CN121371663A - 一种用于lng船舶的共腔式碳捕集系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶节能减排领域，公开一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，该系统包括碳捕集系统，包括碳捕集单元，其包括解吸塔，其内部沿其竖直向上具有集成再沸器和热回收冷凝器；解吸塔的内部具有CO₂再生区，其位于集成再沸器和热回收冷凝器之间；CO₂后处理单元，包括CO₂冷凝器一和CO₂冷凝器二，其管侧出口连通CO₂冷凝器二的冷侧入口，CO₂冷凝器一的冷源为LNG冷源。本发明利用LNG气化中的冷能液化CO₂，烟气余热利用的位置嵌入到解吸塔下半段，达到提高预热利用效率减少空间占用的目的；解吸完成CO₂蒸汽混合物预热富溶剂，对应的蒸汽发生冷凝液化，共腔式解吸塔减少捕集CO₂附加能耗，减少热量损失，提高空间利用率。

Description

一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统

技术领域

本发明属于船舶节能减排领域，具体涉及一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统。

背景技术

全球航运业承担着约80%的国际贸易运输任务，同时产生的CO₂排放量占全球的3%。在最新的《第四次温室气体研究报告》（Fourth IMO GHG Study, 2020）中提出2018年据统计2024年全球CO₂排放量为365亿吨，航运排放量上升至10.6亿吨。国际海事组织（IMO）发布了能源效率设计指数（EEDI）和能效运营指标（EEOI）来约束船舶在设计和运营期间的碳排放，从而实现巴黎协定的目标。

在上述标准的推动下各种节能减碳措施纷纷涌现。其中可再生燃料的发展极具潜力，但是新型燃料的成熟应用还需要时间。液化天然气（LNG）结合碳捕集技术能观解决船舶的减碳问题。其中LNG能够减少90%的SOx，80%的NOx，20%的CO₂和100%的颗粒物。碳捕集系统能够实现烟气中90%以上的二氧化碳捕集程度，在LNG冷能的辅助下，捕集到的CO₂能够液化存储在船舶上，为碳运输和碳交易提供便利。船舶双燃料发动机的发展使得LNG远洋船正在逐步发展。预计2050年LNG船舶市场份额将达到39%。

为了解决LNG动力船舶碳排放问题，采用燃烧后碳捕集系统中的化学吸收法最为有效。化学吸收法具有处理规模大，溶液重复利用，捕集率高等优点，能够适配船舶环境。因此该方法成为主流的船舶减碳方法。但是捕集过程需要大量的热量供应，同时为了方便存储需要大量冷能作为CO₂液化的冷源。

在船舶上应用碳捕集系统需要大量的空间，这个问题和船舶的空间紧凑形成对立。现有技术中，专利号为CN119425314A的中国专利公开了一种紧凑型船舶尾气二氧化碳捕集系统及捕集方法，该发明专利包含了二氧化碳从捕集、再生、加压、液化的全流程，同时考虑了船舶碳捕集系统的空间优化问题，但是多级闪蒸的方式和外置式的烟气余热回收装置依然没有最大程度的空间利用；专利号为CN119983896A的国家专利公开了一种余热回收系统、二氧化碳捕集装置及船舶，结合船舶烟道气体热量来提供CO₂的捕集解吸，提高了碳捕集系统的热量利用率，但是没有考虑空间因素对于船舶的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，旨在能够满足国际海事组织对于碳排放的要求，同时能耗的减少和空间的优化克服了船舶碳捕集系统产业化的阻碍。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，包括，

碳捕集单元，其包括，解吸塔，其内部沿其竖直向上具有集成再沸器和热回收冷凝器；

且所述解吸塔的内部还具有CO₂再生区，该CO₂再生区位于集成再沸器和热回收冷凝器之间；

CO₂后处理单元，包括，CO₂冷凝器一和CO₂冷凝器二，其管侧出口连通CO₂冷凝器二的冷侧入口，另CO₂冷凝器一的冷源为LNG冷源，CO₂冷凝器二的热侧进口经解吸塔塔顶与解吸塔的内部连通，用于利用LNG气化过程中的释放的冷能提供给CO₂液化；

