本發(fā)明屬于二氧化碳捕集，具體是一種智能化的碳捕集利用方法、裝置、控制設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在全球氣候變遷與環(huán)境保護(hù)的緊迫局勢(shì)下，減少溫室氣體，尤其是二氧化碳(co2)的排放，已成為全球共識(shí)與行動(dòng)的核心。碳捕集、利用與封存(ccus)技術(shù)作為緩解氣候變化的關(guān)鍵策略之一，正日益受到各國(guó)政府、企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)的重視。該技術(shù)旨在從工業(yè)排放源或能源生產(chǎn)過(guò)程中高效捕獲co2，并通過(guò)再利用或安全封存的方式，將其永久隔離于大氣之外，從而減緩全球變暖趨勢(shì)。

2、在ccus技術(shù)體系中，碳捕集技術(shù)扮演著至關(guān)重要的角色，主要分為燃燒前、燃燒中和燃燒后三種捕集路徑。其中，燃燒后捕集技術(shù)因能適配現(xiàn)有發(fā)電設(shè)施而備受青睞。該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，堿溶液吸收法，特別是利用氫氧化鈉(naoh)溶液進(jìn)行co2吸收的方法，因其高效性和相對(duì)成熟的技術(shù)基礎(chǔ)而廣泛應(yīng)用。然而，隨著吸收過(guò)程的持續(xù)，naoh溶液的有效吸收能力逐漸衰減，成為制約該技術(shù)效率與成本效益的瓶頸。

3、因此，亟需一種智能化的碳捕集利用方法、裝置、控制設(shè)備及介質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的co2的捕集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種智能化的碳捕集利用方法、裝置、控制設(shè)備及介質(zhì)，通過(guò)優(yōu)化整個(gè)捕集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)，降低co2捕集過(guò)程中，吸收劑濃度變化產(chǎn)生的影響，確保co2在捕集過(guò)程中的穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種智能化的碳捕集利用方法，包括以下步驟：

4、對(duì)煙道氣進(jìn)行預(yù)處理；

5、將化學(xué)吸收劑與預(yù)處理后的煙道氣分別從不同入口持續(xù)輸送至碳捕集利用裝置中混合，使化學(xué)試劑與預(yù)處理后的煙道氣在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行充分接觸反應(yīng)，生成可溶性鹽；

6、在化學(xué)吸收劑和煙道氣混合過(guò)程中，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控；

7、利用碳捕集利用裝置將可溶性鹽和混合反應(yīng)后的煙道氣分離，然后將混合反應(yīng)后的煙道氣排出，將分離出的可溶性鹽回收，利用可溶性鹽還原化學(xué)吸收劑并釋放co2；

8、將還原后的化學(xué)試劑重新輸送至碳捕集利用裝置中；

9、將釋放的co2收集并壓縮處理。

10、采用上述方案有以下有益效果：

11、1、本方案，通過(guò)對(duì)煙道氣進(jìn)行智能化預(yù)處理，確保進(jìn)入碳捕集利用裝置的煙道氣質(zhì)量穩(wěn)定，減少雜質(zhì)對(duì)后續(xù)捕集過(guò)程的影響。

12、2、本方案，將化學(xué)吸收劑與預(yù)處理后的煙道氣以最佳比例和流速持續(xù)送入碳捕集利用裝置，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整反應(yīng)條件，確保兩者在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)充分接觸反應(yīng)，生成可溶性鹽，從而高效捕集co2。

13、3、本方案，在混合反應(yīng)過(guò)程中，采用先進(jìn)的溫度控制技術(shù)，確保反應(yīng)在最優(yōu)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，這不僅能提高反應(yīng)速率和捕集效率，還能減少不必要的能耗和副反應(yīng)的發(fā)生。

14、進(jìn)一步，煙道氣的預(yù)處理步驟包括：

15、冷卻，將高溫的煙道氣通過(guò)熱交換器進(jìn)行冷卻，降低其溫度至適合后續(xù)捕集工藝的范圍；

16、除塵，使用除塵設(shè)備去除煙道氣中的顆粒物；

17、脫硝，通過(guò)選擇性催化還原或選擇性非催化還原技術(shù)，將煙道氣中的氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂退?/p>

18、脫硫，采用濕法脫硫或干法脫硫技術(shù)，去除煙道氣中的二氧化硫。

19、有益效果：降低煙道氣的溫度可以減少其在后續(xù)捕集過(guò)程中因高溫而引起的能耗和可能的熱損失。同時(shí)，適宜的溫度有利于捕集劑與co2的反應(yīng)，從而提高捕集效率。

20、去除煙道氣中的顆粒物可以避免這些顆粒物堵塞捕集設(shè)備，確保氣體流動(dòng)的順暢，進(jìn)而提高捕集效率。此外，清潔的煙道氣還有助于減少捕集劑的損耗和設(shè)備的磨損。

21、氮氧化物在捕集過(guò)程中可能會(huì)與化學(xué)吸收劑發(fā)生反應(yīng)，消耗化學(xué)吸收劑并產(chǎn)生不必要的副產(chǎn)物，從而影響co2的捕集效率。通過(guò)脫硝處理，可以減少這種干擾，使化學(xué)吸收劑更有效地與co2反應(yīng)。

22、二氧化硫與化學(xué)吸收劑的反應(yīng)形成難以分離的化合物，影響co2的分離和捕集效率。脫硫處理可以有效去除so2，減少其對(duì)捕集過(guò)程的負(fù)面影響。

23、進(jìn)一步，預(yù)設(shè)范圍為流體2倍邊界層厚度。

24、有益效果：將預(yù)設(shè)范圍設(shè)定為流體2倍邊界層厚度，可以確?；瘜W(xué)吸收劑與煙道氣在混合反應(yīng)過(guò)程中有充足的接觸時(shí)間和面積。邊界層是流體與固體表面接觸時(shí)形成的一層薄層，其中流體性質(zhì)(如速度、溫度、濃度)發(fā)生顯著變化。通過(guò)考慮流體的2倍邊界層厚度，可以更加精確地控制反應(yīng)區(qū)域，使得化學(xué)吸收劑能夠更有效地與煙道氣中的co2接觸并發(fā)生反應(yīng)，從而提高co2的捕集效率。

25、進(jìn)一步，化學(xué)吸收劑采用koh溶液或naoh溶液。

26、有益效果：naoh溶液和koh溶液都具有較強(qiáng)的co2吸收性能，能夠迅速與煙道氣中的co2反應(yīng)，生成鹽和水，實(shí)現(xiàn)co2的捕集。

27、進(jìn)一步，可溶性鹽還原化學(xué)吸收劑的具體步驟為：將可溶性鹽與ca(oh)2反應(yīng)，生成碳酸鈣和堿，然后通過(guò)離心、過(guò)濾得到化學(xué)吸收劑。

28、進(jìn)一步，釋放co2的具體步驟為：將碳酸鈣加熱生成氧化鈣和co2，然后將氧化鈣與水混合反應(yīng)制備ca(oh)2。

29、有益效果：不僅實(shí)現(xiàn)了co2的捕集與釋放，還促進(jìn)了資源(ca(oh)2)的循環(huán)利用。

30、進(jìn)一步，還提供一種碳捕集利用裝置，包括吸收塔體；吸收塔體內(nèi)設(shè)置第一腔室；第一腔室內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)混合組件；混合組件包括載體；載體與第一腔室固定連接；載體內(nèi)設(shè)置有第二腔室；第二腔室內(nèi)設(shè)置有若干圓盤(pán)，圓盤(pán)軸心處均周向設(shè)置有若干圓孔，圓盤(pán)之間相隔預(yù)設(shè)距離，圓盤(pán)同軸固定連接，靠近第二腔室頂部和底部的圓盤(pán)與第二腔室轉(zhuǎn)動(dòng)連接；第二腔室分別連通有用于輸送化學(xué)吸收劑的進(jìn)料管和用于輸送煙道氣的進(jìn)氣管；吸收塔體內(nèi)還設(shè)置有若干輸送管，輸送管分別與圓孔連通，相鄰輸送管之間相互連通，輸送管用于將化學(xué)吸收劑和煙道氣混合后的產(chǎn)物排出吸收塔體；載體上還設(shè)置有溫度調(diào)控組件；溫度調(diào)控組件包括換熱管，換熱管位于第二腔室的側(cè)壁內(nèi)，換熱管一側(cè)還設(shè)置有溫差發(fā)電片，溫差發(fā)電片位于換熱管與第二腔室之間；溫差發(fā)電片電連接有控制模塊；換熱管兩端均連通有三通管，三通管內(nèi)三叉口處設(shè)置有分流閥；三通管分別連通有冷水箱和保溫箱；三通管與冷水箱以及三通管與保溫箱之間均設(shè)置有輸送泵，輸送泵用于實(shí)現(xiàn)三通管、換熱管以及冷水箱和保溫箱之間的水循環(huán)；控制模塊用于基于溫差發(fā)電片的發(fā)電情況，判斷第二腔室內(nèi)溫度情況，并控制分流閥、輸送泵的運(yùn)行。

31、有益效果：本方案，通過(guò)進(jìn)料管向混合組件輸送化學(xué)吸收劑，通過(guò)進(jìn)氣管閑混合組件輸送煙道氣，煙道氣和化學(xué)吸收劑分別進(jìn)入第二腔室后，在圓盤(pán)之間流動(dòng)，利用流體的邊界層效應(yīng)，驅(qū)動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)促使化學(xué)吸收劑與煙道氣沿著圓盤(pán)的側(cè)面螺旋向內(nèi)流動(dòng)，并混合，混合后產(chǎn)生的可溶性鹽、未反應(yīng)完全的化學(xué)吸收劑以及消除co2后的煙道氣通過(guò)圓盤(pán)軸心出的圓孔排至輸送管中，由于液體和氣體密度、重力因素的作用，液體向下沿著輸送管流動(dòng)，氣體向上沿著輸送管流動(dòng)，從而氣液分離；同時(shí)。上一層的混合組件的液體流向下一層時(shí)，下一層的輸送管中的氣體將與上一層的液體產(chǎn)生沖擊，從而使氣體中未吸收的co2與液體中未反應(yīng)的化學(xué)吸收劑進(jìn)行再次混合反應(yīng)，從而進(jìn)一步提高co2的捕集效率。

32、當(dāng)化學(xué)吸收劑與co2在第二腔室混合發(fā)生反應(yīng)時(shí)，將會(huì)放出大量熱量，控制模塊此時(shí)將控制分流閥和輸送泵工作，將冷水箱內(nèi)的冷水輸送至換熱管中，對(duì)第二腔室進(jìn)行降溫，使第二腔室內(nèi)的溫度維持在合適區(qū)間，以促進(jìn)co2與化學(xué)吸收劑的反應(yīng)。當(dāng)冷水經(jīng)過(guò)換熱管后，冷水吸收熱量變?yōu)闊崴?，控制模塊控制對(duì)應(yīng)的分流閥和輸送泵工作，使熱水流入保溫箱中儲(chǔ)存。

33、當(dāng)溫差發(fā)電片的發(fā)電量較低時(shí)，即表示第二腔室內(nèi)溫度較低，co2和化學(xué)吸收劑反應(yīng)不充分，控制模塊則控制對(duì)應(yīng)的分流閥和輸送泵工作，使冷水箱停止輸送冷水，并將保溫箱內(nèi)原先儲(chǔ)存的熱水導(dǎo)入換熱管中，對(duì)第二腔室進(jìn)行升溫處理，使溫度維持在合適區(qū)間，從而確保co2的反應(yīng)穩(wěn)定。

34、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本方案，通過(guò)圓盤(pán)的設(shè)計(jì)及其旋轉(zhuǎn)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)吸收劑與煙道氣的充分混合。圓盤(pán)間的螺旋流動(dòng)不僅增大了接觸面積，還促進(jìn)了氣液之間的傳質(zhì)效率，使得co2與化學(xué)吸收劑的反應(yīng)更加充分，從而提高了co2的捕集效率。

35、利用液體和氣體在輸送管中的自然分層和流動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)了氣液的有效分離。這種設(shè)計(jì)無(wú)需額外的分離設(shè)備，簡(jiǎn)化了工藝流程，降低了能耗和成本。

36、上一層的液體流向下一層時(shí)，與下一層的氣體產(chǎn)生沖擊，實(shí)現(xiàn)了未吸收co2與未反應(yīng)化學(xué)吸收劑的再次混合反應(yīng)。這種多級(jí)反應(yīng)機(jī)制進(jìn)一步提高了co2的捕集效率，確保了資源的最大化利用。

37、通過(guò)溫差發(fā)電片和控制模塊的配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第二腔室溫度的智能調(diào)控。根據(jù)反應(yīng)放熱情況，自動(dòng)選擇冷水或熱水進(jìn)行換熱，確保反應(yīng)溫度維持在最佳區(qū)間，既促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行，又避免了因溫度過(guò)高或過(guò)低導(dǎo)致的效率下降或能耗增加。

38、利用溫差發(fā)電片將反應(yīng)放出的熱量轉(zhuǎn)化為電能，為控制模塊等設(shè)備供電，實(shí)現(xiàn)了能源的回收利用。同時(shí)，熱水被儲(chǔ)存于保溫箱中，可用于后續(xù)加熱或其他用途，進(jìn)一步提高了能源利用效率。

39、進(jìn)一步，第二腔室形狀為圓柱形，進(jìn)氣管和進(jìn)料管均沿第二腔室的切向布設(shè)。

40、有益效果：切向進(jìn)氣的設(shè)計(jì)使得煙道氣在進(jìn)入第二腔室時(shí)形成旋轉(zhuǎn)氣流，這種旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有助于將煙道氣均勻分布在整個(gè)腔室內(nèi)，并與從切向進(jìn)入的化學(xué)吸收劑充分混合。旋轉(zhuǎn)氣流還可以促進(jìn)氣液之間的傳質(zhì)，增加接觸面積，從而提高co2與化學(xué)吸收劑的反應(yīng)效率。

41、進(jìn)一步，還提供一種碳捕集利用控制設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的程序或指令，當(dāng)所述程序或指令被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述碳捕集利用控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)所述的碳捕集利用方法。

42、進(jìn)一步，還提供一種可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)有程序或指令，所述程序或指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)所述的碳捕集利用方法。