CN115077130B - 一种双热源热泵型空气碳直接捕集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其包括余热回收系统、高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统，高温供热热泵系统的蒸发器和吸附床并联连接形成系统的双热源，吸附床与蒸发器呈并联关系，向所述喷射泵输入两股冷媒流体。空气二氧化碳连续直接捕集系统包括碳吸附子系统和碳脱附子系统，所述碳吸附子系统包括流体连通且适于空气流动的空压机、吸附床和排气头，所述碳脱附子系统包括流体连通且适于二氧化碳流动的脱附床、真空泵和储气罐。本发明实现了空气中二氧化碳的直接、连续捕集，且使用余热和二氧化碳吸附热双热源提供脱附所需热量，有效地降低了系统能耗。

Description

一种双热源热泵型空气碳直接捕集系统

技术领域

本发明专利涉及热泵节能以及碳捕集技术领域，特别涉及一种双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其为余热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统的高度耦合系统。

背景技术

化石燃料燃烧使空气中二氧化碳浓度不断升高，减少人为的二氧化碳排放，缓解全球变暖问题已成为全人类共识。直接从空气中捕集二氧化碳是除了生物碳捕集以外唯一的负排放技术。它具有占地面积小，布置灵活等优点，具有很大的减碳潜力。但能耗高，捕集成本高的问题严重制约了在社会的应用。目前的空气二氧化碳连续直接捕集系统中约80％的能耗为热能，因此若可以降低这部分热能能耗，可以有效地降低其捕集成本。热泵系统是一种可以有效地回收低品位热源的高效的节能系统，因此将热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统结合，回收工业、化工等余热是一种行之有效的节能措施。

目前，空气二氧化碳连续直接捕集系统分为高温吸收捕集系统和低温吸附捕集系统。固体胺基吸附剂的空气二氧化碳连续直接捕集系统的脱附温度较低，为80～120摄氏度。而空气二氧化碳直接捕集系统的吸附温度一般为环境温度，从吸附过程到脱附过程的动态转变需要较大的温升。直接应用利用余热的高温供热热泵系统来提供蒸汽以满足空气二氧化碳连续直接捕集系统脱附所需的高温，会存在系统的适用范围窄(需要高温余热)和性能(COP)低的问题。

因此研究新型、高效、绿色、环保的高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统的耦合系统十分关键。

发明内容

为弥补现有空气二氧化碳连续直接捕集系统的不足，本申请之目的首先在于提供一种双热源热泵型直接空气碳捕集系统，包括余热回收系统、高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统。从而解决上述现有技术中的技术问题。本文所述的双热源热泵型直接空气碳捕集系统，将余热和捕集二氧化碳时自身释放的热量作为二氧化碳脱附时的能量来源，充分利用了系统自身的热量，扩大了余热的使用温区范围。所述蒸发器14和所述反应床A 5或所述反应床B 23并联，和所述喷射泵10连接，提高了冷媒流体的压力，降低了所述压缩机12的功耗，提高了热泵的性能。同时，对于空气二氧化碳连续直接捕集系统，吸附时的热量提升不利于吸附过程的正向进行，所以利用冷媒流体带走吸附放热，降低吸附床的温度，使得吸附反应更加快速高效。二氧化碳脱附时，吸附剂直接和高温供热热泵系统的循环冷媒流体进行热交换，更加高效节能。热泵系统和直接空气碳捕集系统的高度耦合，减少了分散布置的设备数和换热步骤，充分利用了系统自身的热量，降低温升，使得系统可以在余热温度较低的条件下使用，减少系统能耗，有利于直接空气二氧化碳技术的社会化应用。

为了解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种双热源热泵型空气二氧化碳连续直接捕集系统，包括余热回收系统，高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统，其特征在于，所述余热回收系统包括依次流体连通的余热进液管路、蒸发器和余热回液管路；

所述高温供热热泵系统包括流体连通的压缩机、脱附床、膨胀阀、吸附床、蒸发器、喷射泵，其中所述蒸发器和所述吸附床并联连接形成系统的双热源，所述压缩机、所述脱附床、所述膨胀阀、所述吸附床和所述蒸发器依次流体连通形成冷媒流体循环回路；

