CN220696272U - 一种集除油烟及碳捕集联用的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种集除油烟及碳捕集联用的装置，包括除油烟系统、反应单元、加热单元、换热单元、干燥单元、压缩冷却单元和储存单元，其中反应单元内设置有用于吸附/解析二氧化碳的碱基吸附剂；本实用新型通过各个系统的布置和排布，采用碱基吸附剂与二氧化碳进行反应能够有效的降低二氧化碳的排放量，同时再通过加热对碱基吸附剂的解析反应，实现循环使用以及二氧化碳的收集，同时还能实现水循环利用，有效的形成循环用于除去商业大楼和居民楼产生的油烟，对一定时间段内多用户去除油烟后的气体进行集中碳捕集，经碳捕集后的气体排入大气，有效的降低二氧化碳的排放量，具有很强的实用性。
Description
技术领域
本实用新型属于碳捕集领域，特别涉及一种集除油烟及碳捕集联用的装置。
背景技术
二氧化碳过度排放导致全球气候变暖、南北极冰川融化、海平面上升等一系列气候灾害，二氧化碳捕集利用与封存技术(CCUS)被认为是实现二氧化碳减排的有效技术手段。
目前碳捕集领域主要围绕较大的点源排放开展研究，例如化石燃料电厂、钢铁冶炼工程等领域，而二氧化碳排放相对较少的点源因其具有小且分散的特点，往往会被忽略，比如人们日常餐饮活动排放的二氧化碳，但随着城镇化快速发展，人们居住越来越集中，居民楼、公寓、商住大楼等人口密度相对集中，导致餐饮活动排放的二氧化碳点源由小变大，这些点源二氧化碳排放不得不引起重视。
目前技术比较成熟且进入示范阶段的碳捕集方法主要为化学吸收法，化学吸收法具有处理量大、选择性高的优点，也存在溶剂易腐蚀设备，在含氧环境中性能降解明显及容易蒸发造成损失，同时化学吸收法需要同时配备吸收塔和再生塔，还具有占地面积大且溶剂再生需要高能耗等不足。
实用新型内容
本申请实施例提供了一种集除油烟及碳捕集联用的装置与方法，以至少解决现有生活中油烟二氧化碳排放量大的问题。
本实用新型提供一种集除油烟及碳捕集联用的装置，包括：
除油烟系统，用于餐饮油烟气抽取及油烟去除；
碳捕集系统，设置于所述除油烟系统下游，用于对所述油烟气体中二氧化碳捕集，包括：
反应单元，其与除油烟系统相连，所述反应单元内设置有用于吸附/解析二氧化碳的碱基吸附剂；
加热单元，其与反应单元相连并向反应单元提供加热水蒸气；
换热单元，其同时与反应单元和加热单元相连，并对反应单元解析后的混合气和进入加热单元的给水进行换热；
干燥单元，其与换热单元相连，对二氧化碳和水的混合气体进行干燥分流；
压缩冷却单元，其与干燥单元相连，用于对二氧化碳气体进行压缩及冷却；
储存单元，其与压缩冷却单元相连，用于存储或输送加压冷却后的液体二氧化碳。
所述碱基吸附剂为碳酸钠，具体吸附/解析反应如下：
吸附反应为Na2CO3+H2O+CO2→2NaHCO3；
解析反应为2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2。
所述加热单元，其与反应单元和换热单元相连，抽取从换热单元预热后的水，加热为水蒸气后输送至反应单元，为反应单元开展解析反应提供热源。
反应单元可开展吸附/解析反应，反应单元设置为固定床形式，所述碱基吸附剂可拆卸式设置于所述固定床的床体内。
所述加热单元和换热单元连接，能够向加热单元提供预热水源。
所述除油烟系统与所述碳捕集系统之间以及所述碳捕集系统的内部管路上均设置有控制电磁阀，且各电磁阀均通过远程控制打开或关闭。
所述压缩冷却单元对经过换热干燥后的二氧化碳气体进行压缩冷却为液体二氧化碳。
所述除油烟系统和反应单元之间设置有风机。
本实用新型主要具备以下有益效果：本实用新型通过各个系统的布置和排布，采用碱基吸附剂与二氧化碳进行反应能够有效的降低二氧化碳的排放量，同时再通过加热对碱基吸附剂的解析反应，实现循环使用以及二氧化碳的收集，同时还能实现水循环利用，有效的形成循环用于除去商业大楼和居民楼产生的油烟，对一定时间段内多用户去除油烟后的气体进行集中碳捕集，经碳捕集后的气体排入大气，有效的降低二氧化碳的排放量，具有很强的实用性。
本实用新型至少具有以下有点：
(1)充分考虑到小二氧化碳点源集中排放碳捕集问题。
(2)本装置与反应单元能够开展吸附反应也能开展解析反应，最大限度利用反应器，节省成本的同时减少占地面积。
(3)充分利用经除油烟系统处理的烟气特点，选取碱基固体吸附剂直接进行碳捕集。
(4)选取的碱基固体吸附剂，避免了溶剂腐蚀设备、蒸发等问题；使用的碱基固体吸附剂在经过多次吸附/解析反应后吸附容量降低，可从反应单元中取出进行碱基负载后可再循环使用。
(5)因经除油烟系统处理的烟气本身具有一定温度，故吸附反应可直接进行，解析反应为放热反应，需要提供额外的热源，但解析反应产生的二氧化碳与水混合气与进入加热单元前的给水可进行充分换热，最大程度降低了碳捕集系统整体能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型系统流程图。
