1.本实用新型涉及碳回收技术领域，特别是涉及一种碳捕集系统。
背景技术：
2.采用化学有机溶液，在吸收塔内与烟气中的二氧化碳反应，生成富液，并在解析塔内通过加热等措施分解出高纯度的二氧化碳，解析后的贫液再送回吸收塔循环使用。这种通过化学溶液循环吸收
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解析得到高纯度二氧化碳的工艺，然后再进行二氧化碳封存的过程，称为化学吸收法碳捕集工艺，简称ccs。
3.目前的ccs工艺，吸收和解析都是在接近常压的条件下反应，通常认为是无压系统或常压系统，当表压力在0.1mpa以上，就可以认为是正压系统，正压系统可使解析塔达到再生所需要的温度，同时减少溶液中水分沸腾蒸发，但正压系统需要对原料气进行预压缩，同时排放的尾气中还有残留的余热和余压未被利用，导致能量利用率低。
技术实现要素：
4.本实用新型要解决的技术问题是：现有的正压系统无法回收尾气中的余热和余压，能量利用率低。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种碳捕集系统，包括：
6.回收装置，所述回收装置包括压缩机、换热组件和涡轮机，所述压缩机压缩原料气释放的热量通过所述换热组件传递以驱动所述涡轮机转动；以及
7.原料气反应装置，所述原料气反应装置包括进气端和出气端，所述进气端与所述压缩机连通，所述出气端与所述涡轮机连通。
8.进一步的，所述回收装置至少有两组，至少两组的所述回收装置顺序连接。
9.进一步的，所述回收装置的数量有两组，两组所述回收装置分别为第一回收装置和第二回收装置，所述第一回收装置包括一个所述压缩机和一个所述涡轮机，所述第二回收装置包括一个所述压缩机和至少两个涡轮机，所有所述压缩机顺序连接于所述原料气反应装置的进气端，所有所述涡轮机顺序连接于所述原料气反应装置的出气端。
10.进一步的，所述换热组件包括热媒循环泵、加热器和冷却器，所述加热器和所述冷却器通过冷却液管道连接，并形成传递热量的循环回路，所述冷却液管道安装有所述热媒循环泵。
11.进一步的，还包括末级制冷器，所述末级制冷器安装在所述压缩机和所述原料气反应装置的进气端之间。
12.进一步的，所述原料气反应装置包括吸收塔和解析塔，所述进气端和所述出气端开设于所述吸收塔，所述吸收塔还开设有出液端，所述出液端与所述解析塔连接，所述吸收塔的进气端与所述压缩机连接，所述出气端与所述涡轮机连接。
13.进一步的，所述原料气反应装置还包括富液管路和贫液管路，所述富液管路的两端分别连接所述出液端和所述解析塔，所述贫液管路的两端分别连接所述解析塔和所述吸
收塔。
14.进一步的，所述原料气反应装置还包括用于提供热量的蒸汽罐和用于回收热量的热交换器，所述热交换器安装在所述贫液管路和所述富液管路上，所述蒸汽罐与所述解析塔连接。
15.进一步的，所述富液管路还设有备用管路。
16.本实用新型实施例的一种碳捕集系统与现有技术相比，其有益效果在于：原料气通过压缩机压缩放热，其热量通过换热组件输送至尾气，尾气携带热量和余压通过涡轮机，驱动涡轮机转动，以将尾气的余热和余压转化为可利用的机械能，实现了回收尾气余压和余热的功能，提高了能量利用率，减小了功耗。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例的结构示意图。
18.图中，11、压缩机；12、冷却器；13、末级制冷器；21、加热器；22、涡轮机；3、热媒循环泵；4、吸收塔；5、解析塔；6、富液管路；7、贫液管路；8、热交换器；9、蒸汽罐；10、备用管路。
具体实施方式
19.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。
20.如图1所示，本实用新型实施例优选实施例的一种碳捕集系统，包括：回收装置，回收装置包括压缩机、换热组件和涡轮机，压缩机压缩原料气释放的热量通过换热组件传递以驱动涡轮机转动；以及原料气反应装置，原料气反应装置包括进气端和出气端，进气端与压缩机连通，出气端与涡轮机连通，具体的，回收装置至少有两组，所有的回收装置顺序连接，形成多级回收系统，充分回收原料气中的预热和余压。