其中所述吸附床与所述蒸发器呈并联关系，向喷射泵输入两股冷媒流体。

所述空气二氧化碳连续直接捕集系统，包括空压机、吸附床、排气头依次空气流体连通的碳吸附子系统，脱附床、真空泵、储气罐依次二氧化碳流体连通的碳脱附子系统。

在第一方面的一种实施方式中，所述双热源热泵型直接空气碳捕集系统，所述双热源分别为余热热源和二氧化碳的吸附放热热源，所述余热热源来自余热回收系统，包含余热的外部流体用于加热流经蒸发器的冷媒流体。所述二氧化碳的吸附放热热源来自高温供热热泵系统。

在第一方面的一种实施方式中，所述蒸发器内还设置有蒸发盘管，所述蒸发盘管内外两侧分别流经冷媒流体和余热流体。所述余热流体经由所述余热进液管路，在所述蒸发器内核所述冷媒流体充分热交换后，经由余热回液管路流出。

在第一方面的一种实施方式中，所述高温供热热泵系统包括压缩机、脱附床、膨胀阀、吸附床、蒸发器、喷射泵，所述蒸发器和所述吸附床经由冷媒流体并联连接，两股压力不同的冷媒流体经由所述喷射泵汇聚后，与所述压缩机连接，后依次经由所述脱附床，所述膨胀阀，冷媒流体分流后再次分别流经所述蒸发器和所述吸附床。

在第一方面的一种实施方式中，所述高温供热热泵系统还包括四通换向阀，通过所述四通换向阀的切换完成所述冷媒流体的流向和所述反应床，吸附床、脱附床状态的切换；

以及，所述吸附床、所述脱附床状态的切换，和所述吸附床呈并联关系的所述蒸发器由于所述吸附床和所述脱附床的状态切换，所述蒸发器通过阀门切换流路。

在第一方面的一种实施方式中，所述膨胀阀的上游和下游，分别设置有膨胀阀正向阀和膨胀阀反向阀。所述膨胀阀正向阀开启时，所述膨胀阀反向阀关闭，所述冷媒流体正向流动。所述四通换向阀切换改变所述冷媒流体流动，所述膨胀阀正向阀关闭，所述膨胀阀反向阀开启。

其中，所述膨胀阀正向阀和所述膨胀阀反向阀设置在所述膨胀阀正向出口管路和所述膨胀阀反向出口管路，所述膨胀阀正向阀开启，所述膨胀阀反向阀关闭。所述膨胀阀正向出口管路连接所述蒸发器，所述蒸发器连接所述喷射泵，所述喷射泵连接所述压缩机，所述压缩机连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述脱附床，所述脱附床连接所述膨胀阀，所述膨胀阀连接所述膨胀阀出口管路和所述吸附床，所述吸附床连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述喷射泵，所述喷射泵连接所述压缩机，所述压缩机连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述脱附床，所述脱附床连接所述膨胀阀，所述膨胀阀连接所述膨胀阀出口管路和所述吸附床，所述冷媒流体完成正向循环。

其中，所述膨胀阀正向阀关闭，所述膨胀阀反向阀开启，所述吸附床和所述脱附床切换，所述冷媒流体完成反向循环。

在第一方面的一种实施方式中，所述的空气二氧化碳连续直接捕集系统包括空压机、吸附床、排气头依次空气流体连通的碳吸附子系统，脱附床、真空泵、储气罐依次二氧化碳流体连通的碳脱附子系统。在该实施方式中，所述空压机和所述吸附床通过管路连接，管路上靠近所述吸附床的一端有所述吸附床入口阀门，所述吸附床出口和所述排气头通过吸附床排气管道连接，所述吸附床排气管道上靠近所述排气头一侧设置有吸附床出口阀门。在该实施方式中，所述脱附床气体入口端有脱附床入口阀门，所述脱附床气体出口端有脱附床排气管路，一端连接所述真空泵，所述真空泵和所述储气罐连接。所述脱附床排气管路上设置有脱附床出口阀门。所述吸附床和所述脱附床由于状态可以切换，故两个反应床均可以通过阀门的切换构成碳吸附子系统以及碳脱附子系统。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应床拥有两个流体流路。第一流路为床层外部，所述第一流路填充或涂覆具有二氧化碳选择性吸附性能的胺基固体吸附剂，所述空气流体和所述二氧化碳流体经由所述第一流路和所述固体吸附剂直接接触。所述冷媒流体经由所述第二流路和第一流路进行热量交换。

