一种燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统及方法与流程

1.本发明属于碳封存领域，具体涉及一种燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统及方法。


背景技术：

2.随着近年来环境问题的加剧和极端天气多发，国内外有学者开始重视混凝土可捕捉并封存，二氧化碳的特性对混凝土固碳能力的研究最早表于美国硅酸盐水泥协会的几篇研究报告中，该研究统计了美国现有建筑在建成的一年内，混凝土等无机材料固碳量约为20万吨。
3.美国混凝土产品制造商ep henry与水泥和混凝土技术公司solidia technologies合作，收集工业生产中产生的二氧化碳进行液态处理，替代水注入砂浆骨料中，在混凝土固化的同时实现二氧化碳的固定。
4.另外一种技术是现有的发泡混凝土砖的技术，是利用发泡剂混入混凝土浆液中，经过一段时间的发泡反应，发泡剂产生的二氧化碳等气体均匀分布在混凝土浆中，经过一段时间的硬化，形成一定形状和厚度的混凝土发泡砖，用于建筑墙体和保温。
5.现有技术中二氧化碳的固定技术大多是专门开发的设备需要特定条件、特定装置，成本高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统及方法，以解决现有技术中，碳封存成本高的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一方面提供了一种燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括燃气轮机发电机组、燃气烟气供气管路、混凝土蓄热材料养护单元；
9.所述混凝土蓄热材料养护单元包括混凝土搅拌装置、浇筑成型装置和养护环境及工艺装置；所述混凝土搅拌装置用于将搅拌好的混凝土浆液送入浇筑成型装置中，以生成成型块体；所述养护环境及工艺装置用于通过所述燃气烟气供气管路连通所述燃气轮机发电机组的烟气排出侧，以使所述成型块体在所述养护环境及工艺装置中发生碳酸化养护反应，实现碳封存。
10.可选的，所述燃气轮机发电机组包括燃气轮机和余热锅炉，所述燃气烟气供气管路分别连通所述燃气轮机和余热锅炉的烟气排气侧。
11.可选的，所述混凝土浆液包括混凝土、电站固体废弃物材料、石子和水。
12.可选的，所述混凝土浆液在所述浇筑成型装置中与换热管路整体浇筑成型。
13.可选的，所述换热管路外设置有强化换热组件。
14.可选的，所述强化换热组件为翅片、柔性强化换热螺旋绕片、圆板片及异形片中任意一种。
15.可选的，所述养护环境及工艺装置为碳酸化环境养护室、养护罐、养护反应釜、高压养护箱中的任意一种。
16.本发明的第二方面提供了一种碳封存方法，基于上述燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括步骤：
17.s1：将项目地周边的石子、电站固体废弃物及混凝土材料作为混凝土蓄热材料配方组分；
18.s2：将配好的混凝土蓄热材料送入混凝土搅拌装置内，与一定比例的水混合搅拌成为混凝土浆液；
19.s3：将混凝土浆液倒入浇筑成型装置中，与换热管路及其强化换热组件一体化浇筑成型；
20.s4：将包含换热管路的成型块体整体送入养护环境及工艺装置，与燃机烟气中的二氧化碳进行碳酸化养护反应。
21.本发明的第三方面提供了一种碳封存量测量方法，基于上述燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括步骤：
22.s1：将浇筑成型装置内成型块体取出后，切割成预设测试体积大小的测试块体，称量其重量，假设其重量为x克；
23.s2：模拟养护环境及工艺装置，在实验室内设置养护环境及工艺箱，箱内通入高浓度的燃气烟气排气，通过设置箱内的不同气体压力、设置不同时间长短的养护时间，产生不同养护环境和工艺后产生的养护后的成型块体；
24.s3：精确测量不同养护环境及工艺箱内气压、不同养护时间、不同蓄热材料配方下形成的养护后成型块体的重量；
25.s4：将养护后的重量减去养护前的重量，差值就是实现的碳封存量。
26.本发明的有益效果如下：
