本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)應(yīng)用，尤其涉及一種二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，全球每年因化石燃料燃燒和工業(yè)過程產(chǎn)生的二氧化碳排放量居高，其中約70％來自電力、鋼鐵、水泥等重工業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)二氧化碳捕集技術(shù)(如化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法等)雖能實(shí)現(xiàn)80％～90％的捕集效率，但普遍存在能耗過高(捕集成本高)、后期封存地質(zhì)條件嚴(yán)苛等問題。

2、在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代溫室普遍面臨碳源供給不足的瓶頸問題。當(dāng)溫室內(nèi)部co2濃度低于大氣基準(zhǔn)值(400ppm)時(shí)，c3類作物的光合效率將下降40％～60％?，F(xiàn)有補(bǔ)碳技術(shù)多采用天然氣燃燒(產(chǎn)生1kgco2需排放0.25kgch4)或液化co2氣瓶供氣(運(yùn)輸成本占比達(dá)60％)，不僅造成二次污染，其碳源供給穩(wěn)定性也難以滿足高附加值作物的生長需求，現(xiàn)有補(bǔ)碳方式的碳排放強(qiáng)度與農(nóng)業(yè)碳中和目標(biāo)存在根本性矛盾。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為此，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，以使工業(yè)二氧化碳捕集技術(shù)與農(nóng)業(yè)溫室大棚技術(shù)有效結(jié)合。

3、本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)包括：

4、碳捕集裝置，所述碳捕集裝置包括吸附模塊和加熱再生模塊，所述吸附模塊通過吸附介質(zhì)捕集氣體中的二氧化碳，所述加熱再生模塊通過加熱吸附飽和后的吸附介質(zhì)將捕集的二氧化碳釋放；

5、余熱回收裝置，所述余熱回收裝置與所述碳捕集裝置相連，所述余熱回收裝置通過回收所述碳捕集裝置加熱釋放的二氧化碳中的熱能，以使二氧化碳的溫度降低至預(yù)設(shè)值；

6、溫室大棚，所述溫室大棚與所述余熱回收裝置相連，以使降溫后的二氧化碳輸送至所述溫室大棚，且所述余熱回收裝置將回收的熱能用于所述溫室大棚供暖。

7、本發(fā)明實(shí)施例的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，通過余熱回收-碳肥利用-智能控溫的三重耦合，突破了工業(yè)碳捕集成本高、農(nóng)業(yè)溫室能源與碳源依賴外部的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)環(huán)保效益(碳減排)、經(jīng)濟(jì)效益(降本增產(chǎn))、能源效益(能效提升)的協(xié)同優(yōu)化，為工業(yè)-農(nóng)業(yè)綠色循環(huán)提供了創(chuàng)新解決方案。

8、在一些實(shí)施例中，所述碳捕集裝置內(nèi)具有第一腔室，所述第一腔室內(nèi)設(shè)有填料層和位于所述填料層上方的噴淋件，所述碳捕集裝置具有連通所述第一腔室的氣體進(jìn)口和凈化氣出口，以使氣體通過所述氣體進(jìn)口進(jìn)入所述第一腔室內(nèi)，在所述填料層內(nèi)利用所述噴淋件噴灑的吸附介質(zhì)捕集氣體中的二氧化碳，捕集二氧化碳后的氣體通過所述凈化氣出口排出所述第一腔室，所述第一腔室、所述填料層和所述噴淋件構(gòu)成所述吸附模塊。

9、在一些實(shí)施例中，所述碳捕集裝置內(nèi)具有第二腔室，所述第二腔室內(nèi)設(shè)有加熱管網(wǎng)和多個(gè)折流板，多個(gè)所述折流板在所述第二腔室內(nèi)限定出再生流道，所述加熱管網(wǎng)具有多個(gè)正交于所述再生流道的加熱流道，以使吸附飽和的吸附介質(zhì)流經(jīng)所述再生流道并通過所述加熱流道內(nèi)的加熱介質(zhì)加熱再生，所述碳捕集裝置具有連通所述第二腔室的再生氣出口，以使吸附介質(zhì)中加熱再生出的二氧化碳通過所述再生氣出口排出所述第二腔室，所述第二腔室、所述加熱管網(wǎng)和所述折流板構(gòu)成所述加熱再生模塊。

