回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统及方法

1.本发明属于空气直接碳捕集(direct air capture,dac)循环领域，尤其涉及一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统及方法。


背景技术：

2.现有的空气直接碳捕集循环多采用单一的吸附器和单一的吸附循环(通常的循环采用tvsa循环，即temperature vacuum swing adsorption,变温真空循环)，即使是为了实现连续的吸附而采用两个吸附器进行切换运行，吸附器间也只是独立关系，没有热力和能量上的相互影响。如图1所示，一个完整的tvsa循环包括四个步骤：(1)吸附过程：吸附器前后阀门打开，空气在风机的驱动下流经吸附器，空气中的co2和h2o被其中填充的吸附剂吸附，此时的出口是co2浓度较低(co2被吸附)、干度较高(h2o被吸附)的空气，由于吸附热的存在，吸附过程中会释放一定热量，使得吸附剂升温，温度的升高会降低吸附剂的吸附量。(2)降压过程：当吸附过程完成后，吸附器的前后阀门关闭，形成密封环境，此时真空泵启动将大部分残留在吸附器中的空气抽出(为了保证解吸出来的co2浓度较高，若不抽出则残留的空气与解吸出的co2混合使得co2浓度大为降低)。(3)解吸过程：吸附器的内部热源开始加热吸附剂，当加热到一定温度后，吸附剂中吸附的co2与h2o便开始脱附，形成高温解吸气。解吸气的主要气体为co2与h2o，将解吸气送入冷凝器中便可冷却掉大部分的h2o，以获得高浓度的co2。此时真空泵保持开启状态，以不断抽出解吸气、维持一定的真空度来促进解吸。(4)冷却过程：在解吸完成后，需要对吸附剂进行冷却，使其降低到吸附温度以进行吸附。通常采用直接通入空气进行吹扫冷却的形式。随着空气的冷却，吸附剂开始逐渐吸附以进入到下一个吸附过程，此过程中，高温吸附剂与吸附器的热量被空气带走。至此，tvsa的单个循环结束，开始进入到下一个循环(如图1)。
3.可以发现从现有的tvsa循环具有以下几个问题：
4.(1)对于吸附过程，现有的tvsa循环中通常未加装内冷装置，而吸附过程是一个明显的放热过程，随着吸附过程的进行吸附剂的温度会逐渐升高，使得最终的吸附量下降。因此需要对吸附过程进行温度调控——内部设置冷源进行吸附。且吸附器出口的空气因为被吸附掉了大部分的水，其干度较高，故这部分干空气完全可以用来进行蒸发冷却，以辅助内冷吸附。
5.(2)对解吸过程：现有的tvsa循环是在相同的温度与压力同步解吸出h2o与co2，而后在通过冷凝将解吸出的h2o进行分离。但有研究表明h2o的解吸温度比co2低，h2o在50～60℃下便可几乎全部解吸，而co2则需90～100℃才能解吸。因此传统的tvsa循环同步解吸的方式实际上浪费了一部分能量，且增加了后续冷凝的能耗。
6.(3)对于冷却过程：传统的tvsa循环中通过直接通入空气的方式对吸附剂与吸附器进行冷却，此时吸附剂与吸附器刚结束解吸过程，温度为90～100℃，空气通过后带走大量的显热，即这部分较高温度的显热被浪费了，而这部分热量完全可以被回收，用来预先解吸h2o。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：
8.一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，包括：
9.多个吸附器，所述吸附器具有吸附器出口、吸附器进水口和吸附器出水口；
10.蒸发器冷却器，所述蒸发器冷却器具有气体入口、冷却水出口和冷却水回水口；
11.太阳能加热器，所述太阳能加热器具有太阳能加热器入水口和太阳能加热器出水口；
12.压缩机，所述压缩机具有压缩机入气口和压缩机出气口；
13.冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器入口、冷凝器第一出口和冷凝器第二出口；
14.其中，多个所述吸附器的吸附器出口均通过第一连接管路连通至所述蒸发器冷却器的气体入口，且多个所述吸附器的吸附器出口通过第二连接管路连通至所述压缩机入气口；所述吸附器的吸附器出口与所述蒸发器冷却器的气体入口之间的第一连接管路以及所述吸附器的吸附器出口与另一所述吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上均设置有阀门；
15.多个所述吸附器的吸附器进水口均通过第三连接管路连通至所述冷却水出口；所述吸附器的吸附器进水口与所述冷却水出口之间的第三连接管路上均设置有阀门；
