船用CO2捕集与封存系统及船舶的制作方法

船用co2捕集与封存系统及船舶
技术领域
1.本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种船用co2捕集与封存系统及船舶。


背景技术：

2.co2引起的温室气体已经给世界引来极大的气候变化以及灾难性后果的影响，为了减少及消除由此带来的影响，国际气候大会大力讨论及推行相关碳排放政策，我国作为重要的世界负责性大国，正在大力推行碳达峰碳中和政策，而船舶以化学燃料作为主要驱动能源，其产生的co2也是大量的，因此有必要对船舶所产生的co2的排放进行有效的控制。
3.船舶co2捕集与封存技术是指对船舶主机、发电机组及锅炉燃烧后产生的尾气中的co2进行捕集,并经压缩纯化后注入深部油气田或海底等地点进行长期封存,或者进行资源化利用的技术，是船舶实现大规模低碳利用的唯一技术选择。
4.但是现有船舶尾气中的co2气体没有经过任何处理直接排放到空气而导致全球温度上升，即使对其进行处理需要额外设置冷却设备，其成本高、效率低，难以推广适用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种船用co2捕集与封存系统及船舶，用以解决现有技术中co2捕集与封存技术成本高、效率低，难以推广适用的难题。
6.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
7.本发明提供了一种船用co2捕集与封存系统，包括：lng储罐，输出端并列设置有第一供气管路和第二供气管路以能向至少两个用气设备分别供气，所述第一供气管路和所述第二供气管路中分别设置有第一换热器和第二换热器；co2吸收及分离单元，输入端通过并列设置的至少两根输入管路以能接收向其内部输入的船舶尾气，所述co2吸收及分离单元的内部装有混合液以能吸收所述船舶尾气中的co2并产生纯净度满足预设要求的co2气体；co2压缩机，两端通过管路分别与所述co2吸收及分离单元和co2液化管路连通以压缩进入其内部的co2气体；所述co2液化管路，能利用所述第一换热器与进入其内部的co2气体进行换热以液化生成co2液体；co2干冰形成管路，能接收来自所述co2液化管路中的co2液体并利用所述第二换热器与所述co2液体进行换热以冷却生成干冰进行封存。
8.优选的，其中，所述第一供气管路沿气体的流动方向依次接入有增压泵、所述第一换热器、低压缓冲罐；其中，所述低压缓冲罐的输出端并列接入有至少一个所述用气设备。
9.优选的，其中，所述第二供气管路沿气体的流动方向依次接入有lng压缩机、所述第二换热器、高压缓冲罐；其中，所述高压缓冲罐的输出端并列接入有至少一个所述用气设备。
10.优选的，其中，所述低压缓冲罐的输出端并列接入的所述用气设备包括锅炉和船舶发电机组；和/或所述高压缓冲罐的输出端并列接入的所述用气设备包括船舶主机。
11.优选的，其中，所述co2液化管路包括通过第一换热管路连通的co2液化罐和第一循环泵，所述co2液化罐的两端分别与所述co2压缩机和所述co2干冰形成管路连通；在工作状
态下，进入所述co2液化罐内部的co2气体能在所述第一循环泵的作用下在所述第一换热管路中与所述第一换热器进行换热后形成co2液体回流入所述co2液化罐，且所述co2液化罐内部的co2液体能流入所述co2干冰形成管路。
12.优选的，其中，所述co2干冰形成管路包括通过第二换热管路连通的干冰形成罐和第二循环泵，所述干冰形成罐的两个输入端分别与所述co2压缩机和所述第二循环泵连通，所述干冰形成罐的输出端通过所述第二换热管路与所述第二换热器进行连接；在工作状态下，co2液体从所述干冰形成罐进入第二换热管路中与所述第二换热器进行换热后在所述第二循环泵的作用下回流入所述干冰形成罐形成干冰。
