CN116272258A - 一种船舶co2捕集与存储系统和捕集与存储方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于碳捕集技术领域，尤其涉及一种船舶CO2捕集与存储系统和捕集与存储方法。发明提供的船舶CO2捕集与存储系统设置于船舶上，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备；系统运行时使用的脱碳吸收剂为M‑DC101。本发明提供的系统通过设置烟气废热回收设备，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决了碳捕集的主要能耗需求；通过采用特定结构的CO2吸收与解吸设备，配合特定的脱碳吸收剂，能大幅度减少碳捕集设备的尺寸和载重，突破传统化学吸收法在船舶碳捕集应用的技术瓶颈；最后通过设置CO2液化储存设备，实现对捕集的CO2进行安全存储和资源化利用。

Description

一种船舶CO2捕集与存储系统和捕集与存储方法
技术领域
本发明属于碳捕集技术领域，尤其涉及一种船舶CO2捕集与存储系统和捕集与存储方法。
背景技术
化学吸收法是当前最成熟的碳捕集技术，其中以胺基吸收剂的应用最为广泛，尽管工业领域岸上胺基吸收剂碳捕集技术发展已较为成熟，但船用碳捕集应用技术难度很大，关键技术难点和重点主要集中在船舶空间布置、能量供给以及CO2储运卸载等方面。
目前只有少数船舶示范项目安装了碳捕集系统，这些项目使用胺基吸收剂为主，其工艺流程基本与岸上工业领域的碳捕集技术保持一致，即包括CO2吸收和解吸两大部分，使用特定的吸收剂在CO2吸收塔与烟气进行逆向接触，通过吸收塔内的填料层强化CO2与吸收剂的传质和传热，吸收了CO2的吸收剂从吸收塔离开，经过换热后进入CO2解吸塔，通过船舶能量系统提供的低压蒸汽对吸收剂加热实现其再生，再生后的吸收剂离开CO2解吸塔返回吸收塔进行循环使用，从吸收剂被解吸出来的CO2与水蒸汽从CO2解吸塔顶部离开，经过冷凝后气液分离得到高纯度的CO2气体产品。
现有船舶碳捕集技术的吸收剂对CO2吸收量小，吸收剂需要较大的流量，吸收剂吸收完CO2后需要再生，而吸收剂再生的热量与吸收剂流量是成比例的关系，这样导致吸收剂能耗高，且能耗一般依赖于船舶额外的燃料消耗来提供能量，这一方面影响到船舶本身燃料的消耗增加额外的碳排放，另一方面可能由于额外燃料的消耗限制导致吸收剂再生能量供应不足进而影响捕集效率。而且，目前常用的脱碳吸收剂由于抗热抗氧化的性能不佳，导致吸收剂易降解造成高损耗。此外，船舶上延续使用常规化学吸收法的吸收塔和解吸塔设备占用空间和重量均较大，导致小型船舶无法安装该系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种船舶CO2捕集与存储系统和捕集与存储方法，本发明提供的系统通过设置烟气废热回收设备，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决碳捕集的主要能耗需求；通过采用特定结构的CO2吸收与解吸设备，配合特定的脱碳吸收剂，能大幅度减少碳捕集设备的尺寸和载重，突破传统化学吸收法在船舶碳捕集应用的技术瓶颈；最后通过设置CO2液化储存设备，能实现对捕集的CO2的安全存储和资源化利用。
本发明提供了一种船舶CO2捕集与存储系统，设置于船舶上，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备；
所述烟气废热回收设备的壳体一端设置有船舶燃机烟气入口，另一端设置有烟气出口，壳体内部安装有螺旋换热管；
所述CO2吸收与解吸设备包括CO2吸收装置和富液解吸装置；