16.多个所述吸附器的吸附器出水口均通过第四连接管路连通至所述冷却水回水口，且通过多个所述吸附器的吸附器出水口通过第五连接管路连通至所述太阳能加热器入水口；所述吸附器的吸附器出水口与所述冷却水回水口之间的第四连接管路上以及所述吸附器的吸附器出水口与所述太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上均设置有阀门；
17.所述太阳能加热器出水口通过第六连接管路连通至多个所述吸附器的吸附器进水口；所述太阳能加热器出水口与多个所述吸附器的吸附器进水口之间的第六连接管路均设置有阀门；
18.所述压缩机的出气口与所述冷凝器入口连通。
19.进一步地，所述吸附器为3个，分别设定为第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器。
20.进一步地，所述第一吸附器的吸附器出口与所述蒸发器冷却器的气体入口之间的第一连接管路上设置有第一阀门；所述第一吸附器的吸附器出口与所述第二吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第二阀门和第三阀门；
21.所述第二吸附器的吸附器出口与所述第三吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第四阀门和第五阀门；
22.所述第二吸附器的吸附器出口连通有第七连接管，其中，所述第七连接管与第一连接管、第二连接管连通；所述第七连接管上设置有第六阀门；
23.所述第三吸附器的吸附器出口与所述的压缩机入气口之间的第二连接管路上设置有第七阀门。
24.进一步地，所述第一吸附器的吸附器出口与所述压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第八阀门和第九阀门；
25.所述第二吸附器的吸附器出口与所述压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第十阀门和第十一阀门。
26.进一步地，所述冷却水出口与所述第一吸附器的吸附器进水口之间的第三连接管
路上设置有第十二阀门；
27.所述冷却水出口与所述第三吸附器的吸附器进水口之间的第三连接管路上依次设置有第十三阀门、第十四阀门和第十五阀门；
28.所述第二吸附器的吸附器进水口通过第一连接支路与所述第三连接管路连通，其中，所述第一连接支路与所述第三连接管路的连接处位于所述第十三阀门和所述第十四阀门之间，所述第一连接支路上设置有第十六阀门。
29.进一步地，所述第一吸附器的吸附器出水口与所述太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上依次设置有第十七阀门、第十八阀门和第十九阀门，所述第二吸附器的吸附器出水口通过第二连接支路与所述第五连接管路连通，所述第二连接支路与所述第五连接管路的连接处位于所述第十七阀门和所述第十八阀门之间，所述第二连接支路上设置有第二十六阀门；所述第三吸附器的吸附器出水口通过第三连接支路与所述第五连接管路连通，所述第三连接支路与所述第五连接管路的连接处位于所述第十八阀门和所述第十九阀门之间。
30.进一步地，所述太阳能加热器出水口与所述第一吸附器的吸附器进水口之间的第六连接管路上依次设置有第二十阀门、第二十一阀门和第二十二阀门；所述第二吸附器的吸附器进水口与所述第六连接管路之间通过第四连接支路连通；所述第四连接支路与所述第六连接管路的连接处位于所述第二十一阀门和所述第二十二阀门之间；所述第三连接管路通过第七连接支路与所述第六连接管路连通，所述第七连接支路与所述第六连接管路的连接处位于所述第二十阀门和所述第二十一阀门之间。
31.进一步地，所述第三吸附器的吸附器出水口与所述冷却水回水口之间的第四连接管路上依次设置有第二十三阀门和第二十四阀门，所述第五连接管路通过第八连接支路与所述第四连接管路连通，所述第八连接支路与所述第四连接管路的连接处位于所述第二十四阀门和所述冷却水回水口之间；所述第二吸附器的吸附器出水口通过第九连接支路与所述第四连接管路连通，所述第九连接支路与所述第四连接管路的连接处位于所述第二十三阀门和所述第二十四阀门之间，所述第九连接支路上设置有第二十五阀门。
32.一种回收干空气内冷和回热分级解吸的空气碳捕集循环方法，采用了上述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，所述方法包括以下步骤：
