一种节能型船用碳捕集系统

摘要

本发明公开了一种节能型船用碳捕集系统，包含：吸收塔、解吸塔、第一换热器、冷却器及若干管路和泵；船舶的主机和/或辅机排出的烟气通向所述吸收塔；所述吸收塔的胺液吸收所述烟气后形成富液；所述富液经过所述主机和/或辅机的缸套，作为缸套冷却介质与所述缸套换热后，进入所述解吸塔进行解吸，形成贫液；所述富液进入所述主机和/或辅机的缸套前，先与所述贫液通过第一换热器换热；所述贫液从解吸塔依次经过第一换热器、冷却器后，最终回到吸收塔。本发明通过将胺液作为缸套冷却介质，直接吸收缸套热量，再利用主机和/或辅机产生的热能进行解吸，从而最大限度地利用了船上有限的能量，节约了能源。

权利要求

1.一种节能型船用碳捕集系统，包含：吸收塔、解吸塔、第一换热器、冷却器及若干管路和泵；其特征在于，船舶的主机和/或辅机排出的烟气通向所述吸收塔；所述吸收塔的胺液吸收所述烟气后形成富液；所述富液经过所述主机和/或辅机的缸套，作为缸套冷却介质与所述缸套换热后，进入所述解吸塔进行解吸，形成贫液；

所述富液进入所述主机和/或辅机的缸套前，先与所述贫液通过第一换热器换热；所述贫液从解吸塔依次经过第一换热器、冷却器后，最终回到吸收塔。

2.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，所述富液分出一股，用于冷却所述主机的透平端。

3.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，还设有第一三通阀与第二换热器；所述富液与所述缸套换热后，所述第一三通阀将富液分为两股，其中一股进入所述第二换热器与所述烟气进行再次换热；两股富液合并后再进入解吸塔。

4.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，还设有第二三通阀与第三三通阀；所述贫液进入所述吸收塔前先进入所述第二三通阀，所述富液进入所述解吸塔前先进入所述第三三通阀；所述第二三通阀一端连通吸收塔的富液出口端，所述第三三通阀一端连通解吸塔的贫液出口端。

5.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，胺液在吸收烟气前，pH=7~

9。

6.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，所述缸套表面覆盖有一层保护层。

7.如权利要求6所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，所述保护层为金属镀层，所述金属为铬、钴、镍中的至少一种。

8.如权利要求1所述的节能型船用碳捕集系统，其特征在于，所述解吸塔解吸后得到的气体依次进入压缩设备、液化设备、液体二氧化碳储罐。

说明书

一种节能型船用碳捕集系统

技术领域

[0001] 本发明涉及船舶工程技术领域，具体涉及一种节能型船用碳捕集系统。

背景技术

[0002] 随着环境恶化，各领域的节能减排已成为大势所趋。在船舶方面，也逐步开始应用碳捕集系统，对于船舶的主机、辅机排放的二氧化碳进行吸收、封存和利用。

[0003] 船用碳捕集系统包含吸收塔与解吸塔。二氧化碳的吸收与解吸大多情况下是以胺液作为介质。由于胺液对于二氧化碳的吸收和解吸温度不同，现有的船用碳捕集系统需要
不断对胺液进行升温与降温，加热过程额外增加了能耗，也进一步增加了污染物的排放。

发明内容

[0004] 本发明的目的是减少船用碳捕集系统的能耗，进一步实现船舶的节能减排。

[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种节能型船用碳捕集系统，包含：吸收塔、解吸塔、第一换热器、冷却器及若干管路和泵；

[0006] 船舶的主机和/或辅机排出的烟气通向所述吸收塔；所述吸收塔的胺液吸收所述烟气后形成富液；所述富液经过所述主机和/或辅机的缸套，作为缸套冷却介质与所述缸套换热后，进入所述解吸塔进行解吸，形成贫液；

[0007] 所述富液进入所述主机和/或辅机的缸套前，先与所述贫液通过第一换热器换热；所述贫液从解吸塔依次经过第一换热器、冷却器后，最终回到吸收塔。

[0008] 较佳地，所述富液分出一股，用于冷却所述主机的透平端。

[0009] 可选地，该系统还设有第一三通阀与第二换热器；所述富液与所述缸套换热后，所述第一三通阀将富液分为两股，其中一股进入所述第二换热器与所述烟气进行再次换热；所述两股富液合并后再进入解吸塔。