所述CO2吸收装置包括吸收装置传质段和吸收装置分离段；所述吸收装置传质段的前端设置有烟气入口和贫液入口，且安装有静态混合器，后端与吸收装置分离段相连；所述吸收装置传质段的烟气入口与所述烟气废热回收设备的烟气出口相连；所述吸收装置分离段设置有净烟气出口和富液出口；
所述富液解吸装置包括解吸装置传质段和解吸装置分离段；所述解吸装置传质段的前端设置有二次蒸汽入口和富液入口，且安装有静态混合器，后端与解吸装置分离段相连；所述解吸装置传质段的富液入口与所述吸收装置分离段的富液出口相连；所述解吸装置分离段设置有CO2解吸气出口和分离段贫液出口；所述分离段贫液出口连接有再沸器，所述再沸器设置有热源入口、热源出口、二次蒸汽出口和再沸器贫液出口；所述热源入口与所述螺旋换热管的出口相连，所述热源出口与所述螺旋换热管的入口相连，所述二次蒸汽出口与所述解吸装置传质段的二次蒸汽入口相连，所述再沸器贫液出口与所述吸收装置传质段的贫液入口相连；
所述CO2液化储存设备的气态CO2入口与所述解吸装置分离段的CO2解吸气出口相连；
系统运行时，所述CO2吸收装置内所添加的吸收剂为M-DC101脱碳吸收剂。
优选的，所述烟气废热回收设备的壳体内部还安装有吹灰器。
优选的，所述烟气废热回收设备沿烟气运动方向水平设置或垂直设置。
优选的，所述吸收装置传质段沿烟气运动方向水平设置或垂直设置。
优选的，所述解吸装置传质段沿液体流向水平设置或垂直设置。
优选的，所述CO2液化储存设备包括CO2液化装置和与其配套的液态CO2储罐。
优选的，所述液态CO2储罐可拆卸移动。
本发明提供了一种船舶CO2捕集与存储方法，使用上述技术方案所述的船舶CO2捕集与存储系统对船舶燃机烟气中的CO2进行捕集与存储。
与现有技术相比，本发明提供了一种船舶CO2捕集与存储系统和捕集与存储方法。发明提供的船舶CO2捕集与存储系统设置于船舶上，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备；所述烟气废热回收设备的壳体一端设置有船舶燃机烟气入口，另一端设置有烟气出口，壳体内部安装有螺旋换热管；所述CO2吸收与解吸设备包括CO2吸收装置和富液解吸装置；所述CO2吸收装置包括吸收装置传质段和吸收装置分离段；所述吸收装置传质段的前端设置有烟气入口和贫液入口，且安装有静态混合器，后端与吸收装置分离段相连；所述吸收装置传质段的烟气入口与所述烟气废热回收设备的烟气出口相连；所述吸收装置分离段设置有净烟气出口和富液出口；所述富液解吸装置包括解吸装置传质段和解吸装置分离段；所述解吸装置传质段的前端设置有二次蒸汽入口和富液入口，且安装有静态混合器，后端与解吸装置分离段相连；所述解吸装置传质段的富液入口与所述吸收装置分离段的富液出口相连；所述解吸装置分离段设置有CO2解吸气出口和分离段贫液出口；所述分离段贫液出口连接有再沸器，所述再沸器设置有热源入口、热源出口、二次蒸汽出口和再沸器贫液出口；所述热源入口与所述螺旋换热管的出口相连，所述热源出口与所述螺旋换热管的入口相连，所述二次蒸汽出口与所述解吸装置传质段的二次蒸汽入口相连，所述再沸器贫液出口与所述吸收装置传质段的贫液入口相连；所述CO2液化储存设备的气态CO2入口与所述解吸装置分离段的CO2解吸气出口相连；系统运行时，所述CO2吸收装置内所添加的吸收剂为M-DC101脱碳吸收剂。本发明提供的系统通过设置烟气废热回收设备，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决了碳捕集的主要能耗需求；通过采用特定结构的CO2吸收与解吸设备，配合特定的脱碳吸收剂，能大幅度减少碳捕集设备的尺寸和载重，突破传统化学吸收法在船舶碳捕集应用的技术瓶颈；最后通过设置CO2液化储存设备，实现对捕集的CO2进行安全存储和资源化利用。更具体来说，本发明提供的系统具有以下技术优势：
