CN215602232U - 一种用于农业的直接空气碳捕集系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种用于农业的直接空气碳捕集系统，涉及碳捕集领域。用于农业的直接空气碳捕集系统包括碳捕集组件、加湿组件和农业栽培厂房，碳捕集组件连接有空气进气管路、进气风机和空气排气管路，碳捕集组件中填充有湿法再生吸附材料；加湿组件与碳捕集组件之间还连接有加湿管路，碳捕集组件与农业栽培厂房之间连通有并联布置的第一换气管路和第二换气管路，第一换气管路上串接有换气风机，换气风机的换气方向为由农业栽培厂房向碳捕集组件。脱附模式时，利用换气风机将农业栽培厂房中的气体输送至碳捕集组件中，加湿组件通过加湿管路向碳捕集组件中供应水液，无需加热即可脱附CO2，有效降低捕集能耗，并防止对作物生长造成不利影响。

Description

一种用于农业的直接空气碳捕集系统
技术领域
本实用新型涉及碳捕集技术领域，特别是涉及一种用于农业的直接空气碳捕集系统。
背景技术
直接空气碳捕集作为一种负碳排放技术，对降低空气中CO2气体含量具有重要意义。研究表明，植物在CO2气体浓度为0.08％至0.1％的空气环境中，可显著提高其光合作用的效率。
目前，发展出了采用直接空气碳捕集技术来促进农作物生产的应用。如授权公告号为CN207928951U、授权公告日为2018.10.02的中国实用新型专利公开了一种捕获大气中二氧化碳用于设施农业的装置，并具体公开了该装置包括吸附进气管、吸附出气管、脱附进气管、脱附出气管、第一阀门与第二阀门，以及吸脱附床层、风机、第一CO2浓度检测装置、第二CO2浓度检测装置和温控装置，控制第一阀门和第二阀门连通相应的管路，使外部空气进入吸脱附床层中，CO2被吸附在吸脱附床层处，实现空气中CO2的收集。
当吸脱附床层处于脱附状态时，将第一阀门和第二阀门的连通方向进行切换，打开温控装置对吸附床层加热，并通过风机将温室大棚内的空气泵入吸脱附床层内进行脱附，以增加温室大棚内CO2的浓度。
现有技术中的捕获大气中二氧化碳用于设施农业的装置在脱附状态工作时，需要温控装置加热吸脱附床层才能使CO2脱附，加热能耗大且脱附效率低，另外，加热后空气的温度较高，对温室大棚中作物的生长造成影响。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种用于农业的直接空气碳捕集系统，以解决需要温控装置加热吸脱附床层才能使CO2脱附，加热能耗大且脱附效率低，且加热后空气的温度较高，对温室大棚中作物的生长造成影响的问题。
本实用新型的用于农业的直接空气碳捕集系统的技术方案为：
用于农业的直接空气碳捕集系统包括碳捕集组件、加湿组件和农业栽培厂房，所述碳捕集组件上连接有空气进气管路、进气风机和空气排气管路，所述碳捕集组件中填充有湿法再生吸附材料；
所述加湿组件与所述碳捕集组件之间还连接有加湿管路，所述碳捕集组件与所述农业栽培厂房之间连通有并联布置的第一换气管路和第二换气管路，所述第一换气管路上串接有换气风机，所述换气风机的换气方向为由所述农业栽培厂房向所述碳捕集组件。
进一步的，所述第二换气管路上串接有气水分离器，所述气水分离器设有出水口和出气口，所述出气口与所述第二换气管路连接，所述出水口连接有回水管路。
进一步的，所述加湿组件包括水箱以及连接所述水箱的加湿泵或雾化器，所述加湿管路连接于所述碳捕集组件与所述加湿泵之间，所述回水管路的另一端与所述水箱连接；或者，所述加湿管路连接于所述碳捕集组件与所述雾化器之间。
进一步的，所述空气进气管路上串接有进气阀，所述空气排气管路上串接有排气阀；所述第一换气管路上串接有第一换气阀，所述第二换气管路上串接有第二换气阀。
进一步的，还包括控制电路，所述控制电路分别与所述进气阀、所述排气阀、所述第一换气阀、所述第二换气阀以及所述进气风机、所述换气风机和所述加湿泵电连接；
在吸附模式时，所述控制电路控制所述进气阀、所述排气阀和所述进气风机开启，关闭所述第一换气阀、所述第二换气阀、所述换气风机和所述加湿泵；