图中：1、除油烟系统；2、反应单元；3、加热单元；4、换热单元；5、干燥单元；6、压缩冷却单元；7、储存单元；8、风机；9、第一电磁阀；10、第二电磁阀；11、第三电磁阀；12、第四电磁阀；13、第五电磁阀；14、第六电磁阀；15、第七电磁阀；16、第八电磁阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以是管道连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，本实施例公开了一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其结构包括除油烟系统1、反应单元2、加热单元3、换热单元4、干燥单元5、压缩冷却单元6和储存单元7，用于除去商业大楼和居民楼产生的油烟，对一定时间段内多用户去除油烟后的气体进行集中碳捕集，经碳捕集后的气体排入大气，有效的降低二氧化碳的排放量。
如图1所示，除油烟系统1，用于油烟气的抽取及油烟吸附去除，此处为现有技术；
本实施例中，碳捕集系统，设置于所述除油烟系统1下游，用于对所述油烟气体中二氧化碳捕集，包括：
反应单元2与除油烟系统1相连，用于对去除油烟后的气体进行二氧化碳吸附/解析反应，反应单元2可开展吸附/解析反应，反应单元2设置为固定床形式，所述碱基吸附剂可拆卸式设置于所述固定床的床体内，因经除油烟系统1处理的烟气本身具有一定温度，故反应单元2可实现直接对除油烟系统1输送过来的气体进行二氧化碳吸附反应，在固体吸附剂吸附容量达到一定程度后可通过加热方式对吸附剂上的二氧化碳进行解析。
同时除油烟系统1和反应单元2之间设置有风机8，方便烟气流动。
在本实施例中采用碳酸钠作为吸附剂，以浸渍碳酸钠制备的分子筛吸附剂为例，具体吸附/解析反应如下：
吸附反应：Na2CO3+H2O+CO2→2NaHCO3
解析反应：2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2。
本实施例中，换热单元4与反应单元2相连，换热单元4是对反应单元2解析后的混合气进行降温，同时对进入加热单元3前的给水进行预热；
本实施例中，加热单元3同时与反应单元2以及换热单元4相连，抽取从换热单元4预热后的水，加热为水蒸气后输送至反应单元2，为反应单元2开展解析反应提供热源，而且通过水蒸气作为热源不会引入新的成分；
本实施例中，干燥单元5与换热单元4相连，对经过换热器降温的二氧化碳和水混合气体进行干燥，除去多余水份，且多余水份经过管道反流至换热单元4中进行重复使用；
本实施例中，压缩冷却单元6与干燥单元5相连，用于对二氧化碳气体进行压缩及冷却；
本实施例中，储存单元7与压缩冷却单元6相连，用于存储或输送加压冷却后的液体二氧化碳。
加热单元3连接反应单元2和换热单元4，经换热单元4预热后的水进入加热单元3加热成水蒸气后进入反应单元2，为反应单元2开展解析反应提供热源；
换热单元4利用从反应单元2中解析的二氧化碳与水混合气体的温度对进入加热单元3前的给水进行预热，同时将二氧化碳与水混合气体进行降温，经降温后的混合气经干燥单元去除水后进入压缩冷却单元6，经干燥去除的水回用为给水再进入换热单元4；
除油烟系统1与碳捕集系统之间以及碳捕集系统的内部管路上均设置有控制电磁阀，且各电磁阀均通过远程控制打开或关闭。
具体的，除油烟系统1和反应单元2之间设置有第一电磁阀9，反应单元2和加热单元3之间设置有第二电磁阀10，加热单元3和换热单元4之间设置有第三电磁阀11，反应单元2和换热单元4之间设置有第四电磁阀12，换热单元4和干燥单元5之间设置有第五电磁阀13和第六电磁阀14；其中，第五电磁阀13设置于水回流管道上，且还与外界连通用于补水，第六电磁阀14用于混合气体进入到干燥单元5中，干燥单元5与压缩冷却单元6之间设置有第七电磁阀15，压缩冷却单元6与储存单元7之间设置有第八电磁阀16。
在另一个实施例中，上述各电磁阀均可通过远程控制方式打开或关闭。
压缩冷却单元6对经过换热干燥后的二氧化碳气体进行压缩冷却为液体二氧化碳；
储存单元7与压缩冷却单元6相连，对压缩冷却后的液体二氧化碳存储或输送。
该装置可设置于商业大楼或居民楼楼顶，对一定时间段内多户经油烟处理后的气体进行集中的碳捕集，具体的工作原理如下：
当多用户排放的烟气进入除油烟系统1时，反应单元2处于吸附反应模式，此时打开风机8和第一电磁阀9和第八电磁阀16，关闭第二电磁阀10、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀13、第六电磁阀14、第七电磁阀15，气体进入反应单元2后，因烟气本身具有一定温度，反应单元2的吸附剂对气体中的二氧化碳进行选择性吸附，经吸附反应后的气体排入大气；