船舶烟气出口与集成再沸器中的外层高效换热管道的入口相连；外层高效换热管道的出口和烟气二级回热器的热侧入口相连；集成再沸器还包括内层换热管道，其连通在船舶的蒸汽发生器上，烟气二级回热器的热侧出口连通外部设备一，烟气二级回热器的冷侧进口与热回收冷凝器的出口连通，热回收冷凝器的进口与外部设备二相连通，烟气二级回热器的冷侧出口与贫富液回热器的进口相连通，该贫富液回热器的出口与解吸塔的侧壁相连通，且该连通处位于热回收冷凝器的下端和CO₂再生区的上端之间，用于将烟气余热利用的位置嵌入到解吸塔下半段，以达到提高预热利用效率，减少空间占用的目的。

优选地，外层高效换热管道和内层换热管道为盘管式结构，且该外层高效换热管道和内层换热管道盘于一体。

优选地，内层换热管道的入口连接船舶上的蒸汽发生器，蒸汽发生器属于船舶提供的额外热量，用于补充烟气热量不足的情况；内层换热管道的出口连接蒸汽发生器回水口。

优选地，外层高效换热管道和内层换热管道的盘管之间以及与解吸塔的塔壁之间的区域填充不锈钢金属丝，用于增强传热面积，提高传热效率。

优选地，热回收冷凝器的盘管和解吸塔的塔壁之间充满不锈钢金属丝，用于增加热回收冷凝器的换热面积，提高传热效率。

优选地，该碳捕集系统还包括，吸收塔、富液泵、贫液泵、烟气冷却器、烟气三级回热器；

其中，烟气冷却器为外部设备一，烟气二级回热器的热侧出口连通烟气冷却器的入口，烟气冷却器的出口连通烟气三级回热器的入口，烟气三级回热器的出口朝上并位于吸收塔的内部，吸收塔的内底部与富液泵的进口相连通，

其中，富液泵为外部设备二，富液泵的出口经解吸塔的侧壁上端与热回收冷凝器的进口相连；解吸塔底部液体出口和贫液泵的入口相连；贫液泵的出口和贫富液回热器热侧入口相连；贫富液回热器的热侧出口和吸收塔顶部侧边入口相连。

优选地，所述烟气三级回热器位于吸收塔内底部。

优选地，CO₂后处理单元，还包括CO₂气液分离器、调节截止阀、CO₂干燥器、低压CO₂储气罐、CO₂压缩机；

解吸塔中段出口和CO₂气液分离器液相入口相连；解吸塔顶部气体出口和CO₂冷凝器二热侧入口相连；CO₂冷凝器二热侧出口和CO₂气液分离器入口相连；CO₂气液分离器液相出口和贫液泵入口相连；CO₂气液分离器气相出口和调节截止阀入口相连；调节截止阀出口和CO₂干燥器入口相连；CO₂干燥器出口和低压CO₂储气罐入口相连；低压CO₂储气罐出口和CO₂压缩机入口相连；CO₂压缩机出口和CO₂冷凝器一壳侧入口相连；CO₂冷凝器一壳侧出口连接CO₂液体储罐；CO₂冷凝器二冷侧出口连接后续天然气走向。

优选地，该碳捕集系统还包括，烟气后处理单元，其包括贫碳烟气冷凝器、贫碳烟气气液分离器；

该贫碳烟气冷凝器的入口与吸收塔最顶部的出口相连通，贫碳烟气冷凝器的热侧出口和贫碳烟气气液分离器的入口相连；贫碳烟气气液分离器的液相出口和富液泵的入口相连；贫碳烟气气液分离器的气相出口连接船舶烟气管道排放；贫碳烟气冷凝器的冷侧入口输入海水进行冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1. 因为本发明中利用LNG气化过程中的释放的冷能提供给CO₂的液化，将烟气余热利用的位置嵌入到解吸塔下半段，以达到提高预热利用效率，减少空间占用的目的。同时系统内部余热利用方面，完成解吸后的CO₂蒸汽混合物对富溶剂进行预热，对应的蒸汽发生冷凝液化，这部分则嵌入到解吸塔的上半段；多部件形成的共腔式解吸塔减少了CO₂捕集所需要的附加能耗，减少了热量损失，提高了空间利用率，理论成熟、可实施性强。

