DAC与建筑物新风系统一体化系统及应用的制作方法

专利2025-07-08  38


本发明涉及co2捕获与建筑空气调节,具体为一种dac与建筑物新风系统一体化系统及应用。


背景技术:

1、气候变化是人类在21世纪面临的严峻挑战,是深刻影响各国生态环境和经济社会发展的重大全球性问题。人类活动排放的大量温室气体是造成全球变暖、影响气候变化的主要原因。其中,co2排放总量最大,年排放量达400多亿吨,成为导致全球气候变暖最主要的温室气体。2023年全球大气中co2浓度已达到420ppm,成为过去300万年中大气中co2浓度最高的一年。过高的co2浓度会引起地球表面的温度上升,进一步引发冰川融化、土地盐碱化、土地干旱、农作物生产力下降和物种灭绝等一系列严重问题,降低大气co2浓度迫在眉睫,是人类面临的一大难题。

2、碳捕集利用与封存技术是指将能源、钢铁、水泥、化工、交通等领域排放的co2进行捕集、然后,将捕集的co2进行转化、利用或封存在陆地和海洋,从而实现碳减排的过程。按技术流程可分为碳捕集、碳运输、碳利用和碳封存四个重要环节。碳捕集是这一技术的最基础环节,将co2从能源、钢铁、水泥、化工、交通等过程排放的尾气中捕获出来,分离提纯的过程。

3、直接空气捕获(direct air capture,即dac)技术是碳捕集技术的一种新技术。其通过巨大的风机阵列将空气输送进捕集装置中并利用吸附剂(如碱液,有机胺等)对co2进行捕获,而吸附了co2的吸附剂可通过加热等手段排出其中的co2以实现再生和重复利用。dac可以有效解决任何来源的co2排放。随着世界寻求减碳,甚至负碳,一些活动(例如长途航空旅行)的碳排放是难以消除。而这正是dac的用武之地。此外,dac技术在一个封闭的"化学循环"中从空气中捕获co2,该循环可重复使用吸附剂,最大限度地减少浪费。然而,dac技术也有着巨大的缺点:由于空气中co2的分压远小于煤电厂等高污染场所排放出的烟气,co2的浓度仅为0.042%(420ppm),需要输送约130万nm3的空气才能捕获1吨co2,而煤电厂烟气(12%左右的浓度),仅需要4550nm3烟气就够了。因此利用风机输送空气并进行co2捕获的成本十分高昂。目前dac从空气中捕获一吨co2的成本约为200~600美元,远高于从烟气中捕获co2,高出的这部分成本主要集中在风机的电耗上。简单的计算显示,风机电耗在450kwh/吨co2以上。

4、另一方面,随着生活水平的提升,人们对办公楼,商场,酒店、机场、地铁站、高铁站等室内场所中空气质量的要求也日益增高,室内场所中空气中的污染物会因为空气不流通等原因而累计超标。新风系统是由送风系统和排风系统组成的一套独立空气处理系统,它通过在密闭的室内一侧用专用设备向室内送新风,再从另一侧由专用设备向室外排出,在室内会形成“新风流动场”,从而满足室内新风换气的需要。实施方案是:采用低风压、大流量风机、依靠机械强力由一侧向室内送风,由另一侧用专门设计的排风风机向室外排出的方式强迫在系统内形成新风流动场。在送风的同时对进入室内的空气进行过滤、消毒、杀菌、增氧。目前新风系统已在医院,办公楼,商场,酒店,居民楼、机场、地铁站、高铁站等场所中得到了普遍的应用。


技术实现思路

1、为克服上述缺点,本发明的目的在于一种降低dac系统引风能耗、dac成本、减少了新风系统引入空气的二氧化碳浓度、有助于提高新风系统的工作效率的dac与建筑物新风系统一体化系统及应用。

2、为了达到以上目的,本发明采用的其中一种技术方案是:一种dac与建筑物新风系统一体化系统,包括新风系统组,所述新风系统组包括送风系统和排风系统,还包括:

3、dac捕集和解吸器,设置在所述送风系统与进风口之间以及所述排风系统出口,所述dac捕集和解吸器包括依次连接的吸附发生器和解吸器,所述吸附发生器用以捕集二氧化碳,所述解吸器用以解吸生成高浓度二氧化碳;

4、压缩液化子系统,分别与两个dac捕集和解吸器的二氧化碳运输管道气体出口连接,用于将解吸出的二氧化碳压缩液化并储存利用。

5、优选地,所述送风系统包括依次连接的进风机组、送风过滤器。

6、优选地,所述排风系统包括依次连接的排气机组、排风口、排风过滤器。

7、优选地,所述送风过滤器、排风过滤器采用静电除尘。

8、优选地,所述送风过滤器、排风过滤器的出风口处安装有用于监测粉尘和污染物的新风监测器;所述吸附发生器出口处设置有用于监测排出空气中co2浓度的吸附监测器。超标后需更换过滤器的电极或过滤器位于吸附发生器出口处的吸附监测器用于监测排出空气中co2浓度,解吸器生成的高浓度二氧化碳通过管道运输至就近集中点集中压缩液化。

9、优选地,所述吸附发生器包括吸附发生器,所述吸附发生器内设置有用于二氧化碳捕集的吸附剂。

10、优选地,所述吸附剂采用固体吸附剂,所述固体吸附剂以薄膜形式生长或涂敷在多孔材料的基底上,多个所述基底叠加或卷曲形成过滤柱,安装在吸附发生器内部,或以其他固定方式固定在吸附发生器内;所述解吸器上安装有加热装置。