33.s10、第八阀门和第二阀门关闭，第一阀门打开，此时第一吸附器处于吸附状态，低湿空气从第一吸附器的出口流入到蒸发冷却器中；
34.第二十二阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十七阀门关闭，第十二阀门打开，蒸发冷却器产生的冷却水流入到第一吸附器中，形成内冷吸附；
35.第二十一阀门、第十四阀门、第十八阀门和第二十三阀门关闭，第二十阀门、第十九阀门和第十五阀门打开，太阳能加热器产生的90℃热水流入到第三吸附器中进行加热解吸，即此时第三吸附器处于解吸状态，第七阀门打开，第五阀门和第十一阀门关闭，解吸气经过压缩机、冷凝器冷凝掉部分的水，以产生高浓度的co2；
36.此时第二吸附器处于自然升温状态，第十六阀门、第二十六阀门和第二十五阀门关闭，第四阀门、第十阀门、第六阀门和第三阀门关闭；
37.s20、第一吸附器状态不变，仍处于内冷吸附状态；此时第三吸附器已完成解吸，第二十一阀门、第十五阀门、第十八阀门和第二十六阀门打开，第二十阀门和第十九阀门关
闭，第三吸附器的吸附剂与吸附器的高温显热通过传热介质与第二吸附器进行热量交换，在理想情况下，第二吸附器升温到50℃进行水的预先解吸，空气通入辅助吹扫，第四阀门、第十二阀门、第三阀门和第九阀门关闭，第六阀门打开，第二吸附器的出口为高湿空气，第三吸附器则降温到50℃；
38.s30、第一吸附器吸附过程结束，进入到自然冷却阶段；第二十一阀门、第二十六阀门打开，第二吸附器与太阳能加热器连通，高温水加热第二吸附器进行co2的解吸，第十一阀门、第四阀门打开，第二吸附器的解吸气进入到压缩机与冷凝器中，产生高浓度co2；第十五阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十四阀门和第二十三阀门打开，第三吸附器与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附状态，第七阀门、第五阀门、第十阀门、第九阀门和第二阀门打开，第三吸附器的出口的干空气进入到蒸发冷却器进行蒸发冷却；
39.s40、第三吸附器保持处于内冷吸附状态，第二吸附器完成再生过程，其吸附剂与吸附器处于～90℃高热状态；第二十二阀门、第十二阀门、第十七阀门和第二十六阀门打开，第二吸附器与第一吸附器连通进行热量交换，第一吸附器被加热到50℃进行水的解吸，同时空气进入第一吸附器吹扫，第二阀门、第九阀门和第六阀门打开，高湿空气送出，同时第二吸附器被冷却至50℃；
40.s50、第一吸附器完成h2o的解吸后，第十二阀门、第二十二阀门、第二十一阀门、第二十阀门、第十九阀门、第十八阀门和第十七阀门打开，第一吸附器与太阳能加热器连通，高温热流体进入第一吸附器中进行co2的解吸，第一阀门、第二阀门、第九阀门、第十阀门和第十一阀门打开，第一吸附器出口的解吸气进入压缩机与冷凝器，产出高浓度的co2气体；
41.第十六阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十五阀门打开，第二吸附器与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附阶段，而第三阀门、第八阀门打开，第二吸附器的出口干空气被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生冷却水；第十五阀门、第十八阀门、第二十三阀门和第十九阀门关闭，第三吸附器处于自然升温状态；
42.s60、第一吸附器完成co2的解吸后，第十二阀门、第二十二阀门、第二十一阀门、第十五阀门、第十八阀门和第十七阀门打开，第一吸附器与第三吸附器连通进行热交换，第一吸附器被冷却到50℃，第三吸附器被加热到50℃，第三吸附器进行h2o的解吸；第七阀门、第五阀门、第十阀门和第六阀门打开，空气进入到第三吸附器进行吹扫带出解吸的h2o，形成的高湿空气被送出；
43.第十六阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十五阀门打开，第二吸附器与蒸发冷却器连通，空气进入吸附器中进行内冷吸附；
44.第三阀门和第八阀门打开，第二吸附器出口的干空气则被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生的冷却水供回吸附器中进行内冷吸附。
45.有益效果：
46.本发明提供的一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统及方法，通过采用本发明提出的回收干空气潜热冷量内冷吸附与回热辅助分级解吸的新型dac循环，可实现co2捕集率可达45～75％，获得的co2纯度可达98％，单位co2捕集能耗可降至8.5mj/kgco2以下。