反应单元21中安装的吸附剂容量可供多用户一段时间内排放的烟气进行碳捕集；
当吸附剂吸附容量接近饱和前，选取除油烟系统1不工作时间，将反应单元2变换为解析反应模式，此时关闭风机8、第一电磁阀9和第八阀门16，打开第二电磁阀10、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀13、第六电磁阀14、第七电磁阀15，首先加热单元3将给水加热成水蒸气后，水蒸气作为热源进入反应单元2，反应单元2中的吸附剂进行解析反应，经解析反应后的二氧化碳和水的混合气进入到换热单元4，因混合气具有一定的温度，在换热单元4中可对进入加热单元3前的给水预加热的同时降低混合气温度，降低温度后的混合气经干燥单元5后进入压缩冷却单元6冷却为液体二氧化碳，再由储存单元7对液体二氧化碳进行存储或输送，经干燥单元5去除的水作为给水回用至换热单元4；
本装置与方法在进行碳捕集时采用的吸附剂为碱基固体吸附剂，碱基固体吸附剂可通过对活性炭或分子筛浸渍碱金属碳酸盐进行制备，在本实施例中采用碳酸钠作为吸附剂，以浸渍碳酸钠制备的分子筛吸附剂为例，具体吸附/解析反应如下：
吸附反应：Na2CO3+H2O+CO2→2NaHCO3
解析反应：2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2。
本实施例中，通过上述的操作具有以下好处：
(1)充分考虑到小二氧化碳点源集中排放碳捕集问题；
(2)本装置与反应单元2能够开展吸附反应也能开展解析反应，最大限度利用反应器，节省成本的同时减少占地面积；
(3)充分利用经除油烟系统处理的烟气特点，选取碱基固体吸附剂直接进行碳捕集；
(4)选取的碱基固体吸附剂，避免了溶剂腐蚀设备、蒸发等问题；使用的碱基固体吸附剂在经过多次吸附/解析反应后吸附容量降低，可从反应单元2中取出进行碱基负载后可再循环使用；
(5)因经除油烟系统处理的烟气本身具有一定温度，故吸附反应可直接进行，解析反应为放热反应，需要提供额外的热源，但解析反应产生的二氧化碳与水混合气与进入加热单元3前的给水可进行充分换热，最大程度降低了碳捕集系统整体能耗。
Claims (7)
1.一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，包括：
除油烟系统(1)，用于对排放的油烟气体抽取并对所述油烟气体除油烟；
碳捕集系统，设置于所述除油烟系统(1)下游，用于对所述油烟气体中二氧化碳捕集，包括：
反应单元(2)，其与所述除油烟系统(1)相连，且内置有碱基吸附剂以吸附/解析二氧化碳；
加热单元(3)，其与所述反应单元(2)相连，用于向所述反应单元(2)提供加热水蒸气；
换热单元(4)，其同时与所述反应单元(2)和所述加热单元(3)相连，用于对所述反应单元(2)解析产生的混合气以及进入所述加热单元(3)的给水换热；
干燥单元(5)，其与所述换热单元(4)相连，用于对所述混合气进行干燥分流；
压缩冷却单元(6)，其与所述干燥单元(5)相连，用于对所述混合气中的二氧化碳气体进行压缩及冷却。
2.如权利要求1所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述反应单元(2)设置为固定床式，且所述碱基吸附剂为固体形态，所述碱基吸附剂可拆卸式设置于所述固定床的床体内。
3.如权利要求1所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述换热单元(4)向所述加热单元(3)提供预热水源，且所述预热水源抽取至所述加热单元(3)内加热为加热水蒸气，所述加热水蒸气输送至所述反应单元(2)以提供解析反应热源。
4.如权利要求1所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述混合气中的二氧化碳气体进行压缩及冷却为液体二氧化碳。
5.如权利要求1所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述碳捕集系统，还包括有：
储存单元(7)，其与所述压缩冷却单元(6)相连，用于存储或输送压缩及冷却后的液体二氧化碳。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述除油烟系统(1)与所述碳捕集系统之间以及所述碳捕集系统的内部管路上均设置有控制电磁阀，且所述控制电磁阀均可远程控制启闭。
7.如权利要求1所述的一种集除油烟及碳捕集联用的装置，其特征在于，所述除油烟系统(1)与所述反应单元(2)之间设置有用于加速烟气流动的风机(8)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |