CN114849427A - 基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通。本发明的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置吸附效率高，能耗低，且能够利用二氧化碳实现温室作物的增产，从而兼具生态效益与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳吸附技术领域，具体而言，涉及一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置及方法。
背景技术
近百年来，化石燃料的燃烧使大气中二氧化碳浓度迅速增加，导致了温室效应和全球气候变化，截至2020年，大气中的二氧化碳浓度已上升到401ppm，二氧化碳的排放已经成为了全球公认的环境问题。直接捕集大气中的二氧化碳是实现碳减排的重要举措，但由于浓度过低等原因，传统的二氧化碳捕获方式在用于直接捕集空气中二氧化碳时存在效率低，成本高，投资大等问题。
常规化吸附装置的吸附材料在吸附装置内静止吸附，这样吸附效率低，只有与二氧化碳接触部位才能发挥作用，其他部位则吸附效果差，达不到吸附剂填充量的最大吸附能力，与二氧化碳接触面大的吸附材料已近饱和，而其他部位的吸附材料则无法充分吸附污染物，造成了吸附材料的极大浪费。同时，吸附结构床吸附阻力大，延长了吸附时间，增大了吸附能耗。且阀门切换麻烦，吸附材料再生时间长，降低了吸附效率。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，该装置采用动态吸附，吸附效率高，同时能够直接对空气中的二氧化碳捕集，并将捕集的二氧化碳通过成品气管路送入温室大棚中，从而为作物生长提供适宜的二氧化碳浓度，实现了二氧化碳的二次利用。
本发明的第二目的在于提供一种吸附方法，该方法采用上述装置对二氧化碳进行吸附，吸附效率高，且能够对二氧化碳进行回收利用，吸附效率高，能量利用率高。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；
所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；
所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；
所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通；
所述第二换热器上设置有冷气进口、冷气出口、热气进口和热气出口，所述冷却区与所述冷气进口相连通，所述脱附区与所述热气进口相连通；所述冷气出口与所述第一换热器的气体进口相连通；所述热气出口连接有成品气管路。
现有技术中，吸附装置的吸附材料在吸附装置内静止吸附，这样吸附效率低，只有与二氧化碳接触部位才能发挥作用，其他部位则吸附效果差，达不到吸附剂填充量的最大吸附能力，与二氧化碳接触面大的吸附材料已近饱和，而其他部位的吸附材料则无法充分吸附污染物，造成了吸附材料的极大浪费。
为解决上述问题，本发明提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，该装置通过转轮分区吸附，连续运行，能够有效提高吸附效率和吸附材料利用率，且运行过程中无需使用阀门切换，运行更加简洁，流动阻力更小；通过设置第一换热器和第二换热器，能够实现余热利用，且这种梯级加热和余热利用的方法，减少了系统内能量的耗散，提高了能量的使用效率，降低了装置能耗，基本实现装置整体能量自给；通过在脱附区对转轮降温脱附二氧化碳，并将该二氧化碳与脱附区内的气体混合送入温室大棚中，能够提高气体中二氧化碳浓度，从而满足植物生长所需浓度，进而实现二氧化碳的利用。
本发明的装置在运行时，通过转轮的转动，将常温空气送入风道，使其大部分进入吸附区，空气在通过转轮时，所含二氧化碳被吸附，经过吸附后二氧化碳浓度降低的空气直接排出；另一小部分的常温空气通过分流口作为冷却空气进入冷却区，这一部分的吸附材料经历高温气体接触脱附后，温度较高，需冷却后才能重新恢复吸附能力，这一冷却过程还起着为后续参与脱附的空气预热的作用，常温空气经过冷却区将转轮冷却，带走热量的同时空气温度升高，冷却气的利用可节约后续加热所需的能耗；这些经过冷却区进行了第一次升温的空气继续经第一换热器流入第二换热器，进行第二次升温，达到脱附所需要的温度后通过脱附区，将二氧化碳脱附后获得温度高、二氧化碳浓度高的气体，随后再进入第一换热器中加以冷却，冷却至适宜温度后，通入温室大棚内，利用植物光合作用固定二氧化碳的同时实现大棚作物的增产。
适宜的二氧化碳浓度对农作物生产影响很大，给温室大棚中的农作物提供适宜其生长的约1000ppm二氧化碳的浓度环境，其产量将得到显著提升。目前温室大棚补充二氧化碳的办法主要包括：有机肥发酵法、化学反应法、燃烧法、纯二氧化碳施肥法。在大气二氧化碳浓度超标的情况下，采用额外释放二氧化碳用以施肥是不合理的，而以工业排放气体为碳源的纯二氧化碳施肥法，烟气中的部分有害物质难以彻底清除。因此寻找到非增量的、纯净的二氧化碳气源用于温室大棚作物的种植是必要的。本发明将脱附区内脱附的二氧化碳与空气混合，使得空气中二氧化碳浓度升高至10000ppm后送入温室大棚中，能够将大棚内的二氧化碳由400ppm提浓至约1000ppm的浓度，从而满足植物生长所需浓度，实现农作物增产。