1)该系统采用M-DC101脱碳吸收剂，该吸收剂是一种环胺混合物溶液，很好地兼顾了伯胺和叔胺二者的优点，具有反应动力学快和吸收容量大的双重特性；此外，M-DC101脱碳吸收剂拥有良好的稳定性，不易挥发，且其抗氧化抗热降解能力强，能降低使用过程中的损耗量。
2)该系统前端设置有烟气废热回收设备，该设备内部采用螺旋换热管作为换热元件，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决碳捕集的主要能耗需求；并且该废热回收设备相较于气气换热器等大型换热设备更为紧凑，空间占用小，适合在船舶上使用。
3)该系统中的CO2吸收与解吸设备的传质段前端安装有静态混合器，可以实现气液两相在吸收和解吸过程中的高效传质，从而能够大幅度减少CO2吸收装置和富液解吸装置的空间占用和载重，突破传统化学吸收法在船舶碳捕集应用的技术瓶颈。
4)该系统末端设置有CO2液化储存设备，能够将捕集的CO2在船舶上进行压缩和液化储存，实现船舶CO2捕集与储存的一体化操作，提高捕集CO2的储运便捷性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的船舶CO2捕集与存储系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的烟气废热回收设备的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的传质段水平布置的CO2吸收装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的传质段垂直布置的富液解吸装置的结构示意图。
附图中标记如下：11为烟气废热回收设备壳体，12为船舶燃机烟气入口，13为烟气出口，14为螺旋换热管，15为吹灰器，21为吸收装置传质段，22为吸收装置分离段，23为吸收装置烟气入口，24为吸收装置贫液入口，25为吸收装置富液出口，26为吸收装置净烟气出口，31为解吸装置传质段，32为解吸装置分离段，33为二次蒸汽入口，34为解吸装置富液入口，35为CO2解吸气出口，36为解吸装置分离段贫液出口，37为再沸器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提供了一种船舶CO2捕集与存储系统，设置于船舶上，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备。
在本发明提供的系统中，所述烟气废热回收设备与船舶燃机烟道相连，用于回收船舶燃机烟气中的废热，其壳体11的一端设置有船舶燃机烟气入口12，另一端设置有烟气出口13，壳体11的内部安装有螺旋换热管14。
在本发明提供的系统中，所述烟气废热回收设备的壳体11内部优选还安装有吹灰器15，用于对螺旋换热管进行定期吹扫，避免换热管结垢。在本发明中，所述吹扫的气源包括但不限于蒸汽、水或者压缩空气。
在本发明提供的系统中，所述烟气废热回收设备可灵活布置，既可以沿烟气运动方向水平设置，也可以沿烟气运动方向垂直设置。
在本发明提供的系统中，所述烟气废热回收设备运行时，船舶燃机排放的烟气经过前序处理后从船舶燃机烟气入口12进入设备，通过内部的螺旋换热管14最大限度地回收烟气的废热，用于加热蒸汽冷凝水和低温蒸汽产生高温蒸汽，以满足富液解吸时的热量需求。其中，所述高温蒸汽优选为饱和低压蒸汽，所述饱和低压蒸汽的压力优选为3～4barg，所述饱和低压蒸汽的温度优选为140～155℃。
在本发明提供的系统中，所设置的烟气废热回收设备通过回收船舶燃机烟气中的废热为CO2吸收与解吸设备提供所需的热能，热量回收效率高，布置灵活，体积小，压降低，能有效解决船舶能量供应不足的问题，尤其是小型船舶本身无蒸汽产出的问题。