[0010] 较佳地，在吸收烟气前，胺液在吸收烟气前，pH=7 9。~

[0011] 较佳地，所述缸套表面覆盖有一层保护层。

[0012] 进一步地，所述保护层为金属镀层，所述金属为铬、钴、镍中的至少一种。

[0013] 较佳地，所述解吸塔解吸后得到的气体依次进入压缩设备、液化设备、液体二氧化碳储罐。

[0014] 本发明的有益效果包含：

[0015] 本发明通过将胺液作为缸套冷却介质，直接吸收缸套热量，从而最大限度地利用了船上有限的能量，节约了能源。

[0016] 本发明通过对于胺液的碱度和缸套材质的设定，最大程度地减少了胺液腐蚀缸套的情况。

[0017] 本发明通过设置第一三通阀和第二换热器，一方面进一步利用了烟气热量，另一方面使得碳捕集系统的胺液吸收的热量进行调节，以应对船舶上可能出现的复杂工况。

[0018] 本发明通过设置第二三通阀、第三三通阀以及对应的连接管路，使得该碳捕集系统能实现平稳地开停车。

附图说明

[0019] 图1为本发明的节能型船用碳捕集系统示意图。

[0020] 附图标记：1‑主机缸套；2‑辅机缸套；3‑吸收塔；4‑第一换热器；5‑解吸塔；6‑冷却器；7‑富液流股；8‑贫液流股；9‑烟气流股；10‑主机透平端；11‑第二换热器；12‑第一三通阀；13‑第二三通阀；14‑第三三通阀。

具体实施方式

[0021] 下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

[0023] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。由此，限定有“第
一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在
该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。

[0024] 在本发明的描述中，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；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发明中的具体含义。

[0025] 除非清楚地指出相斥的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以
与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。

[0026] 本发明公开了一种节能型船用碳捕集系统，如图1所示，包含：吸收塔3、解吸塔5、第一换热器4、冷却器6及若干管路和泵。船舶的主机用于提供动力，辅机用于为其他船上设备发电，主机和辅机均为柴油机，因此主机缸套1与辅机缸套2均会产生大量烟气，尤其是主机缸套1产生烟气更多，所述烟气形成烟气流股9。所述烟气通向所述吸收塔3；所述吸收塔3的胺液吸收了烟气中的二氧化碳，形成富液；剩余气体从吸收塔3塔顶排出；富液流股7经过所述主机缸套1和/或辅机缸套2，作为缸套冷却介质与所述缸套换热后，被加热到胺液解吸二氧化碳所需温度（约为80℃ 125℃），然后进入所述解吸塔进行解吸，形成贫液。富液作为~缸套冷却介质用于冷却主机缸套1和辅机缸套2，回收利用了缸套热量，有利于降低碳捕集
系统的能耗。

[0027] 所述富液进入所述主机和/或辅机的缸套前，先进入所述第一换热器4；富液流股7和贫液流股8在所述第一换热器4内换热；所述贫液则依次经过所述第一换热器4、冷却器6，最终回到吸收塔3。第一换热器4可以实现富液流股7的预热和贫液流股8的预冷，冷却器6用于进一步冷却贫液至胺液吸收二氧化碳所需温度（约为10℃ 60℃）。
~

[0028] 一些实施方式中，所述富液在通过第一换热器4预热后，可分出一股，用于冷却主机透平端10。富液在分别冷却主机缸套1、辅机缸套2、主机透平端10后重新汇合，以利用主机透平端10的热量。

[0029] 一些实施方式中，该碳捕集系统还包含第二换热器11，第二换热器11用于部分吸收所述烟气的热量，对于所述富液进行第三次加热，确保富液温度被加热到解吸温度。第二换热器11中，富液的入口端连通主机缸套1和/或辅机缸套2以及主机透平端10，出口端连通解吸塔5；烟气的入口端连通主机缸套1和/或辅机缸套2，出口端连通吸收塔3。