2.因为本发明中对于船舶烟气余热的利用程度极高；烟气余热分为三级梯度利用，高品位热源用于解吸塔内再生热的提供，中品位热源用于富溶剂的三级预热，低品位热源用于富溶剂的一级预热；烟气余热的高利用程度减少了碳捕集系统对外部能源的需求，减少了碳捕集的成本。

3.因为本发明中将烟气三级回热器嵌入到吸收塔中，提高了船舶碳捕集系统的空间利用率；吸收塔底部富溶剂的存储区域是必要的，用于富液泵入口缓冲，利用固有特性设计烟气三级回热器，使得空间共用，同时提高能源利用效率。

4.因为本发明中系统内双级余热回收结构，除了主流路径贫富液回热器进行热交换以外，设计热回收冷凝器回收再生热中的大量剩余的潜热，实现减少碳捕集系统热需求的目的同时减少系统的冷却负担。

5.因为本发明中共腔式解吸塔的设计将再沸器、CO₂再生过程和热回收冷凝器全部集成在解吸塔内，三者之间的布置关系巧妙结合溶剂的重力作用和烟气的流动路径，极大减少捕集系统的空间占用；集成设计减少整体热量损失。

附图说明

图1为本发明的整各系统流程图；

图2为本发明中集成再沸器的结构示意图。

图中：捕集单元100；吸收塔101；解吸塔102；集成再沸器103；外层高效换热管道1031；内层换热管道1032；热回收冷凝器104；富液泵105；贫液泵106；烟气二级回热器107；贫富液回热器108；烟气冷却器109；烟气三级回热器110；CO₂后处理单元200；CO₂冷凝器二201；二氧化碳气液分离器202；调节截止阀203；CO₂干燥器204；低压CO₂储气罐205；CO₂压缩机206；CO₂冷凝器一 207；烟气后处理单元300；贫碳烟气冷凝器301；贫碳烟气气液分离器302。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的技术方案作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，包括，碳捕集单元100，该碳捕集单元100包括，解吸塔102，其内部沿其竖直向上具有集成再沸器103和热回收冷凝器104、富液泵105、贫液泵106、烟气二级回热器107、贫富液回热器108、烟气冷却器109、烟气三级回热器110；

且解吸塔102的内部还具有CO₂再生区（即解吸塔填料段），该CO₂再生区位于集成再沸器103和热回收冷凝器104之间；且该集成再沸器103能够直接利用烟气，提高船舶碳捕集系统空间利用率，提高烟气余热利用效率。

如图2所示，船舶烟气出口与集成再沸器103中的外层高效换热管道1031（用于通过高温烟气，实现热量充分交换）的入口相连；外层高效换热管道1031的出口和烟气二级回热器107的热侧入口相连；集成再沸器103还包括内层换热管道1032，其连通在船舶的蒸汽发生器上（具体为：内层换热管道的入口连接船舶上的蒸汽发生器，蒸汽发生器用于补充烟气热量不足的情况；内层换热管道的出口连接蒸汽发生器回水口），烟气二级回热器107的热侧出口和烟气冷却器109的入口相连；烟气冷却器109的出口和烟气三级回热器110的入口相连；烟气冷却器109风冷频率的调节能够控制富溶剂在烟气三级回热器110作用下加热的程度；烟气三级回热器110的出口在吸收塔101内，且出口朝上；烟气三级回热器110是富溶剂的初次加热预热器；在吸收塔101内贫溶剂自顶部喷淋而下，在吸收塔填料段和烟气接触发生富集反应；完成富集反应的溶剂成为富溶剂；另外，本实施例中，烟气三级回热器110设在吸收塔101内，可提高船舶碳捕集系统的空间利用率；吸收塔底部富溶剂的存储区域是必要的，用于富液泵入口缓冲，利用固有特性设计烟气三级回热器，使得空间共用，同时提高能源利用效率。