47.在技术层面上，余热回收+分级解吸的模式为进一步探索dac循环的系统优化和过程设计提供了思路和方法。
48.新型循环余热回收与对循环过程热力匹配的优化，可实现捕集能耗的进一步降低，使得dac捕集的经济成本大大下降，从而有助于dac设施的商业化推广和大规模布置。
附图说明
49.图1为现有技术中的tvsa循环运行原理图；
50.图2为本发明提供的循回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统示意图；
51.图3为三床吸附器运行切换示意图；
52.图4为三床吸附器运行切换时序图；
53.图5为三床吸附器运行切换流程图；
54.其中，1、第一吸附器；2、第十二阀门；3、蒸发器冷却器；4、第二十二阀门；5、第十三阀门；6、第十六阀门；7、第二十四阀门；8、第十七阀门；9、第二十一阀门；10、第十四阀门；11、第二十阀门；12、太阳能加热器；13、第十八阀门；14、第二十三阀门；15、第十九阀门；16、第二十六阀门；17、第二十五阀门；18、第十五阀门；19、第二吸附器；20、第三吸附器；21、第七阀门；22、压缩机；23、冷凝器；24、第五阀门；25、第十一阀门；26、第四阀门；27、第十阀门；28、第六阀门；29、第三阀门；30、第九阀门；31、第八阀门；32、第二阀门；33、第一阀门。
具体实施方式
55.实施例1
56.参考图2，一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，包括：
57.多个吸附器，吸附器具有吸附器出口、吸附器进水口和吸附器出水口；
58.蒸发器冷却器3，蒸发器冷却器3具有气体入口、冷却水出口和冷却水回水口；
59.太阳能加热器12，太阳能加热器12具有太阳能加热器入水口和太阳能加热器出水口；
60.压缩机22，压缩机22具有压缩机入气口和压缩机出气口；
61.冷凝器23，冷凝器23具有冷凝器入口、冷凝器第一出口和冷凝器第二出口；
62.其中，多个吸附器的吸附器出口均通过第一连接管路连通至蒸发器冷却器3的气体入口，且多个吸附器的吸附器出口通过第二连接管路连通至压缩机入气口；吸附器的吸附器出口与蒸发器冷却器3的气体入口之间的第一连接管路以及吸附器的吸附器出口与另一吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上均设置有阀门；
63.多个吸附器的吸附器进水口均通过第三连接管路连通至冷却水出口；吸附器的吸附器进水口与冷却水出口之间的第三连接管路上均设置有阀门；
64.多个吸附器的吸附器出水口均通过第四连接管路连通至冷却水回水口，且通过多个吸附器的吸附器出水口通过第五连接管路连通至太阳能加热器入水口；吸附器的吸附器出水口与冷却水回水口之间的第四连接管路上以及吸附器的吸附器出水口与太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上均设置有阀门；
65.太阳能加热器出水口通过第六连接管路连通至多个吸附器的吸附器进水口；太阳能加热器出水口与多个吸附器的吸附器进水口之间的第六连接管路均设置有阀门；
66.压缩机22的出气口与冷凝器入口连通。
67.在本实施例中，吸附器为3个，分别设定为第一吸附器1、第二吸附器19和第三吸附器20。
68.在本实施例中，第一吸附器1的吸附器出口与蒸发器冷却器3的气体入口之间的第一连接管路上设置有第一阀门33；第一吸附器1的吸附器出口与第二吸附器19的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第二阀门32和第三阀门29；
69.第二吸附器19的吸附器出口与第三吸附器20的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第四阀门26和第五阀门24；
70.第二吸附器19的吸附器出口连通有第七连接管，其中，第七连接管与第一连接管、第二连接管连通；第七连接管上设置有第六阀门28；
71.第三吸附器20的吸附器出口与的压缩机入气口之间的第二连接管路上设置有第七阀门21。
72.在本实施例中，第一吸附器1的吸附器出口与压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第八阀门31和第九阀门30；
