e（42）、气体入口m（43）、气体出口n（44），所述再沸器（5）设有供热入口k（51）、供热出口l（52）、冷凝水入口p（53）、蒸汽出口q（54），所述尾气入口（13）与船舶的尾气排放口连通，所述富液出口a（14）依次经过富液入口b（31）、富液出口c（32）、富液入口d（41）、富液出口e（42）后与富液入口f（21）连通，所述解吸气体出口（22）依次经过压缩机（6）的入口、压缩机（6）的出口、供热入口k（51）、供热出口l（52）、气体入口m（43）后与气体出口n（44）连通，所述冷凝水出口j（24）与冷凝水入口p（53）连通，所述蒸汽出口q（54）与蒸汽入口t（25）连通，所述贫液出口g（23）依次经过贫液入口h（33）、贫液出口i（34）后与贫液入口j（12）连通；
2.根据权利要求1所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述压缩机（6）与船舶主机（61）集成，通过船舶主机（61）为压缩机（6）供能。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于热泵精馏的船舶尾气碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统还包括冷却换热器（7）、贫液泵（71）、混合器（8），所述混合器（8）包括第一入口（81）、第二入口（82）、混合器出口（83），所述第一入口（81）用于从系统外部补充贫液，所述第二入口（82）与贫液出口i（34）连通，所述混合器出口（83）依次经过贫液泵（71）、冷却换热器（7）后与贫液入口j...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤敏，王众浩，卢明剑，董胜节，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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