CN115318061B - 上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法。其中，上升气流塔直接空气碳捕集系统包括：捕碳单元、上升气流塔、解吸介质输送泵、解吸介质加热器、真空泵和二氧化碳存储单元。捕碳单元，用于对原空气中的二氧化碳进行吸附，并在解吸介质作用下对已吸附的二氧化碳进行解吸附；上升气流塔，用于为原空气进入捕碳单元提供动力，并基于太阳光的能量，对经二氧化碳吸附后的洁净空气进行加热，使加热后的洁净空气排出；解吸介质加热器，用于基于加热后的洁净空气，对解吸介质进行加热；解吸介质加热器位于上升气流塔内；真空泵，用于将捕集到的二氧化碳排出；二氧化碳存储单元，用于对捕集到的二氧化碳气体进行存储。

Description

上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法

技术领域

本申请涉及二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法。

背景技术

随着全球气候变化，二氧化碳减排技术受到越来越多的关注；除了常规的从工业源减排二氧化碳外，直接从空气中捕集二氧化碳也作为一种可行的二氧化碳减排技术路线成为全世界关注的热点。

在相关技术中，捕集空气中的二氧化碳通常采用固体吸附剂进行物理化学吸附。但是在空气通过吸附剂时，需要风机等为空气提供动力克服吸附剂的阻力，消耗大量的能量；另外，需要热能、电能等能量以使吸附的二氧化碳解吸附和固体吸附剂再生，导致吸附法空气碳捕集系统复杂，且运行成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法。

根据本申请的第一方面，提供了一种上升气流塔直接空气碳捕集系统，包括：捕碳单元、上升气流塔、解吸介质输送泵、解吸介质加热器、真空泵和二氧化碳存储单元；其中：

所述捕碳单元，用于对原空气中的二氧化碳进行吸附，并在解吸介质作用下对已吸附的二氧化碳进行解吸附；所述捕碳单元包围在所述上升气流塔的底座外侧；所述捕碳单元包括多个捕碳器，每个所述捕碳器连接有原空气管道、净空气管道和解吸气管道，且每个所述捕碳器中布置有换热管，每个所述捕碳器中换热管的入口均与对应的热解吸介质管道连接，每个所述捕碳器中换热管的出口均与所述解吸介质输送泵的入口连接；

所述上升气流塔，用于为原空气进入所述捕碳单元提供动力，并基于太阳光的能量，对经二氧化碳吸附后的洁净空气进行加热，使加热后的洁净空气排出；所述上升气流塔包括烟囱和底座，所述烟囱的底部与所述底座连接，且所述底座内部空间与所述烟囱的内部空间相通；所述底座的上表面为用于接收太阳光的能量的集热板；

所述解吸介质输送泵的出口与所述解吸介质加热器的入口连接；

所述解吸介质加热器，用于基于加热后的洁净空气，对解吸介质进行加热；所述解吸介质加热器位于所述上升气流塔内，且所述解吸介质加热器的出口连接与总热解吸介质管道连接，所述总热解吸介质管道分别与每个所述捕碳器对应的热解吸介质管道连接；

所述真空泵，用于将捕集到的二氧化碳排出；所述真空泵的入口分别与每个所述捕碳器对应的解吸气管道连接；

所述二氧化碳存储单元，用于对捕集到的二氧化碳气体进行存储；所述二氧化碳存储单元与所述真空泵的出口。

在本申请的一些实施例中，每个所述捕碳器连接的原空气管道上均安装有原空气进气阀；每个所述捕碳器连接的净空气管道上均安装有净空气排气阀；每个所述捕碳器连接的解吸气管道上均安装有解吸气排气阀；每个所述捕碳器对应的热解吸介质管道上均安装有进液阀。