在第一方面的一种实施方式中，所述的吸附和脱附，不固定指某一部件，只是代表该部件的工作状态处于吸附二氧化碳或脱附二氧化碳。当所述吸附床变为所述脱附床时，所述冷媒流体流向变化，所述空气流体始终由所述空压机流向所述吸附床，所述二氧化碳流体始终由所述脱附床流向所述储气罐。

在第一方面的一种实施方式中，所述吸附床和所述脱附床只表示反应床的反应状态。反应床可以在吸附床和脱附床两个反应状态之间切换。实现所述系统的连续空气二氧化碳捕集。所述反应床内有两个流体通道，一个为所述冷媒流体，一个为所述空气流体或二氧化碳流体。

在第一方面的一种实施方式中，定义所述空气流体流经的反应床为吸附床，所述二氧化碳流体流经的为脱附床。所述吸附床无法再吸附空气流体中的二氧化碳，所述脱附床脱附完成二氧化碳后，切换空气流体和二氧化碳流体的流路。是否完成吸附和脱附步骤，由二氧化碳传感器或人为时间设定。

与现有技术相比，本发明专利的有益效果在于：

1、本发明专利通过使用蒸发器有效地回收了余热源里的废热，充分的利用了低品质的能量，实现了节能减排的效果。

2、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集系统的吸附床和热泵中的蒸发器，有效地回收了吸附放热源里的废热，充分的利用了系统自身的能量，减少了直接空气二氧化碳捕集的热能消耗。

3、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集系统的吸附床和热泵中的蒸发器，降低了吸附床的温度，提升了吸附效率。

4、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集系统的吸附床和热泵中的蒸发器，并且使用蒸发器有效地回收了余热源里的废热。利用双热源，加入喷射泵提升了冷媒流体的品质，降低了压缩机的提升温差，提升了系统的性能。

5、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集系统的吸附床和热泵中的蒸发器，并且使用蒸发器有效地回收了余热源里的废热。降低了高温余热热泵对余热温度的较高要求，扩大了余热资源的使用范围。

6、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集的吸附床和热泵中的蒸发器，耦合直接空气二氧化碳捕集系统的脱附床和热泵中的冷凝器，节省了系统的部件，系统更加绿色、简洁、高效。

7、本发明专利通过耦合直接空气二氧化碳捕集系统的吸附床和热泵中的蒸发器，耦合直接空气二氧化碳捕集系统的脱附床和热泵中的冷凝器，换热工质和吸附剂不直接接触，吸附剂寿命有一定提高，吸附剂的选择范围更大。

8、本发明专利通过使用压缩机将回收的低品质能量提升为高品质能量，可实现20～120摄氏度的温差提升，可以满足低温直接空气二氧化碳系统的运行，有利于其推广应用。

9、本发明专利提供了一种清洁，高效，绿色的一种热泵型空气二氧化碳连续直接捕集系统，可以从空气中连续捕集二氧化碳，降低环境二氧化碳浓度，是减缓温室效应的一大重要举措。

10、本发明专利提供了一种清洁，高效，绿色的一种热泵型空气二氧化碳连续直接捕集系统，可以从空气中连续捕集二氧化碳，捕集到的二氧化碳经过收集，可以加压运输到温室大棚提供气肥，制备碳酸饮料，制备甲醇等化学品，具有一定的商业价值。