27.(1)本发明实施例提供的碳封存系统，利用混凝土蓄热材料浇筑定型养护工艺，实现烟气中二氧化碳的吸收与封存，不但实现碳减排，而且可以缩短蓄热体材料的定型养护时间，大大节约了成本。并且具有蓄热成本低、装置物理性能稳定，现场安装浇筑容易的优点。
28.(2)本发明实施例提供的碳封存系统，利用电站固体废弃物，可以进一步的降低混凝土蓄热材料的制造成本。
29.(3)混凝土蓄热成本大大低于电化学储能，可以降低风电、光伏等清洁能源发电配套储能装置的初投资。
附图说明
30.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
31.图1为本发明实施例提供的碳封存系统系统图。
32.图2为本发明实施例提供的碳封存方法流程图。
具体实施方式
33.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
35.如图1所示，本发明的第一方面提供了一种燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括燃气轮机发电机组1、燃气烟气供气管路2、混凝土蓄热材料养护单元；
36.混凝土蓄热材料养护单元包括混凝土搅拌装置31、浇筑成型装置32和养护环境及工艺装置33；混凝土搅拌装置31用于将搅拌好的混凝土浆液送入浇筑成型装置32中，以生成成型块体；养护环境及工艺装置33用于通过燃气烟气供气管路2连通燃气轮机发电机组1的烟气排出侧，以使成型块体在养护环境及工艺装置33中发生碳酸化养护反应，实现碳封存。
37.作为本发明实施例的一种示例，养护环境及工艺装置33为碳酸化环境养护室、养护罐、养护反应釜、高压养护箱中的任意一种。
38.应用于本发明的一个具体实施例，燃气烟气供气管路2连通燃气轮机发电机组1中燃气轮机的烟气排气侧。
39.在其他一些实施例中，燃气烟气供气管路2连通燃气轮机发电机组1中余热锅炉的烟气排气侧。在其他一些实施例中，燃气烟气供气管路2同时连通燃气轮机和余热锅炉的烟气排气侧。
40.应用于本发明的一个具体实施例，混凝土浆液包括混凝土、电站固体废弃物材料、石子和水，搅拌成为混凝土浆液，混凝土浆液在浇筑成型装置32中与换热管路整体浇筑成型。
41.应用于本发明的一个优选实施例，换热管路外设置有强化换热组件，能够提高换热管路的换热效果。作为本发明实施例的一种示例，强化换热组件为翅片、柔性强化换热螺旋绕片、圆板片及异形片中任意一种。
42.本发明的第二方面提供了一种碳封存方法，基于上述燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括步骤：
43.s1：将项目地周边的石子、电站固体废弃物及混凝土材料，设置合理的混凝土蓄热材料配方组分；
44.s2：将配好的混凝土蓄热材料送入混凝土搅拌装置31内，与一定比例的水混合搅拌成为混凝土浆液；
45.s3：将混凝土浆液倒入浇筑成型装置32中，与换热管路及其强化换热组件一体化浇筑成型；
46.s4：将包含换热管路的成型块体整体送入养护环境及工艺装置33，与燃机烟气中的二氧化碳进行碳酸化养护反应。
47.本发明的第三方面提供了一种碳封存量测量方法，基于上述燃机烟气养护混凝土蓄热材料碳封存系统，包括步骤：
48.s100：将浇筑成型装置32内成型块体取出后，切割成预设测试体积大小的测试块体，称量其重量，假设其重量为x0克；
49.s101：模拟养护环境及工艺装置33，在实验室内设置养护环境及工艺箱，箱内通入高浓度的燃气烟气排气，通过设置箱内的不同气体压力、设置不同时间长短的养护时间，产生不同养护环境和工艺后产生的养护后的成型块体；
50.s102：精确测量不同养护环境及工艺箱内气压、不同养护时间、不同蓄热材料配方下形成的养护后成型块体的重量设为x1；
51.s103：将养护后的重量x1减去养护前的重量x0，差值就是实现的碳封存量。
52.作为优选实施例，还包括升温后的碳封存量测量方法，其操作步骤如下：
53.s200：将养护后的成型块体送入加热箱内，设置不同的加热温度，并持续不同的加热时间。
54.s201：将加热后的成型块体进行精确的重量测量，将加热前和加热后的成型块重量数值相减，就得到升温后碳封存量的减少量。
55.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。