[0001] 本发明涉及二氧化碳捕集技术领域，具体涉及一种二氧化碳捕集系统及二氧化碳捕集方法。

[0002] 窑炉或锅炉等设备燃烧产生的气体中包含二氧化碳、水蒸气、氧气和氮化物等成分。富氧燃烧产生的气体中二氧化碳具有较高的占比，二氧化碳会造成全球变暖，温室效应加剧等问题，捕集二氧化碳有益于保护环境。存在的问题是，气体中混杂多种成分，捕集二氧化碳的效率较低，且捕集得到的二氧化碳不便于储存。

[0030] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0031] 在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

[0032] 在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

[0033] 本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

[0034] 本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0035] 以下结合说明书附图对本发明实施例进行介绍：

[0036] 参考图1，根据本发明实施例的二氧化碳捕集系统，包括第一捕集区100、第二捕集区200和第三捕集区300，第一捕集区100用于连通进气管，第一捕集区100、第二捕集区200和第三捕集区300依次连通，用于供气体依次经过第一捕集区100、第二捕集区200和第三捕集区300，以依次捕集气态、液态和固态三种状态中至少两种状态下的二氧化碳，实现分不同形态捕集二氧化碳，有益于提高二氧化碳的捕集效率。

[0037] 具体而言，第一捕集区100可用于捕集气态的二氧化碳，第二捕集区200可用于捕集液态的二氧化碳，第三捕集区300可用于捕集固态的二氧化碳，二氧化碳依次通过第一捕集区100、第二捕集区200和第三捕集区300时，至少两个捕集区对二氧化碳进行捕集。

[0038] 例如，在一些实施例中，第一捕集区100捕集气态的二氧化碳，第二捕集区200捕集液态的二氧化碳，实现将二氧化碳分为气态和液态依次捕集。

[0039] 或者，第一捕集区100捕集气态的二氧化碳，第三捕集区200捕集固态的二氧化碳，实现将二氧化碳分为气态和固态依次捕集。

[0040] 或者，第二捕集区100捕集液态的二氧化碳，第三捕集区200捕集固态的二氧化碳，实现将二氧化碳分为液态和固态依次捕集。

[0041] 或者，第一捕集区100捕集气态的二氧化碳，第二捕集区100捕集液态的二氧化碳，第三捕集区200捕集固态的二氧化碳，实现将二氧化碳分为气态、液态和固态三种状态进行捕集，有益于提高二氧化碳的捕集效率。

[0042] 需要说明的是，通过进气管通入第一捕集区100内的气体为含量大于45％的富氧燃烧后的气体，气体中主要包含二氧化碳和水蒸气，以及少量氧气、氮氧化物和氮气。在第一捕集区100内主要捕集气态的二氧化碳，在第二捕集区200内主要捕集液态的二氧化碳，在第三捕集区300内主要捕集固态的二氧化碳。

[0043] 参考图1和图2，在一些实施例中，第一捕集区100包括吸收塔110，吸收塔110包括蓄水部111、第一分离件112和第二分离件113，沿竖直方向，第一分离件112位于第二分离件113与蓄水部111之间，吸收塔110配置为在第一分离件112与蓄水部111之间通入气体，以使气体依次通过第一分离件112与第二分离件113，第一分离件112可以是分隔膜，用于阻隔气体中包含的水蒸气，第一分离件112阻隔的水蒸气流入蓄水部111储存，第二分离件113用于阻隔氧气，以将气体中包含的氧气分离至吸收塔110内。由此吸收塔110能够分离气体中的水蒸气与氧气，有益于提高二氧化碳在气体中的占比，获得更高的捕集效率。

[0044] 需要说明的是，沿竖直方向，吸收塔110由下至上依次设有蓄水部111、第一分离件112和第二分离件113，在吸收塔110的底部设置蓄水部111，便于汇聚液化后的水蒸气进行储存，气体通入吸收塔110后，气体上浮依次通过第一分离件112与第二分离件113，通过第一分离件112与第二分离件113时，能够依次分离水蒸气和氧气，有益于提高吸收塔110排出的二氧化碳纯度，便于捕集吸收。