11、优选地,所述固体吸附剂包括碱性颗粒物、固态胺、阴离子树脂、mof、hof和cof等材料。

12、优选地,所述吸附剂采用液体吸附剂,所述吸附发生器内部、解吸器内部及其连接处采用防腐材料;以减少液体吸附剂对于设备和管路的腐蚀;所述解吸器上安装有加热装置;直接通过加热对吸附剂进行解吸。

13、优选地,所述液体吸附剂包括复合胺、离子液体。

14、优选地,所述加热装置采用新风系统(建筑物)余热回收装置和电加热,最大限度地节能,所述加热装置连接有抽真空泵,通过加热和抽真空完成解吸步骤。余热用于解吸。

15、优选地,吸附发生器上设有快换密封接口。以便设备连接和吸附剂的快捷更换。

16、优选地,所述压缩液化子系统包括依次连接的二氧化碳输送管道、压缩液化装置以及二氧化碳储罐,所述二氧化碳储罐,所述二氧化碳输送管道分别与两个解吸器的解吸二氧化碳气体出口连通。

17、优选地,所述二氧化碳储罐为压力容器,所述二氧化碳储罐前连有压缩机和冷却装置。以便将co2液化储存在储罐中。

18、优选地,所述dac捕集和解吸器和压缩液化子系统设置在一个位置或根据实际场地分开建造。

19、优选地,多个所述dac捕集和解吸器形成dac捕集解吸子系统群,所述dac捕集解吸子系统群建设在有新风系统组的建筑物里或附近;所述压缩液化子系统建设在居住小区、办公楼集群或附近工业园区,集中设置地上或地下。

20、一种dac与建筑物新风系统一体化系统的应用,所述dac与建筑物新风系统一体化系统采用上述的dac与建筑物新风系统一体化系统,且应用于建筑物,所述建筑物包括居住小区、办公楼集群、地铁站、高铁站、工业园区及其他带有新风系统的所有建筑物。

21、本发明dac与建筑物新风系统一体化系统及应用的有益效果是,该系统的最大特点是依托于新风系统引风,解决了dac系统关键的引风能耗问题,在降低了dac成本的同时,大大减少了新风系统引入空气的二氧化碳浓度,有助于提高新风系统的工作效率,实现从空气中捕集二氧化碳以达到负碳的目标。


技术特征:

1.一种dac与建筑物新风系统一体化系统,包括新风系统组,所述新风系统组包括送风系统和排风系统,其特征在于:还包括:

2.根据权利要求1所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述送风系统包括依次连接的进风机组、送风过滤器。

3.根据权利要求2所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述排风系统包括依次连接的排气机组、排风口、排风过滤器。

4.根据权利要求3所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述送风过滤器、排风过滤器采用静电除尘。

5.根据权利要求3所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:

6.根据权利要求1所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述吸附发生器包括吸附发生器,所述吸附发生器内设置有用于二氧化碳捕集的吸附剂。

7.根据权利要求6所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:

8.根据权利要求7所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述固体吸附剂包括碱性颗粒物、固态胺、阴离子树脂、mof、hof和cof材料。

9.根据权利要求6所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:

10.根据权利要求6所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述液体吸附剂包括复合胺、离子液体。

11.根据权利要求7或9所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述加热装置采用新风系统余热回收装置和电加热,所述加热装置连接有抽真空泵。

12.根据权利要求6所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:吸附发生器上设有快换密封接口。

13.根据权利要求1所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述压缩液化子系统包括依次连接的二氧化碳输送管道、压缩液化装置以及二氧化碳储罐,所述二氧化碳储罐,所述二氧化碳输送管道分别与两个解吸器的解吸二氧化碳气体出口连通。

14.根据权利要求12所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述二氧化碳储罐为压力容器,所述二氧化碳储罐前连有压缩机和冷却装置。

15.根据权利要求1所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:所述dac捕集和解吸器和压缩液化子系统设置在一个位置或根据实际场地分开建造。

16.根据权利要求14所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,其特征在于:多个所述dac捕集和解吸器形成dac捕集解吸子系统群,所述dac捕集解吸子系统群建设在有新风系统组的建筑物里或附近;所述压缩液化子系统建设在居住小区、办公楼集群或附近工业园区,集中设置地上或地下。

17.一种dac与建筑物新风系统一体化系统的应用,其特征在于:所述dac与建筑物新风系统一体化系统采用权利要求1-16中任意一项所述的dac与建筑物新风系统一体化系统,且应用于建筑物,所述建筑物包括居住小区、办公楼集群、地铁站、高铁站。


技术总结
本发明公开了一种DAC与建筑物新风系统一体化系统及应用,包括新风系统组,新风系统组包括送风系统和排风系统,还包括DAC捕集和解吸器,设置在送风系统与进风口之间以及排风系统出口,DAC捕集和解吸器包括依次连接的吸附发生器和解吸器,吸附发生器用以捕集二氧化碳,解吸器用以解吸生成高浓度二氧化碳;压缩液化子系统,分别与两个DAC捕集和解吸器的二氧化碳运输管道气体出口连接,用于将解吸出的二氧化碳压缩液化并储存利用。本发明依托于新风系统引风,解决了DAC系统关键的引风能耗问题,在降低了DAC成本的同时,减少了新风系统引入空气的二氧化碳浓度,提高新风系统的工作效率,实现从空气中捕集二氧化碳以达到负碳的目标。

技术研发人员:宋维宁,王小飞,霍鑫,姚百新,赵媛媛
受保护的技术使用者:宋维宁
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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