73.第二吸附器19的吸附器出口与压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第十阀门27和第十一阀门25。
74.在本实施例中，冷却水出口与第一吸附器1的吸附器进水口之间的第三连接管路上设置有第十二阀门2；
75.冷却水出口与第三吸附器20的吸附器进水口之间的第三连接管路上依次设置有第十三阀门5、第十四阀门10和第十五阀门18；
76.第二吸附器19的吸附器进水口通过第一连接支路与第三连接管路连通，其中，第一连接支路与第三连接管路的连接处位于第十三阀门5和第十四阀门10之间，第一连接支路上设置有第十六阀门6。
77.在本实施例中，第一吸附器1的吸附器出水口与太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上依次设置有第十七阀门8、第十八阀门13和第十九阀门15，第二吸附器19的吸附器出水口通过第二连接支路与第五连接管路连通，第二连接支路与第五连接管路的连接处位于第十七阀门8和第十八阀门13之间，第二连接支路上设置有第二十六阀门16；第三吸附器20的吸附器出水口通过第三连接支路与第五连接管路连通，第三连接支路与第五连接管路的连接处位于第十八阀门13和第十九阀门15之间。
78.在本实施例中，太阳能加热器出水口与第一吸附器1的吸附器进水口之间的第六连接管路上依次设置有第二十阀门11、第二十一阀门9和第二十二阀门4；第二吸附器19的吸附器进水口与第六连接管路之间通过第四连接支路连通；第四连接支路与第六连接管路的连接处位于第二十一阀门9和第二十二阀门4之间；第三连接管路通过第七连接支路与第六连接管路连通，第七连接支路与第六连接管路的连接处位于第二十阀门11和第二十一阀门9之间。
79.在本实施例中，第三吸附器20的吸附器出水口与冷却水回水口之间的第四连接管路上依次设置有第二十三阀门14和第二十四阀门7，第五连接管路通过第八连接支路与第四连接管路连通，第八连接支路与第四连接管路的连接处位于第二十四阀门7和冷却水回水口之间；第二吸附器19的吸附器出水口通过第九连接支路与第四连接管路连通，第九连接支路与第四连接管路的连接处位于第二十三阀门14和第二十四阀门7之间，第九连接支
路上设置有第二十五阀门17。
80.实施例2
81.参考图3-5，本实施例为一种回收干空气内冷和回热分级解吸的空气碳捕集循环方法，采用了实施例1提供的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，该方法包括以下步骤：
82.s10、第八阀门31和第二阀门32关闭，第一阀门33打开，此时第一吸附器1处于吸附状态，低湿空气从第一吸附器1的出口流入到蒸发冷却器中；
83.第二十二阀门4、第十三阀门5、第二十四阀门7和第二十七阀门关闭，第十二阀门2打开，蒸发冷却器产生的冷却水流入到第一吸附器1中，形成内冷吸附；
84.第二十一阀门9、第十四阀门10、第十八阀门13和第二十三阀门14关闭，第二十阀门11、第十九阀门15和第十五阀门18打开，太阳能加热器12产生的90℃热水流入到第三吸附器20中进行加热解吸，即此时第三吸附器20处于解吸状态，第七阀门21打开，第五阀门24和第十一阀门25关闭，解吸气经过压缩机22、冷凝器23冷凝掉部分的水，以产生高浓度的co2；
85.此时第二吸附器19处于自然升温状态，第十六阀门6、第二十六阀门16和第二十五阀门17关闭，第四阀门26、第十阀门27、第六阀门28和第三阀门29关闭；
86.s20、第一吸附器1状态不变，仍处于内冷吸附状态；此时第三吸附器20已完成解吸，第二十一阀门9、第十五阀门18、第十八阀门13和第二十六阀门16打开，第二十阀门11和第十九阀门15关闭，第三吸附器20的吸附剂与吸附器的高温显热通过传热介质与第二吸附器19进行热量交换，在理想情况下，第二吸附器19升温到50℃进行水的预先解吸，空气通入辅助吹扫，第四阀门26、第十二阀门2、第三阀门29和第九阀门30关闭，第六阀门28打开，第二吸附器19的出口为高湿空气，第三吸附器20则降温到50℃；
87.s30、第一吸附器1吸附过程结束，进入到自然冷却阶段；第二十一阀门9、第二十六阀门16打开，第二吸附器19与太阳能加热器12连通，高温水加热第二吸附器19进行co2的解吸，第十一阀门25、第四阀门26打开，第二吸附器19的解吸气进入到压缩机22与冷凝器23中，产生高浓度co2；第十五阀门18、第二十一阀门9、第二十二阀门4、第二十四阀门7和第二十三阀门14打开，第三吸附器20与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附状态，第七阀门21、第五阀门24、第十阀门27、第九阀门30和第二阀门32打开，第三吸附器20的出口的干空气进入到蒸发冷却器进行蒸发冷却；