[0045] 参考图1和图2，在一些实施例中，第一捕集区100还包括反应部120和蒸馏塔130，沿竖直方向，反应部120连通于第二分离件113背离第一分离件112的一侧，反应部120用于接收通过第二分离件113的气体，并将该气体中包含的氮氧化物还原成氮气。蒸馏塔130与反应部120连接，用于接收通过反应部120的气体，二氧化碳在反应部120为液态，氮气在反应部120中为气态，以分离气体中的二氧化碳和氮气。

[0046] 需要说明的是，反应部120内填充有还原剂，还原剂可以是尿素液体。蒸馏塔130内的温度应根据蒸馏塔130内部的压强进行调整，使得位于蒸馏塔130内的氮气为气态，而位于蒸馏塔130内的二氧化碳为液态，实现二氧化碳与氮气的分离。蒸馏塔130内液态的二氧化碳可以输出至常温环境中，转换为气态进行捕集，实现第一捕集区100内对气态二氧化碳的捕集。

[0047] 参考图1至图3，在一些实施例中，第一捕集区100还包括捕集吸收箱140和降温箱150，降温箱150位于捕集吸收箱140的底部，捕集吸收箱140连通于蒸馏塔130，用于捕集吸收气态二氧化碳，降温箱150用于限制捕集吸收箱140内的温度，避免捕集吸收箱140内的温度过高发生逆反应，而导致二氧化碳重新从吸收剂中析出，保证二氧化碳的捕集速度。

[0048] 需要说明的是，捕集吸收箱140内具有吸收剂，吸收剂用于吸收二氧化碳，吸收剂可以是碳酸钠或氨水，与二氧化碳发生反应生成碳酸氢钠或碳酸氢铵。蒸馏塔130与捕集吸收箱140连通的管道上设有单向阀和截止阀，用于限制捕集吸收箱140内的液态或气态的二氧化碳回流至蒸馏塔130。

[0049] 参考图1至图3，在另一些实施例中，捕集吸收箱140和降温箱150具有多个，且捕集吸收箱140和降温箱150的数量相等，每个捕集吸收箱140的底部均连接有降温箱150，各捕集吸收箱140之间依次通过管道连通，用于对二氧化碳的多级捕集，有益于提高气态二氧化碳的捕集效率。

[0050] 例如，捕集吸收箱140的数量为三，连通相邻两捕集吸收箱140的管道，在上一级捕集吸收箱140中位于吸收剂外，在下一级捕集吸收箱140中插入吸收剂中，有助于更好地传输上一级未反应的二氧化碳，以及，保证二氧化碳在下一级捕集吸收箱140中更完全地进行化学反应，有益于提高二氧化碳的捕集效率。

[0051] 参考图1至图3，在一些实施例中，第一捕集区100还包括第一冷凝器160，第一冷凝器160与降温箱150的入水口连通，用于冷却流入降温箱150的水流，以限制降温箱150的水流温度，避免笔记吸收箱内发生逆反应。

[0052] 参考图1至图3，在一些实施例中，第一捕集区100还包括第二冷凝器170，第二冷凝器170连接于捕集吸收箱140的出气口，第二冷凝器170配置为冷凝捕集吸收箱140排出的气态的二氧化碳，第二捕集区200与第二冷凝器170连通，第二冷凝器170的冷凝效果，便于第二捕集区200捕集液态的二氧化碳。

[0053] 需要说明的是，捕集吸收箱140的数量为多个时，多个捕集吸收箱140组成多级捕集，第二冷凝器170连通于最后一级捕集吸收箱140的出气口。

[0054] 参考图1至图3，在一些实施例中，第一捕集区100还包括储料仓180，储料仓180与捕集吸收箱140连通，储料仓180内用于储存吸收剂，以向捕集吸收箱140内供给吸收剂，保证捕集吸收箱140对二氧化碳的吸收能力，吸收剂可以是碳酸钠或氨水溶液。

[0055] 例如，捕集吸收箱140具有多个，储料仓180通过管道同时连通多个捕集吸收箱140，以向不同的捕集吸收箱140供给吸收剂，保证各捕集吸收箱140对二氧化碳的吸收能力。

[0056] 参考图1至图4，在一些实施例中，第一捕集区100还包括换热装置190，换热装置190连通于第一分离件112与蓄水部111之间，换热装置190用于带走气体的热量，以降低输入吸收塔110内的气体的温度，使得部分水蒸气以液态水的形式流入吸收塔110。

