[發明專利]一種太陽能界面蒸發直接解吸式碳捕集系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201910295506.2
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109954382B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 趙軍;付建欣;鄧帥;孫太尉;王珺瑤;徐耀鋒;王福中
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D53/62
• 分類號: B01D53/62;B01D53/78;B01D53/96
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

1.一種太陽能界面蒸發直接解吸式碳捕集系統，包括二氧化碳吸收部分、解吸塔解吸部分、太陽能界面蒸發解吸部分、分子光熱儲能部分；其特征在于,采用化學吸收法的碳捕集系統，利用太陽能作為吸收劑再生能源，分子光熱儲能部分輔助加熱吸收劑；

所述二氧化碳吸收部分包括吸收塔(1)、富液泵(2)、貧/富液換熱器(3)、冷凝器(9)；所述吸收塔(1)底部富液出口經所述富液泵(2)后連接至所述貧/富液換熱器(3)富液進口處，所述貧/富液換熱器(3)富液出口與換熱器(15)相連，所述貧/富液換熱器(3)貧液進、出口分別連接至貧液泵(8)出口和所述冷凝器(9)溶液進口；所述冷凝器(9)出口連接至所述吸收塔(1)頂部進口；

所述解吸塔解吸部分包括解吸塔(4)、氣液分離器一(5)、再沸器(6)、控制閥一(19)、控制閥二(7)、貧液泵(8)；所述解吸塔(4)頂部富液入口經所述控制閥一(19)連接在所述換熱器(15)富液出口上，所述解吸塔(4)頂部出口接至所述氣液分離器一(5)進口，所述氣液分離器一(5)液體出口接至所述解吸塔(4)頂部入口；所述解吸塔(4)底部出、入口分別接至所述再沸器(6)溶液入口和蒸汽出口；所述再沸器(6)貧液出口經所述控制閥二(7)接至所述貧液泵(8)入口；

所述太陽能界面蒸發解吸部分包括玻璃蓋板(20)、吸收體(21)、多孔介質層(22)、棉芯(23)、隔熱層(24)、氣液分離器二(25)、控制閥三(18)、控制閥四(26)；所述玻璃蓋板(20)、吸收體(21)、多孔介質層(22)、棉芯(23)、隔熱層(24)組成界面蒸發解吸器；所述玻璃蓋板(20)采取雙層隔熱處理；所述吸收體(21)位于界面蒸發解吸器內部最上層；所述多孔介質層(22)位于所述吸收體(21)下層；所述隔熱層(24)位于所述多孔介質層(22)與溶液水面之間，內部有溶液運輸通道連接溶液和所述多孔介質層(22)，所述通道內穿插棉芯(23)；所述界面蒸發解吸器底部溶液進、出口分別經所述控制閥三(18)和所述控制閥四(26)連接至所述換熱器(15)溶液出口和所述貧液泵(8)入口；所述界面蒸發解吸器頂部出口與氣液分離器二(25)進口相連，所述氣液分離器二(25)液體出口經控制閥四(26)連接至所述貧液泵(8)入口；

所述分子光熱儲能部分包括太陽能收集器(10)、儲液罐一(11)、控制閥五(12)、控制閥六(13)、催化反應腔(14)、換熱器(15)、工質泵(16)、儲液罐二(17)；所述太陽能收集器(10)出口連接至所述儲液罐一(11)進口；所述儲液罐一(11)上、下出口分別經所述控制閥五(12)和所述控制閥六(13)連接至所述催化反應腔(14)進口；所述催化反應腔(14)出口、所述換熱器(15)工質進出口、所述工質泵(16)進出口、所述儲液罐二(17)進出口、所述太陽能收集器(10)入口依次相連；

待分離氣體由底部進入所述吸收塔(1)，吸收劑吸收其中的二氧化碳后形成富液，所述富液被所述富液泵(2)依次泵入所述貧/富液換熱器(3)和換熱器(15)進行換熱，換熱后進入所述解吸塔(4)和/或界面蒸發解吸器；

進入所述界面蒸發解吸器的富液被所述棉芯(23)和多孔介質層(22)輸送到所述吸收體(21)表面蒸發，同時解吸出二氧化碳；所述界面蒸發解吸器流出的含二氧化碳的氣體進入所述氣液分離器二(25)，分離后的液體匯入解吸器底部流出的貧液中，被所述貧液泵(8)泵入所述貧/富液換熱器(3)，最后經所述冷凝器(9)后進入所述吸收塔(1)完成循環；

所述分子光熱儲能部分中，工質在所述太陽能收集器(10)中吸收光子后發生反應，富含反應物的工質裝滿所述儲液罐一(11)后流入所述催化反應腔(14)，所述工質中的反應物被催化反應腔(14)催化釋放能量并升溫；較高溫工質流入所述換熱器(15)加熱來自貧/富液換熱器(3)的富液后，被所述工質泵(16)泵入所述儲液罐二(17)，最后返回所述太陽能收集器(10)，完成循環；所述吸收體(21)為多孔材料。

2.根據權利要求1所述的一種太陽能界面蒸發直接解吸式碳捕集系統，其特征在于，所述吸收體(21)采用碳基材料或等離激元材料。

3.根據權利要求1所述的一種太陽能界面蒸發直接解吸式碳捕集系統，其特征在于，所述隔熱層(24)采用泡沫塑料。