本發(fā)明涉及二氧化碳捕集，具體涉及一種模塊化固態(tài)胺連續(xù)碳捕集裝置。

背景技術(shù)：

1、固態(tài)胺吸附劑作為一種新興的co2捕獲材料，在捕集過程由于沒有液態(tài)水的參與，避免了氣化潛熱導致的高昂熱耗，其co2捕集能耗一般較低。目前固態(tài)胺捕集法的研究大多集中在固態(tài)胺材料制作及材料性能研究，關(guān)于全流程系統(tǒng)及捕集設備的研究還較少。

2、目前現(xiàn)有的捕集設備，在面對不同量級規(guī)模的煙氣碳捕集場景時，一般需要進行差異化設計和改動，即針對具體的捕集項目提出一個特定的設備和工藝流程，其設備的結(jié)構(gòu)和參數(shù)需隨不同項目的需求而變化，這就導致了不同項目流程、設備均需要進行差異化的設計、制造和安裝，增加了項目成本和工期。當設備選型確定后，針對煙氣負荷波動，缺乏相應的適用性。另外，現(xiàn)有的捕集設備也無法將固態(tài)胺加熱脫附和冷卻過程中的熱量和冷量充分利用，導致能耗一般較高。而在運行流程方面，現(xiàn)有的捕集設備一般無法實現(xiàn)脫附作業(yè)和吸附作業(yè)的同步進行，導致系統(tǒng)整體的連續(xù)性和穩(wěn)定性較差，不利于工業(yè)應用。

3、基于此，亟需提出一種方案以解決上述問題中的至少一個。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種模塊化固態(tài)胺連續(xù)碳捕集裝置。本發(fā)明設置有差異化設計的多種量級的捕集模塊，可根據(jù)煙氣的量級規(guī)模靈活選擇將煙氣輸入至哪些捕集模塊中，因此能夠適用于不同量級的煙氣碳捕集場景。

2、具體技術(shù)方案如下所示：

3、一種模塊化固態(tài)胺連續(xù)碳捕集裝置，包括：煙氣模塊、熱交換模塊以及多個吸附量級的捕集模塊；

4、每個所述捕集模塊中均自下而上設有多個吸附等級依次降低的吸附腔體，各吸附腔體中均容納有用于吸附二氧化碳的固態(tài)胺，且各吸附腔體的上下壁均開設有氣孔，各個吸附腔體中的固態(tài)胺總量、固態(tài)胺粒徑以及相鄰吸附腔體之間的氣孔分布密度、氣孔孔徑均與所述吸附等級相關(guān)；所述捕集模塊用于在預設吸附溫度下進行二氧化碳的吸附作業(yè)，在預設脫附溫度下進行二氧化碳的脫附作業(yè)；

5、所述煙氣模塊朝各個捕集模塊中最高吸附等級的吸附腔體的下方延伸有進氣管，用于朝捕集模塊輸入煙氣，并使煙氣按吸附等級的次序依次進入各個吸附腔體；所述進氣管劃分有一或多個氣體通路，且每個氣體通路上分布有氣口；所述進氣管的氣體通路的數(shù)量、所述氣口的分布密度以及所述氣口的孔徑均與所述吸附量級相關(guān)；

6、所述熱交換模塊連接各個捕集模塊，用于為所述吸附腔體提供不同的溫度條件。

7、在一個具體實施例中，所述熱交換模塊通過熱交換管貫穿各個捕集模塊的吸附腔體，部分捕集模塊間的熱交換管連通，熱交換管相連通的多個捕集模塊組成一組捕集模組；捕集模組中的各個捕集模塊劃分有熱交換等級，實現(xiàn)熱交換能量的梯級利用；各個捕集模塊的熱交換等級與所述吸附量級相關(guān)。

8、在一個具體實施例中，還包括主控模塊；

9、所述主控模塊分別控制各個捕集模塊對應進氣管的閥門，以及控制各捕集模組中熱交換等級最高的捕集模塊對應熱交換管的閥門，用于根據(jù)煙氣量級選擇相應吸附量級的捕集模塊，并控制煙氣模塊和熱交換模塊的運行，使得不同捕集模組具備不同的溫度條件，實現(xiàn)吸附作業(yè)和脫附作業(yè)的同步運行。

10、在一個具體實施例中，每個所述捕集模塊中均自下而上設有多個承載鋼板，相鄰所述承載鋼板之間形成所述吸附腔體；相鄰所述承載鋼板之間的距離與形成的所述吸附腔體的吸附等級相關(guān)；所述承載鋼板向上凹陷形成有多條通氣槽，所述氣孔開設于所述通氣槽的側(cè)壁上。

11、在一個具體實施例中，所述熱交換管包括換熱輸入管、換熱輸出管、多根第一換熱支管和多根第二換熱支管；

12、所述換熱輸入管和所述換熱輸出管上均貫通有多根依次排布的所述第一換熱支管，所述換熱輸入管上的所述第一換熱支管與所述換熱輸出管上的所述第一換熱支管相對應；相對應的兩根所述第一換熱管之間連通多根依次排布的所述第二換熱支管；多根所述第二換熱支管均沿豎向貫穿多個所述承載鋼板；部分捕集模塊間的熱交換管通過所述換熱輸入管與所述換熱輸出管相連通的方式實現(xiàn)連通。

13、在一個具體實施例中，多根所述第二換熱支管上均沿豎向間隔設置有多個換熱翅片，所述換熱翅片呈“米”字形結(jié)構(gòu)。

14、在一個具體實施例中，同一所述承載鋼板上的多個所述通氣槽相鄰設置，相鄰所述通氣槽之間的距離在120mm至180mm之間；在相鄰所述承載鋼板中，位于上方的所述承載鋼板上的通氣槽的凹陷深度更大，所述通氣槽中氣孔的數(shù)量更多且孔徑更小。

15、在一個具體實施例中，所述氣孔傾斜開設，所述氣孔靠近所述固態(tài)胺的一端低于所述通氣孔的另一端。

16、在一個具體實施例中，所述氣口開設于所述氣體通路的下部。

17、在一個具體實施例中，所述煙氣模塊從各捕集模塊中最低吸附等級的吸附腔體的上方伸出有排氣管和二氧化碳排放管，以通過所述排氣管排出被固態(tài)胺吸附后的煙氣，通過所述二氧化碳排放管排出固態(tài)胺脫附產(chǎn)生的二氧化碳氣體；所述主控模塊控制各排氣管的閥門和各二氧化碳排放管的閥門。

18、在一個具體實施例中，所述煙氣模塊還包括排氣筒、增壓裝置和真空裝置；所述增壓裝置和所述真空裝置信號連接所述主控模塊；

19、所述增壓裝置連通各所述進氣管，用于對輸入的煙氣進行加壓；所述排氣筒連通各所述排氣管，用于為被吸附后煙氣排出提供動力并收集所述被吸附后的煙氣；所述真空裝置連通各所述二氧化碳排放管，用于抽出固態(tài)胺脫附產(chǎn)生的二氧化碳氣體。

20、在一個具體實施例中，還包括通信連接于所述主控模塊的顯示模塊、二氧化碳監(jiān)測儀、溫度傳感器和壓力傳感器；

21、各所述捕集模塊中均設置有所述壓力傳感器和所述溫度傳感器，所述排氣管路中均設置有所述二氧化碳監(jiān)測儀；所述顯示模塊用于顯示待吸附煙氣的量級規(guī)模、所述捕集模塊中的環(huán)境溫度和固態(tài)胺溫度以及所述排氣管路中的氣壓大小。

22、本發(fā)明至少具有以下有益效果：

23、本發(fā)明提供的一種模塊化固態(tài)胺連續(xù)碳捕集裝置，能夠根據(jù)待吸附煙氣的量級規(guī)模，靈活搭配捕集模塊的數(shù)量及吸附量級，通過對不同量級的捕集模塊進行差異化設計，通過對捕集模塊內(nèi)部的吸附腔體進行吸附等級劃分，以及通過個性化配置捕集模塊的組合搭配數(shù)量，增加了裝置的適用性范圍，使得本裝置能夠適用于不同量級的煙氣碳捕集場景。另外，基于捕集模塊之間熱交換管的連通，捕集模塊可組成捕集模組，通過劃分捕集模組中各個捕集模塊的熱交換等級，實現(xiàn)了能量的梯級利用，降低了能耗，更加環(huán)保。

24、進一步地，在實際應用中，熱交換模塊通過為不同捕集模組提供不同的條件溫度，還可實現(xiàn)不同捕集模組吸附作業(yè)和脫附作業(yè)的同步運行，使得本裝置的煙氣碳捕集具有連續(xù)性和穩(wěn)定性，更加適用于工業(yè)應用。另外，捕集模塊可進行標準化設計、制造與安裝，能夠減少工程成本和工期，且能夠快速地調(diào)整裝置中模塊的數(shù)量及量級搭配。而基于排氣筒的設置，本發(fā)明可利用煙囪效應產(chǎn)生抽力以提供部分動力源，減少了裝置能耗。通過多層鋼板與“米”字形換熱翅片的共同作用，強化了換熱效率，使得吸附過程中產(chǎn)生的大量反應熱可被及時帶走，從而使得本發(fā)明具備大規(guī)模工業(yè)化應用潛力，另外還可以縮短吸附過程及冷卻過程的時間。并且，“米”字形換熱翅片還可為固態(tài)胺提供一定的支撐作用，以減少下層固態(tài)胺所受壓力，從而減少因受壓擠碎而導致的固態(tài)胺損耗，可減少作業(yè)過程中的固態(tài)胺耗量，降低了作業(yè)運行費用。而基于進氣管結(jié)構(gòu)的合理設計，使得煙氣進氣更加均勻，煙氣與固態(tài)胺接觸更充分，提高了吸附效率。