[0057] 参考图1至图4，换热装置190包括换热器191和第三冷凝器192，第三冷凝器192连通于第一分离件112与蓄水部111之间，换热器191与第三冷凝器192连通，第三冷凝器192用于冷凝换热器191中流出的气体，以将气体中的水蒸气冷凝至液态水，换热器191和第三冷凝器192用于共同降低输入吸收塔110内的气体的温度，便于吸收塔110分离出气体中包含的水蒸气。

[0058] 具体而言，换热器191包括用于供气体通过的气流管道和冷却腔1911，气流管道位于冷却腔1911内，冷却腔1911具有冷却水入口和冷却水出口，冷却水由冷却水入口注入冷却腔1911，冷却水由冷却水出口流出冷却腔1911，气体在气流管道通过冷却腔1911，冷却腔1911内的水流能够带走气流管道内气体的热量，以降低气体的温度，同时还能防止气体与冷却水接触，避免增加气体中的水分。气流管道还连通第三冷凝器192，第三冷凝器192用于进一步冷凝气体，降低注入冷却腔1911内的气体温度，便于吸收塔110分离水蒸气。

[0059] 需要说明的是，气流管道可以是螺旋形状，在冷却腔1911的大小不变的情况下，气流管道设置成螺旋形状有益于增大气流管道位于冷却腔1911内的表面积，有益于延长冷却腔1911与气体进行的热交换时长，进而提高换热器191的冷却效果。

[0060] 参考图1至图4，在另一些实施例中，冷却水出口与第一冷凝器160连通，由冷却水出口流出的冷却水通过第一冷凝器160冷凝后流入降温箱150，实现冷却水的再次利用，有益于降低管道的复杂性，使得管道连通更为精简。

[0061] 参考图1和图2，吸收塔110还包括引气管114，所述引气管114连通于第一分离件112与蓄水部111之间，引气管114朝向蓄水部111延伸，且引气管114的开口朝向蓄水部111设置，引气管114的设置便于气体中气体与水蒸气的分离，避免引气管114内存有水分。

[0062] 参考图1至图5，在一些实施例中，第二捕集区200包括液态成型塔210和循环部220，液态成型塔210与第一捕集区100连通，循环部220连通与液态成型塔210的出口和入口，用于将气体由液态成型塔210的出口输送至液态成型塔210的入口，实现气体的循环液化，有益于保证第二捕集区200对二氧化碳的充分液化。

[0063] 具体而言，液态成型塔210具有多个出口，循环部220与液态成型塔210的一个出口连通，液态成型塔210内的温度处于二氧化碳的液化点与固化点之间，液化的二氧化碳可由其中一个出口排出，以进行收集或流向下一工序，存有的气态二氧化碳从液态成型塔210能够重新由循环部220搬运至液态成型塔210的入口重新置于液态成型塔210中，用于保证液态成型塔210对气态二氧化碳的充分液化。

[0064] 参考图5，在另一些实施例中，液态成型塔210内设有挂板211，挂板211朝向液态成型塔210的底部倾斜设置，挂板211用于引导液态二氧化碳的流动路径，保证液态的二氧化碳流向液态成型塔210的底部，便于液态二氧化碳的收集与储存。

[0065] 参考图1至图6，在一些实施例中，第三捕集区300包括冷源机组310和固态成型塔320，冷源机组310与固态成型塔320连通，冷源机组310用于控制固态成型塔320内部的温度，保证固态成型塔320内部的温度使得二氧化碳处于固态，将二氧化碳转换为固态便于二氧化碳的收集与储存。固态成型塔320与第二捕集区200连通，用于接收液态的二氧化碳，并将液态的二氧化转换为固态进行收集。

[0066] 需要说明的是，第二捕集区200包括液态成型塔210，固态成型塔320连通于液态成型塔210其中一个出口，以接收液态成型塔210内的液态二氧化碳，固态成型塔320内的温度值低于二氧化碳的固化点。

[0067] 参考图1至图6，在一些实施例中，第三捕集区300还包括支撑板330和牵引件340，支撑板330位于固态成型塔320内，并铰接于固态成型塔320的内壁，牵引件340与支撑板330铰接，并延伸至固态成型塔320外，通过牵拉牵引件340，能够带动支撑板330相对固态成型塔320移动，便于固态成型塔320内固态二氧化碳的沉降，固态二氧化碳沉积在固态成型塔320的底部便于收集。