优选的，所述转轮中心设置有旋转轴，所述旋转轴两端连接在所述壳体上且所述旋转轴可相对所述壳体旋转。通过转轮转动实现动态吸附，从而提高吸附效率和吸附材料利用率。
优选的，所述旋转轴上设置有从动轮，所述壳体内设置有驱动电机，所述驱动电机上连接有主动轮，所述主动轮与所述从动轮传动连接。
优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板间设置有用于将所述脱附区和所述冷却区进行封闭的密封板。进一步的，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述密封板均为氟橡胶密封材料。通过设置隔板和密封板，有效防止了各个区之间窜风及转轮的圆周与壳体之间的空气泄漏，避免了脱附区与吸附区之间的换热以及二氧化碳的扩散。
优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板数量均为两个，均分别设置在所述转轮的两侧。
优选的，所述转轮外周与所述壳体间设置有挡板。设置所述挡板以使转轮前后的区室隔离，以保证前部区室的气体经转轮处理后再进入后部区室。
优选的，所述转轮包括支撑盘和负载架，所述负载架安装在所述支撑盘内，所述负载架呈蜂窝体状，其上设置有吸附剂。
优选的，所述支撑盘为金属材质，所述吸附剂为固态胺吸附剂，具体采用聚乙烯亚胺；所述负载架采用湿法造纸工艺将陶瓷纤维和粘合剂一次成型为蜂窝状结构；利用以固态胺吸附剂为核心的化学吸附法，将空气中的400ppm浓度的二氧化碳吸附，并浓缩到约10000ppm的二氧化碳，效率较高，成本较低，所需的时间较短，吸附脱附循环性能优异。
优选的，本发明的装置还包括集热组件，所述集热组件包括集热管、连接架和聚光镜，所述集热管通过所述连接架安装在所述聚光镜上；所述集热管的出口与所述第一换热器的液体进口相连，所述集热管的进口与所述第一换热器的液体出口相连；进一步的，所述集热管外涂覆有增温层。通过设置集热组件，利用太阳能把集热管内的导热油加热到180度左右后，导入第二换热器把气体加热至120度左右，该过程中的热量来自于太阳能。经过第二换热器加热且经过脱附区后的高温气体将经过第一换热器进行冷却，同时对自冷却区流出的空气进行加热，完成余热利用，有效提高装置的能量利用率。
优选的，所述集热管与所述第一换热器间的管路上包覆有超细玻璃棉；所述集热管内有导热油。设置超细玻璃棉能够增强保温性能，减少能量的浪费。
优选的，所述气体出口与所述脱附区间设置有第一绝热管，所述冷却区与所述冷气进口间设置有第二绝热管；所述脱附区与所述热气进口间设置有第三绝热管；所述冷气出口与所述第一换热器的气体进口间设置有第四绝热管；所述第一绝热管、所述第二绝热管、所述第三绝热管和所述第四绝热管外军包覆有隔热层；进一步的，所述隔热层为离心玻璃棉。通过采用绝热管并设置隔热层能够提高绝热性能，减少热量散失，减少装置整体能耗。
优选的，所述壳体前端设置有检修口，所述检修口上设置有检修板。
优选的，所述进气管路上连接有第一风机；所述成品气管路上设置有第二风机。进一步的，所述第一风机为离心风机，所述第二风机为轴流风机。离心风机和轴流风机能够为空气的输送提供动力，同时保证空气的吸入与排出的流量匹配，进而使空气中的二氧化碳可以富集到指定浓度。
优选的，所述进气管路内设置有用于过滤气体中微尘的滤芯；进一步的，所述滤芯为初效过滤棉。通过设置滤芯，能够过滤空气中5μm以上尘埃粒子，可以有效防止转轮中尘埃堆积影响吸附性能。
本发明还提供了一种二氧化碳吸附方法，应用上述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置对二氧化碳进行吸附。
该吸附方法一方面能够对空气中的二氧化碳进行动态吸附，有效降低空气中二氧化碳浓度；另一方面能够将捕集的二氧化碳与空气混合后排入温室大棚中，为温室大棚内的农作物提供适宜的二氧化碳浓度，从而大大提高作物的产量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置通过转轮分区吸附，连续运行，能够有效提高吸附效率和吸附材料利用率，且运行过程中无需使用阀门切换，运行更加简洁，流动阻力更小；
(2)通过设置第一换热器和第二换热器，能够实现余热利用，且这种梯级加热和余热利用的方法，减少了系统内能量的耗散，提高了能量的使用效率，降低了装置能耗，基本实现装置整体能量自给；
(3)通过在脱附区对转轮降温脱附二氧化碳，并将该二氧化碳与脱附区内的气体混合送入温室大棚中，能够提高气体中二氧化碳浓度，从而满足植物生长所需浓度，进而实现二氧化碳的利用；
(4)通过设置集热组件，利用太阳能加热导热油，进而加热用于脱附的气体，使得装置的能量来源绝大部分来自于太阳能，基本实现装置能量的自给自足。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的吸附箱体的截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的吸附箱体的内部结构示意图；
图4为本发明实施例提供的吸附箱体的外部结构示意图；
图5为本发明实施例提供的转轮的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的集热组件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置的工作流程图。
其中：
1-吸附箱体； 101-壳体；
102-转轮； 103-从动轮；
104-旋转轴； 105-挡板；
106-支脚； 107-密封板；
108-第二隔板； 109-第一隔板；
110-第三隔板； 111-传动带；
112-驱动电机； 113-主动轮；
114-检修板； 115-冷却区；
116-脱附区； 117-吸附区；
118-支撑盘； 119-负载架；
120-吸附剂； 2-第一风机；
3-第二风机； 4-第二换热器；
41-冷气进口； 42-冷气出口；
43-热气进口； 44-热气出口；
5-第一换热器； 51-液体出口；
52-液体进口； 53-气体进口；
54-气体出口； 6-集热组件；
61-集热管； 62-支架；
63-聚光镜； 64-连接架；
7-进气管路； 71-分流口；
81-第二绝热管； 82-第三绝热管；
83-第一绝热管； 84-第四绝热管；
9-成品气管路； 10-滤芯。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。
实施例
参阅图1-7所示，本实施例提供了一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体1、第一换热器5和第二换热器4；
其中，吸附箱体1包括壳体101和转轮102；转轮102设置在壳体101内部；壳体101内设置有第一隔板109、第二隔板108和第三隔板110，第一隔板109、第二隔板108和第三隔板110将壳体101内部分隔成吸附区117、脱附区116和冷却区115。
吸附区117的进口连接有进气管路7；进气管路7上设置有分流口71，分流口71与冷却区115相连通；进气管路7内设置有用于过滤气体中微尘的滤芯10；本实施例中，滤芯10为初效过滤棉。使用时，滤芯10能够过滤空气中5μm以上尘埃粒子，可以有效防止转轮102中尘埃堆积影响吸附性能。
第一换热器5上设置有用于提供热气的气体出口54，气体出口54与脱附区116相连通；
第二换热器4上设置有冷气进口41、冷气出口42、热气进口43和热气出口44，冷却区115与冷气进口41相连通，脱附区116与热气进口43相连通；冷气出口42与第一换热器5的气体进口53相连通；热气出口44连接有成品气管路9。
事实上，第一换热器5为气液换热器；第二换热器4为气气换热器。气体出口54与脱附区116间设置有第一绝热管83，冷却区115与冷气进口41间设置有第二绝热管81；脱附区116与热气进口43间设置有第三绝热管82；冷气出口42与第一换热器5的气体进口53间设置有第四绝热管84；第一绝热管83、第二绝热管81、第三绝热管82和第四绝热管84外军包覆有隔热层；进一步的，隔热层为离心玻璃棉。通过采用绝热管并设置隔热层能够提高绝热性能，减少热量散失，减少装置整体能耗。
第一隔板109、第二隔板108和第三隔板110数量均为两个，均分别设置在转轮102的两侧。为保证各区室的独立，防止窜风，第一隔板109、第二隔板108和第三隔板110间设置有用于将脱附区116和冷却区115进行封闭的密封板107。转轮102外周与壳体101间设置有挡板105。本实施例中，第一隔板109、第二隔板108、第三隔板110、密封板107和挡板105均为氟橡胶密封材料。
如图2所示，转轮102中心设置有旋转轴104，旋转轴104两端连接在壳体101上且旋转轴104可相对壳体101旋转。转轮102的前侧和后侧均设置有支脚106。
其中，如图3所示，旋转轴104上设置有从动轮103，壳体101内设置有驱动电机112，驱动电机112上连接有主动轮113，主动轮113与从动轮103传动连接。本实施例中，主动轮113与从动轮103间通过传动带111相连。
如图5所示，转轮102包括支撑盘118和负载架119，负载架119安装在支撑盘118内，负载架119呈蜂窝体状，其上设置有吸附剂120。
其中，支撑盘118上开有多个用于气体通过的通气孔。设置通气孔从而保证空气顺利流过。
本实施例中，支撑盘118为聚四氟乙烯材质，吸附剂120为固态胺吸附剂120，具体采用聚乙烯亚胺；负载架119采用湿法造纸工艺将陶瓷纤维和粘合剂一次成型为蜂窝状结构；利用以固态胺吸附剂120为核心的化学吸附法，将空气中的400ppm浓度的二氧化碳吸附，并浓缩到约10000ppm较低浓度的二氧化碳，效率较高，成本较低，所需的时间较短，吸附脱附循环性能优异。
如图6所示，本实施例的装置还包括集热组件6，集热组件6包括集热管61、连接架64和聚光镜63，集热管61通过连接架64安装在聚光镜63上；聚光镜63下设置有支架62。集热管61的出口与第一换热器5的液体进口52相连，集热管61的进口与第一换热器5的液体出口51相连；本实施例中，集热管61内有导热油，集热管61外涂覆有增温层，集热管61与第一换热器5间的管路上包覆有超细玻璃棉。使用时，集热组件6利用太阳能把集热管61内的导热油加热到180度左右后，导入第二换热器4把气体加热至120度左右，该过程中的热量来自于太阳能。经过第二换热器4加热且经过脱附区后的高温气体将经过第一换热器5进行冷却，同时对自冷却区流出的空气进行加热，完成余热利用，有效提高装置的能量利用率。