在脱附模式时，所述控制电路控制所述进气阀、所述排气阀和所述进气风机关闭，开启所述第一换气阀、所述第二换气阀、所述换气风机和所述加湿泵。
进一步的，所述碳捕集组件上设有排水口，所述排水口与所述加湿组件之间还连接有排水管路，所述加湿管路、所述排水管路上分别串接有水阀。
进一步的，所述碳捕集组件包括至少两个并列布置的碳捕集单元，至少两个所述碳捕集单元分别与所述空气进气管路、所述空气排气管路、所述第一换气管路、所述第二换气管路以及所述加湿管路之间连接有支路。
进一步的，所述空气进气管路的支路上均设有所述进气阀，所述空气排气管路的支路上均设有所述排气阀，所述第一换气管路的支路上均设有所述第一换气阀，所述第二换气管路的支路上均设有所述第二换气阀，所述加湿管路的支路和所述排水管路的支路上均设有所述水阀。
进一步的，所述湿法再生吸附材料为胺基离子交换树脂。
进一步的，所述农业栽培厂房中设有气体分配管路，所述气体分配管路与所述第二换气管路连通，所述气体分配管路上间隔设置有多个气体喷头。
有益效果：该用于农业的直接空气碳捕集系统采用了碳捕集组件、加湿组件和农业栽培厂房的设计形式，碳捕集组件连接有空气进气管路和空气排气管路，利用进气风机将外界空气通入碳捕集组件中，由碳捕集组件中的湿法再生吸附材料来吸收空气中的CO2，此为吸附模式。在碳捕集组件与农业栽培厂房之间连通有并联布置的第一换气管路和第二换气管路，第一换气管路上串接有换气风机，利用换气风机将农业栽培厂房中的气体输送至碳捕集组件中，加湿组件通过加湿管路向碳捕集组件中供应水液，提高湿法再生吸附材料的湿度并使吸附其中的CO2解吸，此为脱附模式；随后经第二换气管路循环至农业栽培厂房，该循环气体中的CO2浓度更高，从而为农作物提供更适合生长的气体环境。
本方案中的碳捕集组件采用了湿法再生吸附材料，相比于现有技术中需要温控装置加热吸脱附床层才能使CO2脱附，避免了加热能耗大且脱附效率低的问题；更关键的是，无需加热即可实现CO2脱附的目的，防止出现加热后空气的温度较高，不至于对温室大棚中作物的生长造成不利影响。
附图说明
图1为本实用新型的用于农业的直接空气碳捕集系统的具体实施例中用于农业的直接空气碳捕集系统的结构示意图；
图2为本实用新型的用于农业的直接空气碳捕集系统的具体实施例中用于农业的直接空气碳捕集系统的原理示意图。
图中：1－碳捕集组件、10－碳捕集单元、11－空气进气管路、110－进气风机、111－进气阀、12－空气排气管路、121－排气阀、13－第一换气管路、130－换气风机、131－第一换气阀、14－第二换气管路、141－第二换气阀、15－加湿管路、16－回水管路、2－加湿组件、20－水箱、21－加湿泵、22－水阀、23－排水管路、3－农业栽培厂房、30－气体分配管路、31－气体喷头、4－气水分离器、5－控制电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型的用于农业的直接空气碳捕集系统的具体实施例1，如图1、图2所示，用于农业的直接空气碳捕集系统包括碳捕集组件1、加湿组件2和农业栽培厂房3，碳捕集组件1上连接有空气进气管路11、进气风机110和空气排气管路12，碳捕集组件1中填充有湿法再生吸附材料；加湿组件2与碳捕集组件1之间还连接有加湿管路15，碳捕集组件1与农业栽培厂房3之间连通有第一换气管路13和第二换气管路14，第一换气管路13与第二换气管路14并联布置，且第一换气管路上串接有换气风机130，换气风机130的换气方向为由农业栽培厂房3向碳捕集组件1。