[0068] 参考图6，在另一些实施例中，支撑板330的数量可以是多个，牵引件340同时与多个支撑板330连接，多个支撑板330之间可相互平行，在固态成型塔320外，通过牵拉牵引件340，能够通过带动多个支撑板330相对固态成型塔320转动，从而进一步保证固态成型塔
320内固态二氧化碳的掉落，避免固态二氧化碳堵塞固态成型塔320。

[0069] 参考图1至图6，根据本发明实施例的二氧化碳捕集方法，用于捕集气体中的二氧化碳，该二氧化碳捕集方法包括：在气体中分离出气态和液态的二氧化碳，将部分二氧化碳转变为气态进行捕集，和/或，将部分二氧化碳干燥后收集、将部分二氧化碳以液态状态捕集及将部分气态二氧化碳回流至分离处重新分离三者中的至少其一。

[0070] 具体而言，部分二氧化碳转变为气态在第一捕集区100进行捕集，部分二氧化碳干燥后可以直接收集，干燥后的二氧化碳呈气态。部分二氧化碳以液态状态可直接输送至第二捕集区200进行收集，有益于提高捕集效率。

[0071] 以下结合二氧化碳的实际捕集过程进一步说明二氧化碳捕集方法。

[0072] 参考图1至图6，本发明中的气体为氧含量大于45％的富氧燃烧后的气体，气体中含有较高的二氧化碳浓度，气体经进气管通入换热器191，换热器191用于降低气体的温度，气体经过换热器191后再通入第三冷凝器192，第三冷凝器192用于将气体中的部分水蒸气冷凝成液态水，经第三冷凝器192冷凝后的气体进入吸收塔110，能够减少进入吸收塔110内的水蒸气。吸收塔110包括第一分离件112与第二分离件113，第一分离件112用于进一步阻隔水蒸气，第二分离件113用于阻隔氧气，以进一步提高二氧化碳在气体中的占比，气体依次通过第一分离件112和第二分离件113。吸收塔110还包括蓄水部111，蓄水部111用于收集第三冷凝器192冷凝产生的液态水，以及，气体通过第一分离件112被阻隔的水蒸气，第一分离件112阻隔的水蒸气在吸收塔110内冷凝至液态水，流向蓄水部111。

[0073] 气体通过第二分离件113时，输送至反应部120，即反应部120用于接收经吸收塔110分离后的气体，反应部120用于将气体中的氮氧化物还原成氮气，气体由反应部120流出后通过蒸馏塔130，蒸馏塔130通过控制温度将二氧化碳保持在液态状态，以及，氮气保持在气态状态，实现二氧化碳与氮气的分离。液态的二氧化碳由蒸馏塔130流出后具有三条路径，第一条路径为经干燥后至二氧化碳成品槽，干燥后的二氧化碳呈气态，以收集气态二氧化碳。第二条路径为流入液态成型塔210，液态成型塔210对液态的二氧化碳直接捕集，另外，在流入液态成型塔210的路径中，会存在部分气态二氧化碳，该部分气态的二氧化碳重新输送至吸收塔110再次进行分离循环。第三条路径为通过常温储存箱使液态的二氧化碳转变为气态，转变为气态的二氧化碳流入捕集吸收箱140进行捕集，与捕集吸收箱140内的吸收剂反应生成碳酸氢钠或碳酸氢铵。

[0074] 经捕集吸收箱140捕集吸收后残留的二氧化碳通过第二冷凝器170进行冷凝，冷凝后的二氧化碳部分转变为液态，包含气态和液态的二氧化碳输送至液态成型塔210，在第二冷凝器170以及液态成型塔210两处，均包括气态的二氧化碳转变为液态的二氧化碳这一转变，便于以液态的形态收集二氧化碳。与液态成型塔210连通的循环部220用于将液态成型塔210中未液化的二氧化碳重新输送至液态成型塔210的入口处，再次进行液化。固态成型塔320连通于液态成型塔210的另一个出口，二氧化碳在液态成型塔210液化后输送至固态成型塔320，固态成型塔320用于接收液态成型塔210中的液态的二氧化碳，并将液态的二氧化碳进行固化后收集。

[0075] 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。