10、在一些實(shí)施例中，所述碳捕集裝置內(nèi)設(shè)有用于分隔出所述第一腔室和所述第二腔室的隔板，所述第一腔室位于所述第二腔室的上方，所述隔板上設(shè)有升氣帽，所述再生氣出口位于所述碳捕集裝置的頂部，所述再生氣出口依次通過所述第一腔室和升氣帽的氣孔與所述第二腔室連通，所述碳捕集裝置上設(shè)有連通所述第一腔室和所述第二腔室的溢流管，以使所述第一腔室內(nèi)下落至所述隔板上的吸附介質(zhì)通過所述溢流管流至所述第二腔室內(nèi)。

11、在一些實(shí)施例中，所述第一腔室內(nèi)設(shè)有絲網(wǎng)除霧器，所述絲網(wǎng)除霧器位于所述噴淋件的上方。

12、在一些實(shí)施例中，還包括貧液儲罐和富液儲罐，所述貧液儲罐和所述富液儲罐經(jīng)管路與所述噴淋件連通，所述溢流管經(jīng)管路與所述富液儲罐連通，所述第二腔室的底部經(jīng)管路與所述貧液儲罐連通；

13、所述碳捕集裝置具有吸附模式和再生模式，在所述吸附模式，所述貧液儲罐向所述噴淋件提供貧液，貧液在所述第一腔室內(nèi)捕集氣體中的二氧化碳后通過所述溢流管流至所述富液儲罐，在所述加熱再生模式，所述富液儲罐向所述噴淋件提供富液，富液通過所述溢流管流至所述第二腔室內(nèi)，并在所述第二腔室內(nèi)加熱再生后流至所述貧液儲罐，加熱再生出的二氧化碳依次通過所述升氣帽、所述第一腔室和所述再生氣出口排出所述碳捕集裝置。

14、在一些實(shí)施例中，所述余熱回收裝置為換熱器，所述碳捕集裝置輸送的二氧化碳在所述余熱回收裝置內(nèi)與所述溫室大棚的暖水管輸送的水進(jìn)行換熱。

15、在一些實(shí)施例中，還包括二氧化碳儲罐，所述二氧化碳儲罐經(jīng)管路與所述余熱回收裝置和所述溫室大棚相連，以使換熱后的二氧化碳輸送至所述二氧化碳儲罐內(nèi)儲存，所述二氧化碳儲罐內(nèi)儲存的二氧化碳輸送至所述溫室大棚使用。

16、在一些實(shí)施例中，還包括暖水儲罐，所述暖水儲罐經(jīng)管路與所述余熱回收裝置和所述溫室大棚相連，以使換熱后的水輸送至所述暖水儲罐內(nèi)儲存，所述暖水儲罐內(nèi)儲存的水輸送至所述溫室大棚使用。