在本申请的一些实施例中，基于对应阀门的调节，在所述系统运行时，所述多个捕碳器中既包括至少一个处于吸附过程中的捕碳器，也包括至少一个处于解吸过程中的捕碳器。

作为一种可能的实施方式，所述解吸介质加热器固定在所述上升气流塔的烟筒底部。

在本申请的一些实施例中，所述上升气流塔的底座上表面布置的集热板为透光或者半透光的保温材料。

其中，所述捕碳器中布置有多孔二氧化碳吸附剂。

作为一种可能的实施方式，所述二氧化碳存储单元包括：气体储罐、压缩机和二氧化碳储罐；其中：

所述气体储罐的入口与所述真空泵的出口连接，所述气体储罐用于存放捕集到的二氧化碳气体；

所述压缩机的入口与所述气体储罐的出口连接，所述压缩机用于对捕集到的二氧化碳气体进行压缩；

所述二氧化碳储罐与所述压缩机的出口连接，所述二氧化碳储罐用于对压缩后得到的二氧化碳液体进行存储。

根据本申请的第二方面，提供了一种上升气流塔直接空气碳捕集方法，所述方法应用于上述第一方面所述的上述气流塔直接空气碳捕集系统，包括：

所述捕碳单元中处于吸附过程中的捕碳器对原空气中的二氧化碳进行吸附，获得洁净空气；

所述上升气流塔基于太阳光的能量对所述洁净空气进行加热，获得加热后的洁净空气，并将所述加热后的洁净空气通过烟囱排向大气；

所述解吸介质加热器获取所述解吸介质输送泵输送的解吸介质，利用所述加热后的洁净空气的热量对解吸介质进行加热，并将加热后的解吸介质输送至所述捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器对应的换热管中；

所述捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器基于加热后的解吸介质的作用，对已吸附的二氧化碳进行解吸附，获得捕集到的二氧化碳气体，并在真空泵的作用下，将捕集到的二氧化碳气体排出至所述二氧化碳存储单元。

根据本申请的技术方案，通过捕碳单元中处于吸附状态的捕碳器对空气中的二氧化碳进行吸附，由上升气流塔基于太阳光的能量对洁净空气进行加热，为空气的流动提供动力，同时解吸介质加热器利用加热后的洁净空气来加热解吸介质，以使捕碳单元中处于解吸状态的捕碳器进行二氧化碳解吸，以实现空气中二氧化碳的捕集。本方案中相当于利用太阳能作为空气流动和二氧化碳解吸的热量来源，不仅可以减少二氧化碳捕集过程中的能耗，降低系统的运行成本，也增加了系统位置布置的灵活性。此外，由于捕碳单元中碳捕集过程和再生过程在该系统内可以同时进行，也可以降低系统的复杂性。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的一种上升气流塔直接空气碳捕集系统的结构框图；

图2为图1中捕碳单元101和上升气流塔102的俯视图；

图3为图1所示的上升气流塔直接空气碳捕集系统的原理结构图；

图4为本申请实施例所提供的另一种上升气流塔直接空气碳捕集系统的原理结构图；

图5为本申请实施例所提供的一种上升气流塔直接空气碳捕集方法的流程图。

附图标记：

捕碳单元，101；第一捕碳器，101-1；第二捕碳器，101-2；上升气流塔，102；烟囱，102-1；底座，102-2；解吸介质输送泵，103；解吸介质加热器，104；真空泵，105；二氧化碳存储单元，106；气体储罐，106-1；压缩机，106-2；二氧化碳储罐，106-3；第一原空气管道，L01；第一净空气管道，L02；第一解吸气管道，L03；第一热解吸介质管道，L04；总热解吸介质管道，L05；第二原空气管道，L06；第二净空气管道，L07；第二解吸气管道，L08；第二热解吸介质管道，L09；第一原空气进气阀，V01；第一净空气排气阀，V02；第一解吸气排气阀，V03；第一入口阀，V04；第二原空气进气阀，V06；第二净空气排气阀，V07；第二解吸气排气阀，V08；第二入口阀，V09；捕碳单元，401，第一捕碳器，401-1；第二捕碳器，401-2；第三捕碳器，401-3；上升气流塔，402；解吸介质输送泵，403；解吸介质加热器，404；真空泵，405；二氧化碳存储单元，406；气体储罐，406-1；压缩机，406-2；二氧化碳储罐，406-3。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

