[实用新型]一种耦合涡流管实现直接空气碳捕集系统

说明书

本实用新型公开了一种耦合涡流管实现直接空气碳捕集系统，包括压缩机、涡流管、吸附/解吸/再生装置、换热器和吸风机；压缩机的二氧化碳出口连接至涡流管的二氧化碳进口，涡流管的热二氧化碳出口连接至吸附/解吸/再生装置周向设置的CO₂喷嘴进口，吸附/解吸/再生装置的二氧化碳出口连接至压缩机的二氧化碳进口，涡流管的冷二氧化碳出口连接至换热器的二氧化碳进口，换热器的二氧化碳出口连接至压缩机的二氧化碳进口，换热器的冷空气出口连接至吸附/解吸/再生装置的进口，吸附/解吸/再生装置内设置有吸附剂，出口处设置有吸风机。本实用新型总体上可以显著降低空气直接捕集二氧化碳能耗，从而显著降低空气直接捕集二氧化碳成本。

技术领域

本实用新型属于空气直接捕集二氧化碳技术领域，具体涉及一种耦合涡流管实现直接空气碳捕集系统。

背景技术

IPCC研究报告指出，全球CO₂排放量中，建筑业占比为6.4％、交通活动占比为14％、工业占比为21％、农林及土地利用为24％、电力和供暖占比为25％、其他占比为9.6％。除了工业以及电力行业等固定源的CO₂排放，有近50％的分布源排放的CO₂。为此，亟需对这些分布源的CO₂进行捕集和利用。直接空气碳捕集技术(direct air capture，DAC)可直接从空气中捕集CO₂，是未来大规模温室气体减排、减缓全球变暖最经济可行的技术之一。

欧美、日本等发达国家地区政府高度重视DAC技术开发。英国皇家学会发布的碳中和12个重大科学技术问题指出：负排放技术，如带有碳封存直接空气碳捕集(DACCS)有助于在本世纪中叶实现广泛认可的净零排放目标；英国研究与创新署(UKRI)投入1.71亿英镑资助9个碳减排相关项目。2020年和2021 年，美国能源部(DOE)分别投入2100万美元和2400万美元支持直接空气碳捕集(DAC)研发项目，重点方向为增强捕集效率、降低能耗和成本。2021年 7月，日本经济产业省(METI)发布修订的碳循环技术路线图，增加了DAC技术。

1999年，美国阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的Lackner为缓解气候变化提出了DAC的概念。经过多年的研究，科研人员提出了很多DAC的方法和材料。目前，DAC技术已经被认为是可行的CO₂减排技术之一。DAC系统流程如图2所示，空气中的CO₂通过吸附剂进行捕集，完成捕集后的吸附剂通过改变压力或温度进行吸附剂再生，再生后的吸附剂循环用于CO₂捕集，而纯CO₂则被储存起来。

在过去的半个多世纪，人类活动导致全球CO₂排放量逐年增加。大气中的 CO₂浓度由1960年的310ppm左右急剧增加到2019年的410ppm，目前每年全球CO₂排放量都超过了350亿吨。作为负碳排放技术研究热点，直接空气碳捕集技术2019年入选《麻省理工科技评论》的全球十大突破性技术之一。随着碳中和目标的提出，全产业链减碳已经成为共识，直接空气碳捕集技术亟需进一步发展。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存年度报告(2021)》预测，2060年直接空气碳捕集与封存(DACCS)需要实现减排2～3亿吨CO2，开发低成本高效直接空气碳捕集技术具有广阔的市场应用前景。

DAC技术与CCS技术的区别如表1所示。

表1DAC与CCS技术的区别

与CCS技术不同，DAC的技术特点是：

(1)可用于捕集分散排放源CO₂；

(2)安装地点选取相对灵活，可以选择在可再生能源丰富、且距离碳储存利用位置较近的地点，以降低捕集能耗和运输成本；