该用于农业的直接空气碳捕集系统采用了碳捕集组件1、加湿组件2和农业栽培厂房3的设计形式，碳捕集组件1连接有空气进气管路11和空气排气管路12，利用进气风机110将外界空气通入碳捕集组件1中，由碳捕集组件1中的湿法再生吸附材料来吸收空气中的CO2，此为吸附模式。在碳捕集组件1与农业栽培厂房3之间连通有并联布置的第一换气管路13和第二换气管路14，第一换气管路13上串接有换气风机130，利用换气风机130将农业栽培厂房3中的气体输送至碳捕集组件1中，加湿组件2通过加湿管路15向碳捕集组件1中供应水液，提高湿法再生吸附材料的湿度并使吸附其中的CO2解吸，此为脱附模式；随后经第二换气管路14循环至农业栽培厂房3，该循环气体中的CO2浓度更高，从而为农作物提供更适合生长的气体环境。
本方案中的碳捕集组件1采用了湿法再生吸附材料，即在低湿度环境中吸收CO2，在高湿度环境中释放CO2，相比于现有技术中需要温控装置加热吸脱附床层才能使CO2脱附，避免了加热能耗大且脱附效率低的问题；更关键的是，无需加热即可实现CO2脱附的目的，防止出现加热后空气的温度较高，不至于对温室大棚中作物的生长造成不利影响。具体的，该湿法再生吸附材料优选为胺基离子交换树脂，填充方式可为颗粒填充或膜组件填充。
在本实施例中，第二换气管路14上串接有气水分离器4，气水分离器4设有出水口和出气口，气水分离器4的出气口与第二换气管路14连接，气水分离器4的出水口连接有回水管路16。其中，加湿组件2包括水箱20以及连接水箱20的加湿泵21，加湿管路15连接于加湿泵21与碳捕集组件1之间，回水管路16的另一端与水箱20连接。由于CO2脱附后与水液一同排入第二换气管路14中，通过气水分离器4将气体中水液分离，并使水液能够得到回收利用。
为了满足不同的使用需求，在其他实施例中，可将加湿泵替换成雾化器，加湿管路连接于碳捕集组件与雾化器之间，雾化器具体为超声波雾化器，用于将水雾化后喷入碳捕集组件中。
空气进气管路11上串接有进气阀111，空气排气管路12上串接有排气阀121；第一换气管路13上串接有第一换气阀131，第二换气管路14上串接有第二换气阀141。该用于农业的直接空气碳捕集系统还包括控制电路5，控制电路5分别与空气进气管路11上的进气阀111、空气排气管路12上的排气阀121、第一换气管路13上的第一换气阀131、第二换气管路14上的第二换气阀141以及进气风机110、换气风机130和加湿泵21电连接。
在吸附模式时，控制电路5控制进气阀111、排气阀121和进气风机110开启，关闭第一换气阀131、第二换气阀141、换气风机130和加湿泵21，利用碳捕集组件1将空气中的CO2吸附后，通过空气排气管路12直接将空气排放至大气中；在脱附模式时，控制电路5控制进气阀111、排气阀121和进气风机110关闭，开启第一换气阀131、第二换气阀141、换气风机130和加湿泵21，农业栽培厂房3中的气体与水液供应至碳捕集组件1，利用湿法解吸使CO2释放并通入农业栽培厂房3中。
碳捕集组件1上设有排水口，碳捕集组件1的排水口与加湿组件2的水箱20之间还连接有排水管路23，加湿管路15、排水管路23上分别串接有水阀22。其中，碳捕集组件1包括至少两个并列布置的碳捕集单元10，至少两个碳捕集单元10分别与空气进气管路11、空气排气管路12、第一换气管路13、第二换气管路14以及加湿管路15之间连接有支路。空气进气管路11的支路上均设有进气阀111，空气排气管路12的支路上均设有排气阀121，第一换气管路13的支路上均设有第一换气阀131，第二换气管路14的支路上均设有第二换气阀141，加湿管路15的支路和排水管路23的支路上均设有水阀22。
具体的，碳捕集单元10并列布置设有三个，控制电路5先控制第一个碳捕集单元对应支路上的第一换气阀131、第二换气阀141以及水阀22开启，对第一个碳捕集单元进行CO2解吸，解吸完成后再控制第二个碳捕集单元对应支路上的第一换气阀131、第二换气阀141以及水阀22开启，对第二个碳捕集单元进行CO2解吸，与此同时，控制第一个碳捕集单元对应支路上的进气阀111和排气阀121开启，实现第一个碳捕集单元的同步吸附CO2，如此使三个碳捕集单元10循环往复工作，从不断地将空气中的吸附CO2在碳捕集单元10中，并使CO2解吸进入农业栽培厂房3中直接利用。