如图4所示，壳体101前端设置有检修口，检修口上设置有检修板114。
为保证装置中的空气流量，进气管路7上连接有第一风机2；成品气管路9上设置有第二风机3。本实施例中，第一风机2为离心风机，第二风机3为轴流风机。
为便于吸附区117处理后空气的排出，吸附区117上设置有与外界连通的出口。
本实施例的装置工作原理如下，如图7所示，空气经第一风机2送入进气管路7并过滤，一部分空气直接进入吸附区117中，通过转轮102脱除二氧化碳后直接排出，另一部分经分流口71流入冷却区115中作为冷却气；冷却区115中的气体经第二换热器4流入第一换热器5中加热后，进入脱附区116中将转轮102上的二氧化碳脱附，实现二氧化碳浓度的提高；脱附区116中的气体经第二换热器4降温后经成品气管路9进入温室大棚中，利用植物光合作用固定二氧化碳的同时实现大棚作物的增产。工作过程中，驱动电机112带动转轮102旋转使转轮102依次经过吸附区117、脱附区116和冷却区115，第二换热器4通过集热组件6为导热油加热，脱附区116脱附后的气体通过第二换热器4与冷却区115排出的冷却气换热，从而加热冷却气同时将脱附区116脱附后的气体的余热释放。
总之，本发明的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置吸附效率高，能耗低，且能够利用二氧化碳实现温室作物的增产，从而兼具生态效益与经济效益。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括：用于对二氧化碳进行吸附的吸附箱体、第一换热器和第二换热器；
所述吸附箱体包括壳体和转轮；所述转轮设置在所述壳体内部；所述壳体内设置有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板将所述壳体内部分隔成吸附区、脱附区和冷却区；
所述吸附区的进口连接有进气管路；所述进气管路上设置有分流口，所述分流口与所述冷却区相连通；
所述第一换热器上设置有用于提供热气的气体出口，所述气体出口与所述脱附区相连通；
所述第二换热器上设置有冷气进口、冷气出口、热气进口和热气出口，所述冷却区与所述冷气进口相连通，所述脱附区与所述热气进口相连通；所述冷气出口与所述第一换热器的气体进口相连通；所述热气出口连接有用于为温室大棚提供气体的成品气管路。
2.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述转轮中心设置有旋转轴，所述旋转轴两端连接在所述壳体上且所述旋转轴可相对所述壳体旋转。
3.根据权利要求2所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述旋转轴上设置有从动轮，所述壳体内设置有驱动电机，所述驱动电机上连接有主动轮，所述主动轮与所述从动轮传动连接。
4.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板间设置有用于将所述脱附区和所述冷却区进行封闭的密封板；优选的，所述第一隔板、所述第二隔板、所述第三隔板和所述密封板均为氟橡胶密封材料；优选的，所述第一隔板、所述第二隔板和所述第三隔板数量均为两个，均分别设置在所述转轮的两侧；优选的，所述转轮外周与所述壳体间设置有挡板。
5.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述转轮包括支撑盘和负载架，所述负载架安装在所述支撑盘内，所述负载架呈蜂窝体状，其上设置有吸附剂。
6.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，还包括集热组件，所述集热组件包括集热管、连接架和聚光镜，所述集热管通过所述连接架安装在所述聚光镜上；所述集热管的出口与所述第一换热器的液体进口相连，所述集热管的进口与所述第一换热器的液体出口相连；优选的，所述集热管外涂覆有增温层。
7.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述气体出口与所述脱附区间设置有第一绝热管，所述冷却区与所述冷气进口间设置有第二绝热管；所述脱附区与所述热气进口间设置有第三绝热管；所述冷气出口与所述第一换热器的气体进口间设置有第四绝热管；所述第一绝热管、所述第二绝热管、所述第三绝热管和所述第四绝热管外军包覆有隔热层；优选的，所述隔热层为离心玻璃棉。
8.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述进气管路上连接有第一风机；所述成品气管路上设置有第二风机。
9.根据权利要求1所述的基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述进气管路内设置有用于过滤气体中微尘的滤芯；优选的，所述滤芯为初效过滤棉。
10.一种二氧化碳捕集方法，其特征在于，应用权利要求1-9任一项所述的二氧化碳捕集装置对二氧化碳进行吸附。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115318061A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-11-11 | 西安热工研究院有限公司 | 上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法 |