11、本发明专利提供了一种清洁，高效，绿色的一种热泵型空气二氧化碳连续直接捕集系统，捕集到的二氧化碳可以填埋到地下永久封存。

12、本发明专利通过使用太阳能、风能等低碳电力进行系统的电力供给，使系统更加的低碳环保。

附图说明

通过结合附图对于本申请的实施方式进行描述，可以更好地理解本申请，在附图中：

图1为本申请的一个热泵型空气二氧化碳连续直接捕集系统的示意图。

附图中标号的含义如下：

1、空压机

2、空气管路

3、反应床A空气侧进口管路

4、反应床A空气侧进口阀门

5、反应床A

6、冷媒A双向管路

7、四通换向阀

8、反应床进口喷射泵管路

9、蒸发器进口喷射泵管路

10、喷射泵

11、喷射泵出口管路

12、压缩机

13、冷媒B双向管路

14、蒸发器

15、蒸发器进口主管路

16、蒸发器A进口管路

17、蒸发器A进口管路阀门

18、膨胀阀

19、蒸发器B进口管路

20、蒸发器B进口管路阀门

21、反应床B空气侧进口阀门

22、反应床B空气侧进口管路

23、反应床B

24、储气罐

25、真空泵

26、真空泵进口管路

27、真空泵B进口管路阀门

28、真空泵B进口管路

29、排气头B进口管路阀门

30、真空泵A进口管路

31、排气头B进口管路

32、余热回热管路

33、余热供热管路

34、真空泵A进口管路阀门

35、排气头A进口管路阀门

36、排气头A进口管路

37、排气头进口主管路

以及，38、排气头。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明专利所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“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专利和简化描述，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专利的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本发明专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明专利中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明专利。需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。

本文所述的双热源热泵型直接空气碳捕集系统，其包括余热回收系统、高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统。

下面将结合图1，详细描述本文所述的余热回收系统、高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统。

参考图1，余热回收系统可包括依次流体连通的余热供热管路33、蒸发器14和余热回热管路32。所述余热供热管路33用于向所述蒸发器14中输入高温余热流体，所述余热回热管路32用于从所述蒸发器14输出低温余热流体。

仍然参考图1，所述高温供热热泵系统包括压缩机12、反应床A 5、膨胀阀18、反应床B 23、蒸发器14、喷射泵10，这些装置流体连通。其中所述蒸发器14进口端和所述反应床A5、所述反应床B 23分别通过蒸发器进口主管路15连接的蒸发器A进口管路16，蒸发器A进口管路阀门17以及蒸发器B进口管路19，蒸发器B进口管路阀门20并联连接形成系统的双热源，所述蒸发器14出口端通过蒸发器进口喷射泵管路9和所述喷射泵10连接，进入喷射泵出口管路11连接所述压缩机12，所述反应床B 23一端通过冷媒B双向管路13和所述四通换向阀7相连，所述反应床A 5一端通过冷媒A双向管路6和所述四通换向阀7相连，所述膨胀阀18一端分别连接所述反应床A 5和通过蒸发器A进口管路阀门17，蒸发器A进口管路16连接蒸发器进口主管路15、一端分别连接所述反应床B 23和通过蒸发器B进口管路阀门20，蒸发器B进口管路19连接蒸发器进口主管路15，所述反应床A 5和所述蒸发器14依次流体连通形成冷媒流体循环回，所述四通换向阀7通过反应床进口喷射泵管路8和所述喷射泵10相连，反应床进口喷射泵管路8和蒸发器进口喷射泵管路9为进入所述喷射泵10的两股流路。

在一种具体实施方式中，反应床A 5为吸附床，反应床B 23为脱附床。所述喷射泵10通过喷射泵出口管路11和所述压缩机12连通，所述冷媒流体进行加压后，依次通过所述四通换向阀7和冷媒B双向管路13与所述反应床B 23连通，由于蒸发器B进口管路阀门20处于关闭状态，直接流向所述膨胀阀18，然后分别经过蒸发器A进口管路阀门17，蒸发器A进口管路16，蒸发器进口主管路15连通所述蒸发器14，通过蒸发器进口喷射泵管路9连接所述喷射泵10和通过冷媒A双向管路6连接所述反应床A 5和所述四通换向阀7，所述四通换向阀7通过反应床进口喷射泵管路8和所述喷射泵10连通，两股所述冷媒流体共同从所述喷射泵10喷出，完成循环。

在另一种具体实施方式中，反应床A 5为脱附床，反应床B 23为吸附床。此时所述四通换向阀7调节冷媒流体流向反向，关闭的蒸发器B进口管路阀门20开启，开启的蒸发器A进口管路阀门17关闭。