另外，在农业栽培厂房3中设有气体分配管路30，气体分配管路30与第二换气管路14连通，气体分配管路30上间隔设置有多个气体喷头31，以便将含有高浓度CO2的气体均匀地分散至农业栽培厂房3中。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，包括碳捕集组件、加湿组件和农业栽培厂房，所述碳捕集组件上连接有空气进气管路、进气风机和空气排气管路，所述碳捕集组件中填充有湿法再生吸附材料；
所述加湿组件与所述碳捕集组件之间还连接有加湿管路，所述碳捕集组件与所述农业栽培厂房之间连通有并联布置的第一换气管路和第二换气管路，所述第一换气管路上串接有换气风机，所述换气风机的换气方向为由所述农业栽培厂房向所述碳捕集组件。
2.根据权利要求1所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述第二换气管路上串接有气水分离器，所述气水分离器设有出水口和出气口，所述出气口与所述第二换气管路连接，所述出水口连接有回水管路。
3.根据权利要求2所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述加湿组件包括水箱以及连接所述水箱的加湿泵或雾化器，所述加湿管路连接于所述碳捕集组件与所述加湿泵之间，所述回水管路的另一端与所述水箱连接；或者，所述加湿管路连接于所述碳捕集组件与所述雾化器之间。
4.根据权利要求3所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述空气进气管路上串接有进气阀，所述空气排气管路上串接有排气阀；所述第一换气管路上串接有第一换气阀，所述第二换气管路上串接有第二换气阀。
5.根据权利要求4所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，还包括控制电路，所述控制电路分别与所述进气阀、所述排气阀、所述第一换气阀、所述第二换气阀以及所述进气风机、所述换气风机和所述加湿泵电连接；
在吸附模式时，所述控制电路控制所述进气阀、所述排气阀和所述进气风机开启，关闭所述第一换气阀、所述第二换气阀、所述换气风机和所述加湿泵；
在脱附模式时，所述控制电路控制所述进气阀、所述排气阀和所述进气风机关闭，开启所述第一换气阀、所述第二换气阀、所述换气风机和所述加湿泵。
6.根据权利要求4所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述碳捕集组件上设有排水口，所述排水口与所述加湿组件之间还连接有排水管路，所述加湿管路、所述排水管路上分别串接有水阀。
7.根据权利要求6所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述碳捕集组件包括至少两个并列布置的碳捕集单元，至少两个所述碳捕集单元分别与所述空气进气管路、所述空气排气管路、所述第一换气管路、所述第二换气管路以及所述加湿管路之间连接有支路。
8.根据权利要求7所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述空气进气管路的支路上均设有所述进气阀，所述空气排气管路的支路上均设有所述排气阀，所述第一换气管路的支路上均设有所述第一换气阀，所述第二换气管路的支路上均设有所述第二换气阀，所述加湿管路的支路和所述排水管路的支路上均设有所述水阀。
9.根据权利要求1所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述湿法再生吸附材料为胺基离子交换树脂。
10.根据权利要求1所述的用于农业的直接空气碳捕集系统，其特征是，所述农业栽培厂房中设有气体分配管路，所述气体分配管路与所述第二换气管路连通，所述气体分配管路上间隔设置有多个气体喷头。
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