21.在本实施例中，回收装置的数量有两组，两组回收装置分别为第一回收装置和第二回收装置，第一回收装置包括一个压缩机11和一个涡轮机22，第二回收装置包括一个压缩机11和至少两个涡轮机22，所有压缩机11顺序连接于原料气反应装置的进气端，所有涡轮机22顺序连接于原料气反应装置的出气端。换热组件包括热媒循环泵3、加热器21和冷却器12，加热器21和冷却器12通过冷却液管道连接，并形成传递热量的循环回路，冷却液管道安装有热媒循环泵3，末级制冷器13安装在压缩机和原料气反应装置的进气端之间。
22.多个压缩机11顺序布置，形成了多级压缩组件，可以对原料气进行多次压缩，末级制冷器13进一步降低原料气进入吸收塔4的温度，提高吸收效果，而相邻两个压缩机11都连接有一个冷却器12，对每次压缩的原料气进行冷却，并将放出的热量通过冷却液管道转移至加热器21，以实现回收压缩热的效果。
23.原料气压缩比的设计上限不能使二氧化碳分压超过其临界压力(7.377mpa)，以避免二氧化碳在压缩中液化。按照目前工艺和设备现状，考虑压缩比为3～10倍，即原料气由常压提高到0.3～1.0mpa，即使二氧化碳分压为100％，也不会导致二氧化碳液化，压缩后相应原料气容积流量降低为1/3～1/10。
24.吸收塔4需要维持较低温度(30～50℃)保证二氧化碳吸收，同时化学溶液和原料气在吸收塔4内充分接触，气体含水率为饱和状态，相对湿度可以认为100％。即尾气为低温
且湿度饱和的状态，通过涡轮机22后会进一步降低温度而析出冷凝水，导致涡轮机22的通流面中含液态水，对高速旋转的转子和叶片造成冲蚀。另外尾气的质量流量需小于进入吸收塔4时原料气的质量流量。
25.因此，本实用新型加热器21和涡轮机22顺序设置，加热器21利用来自冷却液管道的热量对尾气进行预热，不仅可以提高涡轮机22的做功，也能解决透平通流面液态水析出的问题。同时，本实用新型设计多个加热器21和涡轮机22交错顺序连接，对尾气多次加热并通过多个涡轮机22进行回收，充分提高回收率。
26.进一步的，由于尾气的质量流量总是小于原料气的质量流量，因此尾气的热容量低于原料气，如果加热器21与冷却器12数量相同，则尾气因质量流量小而回收热量少，则无法实现最佳效益，因此本实用新型设计设置第一回收装置和第二回收装置，使得加热器21的总数量大于冷却器12的总数量，相应的，涡轮机22的数量也比压缩机级11的数量多。
27.在本实施例中，冷却器12、压缩机11和热媒循环泵3的数量均为2，涡轮机和加热器的数量均为3，其中一个冷却器12和其中一个加热器21之间安装有一个热媒循环泵3形成一组换热组件，另一个冷却器12和另外两个加热器21之间安装有一个热媒循环泵3形成另一组换热组件。
28.另外，原料气反应装置包括吸收塔4和解析塔5，吸收塔4的出液端与解析塔5连接，吸收塔4的进气端与进气组件连接，吸收塔4的出气端与出气组件连接。碳捕集系统还包括富液管路6和贫液管路7，富液即吸收塔4内富含co2的液体，对应的，贫液为释放co2后的液体，富液管路6和贫液管路7分别连接解析塔5和吸收塔4，富液管路上安装有富液输送泵，同时富液管路6还设有一条并联的备用管路10。
29.解析塔5可适当提高操作压力，但不宜提高过多，以避免压力过高影响富液析出二氧化碳的速率和份额。正压系统中吸收塔4提高了操作压力，与解析塔5的操作压力可能不同，因此当吸收塔4的操作压力高于解析塔5的操作压力时，不需要富液输送泵对富液升压，可以关闭富液输送泵，富液通过备用管路10输送至解析塔5。
30.在本实施例中，碳捕集系统还包括用于提供热量的蒸汽罐9和用于回收热量的热交换器8，解析塔5温度高于吸收塔4的温度，因此热交换器8安装在贫液管路7和富液管路8上，可用于回收热量，蒸汽罐9与解析塔5连接，用于为解析塔5提供热量。
31.本实用新型的工作过程为：原料气通过多级压缩机11和冷却器12进行压缩并降温，其散发出的热量通过热媒循环泵3沿冷却液管道传递至加热器21，充分降温后的原料气进入吸收塔4进行吸收工作，原料气中的二氧化碳被吸收塔中的化学溶液充分吸收，尾气进入出气组件，通过多级加热器21和涡轮机22对尾气进行预热，同时将尾气中残留的余热和余压通过涡轮机22转化为机械能，实现回收尾气中余热和余压的功能，吸收塔4中的富液通过富液管路输送至解析塔5提取二氧化碳，其贫液输送回吸收塔4继续进行吸收。