88.s40、第三吸附器20保持处于内冷吸附状态，第二吸附器19完成再生过程，其吸附剂与吸附器处于～90℃高热状态；第二十二阀门4、第十二阀门2、第十七阀门8和第二十六阀门16打开，第二吸附器19与第一吸附器1连通进行热量交换，第一吸附器1被加热到50℃进行水的解吸，同时空气进入第一吸附器1吹扫，第二阀门32、第九阀门30和第六阀门28打开，高湿空气送出，同时第二吸附器19被冷却至50℃；
89.s50、第一吸附器1完成h2o的解吸后，第十二阀门2、第二十二阀门4、第二十一阀门9、第二十阀门11、第十九阀门15、第十八阀门13和第十七阀门8打开，第一吸附器1与太阳能加热器12连通，高温热流体进入第一吸附器1中进行co2的解吸，第一阀门33、第二阀门32、第九阀门30、第十阀门27和第十一阀门25打开，第一吸附器1出口的解吸气进入压缩机22与冷凝器23，产出高浓度的co2气体；
90.第十六阀门6、第十三阀门5、第二十四阀门7和第二十五阀门17打开，第二吸附器19与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附阶段，而第三阀门29、第八阀门31打开，第二吸附器19的出口干空气被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生冷却水；第十五阀门18、第十八阀门13、第二十三阀门14和第十九阀门15关闭，第三吸附器20处于自然升温状态；
91.s60、第一吸附器1完成co2的解吸后，第十二阀门2、第二十二阀门4、第二十一阀门9、第十五阀门18、第十八阀门13和第十七阀门8打开，第一吸附器1与第三吸附器20连通进行热交换，第一吸附器1被冷却到50℃，第三吸附器20被加热到50℃，第三吸附器20进行h2o的解吸；第七阀门21、第五阀门24、第十阀门27和第六阀门28打开，空气进入到第三吸附器20进行吹扫带出解吸的h2o，形成的高湿空气被送出；
92.第十六阀门6、第十三阀门5、第二十四阀门7和第二十五阀门17打开，第二吸附器19与蒸发冷却器连通，空气进入吸附器中进行内冷吸附；
93.第三阀门29和第八阀门31打开，第二吸附器19出口的干空气则被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生的冷却水供回吸附器中进行内冷吸附。
94.以上，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

技术特征：
1.一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，包括：多个吸附器，所述吸附器具有吸附器出口、吸附器进水口和吸附器出水口；蒸发器冷却器，所述蒸发器冷却器具有气体入口、冷却水出口和冷却水回水口；太阳能加热器，所述太阳能加热器具有太阳能加热器入水口和太阳能加热器出水口；压缩机，所述压缩机具有压缩机入气口和压缩机出气口；冷凝器，所述冷凝器具有冷凝器入口、冷凝器第一出口和冷凝器第二出口；其中，多个所述吸附器的吸附器出口均通过第一连接管路连通至所述蒸发器冷却器的气体入口，且多个所述吸附器的吸附器出口通过第二连接管路连通至所述压缩机入气口；所述吸附器的吸附器出口与所述蒸发器冷却器的气体入口之间的第一连接管路以及所述吸附器的吸附器出口与另一所述吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上均设置有阀门；多个所述吸附器的吸附器进水口均通过第三连接管路连通至所述冷却水出口；所述吸附器的吸附器进水口与所述冷却水出口之间的第三连接管路上均设置有阀门；多个所述吸附器的吸附器出水口均通过第四连接管路连通至所述冷却水回水口，且通过多个所述吸附器的吸附器出水口通过第五连接管路连通至所述太阳能加热器入水口；所述吸附器的吸附器出水口与所述冷却水回水口之间的第四连接管路上以及所述吸附器的吸附器出水口与所述太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上均设置有阀门；所述太阳能加热器出水口通过第六连接管路连通至多个所述吸附器的吸附器进水口；所述太阳能加热器出水口与多个所述吸附器的吸附器进水口之间的第六连接管路均设置有阀门；所述压缩机的出气口与所述冷凝器入口连通。2.