17、在一些實(shí)施例中，所述二氧化碳儲罐與所述溫室大棚之間的管路上以及所述暖水儲罐與所述溫室大棚之間的管路上均設(shè)有控制組件，以控制管路內(nèi)流體的流量。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述碳捕集裝置內(nèi)具有第一腔室，所述第一腔室內(nèi)設(shè)有填料層和位于所述填料層上方的噴淋件，所述碳捕集裝置具有連通所述第一腔室的氣體進(jìn)口和凈化氣出口，以使氣體通過所述氣體進(jìn)口進(jìn)入所述第一腔室內(nèi)，在所述填料層內(nèi)利用所述噴淋件噴灑的吸附介質(zhì)捕集氣體中的二氧化碳，捕集二氧化碳后的氣體通過所述凈化氣出口排出所述第一腔室，所述第一腔室、所述填料層和所述噴淋件構(gòu)成所述吸附模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述碳捕集裝置內(nèi)具有第二腔室，所述第二腔室內(nèi)設(shè)有加熱管網(wǎng)和多個(gè)折流板，多個(gè)所述折流板在所述第二腔室內(nèi)限定出再生流道，所述加熱管網(wǎng)具有多個(gè)正交于所述再生流道的加熱流道，以使吸附飽和的吸附介質(zhì)流經(jīng)所述再生流道并通過所述加熱流道內(nèi)的加熱介質(zhì)加熱再生，所述碳捕集裝置具有連通所述第二腔室的再生氣出口，以使吸附介質(zhì)中加熱再生出的二氧化碳通過所述再生氣出口排出所述第二腔室，所述第二腔室、所述加熱管網(wǎng)和所述折流板構(gòu)成所述加熱再生模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述碳捕集裝置內(nèi)設(shè)有用于分隔出所述第一腔室和所述第二腔室的隔板，所述第一腔室位于所述第二腔室的上方，所述隔板上設(shè)有升氣帽，所述再生氣出口位于所述碳捕集裝置的頂部，所述再生氣出口依次通過所述第一腔室和升氣帽的氣孔與所述第二腔室連通，所述碳捕集裝置上設(shè)有連通所述第一腔室和所述第二腔室的溢流管，以使所述第一腔室內(nèi)下落至所述隔板上的吸附介質(zhì)通過所述溢流管流至所述第二腔室內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述第一腔室內(nèi)設(shè)有絲網(wǎng)除霧器，所述絲網(wǎng)除霧器位于所述噴淋件的上方。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括貧液儲罐和富液儲罐，所述貧液儲罐和所述富液儲罐經(jīng)管路與所述噴淋件連通，所述溢流管經(jīng)管路與所述富液儲罐連通，所述第二腔室的底部經(jīng)管路與所述貧液儲罐連通；

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述余熱回收裝置為換熱器，所述碳捕集裝置輸送的二氧化碳在所述余熱回收裝置內(nèi)與所述溫室大棚的暖水管輸送的水進(jìn)行換熱。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括二氧化碳儲罐，所述二氧化碳儲罐經(jīng)管路與所述余熱回收裝置和所述溫室大棚相連，以使換熱后的二氧化碳輸送至所述二氧化碳儲罐內(nèi)儲存，所述二氧化碳儲罐內(nèi)儲存的二氧化碳輸送至所述溫室大棚使用。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括暖水儲罐，所述暖水儲罐經(jīng)管路與所述余熱回收裝置和所述溫室大棚相連，以使換熱后的水輸送至所述暖水儲罐內(nèi)儲存，所述暖水儲罐內(nèi)儲存的水輸送至所述溫室大棚使用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，其特征在于，所述二氧化碳儲罐與所述溫室大棚之間的管路上以及所述暖水儲罐與所述溫室大棚之間的管路上均設(shè)有控制組件，以控制管路內(nèi)流體的流量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種二氧化碳捕集與農(nóng)業(yè)溫室一體化利用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括碳捕集裝置、余熱回收裝置和溫室大棚，碳捕集裝置包括吸附模塊和加熱再生模塊，吸附模塊通過吸附介質(zhì)捕集氣體中的二氧化碳，加熱再生模塊通過加熱吸附飽和后的吸附介質(zhì)將捕集的二氧化碳釋放，余熱回收裝置與碳捕集裝置相連，余熱回收裝置通過回收碳捕集裝置加熱釋放的二氧化碳中的熱能，以使二氧化碳的溫度降低至預(yù)設(shè)值，溫室大棚與余熱回收裝置相連，以使降溫后的二氧化碳輸送至溫室大棚，且余熱回收裝置將回收的熱能用于溫室大棚供暖。本發(fā)明的系統(tǒng)通過余熱回收?碳肥利用?智能控溫的三重耦合，實(shí)現(xiàn)環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益、能源效益的協(xié)同優(yōu)化。

技術(shù)研發(fā)人員：魏精萱,劉牛,劉昶,何忠,焦增彤,范紫桉,牛紅偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15