13.优选的，其中，所述干冰形成罐还设置有干冰输出端。
14.优选的，其中，所述混合液包括离子液体和有机胺醇溶液。
15.本发明还提供了一种船舶，包括任一项前述的船用co2捕集与封存系统。
16.本发明船用co2捕集与封存系统至少具有以下特点及优点：
17.本发明利用液化天然气由液体转为正常供气气体供给到主机等设备使用时释放出的大量冷能使co2气体液化，并最终转化成干冰，从而极大的减少co2处理过程中制冷设备的电力消耗。也即，本发明可以极大利用船舶lng天然气产生的冷能对co2进行有效的捕集和封存，同时由于采用了v离子液体和有机胺醇溶液的混合液可以保证最大程度吸附co2气体，因此本发明对于船舶满足碳达峰碳中和具有极大的意义。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明船用co2捕集与封存系统的结构框图；
20.图2为本发明船用co2捕集与封存系统的工作原理图。
21.附图标记与说明：
22.1、lng储罐；2、第一供气管路；21、第一换热器；22、增压泵；23、低压缓冲罐；3、第二供气管路；31、第二换热器；32、lng压缩机；33、高压缓冲罐；4、co2吸收及分离单元；41、输入管路；5、co2压缩机；6、co2液化管路；61、第一换热管路；62、co2液化罐；63、第一循环泵；7、co2干冰形成管路；71、第二换热管路；72、干冰形成罐；73、第二循环泵。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下文所描述的实施例仅仅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。
24.实施方式一
25.本发明提供了一种船用co2捕集与封存系统，请参见图1至图2，包括lng储罐1、co2吸收及分离单元4、co2压缩机5、co2液化管路6、co2干冰形成管路7。
26.具体的，lng储罐1的输出端并列设置有第一供气管路2和第二供气管路3以能向至少两个用气设备分别供气，第一供气管路2和第二供气管路3中分别设置有第一换热器21和第二换热器31；co2吸收及分离单元4的输入端通过并列设置的至少两根输入管路41以能接收向其内部输入的船舶尾气，co2吸收及分离单元4的内部装有混合液以能吸收船舶尾气中的co2并产生纯净度满足预设要求的co2气体；co2压缩机5的两端通过管路分别与co2吸收及分离单元4和co2液化管路6连通以压缩进入其内部的co2气体；co2液化管路6能利用第一换热器21与进入其内部的co2气体进行换热以液化生成co2液体；co2干冰形成管路7能接收来自co2液化管路6中的co2液体并利用第二换热器31与co2液体进行换热以冷却生成干冰进行封存。
27.本发明可以极大利用船舶lng天然气产生的冷能对co2进行有效的捕集和封存，同时由于采用了v离子液体和有机胺醇溶液的混合液可以保证最大程度吸附co2气体，因此本发明对于船舶满足碳达峰碳中和具有极大的意义。
28.在一些实施例中，请参加图1，第一供气管路2沿气体的流动方向依次接入有增压泵22、第一换热器21、低压缓冲罐23；其中，低压缓冲罐23的输出端并列接入有至少一个用气设备。
29.在一些实施例中，请参加图1，第二供气管路3沿气体的流动方向依次接入有lng压缩机32、第二换热器31、高压缓冲罐33；其中，高压缓冲罐33的输出端并列接入有至少一个用气设备。
30.进一步的，请参加图1，低压缓冲罐23的输出端并列接入的用气设备包括锅炉和船舶发电机组；和/或高压缓冲罐33的输出端并列接入的用气设备包括船舶主机。