根据权利要求1所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述吸附器为3个，分别设定为第一吸附器、第二吸附器和第三吸附器。3.根据权利要求2所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述第一吸附器的吸附器出口与所述蒸发器冷却器的气体入口之间的第一连接管路上设置有第一阀门；所述第一吸附器的吸附器出口与所述第二吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第二阀门和第三阀门；所述第二吸附器的吸附器出口与所述第三吸附器的吸附器出口之间的第一连接管路上分别设置有第四阀门和第五阀门；所述第二吸附器的吸附器出口连通有第七连接管，其中，所述第七连接管与第一连接管、第二连接管连通；所述第七连接管上设置有第六阀门；所述第三吸附器的吸附器出口与所述的压缩机入气口之间的第二连接管路上设置有第七阀门。4.根据权利要求3所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述第一吸附器的吸附器出口与所述压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第八阀门和第九阀门；所述第二吸附器的吸附器出口与所述压缩机入气口之间的第二连接管路上分别设置有第十阀门和第十一阀门。5.根据权利要求4所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征
在于，所述冷却水出口与所述第一吸附器的吸附器进水口之间的第三连接管路上设置有第十二阀门；所述冷却水出口与所述第三吸附器的吸附器进水口之间的第三连接管路上依次设置有第十三阀门、第十四阀门和第十五阀门；所述第二吸附器的吸附器进水口通过第一连接支路与所述第三连接管路连通，其中，所述第一连接支路与所述第三连接管路的连接处位于所述第十三阀门和所述第十四阀门之间，所述第一连接支路上设置有第十六阀门。6.根据权利要求5所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述第一吸附器的吸附器出水口与所述太阳能加热器入水口之间的第五连接管路上依次设置有第十七阀门、第十八阀门和第十九阀门，所述第二吸附器的吸附器出水口通过第二连接支路与所述第五连接管路连通，所述第二连接支路与所述第五连接管路的连接处位于所述第十七阀门和所述第十八阀门之间，所述第二连接支路上设置有第二十六阀门；所述第三吸附器的吸附器出水口通过第三连接支路与所述第五连接管路连通，所述第三连接支路与所述第五连接管路的连接处位于所述第十八阀门和所述第十九阀门之间。7.根据权利要求6所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述太阳能加热器出水口与所述第一吸附器的吸附器进水口之间的第六连接管路上依次设置有第二十阀门、第二十一阀门和第二十二阀门；所述第二吸附器的吸附器进水口与所述第六连接管路之间通过第四连接支路连通；所述第四连接支路与所述第六连接管路的连接处位于所述第二十一阀门和所述第二十二阀门之间；所述第三连接管路通过第七连接支路与所述第六连接管路连通，所述第七连接支路与所述第六连接管路的连接处位于所述第二十阀门和所述第二十一阀门之间。8.根据权利要求7所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，其特征在于，所述第三吸附器的吸附器出水口与所述冷却水回水口之间的第四连接管路上依次设置有第二十三阀门和第二十四阀门，所述第五连接管路通过第八连接支路与所述第四连接管路连通，所述第八连接支路与所述第四连接管路的连接处位于所述第二十四阀门和所述冷却水回水口之间；所述第二吸附器的吸附器出水口通过第九连接支路与所述第四连接管路连通，所述第九连接支路与所述第四连接管路的连接处位于所述第二十三阀门和所述第二十四阀门之间，所述第九连接支路上设置有第二十五阀门。9.一种回收干空气内冷和回热分级解吸的空气碳捕集循环方法，其特征在于，采用了权利要求8所述的回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统，所述方法包括以下步骤：s10、第八阀门和第二阀门关闭，第一阀门打开，此时第一吸附器处于吸附状态，低湿空气从第一吸附器的出口流入到蒸发冷却器中；第二十二阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十七阀门关闭，第十二阀门打开，蒸发冷却器产生的冷却水流入到第一吸附器中，形成内冷吸附；第二十一阀门、第十四阀门、第十八阀门和第二十三阀门关闭，第二十阀门、第十九阀门和第十五阀门打开，太阳能加热器产生的90℃热水流入到第三吸附器中进行加热解吸，即此时第三吸附器处于解吸状态，第七阀门打开，第五阀门和第十一阀门关闭，解吸气经过压缩机、冷凝器冷凝掉部分的水，以产生高浓度的co2；