参考图1，空气二氧化碳连续直接捕集系统，包括空压机1、反应床A 5、排气头38、反应床B 23、真空泵25、储气罐24流体连通的系统。所述空压机1提供空气来源，空气管路2被反应床A空气侧进口阀门4，反应床B空气侧进口阀门21分为两个流路，其中反应床A空气侧进口阀门4和所述反应床A5通过反应床A空气侧进口管路3连接，反应床B空气侧进口阀门21和所述反应床B 23通过反应床B空气侧进口管路22连接，所述反应床A 5出口被真空泵A进口管路阀门34，排气头A进口管路阀门35分为两个出路，其中一个通过排气头A进口管路36进入排气头进口主管路37和所述排气头38连接，另一个通过真空泵A进口管路30，真空泵进口管路26和所述真空泵25连接。所述反应床B 23被排气头B进口管路阀门29和真空泵B进口管路阀门27分为两个出路，其中一个通过排气头B进口管路31进入排气头进口主管路37和所述排气头38连接，另一个通过真空泵B进口管路28进入真空泵进口管路26和所述真空泵25连接。所述真空泵25向所述储气罐24提供脱附出来的二氧化碳流体。

在一种具体实施方式中，反应床A 5为吸附床，反应床B 23为脱附床。反应床A空气侧进口阀门4，排气头A进口管路阀门35，真空泵B进口管路阀门27开启，反应床B空气侧进口阀门21，排气头B进口管路阀门29，真空泵A进口管路阀门34关闭。空气流体由所述空压机1通过空气管路2经过反应床A空气侧进口阀门4，反应床A空气侧进口管路3送入所述反应床A5，通过排气头A进口管路阀门35，排气头A进口管路36，排气头进口主管路37，最终经由所述排气头38排出。二氧化碳流体经由所述反应床B 3，真空泵B进口管路阀门27，真空泵进口管路26，所述真空泵25进入所述储气罐24，完成收集。

在另一种具体实施方式中，反应床A 5为脱附床，反应床B 23为吸附床。此时反应床A空气侧进口阀门4，排气头A进口管路阀门35，真空泵B进口管路阀门27关闭，反应床B空气侧进口阀门21，排气头B进口管路阀门29，真空泵A进口管路阀门34开启。流路参考图1中的虚线指示。

下面将详细描述所述的双热源热泵型直接空气碳捕集系统的工作原理。

具体来说，当所述反应床A 5为吸附床，所述反应床B 23为脱附床时，此时反应床A空气侧进口阀门4，排气头A进口管路阀门35，真空泵B进口管路阀门27，蒸发器A进口管路阀门17开启，反应床B空气侧进口阀门21，排气头B进口管路阀门29，真空泵A进口管路阀门34，蒸发器B进口管路阀门20关闭。

在余热热量和温度足够的情况下，通过余热供热管路33输入高温余热流体，通过所述蒸发器14加热通过蒸发器进口主管路15流入所述蒸发器14的低温冷媒流体，经由余热回热管路32输出低温余热流体，构成余热流体的循环回路。

同时，冷媒流体A在系统图内表现为顺时针流动，以所述反应床A 5为起点，被吸附剂吸附空气中二氧化碳时所放出的热量加热，低温冷媒流体A在所述蒸发器14吸收余热，冷媒流体B所述反应床A 5中吸收吸附放热，构成系统的双热源。经过加热后，两股冷媒流体在所述喷射泵10之前混合然后进入喷水泵10，分别经过蒸发器进口喷射泵管路9，冷媒A双向管路6，所述四通换向阀7，反应床进口喷射泵管路8。经过所述喷射泵10后提升了单一余热热源或单一吸附热热源下的冷媒流体压力和温度，降低所述压缩机12的功耗，整个系统更加节能，经过喷射泵出口管路11后流入所述压缩机12，冷媒流体被提升至脱附所需温度80～120摄氏度，通过所述四通换向阀7，冷媒B双向管路13后流入所述反应床B 23中，高温冷媒流体和所述反应床B 23内的吸附剂和二氧化碳流体充分换热，吸附剂在高温条件下，会吸收热量脱附其吸附的二氧化碳流体，高温冷媒流体换热后温度下降，流入所述膨胀阀18后，经过降压，又变回低温冷媒流体，重新分别进入所述反应床A 5，所述蒸发器14，完成循环。当所述反应床A 5和所述反应床B 23分别不再进行二氧化碳的吸附和脱附时，表明吸附饱和二氧化碳全部脱附完全，此时转变所述四通换向阀7，使冷媒流体流向变为逆循环，控制蒸发器A进口管路阀门17关闭，蒸发器B进口管路阀门20开启，此时，低温冷媒流体将先流经所述蒸发器14和所述反应床B 23进行热量的吸收。其余步骤类比冷媒流体顺时针流动的工况，吸附饱和的所述反应床A 5将开始被加热而脱附出其在上一工况下吸附的空气二氧化碳，脱附完成的所述反应床B 23也由于重新恢复的二氧化碳吸附位点开始捕集空气中的二氧化碳。