在本发明提供的系统中，所述CO2吸收与解吸设备用于对船舶燃机烟气中的CO2进行捕集，包括CO2吸收装置和富液解吸装置。其中，所述CO2吸收装置包括吸收装置传质段21和吸收装置分离段22；所述吸收装置传质段21的前端设置有烟气入口23和贫液入口24，且安装有静态混合器，后端与吸收装置分离段22相连；所述吸收装置传质段的烟气入口23与所述烟气废热回收设备的烟气出口13相连；所述吸收装置分离段22设置有富液出口25和净烟气出口26。
在本发明提供的系统中，所述CO2吸收与解吸设备中的富液解吸装置包括解吸装置传质段31和解吸装置分离段32；所述解吸装置传质段31的前端设置有二次蒸汽入口33和富液入口34，且安装有静态混合器，后端与解吸装置分离段32相连；所述解吸装置传质段的富液入口34与所述吸收装置分离段的富液出口25相连；所述解吸装置分离段设置有CO2解吸气出口35和分离段贫液出口36；所述分离段贫液出口36连接有再沸器37，所述再沸器37设置有热源入口、热源出口、二次蒸汽出口和再沸器贫液出口；所述热源入口与所述螺旋换热管14的出口相连，所述热源出口与所述螺旋换热管14的入口相连，所述二次蒸汽出口与所述解吸装置传质段的二次蒸汽入口33相连，所述再沸器贫液出口与所述吸收装置传质段的贫液入口24相连。
在本发明提供的系统中，所述CO2吸收与解吸设备可灵活布置，具体来说：所述吸收装置传质段既可以沿烟气运动方向水平设置，也可以沿烟气运动方向垂直设置；所述解吸装置传质段既可以沿液体流向水平设置，也可以沿液体流向垂直设置。
在本发明提供的系统中，所述CO2吸收与解吸设备运行时，进入吸收装置传质段21的贫液通过安装在吸收装置传质段前端的静态混合器打成非常细小的液滴，并与进入吸收装置传质段的船舶燃机烟气进行高效传质，实现对CO2的高效吸收，吸收了CO2的贫液变为富液，在吸收装置分离段的富液出口25离开进入富液解吸装置，经过CO2捕集后的净烟气则从吸收装置分离段的净烟气出口26离开；富液进入富液解吸装置后，通过安装在解吸装置传质段31前端的静态混合器将富液打成非常细小的液滴，并与进入解吸装置传质段的二次蒸汽进行接触，利用二次蒸汽的高温对富液进行加热，实现对富液的解吸，解吸后富液变为贫液，在解吸装置分离段的贫液出口36离开进入再沸器37，在再沸器37中使用来自烟气废热回收设备生成的高温蒸汽对贫液进行加热产生二次蒸汽，高温蒸汽热量被利用后(变为低温蒸汽和蒸汽冷凝水)返回烟气废热回收设备中重新回收烟气废热，二次蒸汽送至解吸装置传质段31用于为富液解吸提供热量，贫液则返回至吸收装置传质段21，解吸过程中生成的气态CO2则从解吸装置分离段的CO2解吸气出口35离开进入CO2液化储存设备。
在本发明提供的系统中，所述CO2吸收与解吸设备运行时，CO2吸收装置内所添加的吸收剂为M-DC101脱碳吸收剂。M-DC101脱碳吸收剂是一种环胺混合物溶液，由摩洁科技公司生产提供，该脱碳吸收剂中环胺混合物的浓度约为50wt％，外观为无色液体，具有芳香味，pH值为12.2，初馏点为104℃，凝固点为-10℃，不自燃，20℃的蒸汽压力<0.1mm Hg，蒸汽密度(空气＝1)为4.5，20℃完全溶解于水中，20℃下的动力粘度为18cPs，化学稳定性强。M-DC101脱碳吸收剂中环胺混合物的浓度为50wt％左右，高于传统单乙醇胺(MEA)溶剂30wt％的浓度，这样既能保证吸收剂本身的物理特性(如粘度，传热等)符合运行工况使用要求，也能显著提高其吸收能力和降低能耗。在化学特性方面，M-DC101脱碳吸收剂具有伯胺(如MEA，其动力学快但CO2吸收量小)反应动力学快的特性，适用于对低浓度CO2(<20％)的吸收，同时也具有叔胺(如MDEA，其CO2吸收量大但动力学慢)吸收量大的特性，因此M-DC101脱碳吸收剂的循环量能显著降低。概括而言，M-DC101脱碳吸收剂很好地兼顾了伯胺和叔胺二者的优点，具有反应动力学快和吸收容量大的双重特性。此外，M-DC101脱碳吸收剂拥有良好的稳定性，不易挥发，且其抗氧化抗热降解能力强，能降低使用过程中的损耗量。
