一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统和方法与流程

本申请涉及一种二氧化碳捕集，尤其涉及一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统和方法。

背景技术：

1、ccus被联合国认为是唯一能够大幅度减少化石能源co2排放的终极策略，可以实现化石能源的深度减排。是我国实现碳中和的战略性支撑技术。其中，co2捕集是ccus中最关键的一环，占据了全流程能耗的60％以上。

2、钙基吸附剂作为一种重要材料，具有成本较低、来源广泛和吸附能力可观的特点，因此多年来一直受到广泛研究的关注。目前，世界各国的研究机构建立了基于钙基化学链的小规模co2捕集装置。这些装置主要采用双反应器系统，包括碳酸化炉和煅烧炉。碳化反应窗口温度在600～650℃之间，碳化反应过程中的热量可以通过其他系统进行换热获得。而煅烧反应窗口温度需要达到950～1000℃，煅烧反应过程中的热量需求通过燃料与纯氧气的富氧燃烧来提供。

3、然而，现有的钙基化学链碳捕获装置存在一些问题。首先，系统复杂，占地面积大，控制难度较高，包括物料流态化和物料分离输运等方面。其次，在煅烧反应过程中，煅烧炉内温度场偏差大，导致吸收剂过烧或夹生不反应的现象。此外，富氧燃烧需要使用纯氧气作为助燃剂，采购成本高，不易大规模储存，不利于降低系统运行成本和规模放大。

4、为此，迫切需要解决钙基化学链碳捕获装置占地面积大、控制难度高、煅烧导致吸收剂过烧或夹生不反应的现象、温度不均匀等问题。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统和方法，以至少解决相关技术中钙基化学链碳捕获装置占地面积大、控制难度高、煅烧导致吸收剂过烧或夹生不反应的现象、温度不均匀的问题。

2、本申请第一方面提供一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，所述系统包括：

3、回转窑，其外壁缠绕多圈的电磁加热线圈，所述回转窑用于利用吸附剂吸收烟气中的二氧化碳得到除碳烟气和吸附产物，以及分解所述吸附产物得到二氧化碳和再生吸附剂；

4、控制模块，用于控制所述电磁加热线圈的温度对所述回转窑进行加热；

5、收集模块，连接所述回转窑的出口端，用于接收并储存所述二氧化碳。

6、在一个实施例中，所述回转窑与水平面的夹角为0-15度，且所述回转窑的出口端高于所述回转窑的进口端。

7、在一个实施例中，所述控制模块包括plc控制单元和电磁加热控制器；其中：

8、所述plc控制单元用于根据获取的目标温度对所述电磁加热控制器进行控制；

9、所述电磁加热控制器用于根据电流电压控制所述电磁加热线圈的温度对所述回转窑进行加热。

10、在一个实施例中，所述收集模块包括风机，其中，所述风机用于将所述二氧化碳经过换热冷却压缩入储罐。

11、在一个实施例中，所述回转窑内部设置有导流搅拌叶，所述回转窑的出口端设置有用于监测温度的高温热电偶。

12、本申请第二方面提供一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统的方法，所述方法包括：

13、对烟气中的二氧化碳进行吸附处理，所述吸附处理包括：基于控制模块控制电磁加热线圈的温度对回转窑进行加热，达到第一温度条件时所述回转窑内的吸附剂吸收烟气中的二氧化碳得到除碳烟气和吸附产物；

14、采用烟气分析仪对所述回转窑的进口端和出口端进行二氧化碳捕获率分析，响应于分析结果为零，所述控制模块控制电磁加热线圈的温度对回转窑进行加热，达到第二温度条件时所述回转窑内分解所述吸附产物得到二氧化碳和再生吸附剂，通过收集模块接收并储存所述二氧化碳。

15、在一个实施例中，所述第一温度条件为600-700℃，所述第二温度条件为900-1100℃。

16、优选地，所述第一温度条件为600℃、620℃、640℃、660℃、680℃、700℃中的任意值或两值之间的范围值。

17、优选地，所述第二温度条件为900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃中的任意值或两值之间的范围值。

18、在一个实施例中，所述二氧化碳捕获率为：二氧化碳捕获率＝(a-b)/a×100％，其中，a为回转窑的进口端二氧化碳含量，b为回转窑的出口端二氧化碳含量。

19、在一个实施例中，所述烟气的初始温度为500-600℃。

20、优选地，所述烟气的初始温度为500℃、520℃、540℃、560℃、580℃、600℃中的任意值或两值之间的范围值。

21、在一个实施例中，所述方法还包括：

22、根据质量流量计获取所述回转窑的出口端所述二氧化碳的质量流量；

23、响应于所述质量流量为零，重复所述吸附处理。

24、本申请实施例提供的一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统和方法至少具有以下技术效果。

25、通过控制模块控制外壁缠绕多圈的电磁加热线圈温度，对回转窑进行加热，使其达到温度条件。在回转窑内，吸附剂吸收烟气中的二氧化碳，实现除碳烟气和吸附产物，同时分解吸附产物得到二氧化碳和再生吸附剂。最后，收集模块接收并储存所述二氧化碳。解决了钙基化学链碳捕获装置占地面积大、控制难度高、温度不均匀、煅烧导致吸收剂过烧或夹生不反应的现象的问题。实现了系统占地面积小，结构简单，无需采用燃料富氧燃烧提供煅烧反应过程中的热量，降低了运行成本，并保证了高纯度co2的捕获。此外，采用电磁加热技术加热速度快、电热转化率高，回转窑内温度场均匀，控制更加精准，设备更加智能。

26、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述系统包括：

2.根据权利要求1所述的基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述回转窑与水平面的夹角为0-15度，且所述回转窑的出口端高于所述回转窑的进口端。

3.根据权利要求1所述的基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述控制模块包括plc控制单元和电磁加热控制器；其中：

4.根据权利要求1所述的基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述收集模块包括风机，其中，所述风机用于将所述二氧化碳经过换热冷却压缩入储罐。

5.根据权利要求1所述的基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统，其特征在于，所述回转窑内部设置有导流搅拌叶，所述回转窑的出口端设置有用于监测温度的高温热电偶。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一温度条件为600-700℃，所述第二温度条件为900-1100℃。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳捕获率为：二氧化碳捕获率＝(a-b)/a×100％，其中，a为回转窑的进口端二氧化碳含量，b为回转窑的出口端二氧化碳含量。

9.根据权利要求6所述的方法，所述烟气的初始温度为500-600℃。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结本发明公开了一种基于电磁加热回转窑的二氧化碳捕集系统和方法，包括：回转窑，其外壁缠绕多圈的电磁加热线圈，所述回转窑用于利用吸附剂吸收烟气中的二氧化碳得到除碳烟气和吸附产物，以及分解所述吸附产物得到二氧化碳和再生吸附剂；控制模块，用于控制所述电磁加热线圈的温度对所述回转窑进行加热；收集模块，连接所述回转窑的出口端，用于接收并储存所述二氧化碳。实现了系统占地面积小，结构简单，无需使用燃料或纯氧气的富氧燃烧提供煅烧反应过程中的热量，降低了运行成本，并保证了高纯度二氧化碳的捕获。此外，采用电磁加热技术加热速度快、电热转化率高，回转窑内温度场均匀，控制更加精准，设备更加智能。技术研发人员：刘博,杜振,李壮,朱文韬,何永兵,冯前伟,郭栋,张杨,江建平受保护的技术使用者：华电电力科学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4