[0030] 进一步地，该碳捕集系统还包含第一三通阀12，第一三通阀12将从缸套流出的富液分为两股，其中一股进入所述第二换热器11与所述烟气进行再次换热；所述两股富液合
并后再进入解吸塔5。在第二换热器11所在管路上也设有流量控制阀，以控制与烟气换热的富液量，调节两股富液的分配比例，以应对船舶上可能出现的复杂工况。

[0031] 一些实施方式中，该碳捕集系统还包含第二三通阀13与第三三通阀14。吸收塔3和解吸塔5的出入口也包含控制阀以控制开闭。所述贫液进入所述吸收塔3前先进入所述第二
三通阀13，所述富液进入所述解吸塔5前先进入所述第三三通阀14。所述第二三通阀13一端连通吸收塔3的富液出口端，所述第三三通阀14一端连通解吸塔5的贫液出口端，在该碳捕
集系统正常运行的情况下，所述第二三通阀13连通吸收塔3的富液出口端的一侧关闭，所述第三三通阀14连通解吸塔5的贫液出口端的一侧关闭。

[0032] 当该碳捕集系统处于开车状态时，辅机会先行启动，然后打开系统内的泵，使得胺液流动。此时关闭吸收塔3和解吸塔5的出入口，通过对第二三通阀13和第三三通阀14的调节，所述第二三通阀13连通吸收塔3的富液出口端的一侧开启，所述第三三通阀14连通解吸塔5的贫液出口端的一侧开启；使得胺液循环不经过吸收塔3和解吸塔5就重新回到主机缸
套1和辅机缸套2。冷却器6也不引入冷流股，不对胺液进行冷却。辅机缸套2自身发热，实现对于胺液的不断升温。胺液的热量也会传递到主机缸套1，使得主机缸套1升温，主机缸套1升温到适宜的工作温度后，冷却器6开始引入冷流股，对胺液进行降温，使得胺液维持在适宜主机缸套1运行的温度范围内。此时，操作人员可以选择调节第二三通阀13和第三三通阀
14，使所述第二三通阀13连通吸收塔3的富液出口端的一侧关闭，所述第三三通阀14连通解吸塔5的贫液出口端的一侧关闭，并打开所述吸收塔3和解吸塔5的出入口的控制阀，开始进行二氧化碳的回收。

[0033] 当该碳捕集系统开始停车时，主机停止运行，关闭吸收塔3和解吸塔5的出入口，通过对第二三通阀13和第三三通阀14的调节，所述第二三通阀13连通吸收塔3的富液出口端的一侧开启，所述第三三通阀14连通解吸塔5的贫液出口端的一侧开启；使得胺液循环不经过吸收塔3和解吸塔5就重新回到主机缸套1和辅机缸套2。等辅机关闭后一段时间，再停止
引入冷却器6的冷流股，并把碳捕集系统内的泵关停。

[0034] 一些实施方式中，由于强碱条件下容易对金属产生腐蚀，因此通过稀释，胺液在吸收烟气前，pH=7 9。以减小胺液对于缸套的腐蚀。~

[0035] 从防腐蚀的角度来看，还可以在缸套表面覆盖一层保护层。进一步地，所述保护层为金属镀层，所述金属为铬、钴、镍中的至少一种。可以进一步提升防腐蚀的效果。

[0036] 一些实施方式中，所述解吸塔解吸后得到的气体依次进入压缩设备、液化设备、液体二氧化碳储罐以最终完成二氧化碳的捕集和贮存。

[0037] 综上所述，本发明通过将胺液作为缸套冷却介质，直接吸收缸套热量，从而最大限度地利用了船上有限的能量，节约了能源。本发明通过对于胺液的碱度和缸套材质的设定，最大程度地减少了胺液腐蚀缸套的情况。本发明通过设置第一三通阀和第二换热器，一方面进一步利用了烟气热量，另一方面使得碳捕集系统的胺液吸收的热量进行调节，以应对
船舶上可能出现的复杂工况。本发明通过设置第二三通阀、第三三通阀以及对应的连接管
路，使得该碳捕集系统能实现平稳地开停车。

[0038] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的
多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。