需要说明的是，随着全球气候变化，二氧化碳减排技术受到越来越多的关注；除了常规的从工业源减排二氧化碳外，直接从空气中捕集二氧化碳也作为一种可行的二氧化碳减排技术路线成为全世界关注的热点。

在相关技术中，捕集空气中的二氧化碳通常采用固体吸附剂进行物理化学吸附。但是为了使固体吸附剂再生，通常需要配备专门的供热系统来为吸附剂的再生提供热源，导致系统复杂，且运行成本较高。

为了解决上述问题，本申请提供了一种上升气流塔直接空气碳捕集系统及方法。

图1为本申请实施例提供的一种上升气流塔直接空气碳捕集系统的结构框图。如图1所示，该系统包括：捕碳单元101、上升气流塔102、解吸介质输送泵103、解吸介质加热器104、真空泵105和二氧化碳存储单元106。

其中，捕碳单元101，用于对原空气中的二氧化碳进行吸附，并在解吸介质作用下对已吸附的二氧化碳进行解吸附。捕碳单元101包围在上升气流塔102的底座外侧。捕碳单元101包括多个捕碳器，且捕碳器的数量可以基于实际需求来确定。图1中以捕碳单元101中包括两个捕碳器为例进行示意，如图1所示，捕碳单元101中包括第一捕碳器101-1和第二捕碳器101-2。每个捕碳器连接有原空气管道、净空气管道和解吸气管道，且每个捕碳器中布置有换热管，每个捕碳器中换热管的入口均与对应的热解吸介质管道连接，每个捕碳器中换热管的出口均与对应的解吸介质管道连接。其中，原空气管道是指原空气进入该系统的管道，净空气管道是指将经过捕碳器吸附后的洁净空气排向上升气流塔内的气体管道，解吸气管道是指捕碳器解吸附后得到的解吸气排出管道。如图1所示，第一捕碳器101-1连接有第一原空气管道L01、第一净空气管道L02和第一解吸气管道L03，第一捕碳器101-1内布置的换热管的入口与第一热解吸介质管道L04连接。第二捕碳器101-2连接有第二原空气管道L06、第二净空气管道L07和第二解吸气管道L08，第二捕碳器101-2内布置的换热管的入口与第二热解吸介质管道L09连接。

也就是说，捕碳单元通过布置的捕碳器对原空气中的二氧化碳进行吸附，且布置的捕碳器中换热管内通入加热后的解吸介质，实现对已吸附的二氧化碳的解吸附，从而获取捕集的二氧化碳气体。

在本申请的一些实施例中，捕碳单元中的每个捕碳器中布置有多孔二氧化碳吸附剂，且多孔二氧化碳吸附剂可以为板式、蜂窝式以及颗粒形状。

需要说明的是，捕碳单元中的多个捕碳器中既包括处于解吸过程中的捕碳器，也包括处于吸附过程中的捕碳器。为了实现捕碳器解吸过程和吸附过程的切换，可以在对应管道上安装阀门，通过控制阀门的开启和关闭，来实现解吸过程和吸附过程的切换。

作为一种实施方式，每个捕碳器连接的原空气管道上均安装有原空气进气阀；每个捕碳器连接的净空气管道上均安装有净空气排气阀。每个捕碳器连接的解吸气管道上均安装有解吸气排气阀。每个捕碳器对应的热解吸介质管道上均安装有入口阀。基于对应阀门的调节，在该系统运行时，多个捕碳器中既包括至少一个处于吸附过程中的捕碳器，也包括至少一个处于解吸过程中的捕碳器，以使吸附过程和解吸过程在该系统内同时进行。

如图1所示，第一原空气管道L01上安装有第一原空气进气阀V01，第一净空气管道L02上安装有第一净空气排气阀V02，第一解吸气管道L03上安装有第一解吸气排气阀V03，第一热解吸介质管道L04上安装有第一入口阀V04。第二原空气管道L06上安装有第二原空气进气阀V06，第二净空气管道L07上安装有第二净空气排气阀V07，第二解吸气管道L08上安装有第二解吸气排气阀V08，第二热解吸介质管道L09上安装有第二入口阀V09。若第一原空气进气阀V01和第一净空气排气阀V02开启，第一解吸气排气阀V03和第一入口阀V04关闭，且第二原空气进气阀V06和第二净空气排气阀V07关闭，第二解吸气排气阀V08和第一入口阀V09和第一出口阀V05关闭，则第一捕碳器101-1处于吸附过程中，第二捕碳器101-2处于解吸过程中。

在本申请的一些实施例中，上升气流塔102用于为原空气进入捕碳单元提供动力，并基于太阳光的能量，对经二氧化碳吸附后的洁净空气进行加热，使加热后的洁净空气排出。上升气流塔102包括烟囱102-1和底座102-2，烟囱102-1的底部与底座102-2连接，且底座102-2内部空间与烟囱102-1的内部空间相通。底座102-2的上表面为用于接收太阳光的能量的集热板。

其中，上升气流塔102中烟囱102-1的横截面形状以为圆形，也可以为其他形状，底座102-2的横截面形状也可以为圆形，或者其他形状。烟囱102-1的底部外侧表面与底座102-2的上表面的中心轴处无缝连接，烟囱102-1的内部空间与底座102-2的内部空间相通。捕碳单元101包围在底座102-2的外侧，经过捕碳单元101内处于吸附过程中的捕碳器进行二氧化碳吸附后的洁净气体进入到底座102-2的内部空间，底座102-2的上表面的集热板吸收太阳光的热量，使底座102-2内部的温度升高，从而使进入到底座102-2内部空间的洁净空气的温度升高。加热后的洁净空气在密度差和气压差的作用下，可以通过烟囱102-1排向大气，同时原空气不断进入处于吸附过程的捕碳器，以将洁净空气补充进入上升气流塔102中。

需要说明的是，捕碳单元包围在上升气流塔的底座外侧，且捕碳单元中包括多个捕碳器，其中，捕碳单元中的每个捕碳器的大小可以是相同的，也可以是不同的，多个捕碳器的填充在捕碳单元中，且相邻排放的捕碳器的壳体相邻外侧面之间无空隙，可以通过焊接等方式相互连接。

作为一种示例，图2为图1中上升气流塔和捕碳单元的俯视图，第一捕碳器101-1和第二捕碳器101-2将捕碳单元区域一分为二，其中第一捕碳器101-1和第二捕碳器101-2的大小一致，且第一捕碳器101-1和第二捕碳器101-2的壳体相邻外侧面之间通过焊接的方式相互连接。

作为一种实施方式，上升气流塔102的底座102-2的上表面布置的集热板可以为透光或者半透光的保温材料，以接收太阳光的能量。此外，为了降低能量的损失，保温材料表面也可以涂覆保温涂层。

在本申请的一些实施例中，解吸介质为液体介质，比如水等。解吸介质输送泵103的出口与解吸介质加热器104的入口连接，解吸介质输送泵103的入口分别与第一捕碳器101-1中的换热管的出口和第二捕碳器101-2中的换热管的出口连接。也就是说，解吸介质输送泵103将捕碳单元中各捕碳器的换热管中的解吸介质循环输送至解吸介质加热器104内进行加热，加热后的解吸介质再进入到处于解吸过程中的捕碳器的换热管中，以实现二氧化碳的解吸附。

需要说明的是，解吸介质输送泵103可以固定在上升气流塔102内，也可以布置在上升气流塔102之外，此处可基于实际应用场景的局部来确定。

此外，解吸介质加热器104用于基于加热后的洁净空气，对解吸介质进行加热。解吸介质加热器104位于上升气流塔102内，且解吸介质加热器的出口连接与总热解吸介质管道L05连接，总热解吸介质管道L05分别与每个捕碳器对应的热解吸介质管道连接，即总热解吸介质管道L05分别与第一热解吸介质管道L04和第二热解吸介质管道L09连接。由于解吸介质加热器104位于上升气流塔102内，所以解吸介质加热器104可以利用流动状态的加热后的洁净空气的热量，来加热解吸介质，使解吸介质的温度升高。加热后的解吸介质进入到处于解吸过程中的捕碳器换热管中，使捕碳器在加热后的解吸介质的作用下，实现二氧化碳的解吸附。通过监测上升气流塔102中不同位置处的温度，来控制处于解吸过程和吸附过程的捕碳器数量，并控制解吸介质的流量，以使经换热后的洁净空气的温度依然可以使其通过烟囱排入大气中。

由于底座102-2可以接收太阳光的能量来加热洁净空气，加热后的洁净空气在密度差和气压差的作用下，从塔底102-2向烟囱102-1流动，直至通过烟囱102-1排向大气中，所以加热后的洁净空气的温度在流经烟囱102-1底部时最高，即上升气流塔102的内部空间中，烟囱102-2底部位置处的温度最高。所以，解吸介质加热器104可以固定在上升气流塔102的烟囱102-2底部，以充分利用加热后的洁净空气的热量来加热解吸介质，提升解吸介质的加热效率，同时也可以提升二氧化碳的捕集效率。

在本申请的一些实施例中，真空泵105用于将捕集到的二氧化碳排出。真空泵105的入口分别与每个捕碳器对应的解吸气管道连接。如图1所示，真空泵105的入口分别与第一解吸气管道L03和第二解吸气管道L08连接。二氧化碳存储单元106用于对捕集到的二氧化碳气体进行存储，二氧化碳存储单元106与真空泵105的出口。

作为一种实施方式，二氧化碳存储单元106可以包括：气体储罐106-1、压缩机106-2和二氧化碳储罐106-3。其中，气体储罐106-1的入口与真空泵105的出口连接，气体储罐106-1用于存放捕集到的二氧化碳气体。压缩机106-2的入口与气体储罐106-1的出口连接，压缩机106-2用于对捕集到的二氧化碳气体进行压缩。二氧化碳储罐106-3与压缩机106-2的出口连接，二氧化碳储罐106-3用于对压缩后得到的二氧化碳液体进行存储。

图3为图1所示的上升气流塔直接空气碳捕集系统的原理结构图。如图3所示，在该系统运行过程的某段时间内，第一捕碳器101-1处于吸附过程中，第二捕碳器101-2处于解吸过程中，原空气进入到第一捕碳器101-1中，第一捕碳器101-1对原空气中的二氧化碳进行吸附，排出的洁净空气进入上升气流塔102的塔底，上升气流塔的塔底吸收太阳光的能量，并对洁净空气进行加热；解吸介质输送泵103将第一捕碳器101-1和第二捕碳器101-2的换热管中的解吸介质循环输送至解吸介质加热器104，解吸介质加热器104利用加热后洁净空气的热量对解吸介质进行加热，比如可以将解吸介质加热至60℃-120℃；经过热交换的洁净空气通过上升气流塔102的烟囱排放至大气中；加热后的解吸介质进入第二捕碳器102-2的换热管内，使第二捕碳器102-2中的二氧化碳吸附剂加热，二氧化碳吸附剂发生物理化学反应，将吸附到的二氧化碳进行解吸附，解吸到的二氧化碳在真空泵105的作用下进入到二氧化碳存储单元106来存储，从而实现了二氧化碳的捕集。

此外，由于捕碳单元中可以包括多个捕碳器，捕碳器的数量可以基于实际应用需求来确定，且多个捕碳器所处的状态可以通过对应的阀门来进行切换。接下来将以捕碳单元中包括3个捕碳器为例，对上升气流塔直接空气碳捕集系统的工作原理进行介绍。图4为本申请实施例所提供的另一种上升气流塔直接空气碳捕集系统的原理结构图，如图4所示，该系统包括捕碳单元401、上升气流塔402、解吸介质输送泵403、解吸介质加热器404、真空泵405和二氧化碳存储单元406。其中，捕碳单元401中包括第一捕碳器401-1、第二捕碳器401-2和第三捕碳器401-3。在系统运行过程中的某段时间内，第一捕碳器401-1和第二捕碳器401-2对应的原空气进气阀和净空气排气阀均为开启状态，第一捕碳器401-1对应的入口阀和解吸气排气阀均为关闭状态，第三捕碳器401-3对应的原空气进气阀和净空气排气阀均为关闭状态，第三捕碳器401-3对应的入口阀和解吸气排气阀均为开启状态，即在该时间段内，第一捕碳器401-1和第二捕碳器401-2处于吸附过程中，而第三捕碳器401-3处于解吸过程中。原空气进入第一捕碳器401-1和第二捕碳器401-2中，经过空气中二氧化碳的吸附，获得的洁净空气进入上升气流塔402中。上升气流塔402的塔底接收太阳光，并将洁净空气进行加热，解吸介质加热器404利用加热后的洁净空气对解吸介质进行加热，且加热后的解吸介质进入到第三捕碳器401-3的换热管中，第三捕碳器401-3基于加热后的解吸介质将已吸附的二氧化碳进行解吸附，从而实现二氧化碳的捕集。

根据本申请实施例的上升气流塔直接空气碳捕集系统，通过捕碳单元中处于吸附状态的捕碳器对空气中的二氧化碳进行吸附，由上升气流塔基于太阳光的能量对洁净空气进行加热，为空气的流动提供动力，同时解吸介质加热器利用加热后的洁净空气来加热解吸介质，以使捕碳单元中处于解吸状态的捕碳器进行二氧化碳解吸，以实现空气中二氧化碳的捕集。本方案中相当于利用太阳能作为空气流动和二氧化碳解吸的热量来源，不仅可以减少二氧化碳捕集过程中的能耗，降低系统的运行成本，也增加了系统位置布置的灵活性。此外，由于捕碳单元中碳捕集过程和再生过程在该系统内可以同时进行，也可以降低系统的复杂性。

为了实现上述实施例，本申请提供了一种上升气流塔直接空气碳捕集方法。

图5为本申请实施例所提供的一种上升气流塔直接空气碳捕集方法的流程图。该方法应用于上述实施例中所述的上升气流塔直接空气碳捕集系统。如图5所示，该方法可以包括：

步骤501，捕碳单元中处于吸附过程中的捕碳器对原空气中的二氧化碳进行吸附，获得洁净空气。

步骤502，上升气流塔基于太阳光的能量对洁净空气进行加热，获得加热后的洁净空气，并将加热后的洁净空气通过烟囱排向大气。

步骤503，解吸介质加热器获取解吸介质输送泵输送的解吸介质，利用加热后的洁净空气的热量对解吸介质进行加热，并将加热后的解吸介质输送至捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器对应的换热管中。

步骤504，捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器基于加热后的解吸介质的作用，对已吸附的二氧化碳进行解吸附，获得捕集到的二氧化碳气体，并在真空泵的作用下，将捕集到的二氧化碳气体排出至二氧化碳存储单元。

根据本申请实施例的上升气流塔直接空气碳捕集方法，通过捕碳单元中处于吸附状态的捕碳器对空气中的二氧化碳进行吸附，由上升气流塔基于太阳光的能量对洁净空气进行加热，为空气的流动提供动力，同时解吸介质加热器利用加热后的洁净空气来加热解吸介质，以使捕碳单元中处于解吸状态的捕碳器进行二氧化碳解吸，以实现空气中二氧化碳的捕集。本方案中相当于利用太阳能作为空气流动和二氧化碳解吸的热量来源，不仅可以减少二氧化碳捕集过程中的能耗，降低系统的运行成本，也增加了系统位置布置的灵活性。此外，由于捕碳单元中碳捕集过程和再生过程在该系统内可以同时进行，也可以降低系统的复杂性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种上升气流塔直接空气碳捕集系统，其特征在于，包括：捕碳单元、上升气流塔、解吸介质输送泵、解吸介质加热器、真空泵和二氧化碳存储单元；其中：