由于所述反应床A 5处于吸附状态，空气流体源源不断的由所述空压机1送入空气管路2中，经过反应床A空气侧进口阀门4，反应床A空气侧进口管路3，和所述反应床A 5中的吸附剂进行接触，吸附剂上的不饱和吸附位点将二氧化碳选择性吸附，不含或含量低于空气二氧化碳浓度约400ppm的空气流体被后续的新鲜空气流体带出，通过排气头A进口管路阀门35，排气头A进口管路36，排气头进口主管路37，再次被排放到大气中。所述反应床B 23处于脱附状态，将其上方的反应床B空气侧进口阀门21关闭，其处于一个密封状态，没有空气流体的流入，所述真空泵25将其中的高浓度二氧化碳流体泵出，所述反应床B 23内部处于一个真空高温的状态，这更加有利于二氧化碳从吸附剂里脱附。脱附出来的二氧化碳最终流入所述储气罐24进行收集。

同样，当所述反应床A 5和所述反应床B 23分别不再进行二氧化碳的吸附和脱附时，空气流体和二氧化碳流体的流路将会通过阀门的关合改变，如图1的虚线流路所示。具体来说，开启反应床B空气侧进口阀门21，关闭反应床A空气侧进口阀门4，空气流体经过反应床B空气侧进口管路22进入反应床B23。此时真空泵B进口管路阀门27关闭，排气头B进口管路阀门29开启，空气流体流经排气头B进口管路阀门29通向排气头B进口管路31，最终流向排气头进口主管路37，经由排气头38排到大气中。开启真空泵A进口管路阀门34，关闭排气头A进口管路阀门35,所述反应床A 5通过真空泵进口管路26和真空泵25连通，此时所述反应床A 5内吸满二氧化碳气体的吸附剂受高温和低压环境条件驱动，进行二氧化碳脱附，最终流入储气罐24。

以上所述的具体实施例，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明专利的具体实施例而已，并不用于限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，包括余热回收系统、高温供热热泵系统和空气二氧化碳连续直接捕集系统，所述余热回收系统包括依次流体连通的余热进液管路、蒸发器和余热回液管路；

所述高温供热热泵系统包括流体连通的压缩机、脱附床、膨胀阀、吸附床、蒸发器以及喷射泵，其中所述蒸发器和所述吸附床并联连接形成系统的双热源，所述压缩机、所述脱附床、所述膨胀阀、所述吸附床和所述蒸发器依次流体连通形成冷媒流体循环回路；

其中所述吸附床与所述蒸发器呈并联关系，向所述喷射泵输入两股冷媒流体；

所述空气二氧化碳连续直接捕集系统包括碳吸附子系统和碳脱附子系统，所述碳吸附子系统包括流体连通且适于空气流动的空压机、吸附床和排气头，所述碳脱附子系统包括流体连通且适于二氧化碳流动的脱附床、真空泵和储气罐。

2.如权利要求1所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，所述双热源分别为余热热源和二氧化碳的吸附放热热源，所述余热热源来自余热回收系统，包含余热的外部流体用于加热流经蒸发器的冷媒流体，所述二氧化碳的吸附放热热源来自高温供热热泵系统。

3.如权利要求2所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，在所述余热回收系统中，所述蒸发器内设置有蒸发盘管，所述蒸发盘管内外两侧分别流经冷媒流体和余热流体，所述余热流体经由所述余热进液管路，在所述蒸发器内核所述冷媒流体充分热交换后，经由余热回液管路流出。

4.如权利要求1所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，两股压力不同的冷媒流体经由所述喷射泵汇聚后，与所述压缩机连接，后依次经由所述脱附床，所述膨胀阀，冷媒流体分流后再次分别流经所述蒸发器和所述吸附床。

5.如权利要求4所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，在所述高温供热热泵系统中，所述吸附床和所述脱附床只表示床层的反应状态，反应床可以在吸附床和脱附床两个反应状态之间切换，所述反应床内有两个流体通道，一个为所述冷媒流体，一个为所述空气流体或二氧化碳流体；

所述空气流体流经的反应床为吸附床，所述二氧化碳流体流经的为脱附床；

以及，所述高温供热热泵系统还包括四通换向阀，通过所述四通换向阀的切换完成所述冷媒流体的流向和所述反应床、吸附床、脱附床状态的切换；

以及，所述吸附床、所述脱附床状态的切换，和所述吸附床呈并联关系的所述蒸发器由于所述吸附床和所述脱附床的状态切换，所述蒸发器通过阀门切换流路。

6.如权利要求5所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，在所述高温供热热泵系统中，所述膨胀阀的上游和下游，分别设置有膨胀阀正向阀和膨胀阀反向阀；所述膨胀阀正向阀开启时，所述膨胀阀反向阀关闭，所述冷媒流体正向流动；所述四通换向阀切换改变所述冷媒流体流动，所述膨胀阀正向阀关闭，所述膨胀阀反向阀开启；

其中，所述膨胀阀正向阀和所述膨胀阀反向阀设置在所述膨胀阀正向出口管路和所述膨胀阀反向出口管路，所述膨胀阀正向阀开启，所述膨胀阀反向阀关闭；

其中，所述膨胀阀正向出口管路连接所述蒸发器，所述蒸发器连接所述喷射泵，所述喷射泵连接所述压缩机，所述压缩机连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述脱附床，所述脱附床连接所述膨胀阀，所述膨胀阀连接所述膨胀阀出口管路和所述吸附床，所述吸附床连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述喷射泵，所述喷射泵连接所述压缩机，所述压缩机连接所述四通换向阀，所述四通换向阀连接所述脱附床，所述脱附床连接所述膨胀阀，所述膨胀阀连接所述膨胀阀出口管路和所述吸附床，所述冷媒流体完成正向循环；

其中，所述膨胀阀正向阀关闭，所述膨胀阀反向阀开启，所述吸附床和所述脱附床切换，所述冷媒流体完成反向循环。

7.如权利要求1所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，在所述空气二氧化碳连续直接捕集系统中，所述空压机和所述吸附床通过管路连接，管路上靠近所述吸附床的一端有所述吸附床入口阀门，所述吸附床出口和所述排气头通过吸附床排气管道连接，所述吸附床排气管道上靠近所述排气头一侧设置有吸附床出口阀门；

其中，所述脱附床气体入口端有脱附床入口阀门，所述脱附床气体出口端有脱附床排气管路，一端连接所述真空泵，所述真空泵和所述储气罐连接；

所述脱附床排气管路上设置有脱附床出口阀门；

所述吸附床和所述脱附床由于状态可以切换，故两个反应床均可以通过阀门的切换构成碳吸附子系统以及碳脱附子系统。

8.如权利要求7所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，所述反应床拥有两个流体流路，第一流路为床层外部，所述第一流路填充或涂覆具有二氧化碳选择性吸附性能的胺基固体吸附剂，所述空气流体和所述二氧化碳流体经由所述第一流路和所述固体吸附剂直接接触；所述冷媒流体经由第二流路和第一流路进行热量交换。

9.如权利要求1-7中任一项所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，所述吸附和所述脱附代表装置的工作状态处于吸附二氧化碳或脱附二氧化碳；当所述吸附床变为所述脱附床时，所述冷媒流体流向变化，所述空气流体始终由所述空压机流向所述吸附床，所述二氧化碳流体始终由所述脱附床流向所述储气罐。

10.如权利要求9所述的双热源热泵型空气碳直接捕集系统，其特征在于，定义所述空气流体流经的反应床为吸附床，所述二氧化碳流体流经的为脱附床；所述吸附床无法再吸附空气流体中的二氧化碳且所述脱附床脱附完成二氧化碳后，切换空气流体和二氧化碳流体的流路。

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