| CN115430254A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 西安热工研究院有限公司 | 太阳能供热的旋转式空气捕碳器、碳捕集系统及方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102614740A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 马军 | 汽车涂装生产线上有机废气处理工艺 |
| CN104208980A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-17 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种转轮空分纯化装置及方法 |
| CN204816144U (zh) * | 2015-07-11 | 2015-12-02 | 青岛科技大学 | Co2输送管线环保型放空装置 |
| CN205815424U (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-21 | 中微惠创科技（上海）有限公司 | Voc气体处理系统及其腔体 |
| CN108031238A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-05-15 | 上海孙桥农业科技股份有限公司 | 捕获大气中二氧化碳用于设施农业的装置及使用方法 |
| CN113975938A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-28 | 北京科技大学 | 一种旋转式低温吸附捕集烟气中二氧化碳的装置及方法 |
| CN217549427U (zh) * | 2022-06-01 | 2022-10-11 | 北京科技大学 | 基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置 |
-
2022
- 2022-06-01 CN CN202210623083.4A patent/CN114849427A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102614740A (zh) * | 2012-03-23 | 2012-08-01 | 马军 | 汽车涂装生产线上有机废气处理工艺 |
| CN104208980A (zh) * | 2014-08-22 | 2014-12-17 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种转轮空分纯化装置及方法 |
| CN204816144U (zh) * | 2015-07-11 | 2015-12-02 | 青岛科技大学 | Co2输送管线环保型放空装置 |
| CN205815424U (zh) * | 2016-07-05 | 2016-12-21 | 中微惠创科技（上海）有限公司 | Voc气体处理系统及其腔体 |
| CN108031238A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-05-15 | 上海孙桥农业科技股份有限公司 | 捕获大气中二氧化碳用于设施农业的装置及使用方法 |
| CN113975938A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-01-28 | 北京科技大学 | 一种旋转式低温吸附捕集烟气中二氧化碳的装置及方法 |
| CN217549427U (zh) * | 2022-06-01 | 2022-10-11 | 北京科技大学 | 基于转轮吸附与太阳能再生的二氧化碳捕集装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115318061A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-11-11 | 西安热工研究院有限公司 | 上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法 |
| CN115430254A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-12-06 | 西安热工研究院有限公司 | 太阳能供热的旋转式空气捕碳器、碳捕集系统及方法 |
| CN115430254B (zh) * | 2022-09-07 | 2024-04-30 | 西安热工研究院有限公司 | 太阳能供热的旋转式空气捕碳器、碳捕集系统及方法 |
| CN115318061B (zh) * | 2022-09-07 | 2024-04-30 | 西安热工研究院有限公司 | 上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法 |
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