32.综上，本实用新型实施例提供一种碳捕集系统，其原料气通过压缩机压缩放热，其热量通过换热组件输送至尾气，尾气携带热量和余压通过涡轮机，驱动涡轮机转动，以将尾气的余热和余压转化为可利用的机械能，实现了回收尾气余压和余热的功能，提高了能量利用率，减小了功耗；加热器的总数量大于冷却器的总数量，涡轮机22的数量也比压缩机级11的数量多，实现最佳回收效益。
33.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。技术特征：
1.一种碳捕集系统，其特征在于，包括：回收装置，所述回收装置包括压缩机、换热组件和涡轮机，所述压缩机压缩原料气释放的热量通过所述换热组件传递以驱动所述涡轮机转动；以及原料气反应装置，所述原料气反应装置包括进气端和出气端，所述进气端与所述压缩机连通，所述出气端与所述涡轮机连通。2.根据权利要求1所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述回收装置至少有两组，至少两组的所述回收装置顺序连接。3.根据权利要求2所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述回收装置的数量有两组，两组所述回收装置分别为第一回收装置和第二回收装置，所述第一回收装置包括一个所述压缩机和一个所述涡轮机，所述第二回收装置包括一个所述压缩机和至少两个涡轮机，所有所述压缩机顺序连接于所述原料气反应装置的进气端，所有所述涡轮机顺序连接于所述原料气反应装置的出气端。4.根据权利要求1所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述换热组件包括热媒循环泵、加热器和冷却器，所述加热器和所述冷却器通过冷却液管道连接，并形成传递热量的循环回路，所述冷却液管道安装有所述热媒循环泵。5.根据权利要求1所述的一种碳捕集系统，其特征在于，还包括末级制冷器，所述末级制冷器安装在所述压缩机和所述原料气反应装置的进气端之间。6.根据权利要求1所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述原料气反应装置包括吸收塔和解析塔，所述进气端和所述出气端开设于所述吸收塔，所述吸收塔还开设有出液端，所述出液端与所述解析塔连接，所述吸收塔的进气端与所述压缩机连接，所述出气端与所述涡轮机连接。7.根据权利要求6所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述原料气反应装置还包括富液管路和贫液管路，所述富液管路的两端分别连接所述出液端和所述解析塔，所述贫液管路的两端分别连接所述解析塔和所述吸收塔。8.根据权利要求7所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述原料气反应装置还包括用于提供热量的蒸汽罐和用于回收热量的热交换器，所述热交换器安装在所述贫液管路和所述富液管路上，所述蒸汽罐与所述解析塔连接。9.根据权利要求7所述的一种碳捕集系统，其特征在于，所述富液管路还设有备用管路。
技术总结
本实用新型涉及碳回收技术领域，公开了一种碳捕集系统，其特征在于，包括：回收装置，所述回收装置包括压缩机、换热组件和涡轮机，所述压缩机压缩原料气释放的热量通过所述换热组件传递以驱动所述涡轮机转动；以及原料气反应装置，所述原料气反应装置包括进气端和出气端，所述进气端与所述压缩机连通，所述出气端与所述涡轮机连通。本实用新型实现了回收尾气余压和余热的功能，提高了能量利用率，减小了功耗。功耗。功耗。
技术研发人员：霍沛强 樊晓茹 范永春 李伟科 兰晗晖
受保护的技术使用者：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
技术研发日：2022.11.14
技术公布日：2023/5/24
声明：
“碳捕集系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司
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2024年08月01日 ~ 03日 