烟气后处理单元300主要包括贫碳烟气冷凝器301、贫碳烟气气液分离器302；该贫碳烟气冷凝器的入口与吸收塔最顶部的出口相连通，贫碳烟气冷凝器的热侧出口和贫碳烟气气液分离器的入口相连；贫碳烟气气液分离器的液相出口和富液泵的入口相连；贫碳烟气气液分离器的气相出口连接船舶烟气管道排放；贫碳烟气冷凝器的冷侧入口输入海水进行冷却；即，吸收塔101最顶部的出口和贫碳烟气冷凝器301的热侧入口相连；贫碳烟气冷凝器301的热侧出口和贫碳烟气气液分离器302的入口相连；贫碳烟气气液分离器302的液相出口和富液泵105的入口相连；富溶剂在吸收塔101底部堆积等待富液泵105运送；富溶剂堆积时在烟气三级回热器110的作用下进行预加热；贫碳烟气气液分离器302的气相出口连接船舶烟气管道排放；贫碳烟气冷凝器301的冷侧入口输入海水进行冷却；

吸收塔101底部液相出口和富液泵105的入口相连；富液泵105的出口和热回收冷凝器104的入口相连；热回收冷凝器104的出口和烟气二级回热器107的冷侧入口相连；烟气二级回热器107的冷侧出口和贫富液回热器108的冷侧入口相连；贫富液回热器108冷侧出口和解吸塔102中段入口连接；且该连通处位于热回收冷凝器104的下端和CO₂再生区的上端之间，用于将烟气余热利用的位置嵌入到解吸塔102下半段，以达到提高预热利用效率，减少空间占用的目的；另外，蒸汽在热回收冷凝器104上液化，受到重力作用坠落至集成热回收冷凝器104中的收集器中，而烟气是根据压力作用向上流动，向下流动的液体在该收集器中被收集，该收集器既可以收集坠落的液体，同时不影响向上流动的气体；目的是节约空间，从而可提高集成度，减少热量损失，本质上是减少设备与外界的总接触面积。

解吸塔102底部液体出口和贫液泵106的入口相连；贫液泵106的出口和贫富液回热器108热侧入口相连；贫富液回热器108的热侧出口和吸收塔101顶部侧边入口相连；热回收冷凝器104被嵌入在解吸塔102的中上段，低温溶剂在热回收冷凝器104中的盘管内流动，高温蒸汽在盘管外流动，实现换热；热回收冷凝器104的盘管和解吸塔102的塔壁之间充满不锈钢金属丝，增加热回收冷凝器104的换热面积，提高传热效率；热回收冷凝器104的盘管上的冷凝水会向下流动，在热回收冷凝器104底部的宝塔收集器上滑落至外围凹槽，从解吸塔102中段出口流出，从而不会干扰解吸塔102下段的温度体系；另外，本系统中存在双级余热回收结构，即CO₂在CO₂再生区再生之后，解吸塔102中的余热分为两部分；一部分，通过底部的贫液泵106运送到贫富液回热器108回收余热，此为第一余热回收结构；另一部分是剩余的蒸汽和二氧化碳的热量在解吸塔102内向上移动，经过热回收冷凝器104换热回收余热，此为第二余热回收结构，第一余热回收结构和第二余热回收结构合为双极余热回收结构。

CO₂后处理单元200，包括CO₂冷凝器二201、CO₂气液分离器202、调节截止阀203、CO₂干燥器204、低压CO₂储气罐205、CO₂压缩机206、 CO₂冷凝器一207；CO₂冷凝器一207的管侧出口连通CO₂冷凝器二201的冷侧入口，另CO₂冷凝器一207的冷源为LNG冷源，CO₂冷凝器二207的热侧进口经解吸塔102塔顶与解吸塔102的内部连通，用于利用LNG气化过程中的释放的冷能提供给CO₂液化；

解吸塔102中段出口和CO₂气液分离器202液相入口相连；解吸塔102顶部气体出口和CO₂冷凝器201热侧入口相连；CO₂冷凝器201热侧出口和CO₂气液分离器202入口相连；CO₂气液分离器202液相出口和贫液泵106入口相连；CO₂气液分离器202气相出口和调节截止阀203入口相连；调节截止阀203出口和CO₂干燥器204入口相连；调节截止阀203的开度大小可以调节解吸塔103内的压力值，从而调节解吸塔102内运输蒸汽的含量，当蒸汽含量过少时，传热效果变差CO₂再生效果变差，当蒸汽含量过大时，大量的蒸汽经过冷凝回流从而造成热量利用率低；调节截止阀203开度调小，解吸塔102内气体堆积，压力提高，蒸汽含量降低；调节阀203开度调大，解吸塔102内气体释放，压力降低，蒸汽含量提高；

CO₂干燥器204出口和低压CO₂储气罐205入口相连；低压CO₂储气罐205出口和CO₂压缩机206入口相连；CO₂压缩机206出口和CO₂冷凝器207壳侧入口相连；CO₂冷凝器207壳侧出口连接CO₂液体储罐；CO₂冷凝器二207管侧入口为LNG输入口；CO₂冷凝器二207管侧出口和CO₂冷凝器一201冷侧入口相连；CO₂冷凝器一201冷侧出口连接后续天然气走向；

外层高效换热管道1031和内层换热管道1032为盘管式结构，且该外层高效换热管道1031和内层换热管道1032盘于一体，内层换热管道1032的入口连接船舶上的蒸汽发生器，蒸汽发生器属于船舶提供的额外热量，用于补充烟气热量不足的情况；内层换热管道1032的出口连接蒸汽发生器回水口（内层换热管道1032内流动船舶主机缸套水，实现缸套水对吸收剂的换热），另外，该高效换热管道1031上安装缸套水流量调节阀（图中未示出），该钢套水流量调节阀的开度大小取决于高效换热管道1031所提供的热量能否满足吸收剂热量需求；

集成再沸器103中的外层高效换热管道1031和内层换热管道1032的盘管之间以及盘管和解吸塔103的塔壁之间的区域填充不锈钢金属丝来增强传热面积，提高传热效率。

另外，本发明中的烟气余热分为三级梯度利用，高品位热源用于解吸塔内再生热的提供，中品位热源用于富溶剂的三级预热，低品位热源用于富溶剂的一级预热；具体为：集成再沸器103完成120℃以上的高品位热量用于二氧化碳再生（富溶剂的四级升温），烟气二级回热器107完成70℃以上的中品位热量用于富溶剂的三级升温，烟气三级回热器110完成40℃以上的低品位热量用于富溶剂的一级升温，烟气冷却器109动态调控烟气余热以满足烟气三级回热器110出口40℃的要求；烟气余热的高利用程度减少了碳捕集系统对外部能源的需求，减少了碳捕集的成本；另外，对于富溶剂的加热分为四个阶段，烟气三级回热器110完成一级加热，目标温度50-60℃，热回收冷凝器104完成二级加热，目标温度65-80℃，烟气二级回热器107完成三级加热，目标温度90-100℃；集成再沸器103完成最终加热，达成115℃解吸温度。

集成再沸器103中的蒸汽通过CO₂再生区与富溶剂换热，热回收冷凝器104中蒸汽和二氧化碳混合物降温冷凝，冷凝水被收集流入CO₂气液分离器202；

热回收冷凝器104底部的收集器形如宝塔（如图1所示），冷溶剂又重力下落并沿收集器外形被收集到边缘，气体通过两层塔顶间隙中往上流通，避免冷凝水对下方热体系造成干扰。

调节截止阀203控制再生CO₂的流出，所控开度依据解吸塔102内CO₂再生速率和低压CO₂储气罐205中CO₂的消耗速率，控制目标为解吸塔102的内部压力，解吸塔102的内部压力决定CO₂的再生能耗减少量。

低压CO₂储气罐205中具有压力，CO₂压缩机206将CO₂压缩至5MPa；能耗大幅度降低，CO₂冷凝器207通入10℃低温水完成CO₂液化，随后冷却水被通入CO₂冷凝器201，实现CO₂中液体的冷凝。

下文结合一具体实施例加以说明：

以一艘配备双燃料主机(Wärtsilä 12V50DF)的Kamsarmax型船作为参考船。船舶载重81190 DWT，参考航速14节，最大持续功率9930 kW。碳捕集系统使用的溶剂为MEA溶剂（单乙醇胺溶剂）；船舶烟气从外层高效换热管道1031的入口进入，进入温度为268℃，经过换热外层高效换热管道1031输出温度为105℃。船舶提供额外热源以蒸汽形式进入内层换热管道1032入口，内层换热管道1032出口回到船舶的蒸汽发生器，该回路在烟气热量提供不足时开启，蒸汽流量为热量缺口大小调控；进一步烟气以105℃进入烟气二级回热器107，给富溶剂提供热量并以60℃流出。在烟气冷却器109的温度调节下使得烟气从烟气三级回热器110出口流出时温度为40℃。此时烟气在吸收塔101内被释放，在该吸收塔填料段和贫溶剂充分接触进行化学反应；富溶剂堆积在烟气三级回热器110进行一级预热，输出时温度达到44℃。经过吸收反应的烟气在反应热的作用下升温至45℃，随后从吸收塔101塔顶出口流出，在贫碳烟气冷却器301中进行冷却，在海水作为冷源的作用下贫碳烟气降温到23℃。经过气液分离，干燥的贫碳烟气进入船舶排烟道排出，分离出来的液体重新在富液泵105的作用下回归系统。

MEA溶剂在吸收塔101内和烟气进行反应得到富溶剂，富溶剂在吸收塔101底部烟气三级回热器110堆积，在浸没式换热的同时为富液泵105的泵送进行缓冲；富溶剂泵105送44℃富溶剂经过热回收冷凝器104进行二级预热，温度上升至55℃，随后在烟气二级回热器107的三级预热下温度上升至60℃。在贫富液回热器108中升温至104℃随后进入解吸塔102中段入口，在解吸塔102填料段（即CO₂再生区）和蒸汽换热升温至115℃。当富溶剂在这个温度下解吸，大量的CO₂再生，富溶剂进入集成再沸器103中之后，由于热量充足会进行二次解吸，富溶剂在这个过程中转化为贫溶剂。贫液泵106将集成再沸器103中117℃贫溶剂泵送至贫富液回热器108，将热量传递至富溶剂，贫溶剂降温到65℃。随后贫溶剂被送到吸收塔101的顶部侧面入口，在吸收塔101中喷淋。这个过程实现了从烟气中搬运CO₂至独立空间的过程，多处空间和热量的高效利用使得系统更加紧凑，能源利用率更高，对外界的热量需求更小。

解吸塔102中填料段，再生出来的CO₂和未被换热的蒸汽共同进入热回收冷凝器104，在这个区域混合气体被降温至45℃，大部分蒸汽冷凝水坠落至热回收冷凝器104的收集器内，并被引导至CO₂气液分离器202中。剩下气体在CO₂冷凝器201进一步降温，分离残余的水分。干燥的CO₂气体从CO₂气液分离器202气体出口输出，在调节截止阀203的调节下输出。调节截止阀203通过控制CO₂输出的压降来控制解吸塔内的压力水平，解吸塔压力变化会影响水蒸气的温度和产量，从而反向调节解吸塔内的再生过程的传热量。通过调节截止阀203的二氧化碳经过CO₂干燥器204、低压CO₂储气罐205和CO₂压缩机206之后进入CO₂冷凝器二207，LNG在CO₂冷凝器二207的管侧内气化产生大量的高品位冷能，高压CO₂降温之后液化输出，存储在CO₂液体储罐内。LNG同过梯度利用产生的低品位冷能用于CO₂冷凝器一201中的水蒸气降温冷凝。气化之后的天然气输出该系统，进一步温度调节之后作为船舶燃料。

本发明通过梯度利用LNG气化过程中的冷能和梯度利用烟气余热的方式来进行船舶烟气中的CO₂捕集，解决了捕集能耗高以及液化所需的冷能需求；同时在此基础上设计共腔式解吸塔和吸收塔大幅度减少了系统空间占用，提高碳捕集系统在船舶上应用的空间利用率，具有良好的技术可行性和经济性。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于；该碳捕集系统包括，

碳捕集单元，其包括，解吸塔，其内部沿其竖直向上具有集成再沸器和热回收冷凝器；

且所述解吸塔的内部还具有CO₂再生区，该CO₂再生区位于集成再沸器和热回收冷凝器之间；

CO₂后处理单元，包括，CO₂冷凝器一和CO₂冷凝器二，其管侧出口连通CO₂冷凝器二的冷侧入口，另CO₂冷凝器一的冷源为LNG冷源，CO₂冷凝器二的热侧进口经解吸塔塔顶与解吸塔的内部连通，用于利用LNG气化过程中的释放的冷能提供给CO₂液化；

船舶烟气出口与集成再沸器中的外层高效换热管道的入口相连；外层高效换热管道的出口和烟气二级回热器的热侧入口相连；集成再沸器还包括内层换热管道，其连通在船舶的蒸汽发生器上，烟气二级回热器的热侧出口连通外部设备一，烟气二级回热器的冷侧进口与热回收冷凝器的出口连通，热回收冷凝器的进口与外部设备二相连通，烟气二级回热器的冷侧出口与贫富液回热器的进口相连通，该贫富液回热器的出口与解吸塔的侧壁相连通，且该连通处位于热回收冷凝器的下端和CO₂再生区的上端之间，用于将烟气余热利用的位置嵌入到解吸塔下半段，以达到提高预热利用效率，减少空间占用的目的。

2.根据权利要求1所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：外层高效换热管道和内层换热管道为盘管式结构，且该外层高效换热管道和内层换热管道盘于一体。

3.根据权利要求2所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：

内层换热管道的入口连接船舶上的蒸汽发生器，蒸汽发生器用于补充烟气热量不足的情况；内层换热管道的出口连接蒸汽发生器回水口。

4.根据权利要求3所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：

外层高效换热管道和内层换热管道的盘管之间以及与解吸塔的塔壁之间的区域填充不锈钢金属丝，用于增强传热面积，提高传热效率。

5.根据权利要求4所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：热回收冷凝器的盘管和解吸塔的塔壁之间充满不锈钢金属丝，用于增加热回收冷凝器的换热面积，提高传热效率。

6.根据权利要求5所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：该碳捕集系统还包括，

吸收塔、富液泵、贫液泵、烟气冷却器、烟气三级回热器；

其中，烟气冷却器为外部设备一，烟气二级回热器的热侧出口连通烟气冷却器的入口，烟气冷却器的出口连通烟气三级回热器的入口，烟气三级回热器的出口朝上并位于吸收塔的内部，吸收塔的内底部与富液泵的进口相连通；

其中，富液泵为外部设备二，富液泵的出口经解吸塔的侧壁上端与热回收冷凝器的进口相连；解吸塔底部液体出口和贫液泵的入口相连；贫液泵的出口和贫富液回热器热侧入口相连；贫富液回热器的热侧出口和吸收塔顶部侧边入口相连。

7.根据权利要求6所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：所述烟气三级回热器位于吸收塔内底部。

8.根据权利要求7所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：CO₂后处理单元，还包括CO₂气液分离器、调节截止阀、CO₂干燥器、低压CO₂储气罐、CO₂压缩机；

解吸塔中段出口和CO₂气液分离器液相入口相连；解吸塔顶部气体出口和CO₂冷凝器二热侧入口相连；CO₂冷凝器二热侧出口和CO₂气液分离器入口相连；CO₂气液分离器液相出口和贫液泵入口相连；CO₂气液分离器气相出口和调节截止阀入口相连；调节截止阀出口和CO₂干燥器入口相连；CO₂干燥器出口和低压CO₂储气罐入口相连；低压CO₂储气罐出口和CO₂压缩机入口相连；CO₂压缩机出口和CO₂冷凝器一壳侧入口相连；CO₂冷凝器一壳侧出口连接CO₂液体储罐；CO₂冷凝器二冷侧出口连接后续天然气走向。

9.根据权利要求8所述的一种用于LNG船舶的共腔式碳捕集系统，其特征在于：该碳捕集系统还包括，烟气后处理单元，其包括贫碳烟气冷凝器、贫碳烟气气液分离器；

该贫碳烟气冷凝器的入口与吸收塔最顶部的出口相连通，贫碳烟气冷凝器的热侧出口和贫碳烟气气液分离器的入口相连；贫碳烟气气液分离器的液相出口和富液泵的入口相连；贫碳烟气气液分离器的气相出口连接船舶烟气管道排放；贫碳烟气冷凝器的冷侧入口输入海水进行冷却。