此时第二吸附器处于自然升温状态，第十六阀门、第二十六阀门和第二十五阀门关闭，第四阀门、第十阀门、第六阀门和第三阀门关闭；s20、第一吸附器状态不变，仍处于内冷吸附状态；此时第三吸附器已完成解吸，第二十一阀门、第十五阀门、第十八阀门和第二十六阀门打开，第二十阀门和第十九阀门关闭，第三吸附器的吸附剂与吸附器的高温显热通过传热介质与第二吸附器进行热量交换，在理想情况下，第二吸附器升温到50℃进行水的预先解吸，空气通入辅助吹扫，第四阀门、第十二阀门、第三阀门和第九阀门关闭，第六阀门打开，第二吸附器的出口为高湿空气，第三吸附器则降温到50℃；s30、第一吸附器吸附过程结束，进入到自然冷却阶段；第二十一阀门、第二十六阀门打开，第二吸附器与太阳能加热器连通，高温水加热第二吸附器进行co2的解吸，第十一阀门、第四阀门打开，第二吸附器的解吸气进入到压缩机与冷凝器中，产生高浓度co2；第十五阀门、第二十一阀门、第二十二阀门、第二十四阀门和第二十三阀门打开，第三吸附器与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附状态，第七阀门、第五阀门、第十阀门、第九阀门和第二阀门打开，第三吸附器的出口的干空气进入到蒸发冷却器进行蒸发冷却；s40、第三吸附器保持处于内冷吸附状态，第二吸附器完成再生过程，其吸附剂与吸附器处于～90℃高热状态；第二十二阀门、第十二阀门、第十七阀门和第二十六阀门打开，第二吸附器与第一吸附器连通进行热量交换，第一吸附器被加热到50℃进行水的解吸，同时空气进入第一吸附器吹扫，第二阀门、第九阀门和第六阀门打开，高湿空气送出，同时第二吸附器被冷却至50℃；s50、第一吸附器完成h2o的解吸后，第十二阀门、第二十二阀门、第二十一阀门、第二十阀门、第十九阀门、第十八阀门和第十七阀门打开，第一吸附器与太阳能加热器连通，高温热流体进入第一吸附器中进行co2的解吸，第一阀门、第二阀门、第九阀门、第十阀门和第十一阀门打开，第一吸附器出口的解吸气进入压缩机与冷凝器，产出高浓度的co2气体；第十六阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十五阀门打开，第二吸附器与蒸发冷却器连通，进入到内冷吸附阶段，而第三阀门、第八阀门打开，第二吸附器的出口干空气被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生冷却水；第十五阀门、第十八阀门、第二十三阀门和第十九阀门关闭，第三吸附器处于自然升温状态；s60、第一吸附器完成co2的解吸后，第十二阀门、第二十二阀门、第二十一阀门、第十五阀门、第十八阀门和第十七阀门打开，第一吸附器与第三吸附器连通进行热交换，第一吸附器被冷却到50℃，第三吸附器被加热到50℃，第三吸附器进行h2o的解吸；第七阀门、第五阀门、第十阀门和第六阀门打开，空气进入到第三吸附器进行吹扫带出解吸的h2o，形成的高湿空气被送出；第十六阀门、第十三阀门、第二十四阀门和第二十五阀门打开，第二吸附器与蒸发冷却器连通，空气进入吸附器中进行内冷吸附；第三阀门和第八阀门打开，第二吸附器出口的干空气则被送入到蒸发冷却器中进行蒸发冷却，产生的冷却水供回吸附器中进行内冷吸附。

技术总结
本发明公开了一种回收干空气内冷和回热分级解吸的碳捕集循环系统及方法，属于空气直接碳捕集循环领域，其包括：多个吸附器，吸附器具有吸附器出口、吸附器进水口和吸附器出水口；蒸发器冷却器，蒸发器冷却器具有气体入口、冷却水出口和冷却水回水口；太阳能加热器，太阳能加热器具有太阳能加热器入水口和太阳能加热器出水口；压缩机，压缩机具有压缩机入气口和压缩机出气口；冷凝器，冷凝器具有冷凝器入口、冷凝器第一出口和冷凝器第二出口。本发明通过采用本发明提出的回收干空气潜热冷量内冷吸附与回热辅助分级解吸的新型DAC循环，可实现CO2捕集率可达45～75％，获得的CO2纯度可达98％。可达98％。可达98％。


技术研发人员：葛天舒 吴俊晔 王魁华 陈彦霖 翁自淳
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/25