31.在一些实施例中，请参加图1，co2液化管路6包括通过第一换热管路61连通的co2液化罐62和第一循环泵63，co2液化罐62的两端分别与co2压缩机5和co2干冰形成管路7连通；在工作状态下，进入co2液化罐62内部的co2气体能在第一循环泵63的作用下在第一换热管路61中与第一换热器21进行换热后形成co2液体回流入co2液化罐62，且co2液化罐62内部的co2液体能流入co2干冰形成管路7。
32.在一些实施例中，请参加图1，co2干冰形成管路7包括通过第二换热管路71连通的干冰形成罐72和第二循环泵73，干冰形成罐72的两个输入端分别与co2压缩机5和第二循环泵73连通，干冰形成罐72的输出端通过第二换热管路71与第二换热器31进行连接；在工作状态下，co2液体从干冰形成罐72进入第二换热管路71中与第二换热器31进行换热后在第二循环泵73的作用下回流入干冰形成罐72形成干冰。进一步的，请参加图1，干冰形成罐72还设置有干冰输出端。
33.在一些实施例中，混合液包括离子液体和有机胺醇溶液。
34.本发明利用液化天然气由液体转为正常供气气体供给到主机等设备使用时释放出的大量冷能使co2气体液化，并最终转化成干冰，从而极大的减少co2处理过程中制冷设备的电力消耗。
35.下面通过一个具体实施例来对本发明做进一步的介绍与说明，请参见图1至图2：
36.本发明具体包括：船舶主机、船舶发电机组、锅炉、船舶尾气、co2吸收与分离单元、纯净co2气体、压缩机、液化罐、第一循环泵63、第一换热器21、干冰形成罐72、干冰、第二循环泵73、增压泵22、低压缓冲罐23、lng储罐1、潜液泵、lng压缩机32、第二换热器31、高压缓
冲罐33、低压缓冲罐23、lng天然气、离子液体和有机胺醇溶液的混合液。
37.具体的，潜液泵将lng储罐1中的lng天然气通过lng压缩机32、第二换热器31、高压缓冲罐33向船舶主机供lng天然气；潜液泵将lng储罐1中的lng天然气通过第一换热器21、低压缓冲罐23向船舶发电机组和锅炉供lng天然气。
38.在工作状态下，船舶主机、船舶发电机组、锅炉燃烧后产生船舶尾气，然后进入co2吸收与分离单元进行尾气吸附和分离；co2吸收与分离单元内部装有离子液体和有机胺醇溶液的混合液，对尾气中的co2气体进行吸附和分离，产生纯净co2气体；压缩机对纯净co2气体进行压缩后进入液化罐，并在液化罐被lng天然气所产生的冷能进行冷却液化；来自液化罐的co2液体进入到干冰形成罐72，被来自lng天然气所产生的冷能进一步冷却，形成了干冰；第一换热器21是将极冷的lng天然气进行加热至可以液化纯净co2气体的温度；第二换热器31是将lng天然气加热到可将co2液体冷却成干冰的温度；第一循环泵63和第二循环泵73能对lng天然气进行循环，以便提供足够的lng天然气冷能。
39.本发明由co2吸收及分离单元4，离子液体和有机胺醇溶液的混合液、co2压缩机5、co2液化罐62，干冰形成罐72及循环泵组成。其中co2吸收及分离单元4内部装有离子液体和有机胺醇溶液的混合液可将船舶主机、发电机组、锅炉燃烧后产生的烟气进行吸收和分离，产生纯净的co2，并排出其他气体；离子液体和有机胺醇溶液的混合液是作为吸收剂，用于吸收烟气中的co2；co2压缩机5是将纯净co2气体进行压缩，使其体积减少；co2液化罐62用于将压缩后的co2气体经船舶lng天然气供气系统产生的冷能进行冷却液化后转变为co2液体；干冰形成罐72用于将液化后的co2经来自船舶lng天然气供气系统的低温lng气体产生的冷能进行冷却后形成干冰，由此完成整个co2捕集与封存。
40.实施方式二
41.本发明还提供了一种船舶，包括实施方式一中的船用co2捕集与封存系统。本领域的技术人员应当明白，该实施方式中的船用co2捕集与封存系统具有和实施例一样的有益效果，在此不对其进行赘述。
42.以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。