所述捕碳单元，用于对原空气中的二氧化碳进行吸附，并在解吸介质作用下对已吸附的二氧化碳进行解吸附；所述捕碳单元包围在所述上升气流塔的底座外侧；所述捕碳单元包括多个捕碳器，每个所述捕碳器连接有原空气管道、净空气管道和解吸气管道，且每个所述捕碳器中布置有换热管，每个所述捕碳器中换热管的入口均与对应的热解吸介质管道连接，每个所述捕碳器中换热管的出口均与所述解吸介质输送泵的入口连接；

每个所述捕碳器连接的原空气管道上均安装有原空气进气阀；每个所述捕碳器连接的净空气管道上均安装有净空气排气阀；每个所述捕碳器连接的解吸气管道上均安装有解吸气排气阀；每个所述捕碳器对应的热解吸介质管道上均安装有入口阀；

所述上升气流塔，用于为原空气进入所述捕碳单元提供动力，并基于太阳光的能量，对经二氧化碳吸附后的洁净空气进行加热，使加热后的洁净空气排出；所述上升气流塔包括烟囱和底座，所述烟囱的底部与所述底座连接，且所述底座内部空间与所述烟囱的内部空间相通；所述底座的上表面为用于接收太阳光的能量的集热板，所述上升气流塔的底座上表面布置的集热板为透光或者半透光的保温材料；

所述解吸介质输送泵的出口与所述解吸介质加热器的入口连接；

所述解吸介质加热器，用于基于加热后的洁净空气，对解吸介质进行加热；所述解吸介质加热器位于所述上升气流塔内，且所述解吸介质加热器的出口连接与总热解吸介质管道连接，所述总热解吸介质管道分别与每个所述捕碳器对应的热解吸介质管道连接；

所述真空泵，用于将捕集到的二氧化碳排出；所述真空泵的入口分别与每个所述捕碳器对应的解吸气管道连接；

所述二氧化碳存储单元，用于对捕集到的二氧化碳气体进行存储；所述二氧化碳存储单元与所述真空泵的出口，包括：气体储罐、压缩机和二氧化碳储罐；其中：

所述气体储罐的入口与所述真空泵的出口连接，所述气体储罐用于存放捕集到的二氧化碳气体；

所述压缩机的入口与所述气体储罐的出口连接，所述压缩机用于对捕集到的二氧化碳气体进行压缩；

所述二氧化碳储罐与所述压缩机的出口连接，所述二氧化碳储罐用于对压缩后得到的二氧化碳液体进行存储。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，基于对应阀门的调节，在所述系统运行时，所述多个捕碳器中既包括至少一个处于吸附过程中的捕碳器，也包括至少一个处于解吸过程中的捕碳器。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述解吸介质加热器固定在所述上升气流塔的烟筒底部。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述捕碳器中布置有多孔二氧化碳吸附剂。

5.一种上升气流塔直接空气碳捕集方法，其特征在于，所述方法应用于上述权利要求1-4中任一项所述的上述气流塔直接空气碳捕集系统，包括：

所述捕碳单元中处于吸附过程中的捕碳器对原空气中的二氧化碳进行吸附，获得洁净空气，每个所述捕碳器连接的原空气管道上均安装有原空气进气阀；每个所述捕碳器连接的净空气管道上均安装有净空气排气阀；每个所述捕碳器连接的解吸气管道上均安装有解吸气排气阀；每个所述捕碳器对应的热解吸介质管道上均安装有入口阀；

所述上升气流塔基于太阳光的能量对所述洁净空气进行加热，获得加热后的洁净空气，并将所述加热后的洁净空气通过烟囱排向大气；

所述解吸介质加热器获取所述解吸介质输送泵输送的解吸介质，利用所述加热后的洁净空气的热量对解吸介质进行加热，并将加热后的解吸介质输送至所述捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器对应的换热管中；

所述捕碳单元中处于解吸过程中的捕碳器基于加热后的解吸介质的作用，对已吸附的二氧化碳进行解吸附，获得捕集到的二氧化碳气体，并在真空泵的作用下，将捕集到的二氧化碳气体排出至所述二氧化碳存储单元。