在本发明提供的系统中，所设置的CO2吸收与解吸设备的尺寸和重量较传统的填料塔能大幅度降低，且布置灵活，能水平和垂直方式放置，尤其适用于空间较小的船舶应用。其所选用的脱碳吸收剂反应动力学快，CO2装载量高，对CO2具有高度选择性和抗氧化降解能力，特别适用于从低浓度CO2的烟气中实现对CO2的高效捕集，通过远低于传统吸收剂的蒸汽消耗实现CO2高效解吸分离，得到高纯度的CO2产品。
在本发明提供的系统中，所述CO2液化储存设备用于对CO2吸收与解吸设备产出的高纯度气态CO2进行液化与储存，优选包括CO2液化装置和与其配套的液态CO2储罐。其中，所述CO2液化装置优选采用环保型制冷剂；所述液态CO2储罐优选可拆卸移动。
本发明还提供了一种船舶CO2捕集与存储方法，使用技术方案所述的船舶CO2捕集与存储系统对船舶燃机烟气中的CO2进行捕集与存储；船舶燃机烟气经过所述系统处理后，在吸收装置分离段的净烟气出口得到脱碳净烟气，在CO2液化储存设备中得到液态CO2产品。
本发明提供的技术方案通过设置烟气废热回收设备，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决了碳捕集的主要能耗需求；通过采用特定结构的CO2吸收与解吸设备，配合特定的脱碳吸收剂，能大幅度减少碳捕集设备的尺寸和载重，突破传统化学吸收法在船舶碳捕集应用的技术瓶颈；最后通过设置CO2液化储存设备，实现对捕集的CO2进行安全存储和资源化利用。更具体来说，本发明提供的技术方案具有以下技术优势：
1)采用M-DC101脱碳吸收剂，该吸收剂是一种环胺混合物溶液，很好地兼顾了伯胺和叔胺二者的优点，反应动力学快，CO2装载量高，对CO2具有高度选择性和抗氧化降解能力，特别适用于低浓度CO2捕集，能耗相比传统单乙醇胺(MEA)溶剂节省40％以上。
2)前端设置有烟气废热回收设备，该设备内部采用螺旋换热管作为换热元件，能最大限度回收船舶燃机排烟热量，为碳捕集的富液解吸工序供能，解决碳捕集的主要能耗需求；并且该废热回收设备相较于气气换热器等大型换热设备更为紧凑，空间占用小，适合在船舶上使用。
3)CO2吸收与解吸设备的传质段前端安装有静态混合器，无需电耗，可以实现气液两相在吸收和解吸过程中的高效传质，从而能够大幅度减少CO2吸收装置和富液解吸装置的空间占用和载重；且布置灵活(可根据烟道布局和场地情况设计水平或垂直方式)，尤其适用于空间较小的船舶应用。
4)末端设置有CO2液化储存设备，能够将捕集的CO2在船舶上进行压缩和液化储存，实现船舶CO2捕集与储存的一体化操作，提高捕集CO2的储运便捷性和安全性。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例对一艘配有两台柴油主燃机(185kW×2)和两台辅助燃机(85kW×2)的船舶，进行CO2捕集及存储系统设计，两台主机和两台辅机同时运行，其中主机为直推的螺旋桨提供动力，辅机用于发电，无蒸汽产出；主燃机和辅助燃机的尾气混合通过管道导出直排舷外；两台主机和两台辅机排烟混合后对应的尾气条件见表1：
表1船舶燃机烟气成分表
参数 数值 单位
温度 380 ℃
CO2 8.8 Vol％
N2 70 Vol％
O2 11 Vol％
H2O 9 Vol％
Ar 0.8 Vol％
NOx 700 ppm
SOx 0.00000584 Vol％
CO 20 ppm
VOC 100 ppm
PM 50 mg/Nm3
THC 50 ppm
质量流量 1276.68 Kg/h
压力 2.5 kPa
基于上述燃机尾气条件，计算出尾气中CO2含量为172kg/h，本实施例的目标碳捕效率不低于50％，二氧化碳产品为液态，纯度要求大于99.5％；由于船舶燃机使用了低硫柴油，尾气成分中基本不含SOX，但含有一定量的NOX和PM，这些污染物对碳捕集工艺有较大影响，需要在碳捕集工序前端给予去除到足够低的浓度水平；在本实施例中，经过除PM和除NOX后，PM浓度为5mg/Nm3，NOX浓度为35mg/Nm3。
在本实施例中，所设计的CO2捕集及存储系统如图1所示，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备，均设计为紧凑模块化设备；各设备模块高度控制在4m以内，宽度控制在1.8米以内，所有设备位于船舶桥脚范围内，烟气废热回收设备和CO2吸收与解吸设备放置在船身甲板边位一侧，CO2液化储存设备放置在船只甲板边位另一侧，不占用车辆进出通道，每个设备模块采用密闭式设计，设有配套的控制系统，用于对设备的操作和监控。
在本实施例中，烟气废热回收设备的具体结构如图2所示，包括：壳体11、船舶燃机烟气入口12、烟气出口13、螺旋换热管14和吹灰器15；该设备为紧凑型、超低压降的烟气废热回收设备，可以最大限度地回收来自船用发动机排烟的废热，满足后续富液解吸的热量需求，同时配置的吹灰器15能够使用蒸汽、水或者压缩空气对螺旋换热管14进行定期吹扫，避免换热管结垢。本实施例所采用的烟气废热回收设备的尺寸为3.0m×1.8m×3.0m，重量1t。
在本实施例中，CO2吸收与解吸设备包括CO2吸收装置和富液解吸装置；其中，CO2吸收装置的具体结构如图3所示，包括：吸收装置传质段21、吸收装置分离段22、吸收装置烟气入口23、吸收装置贫液入口24、吸收装置富液出口25和吸收装置净烟气出口26，吸收装置传质段21前端安装有静态混合器，吸收装置烟气入口23与所述烟气废热回收设备的烟气出口13相连；富液解吸装置的具体结构如图4所示，包括：解吸装置传质段31、解吸装置分离段32、二次蒸汽入口33、解吸装置富液入口34、CO2解吸气出口35、解吸装置分离段贫液出口36和再沸器37，解吸装置传质段31前端安装有静态混合器，解吸装置富液入口34与吸收装置富液出口25相连，再沸器37设置有热源入口、热源出口、二次蒸汽出口和再沸器贫液出口，所述热源入口与螺旋换热管14的出口相连，所述热源出口与螺旋换热管14的入口相连，所述二次蒸汽出口与所述解吸装置传质段的二次蒸汽入口33相连，所述再沸器贫液出口与吸收装置贫液入口24相连。本实施例所采用的CO2吸收与解吸设备的吸收装置传质段21和解吸装置传质段31前端均安装有静态混合器，通过利用静态混合器可以将液相打成非常细小的液滴，然后与传质段内的气相进行高效传质，从而实现对CO2的高效吸收和解吸。本实施例所采用的CO2吸收与解吸设备的整体尺寸为7.0m×1.8m×4.0m，含连接管路、泵、储罐、仪表在内的总重为4t。
在本实施例中，为了使船用CO2吸收与解吸设备满足船舶重量和高度的苛刻要求，采用了如图3～4所示的装置设备替代了传统的填料塔以及超重力旋转填料床，以吸收工艺为例，三种装置设备的对比如表2所示：
表2不同CO2吸收装置设备对比表
填料塔 超重力旋转填料床 图3装置
静设备/动设备 静设备 动设备 静设备
电耗要求 无 有，电机5.5Kw(单台) 无
重量 2t 1t 0.3t
直径 600mm 600mm <300mm
高度/长度 10,000mm 3,600mm 3,500～4,000mm
布置方式 垂直 垂直 垂直或水平
通过表2可以看出，本申请所采用的图3所示的CO2吸收装置在重量和尺寸上均优于填料塔和超重力旋转填料床，且无能耗要求，特别适用于船舶应用，且设备布置更灵活，可根据场地情况设计成水平和垂直两种布置方式。
在本实施例中，所述CO2液化储存设备包括CO2液化装置和与其配套的液态CO2储罐，所述液态CO2储罐可拆卸移动。本实施例所采用的CO2液化储存设备的尺寸6.0m×1.8m×3.0m，重量为4t。
在本实施例中，所使用的脱碳收剂为M-DC101(浓度50wt％，摩洁科技公司)，脱碳吸收剂在循环吸收和解吸的过程中会存在一定的耗损，因此需要定期补加新鲜脱碳吸收剂，补加量为2t/year；富液解吸的能耗约为0.26GJ/h，全部由废热回收设备生成的高温蒸汽提供。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种船舶CO2捕集与存储系统，设置于船舶上，包括：烟气废热回收设备、CO2吸收与解吸设备和CO2液化储存设备；
所述烟气废热回收设备的壳体一端设置有船舶燃机烟气入口，另一端设置有烟气出口，壳体内部安装有螺旋换热管；
所述CO2吸收与解吸设备包括CO2吸收装置和富液解吸装置；
所述CO2吸收装置包括吸收装置传质段和吸收装置分离段；所述吸收装置传质段的前端设置有烟气入口和贫液入口，且安装有静态混合器，后端与吸收装置分离段相连；所述吸收装置传质段的烟气入口与所述烟气废热回收设备的烟气出口相连；所述吸收装置分离段设置有净烟气出口和富液出口；
所述富液解吸装置包括解吸装置传质段和解吸装置分离段；所述解吸装置传质段的前端设置有二次蒸汽入口和富液入口，且安装有静态混合器，后端与解吸装置分离段相连；所述解吸装置传质段的富液入口与所述吸收装置分离段的富液出口相连；所述解吸装置分离段设置有CO2解吸气出口和分离段贫液出口；所述分离段贫液出口连接有再沸器，所述再沸器设置有热源入口、热源出口、二次蒸汽出口和再沸器贫液出口；所述热源入口与所述螺旋换热管的出口相连，所述热源出口与所述螺旋换热管的入口相连，所述二次蒸汽出口与所述解吸装置传质段的二次蒸汽入口相连，所述再沸器贫液出口与所述吸收装置传质段的贫液入口相连；
所述CO2液化储存设备的气态CO2入口与所述解吸装置分离段的CO2解吸气出口相连；
系统运行时，所述CO2吸收装置内所添加的吸收剂为M-DC101脱碳吸收剂。
2.根据权利要求1所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述烟气废热回收设备的壳体内部还安装有吹灰器。
3.根据权利要求1所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述烟气废热回收设备沿烟气运动方向水平设置或垂直设置。
4.根据权利要求1所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述吸收装置传质段沿烟气运动方向水平设置或垂直设置。
5.根据权利要求1所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述解吸装置传质段沿液体流向水平设置或垂直设置。
6.根据权利要求1所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述CO2液化储存设备包括CO2液化装置和与其配套的液态CO2储罐。
7.根据权利要求6所述的船舶CO2捕集与存储系统，其特征在于，所述液态CO2储罐可拆卸移动。
8.一种船舶CO2捕集与存储方法，其特征在于，使用权利要求1～7任一项所述的船舶CO2捕集与存储系统对船舶燃机烟气中的CO2进行捕集与存储。
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