[发明专利]一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统及方法

权利要求书

1.一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统，其特征在于，所述碳循环系统包括：氨法脱碳系统、电催化还原系统、清洁能源回收系统及回炉调控系统；

所述氨法脱碳系统包括冷却器、CO₂吸收塔、溶析法强化结晶系统、及固液分离器；锅炉烟气经冷却器冷却后进入CO₂吸收塔，由溶析法强化结晶系统脱除CO₂并形成碳酸氢铵晶体及碳化液，产物由固液分离器分离后，分别送入电催化还原系统的电催化系统1及电催化系统2；其余烟气由CO₂吸收塔的烟气出口排出；

所述电催化还原系统分别将已经处理的碳酸氢铵晶体及碳化液，作为消耗的原料进行电催化还原，形成清洁能源CO或甲酸；所需电能经由回炉调控系统判断后提供；

所述清洁能源回收系统将电催化还原系统出口的清洁能源经过处理分类后，一部分提供给回炉调控系统，另一部分存储于工业存储装置内用于工业应用；

所述回炉调控系统用于判断锅炉运行状态及是否为电催化系统提供电能，是否进行清洁能源回炉；在火电机组低负荷运行时，系统控制提供给电催化系统的电量，进行电催化还原；高负荷运行时，将从清洁能源回收系统中回收的清洁能源CO，回炉助燃并抑制NOx生成情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统，其特征在于，所述CO₂吸收塔使用氨法脱碳方法吸收CO₂，并将溶液通入溶析法强化结晶系统，进行CO₂吸收的强化结晶及吸收剂的循环应用；产物的晶体及碳化液经由固液分离装置分离后送入电催化还原系统。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统，其特征在于，所述电催化还原系统分为电催化系统1及电催化系统2，电催化系统1电催化还原处理后的碳酸氢铵水溶液，电催化系统2电催化还原处理后的碳化液。

4.根据权利要求3所述的一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统，其特征在于，所述清洁能源回收系统包括产物分离装置、液体产物转化装置及液体回送装置，产物分离装置将生成的主要为甲酸的液体产物与主要为CO与H₂的气体产物分离；液体产物转化装置将液体产物甲酸等转化为CO与H₂气体；液体回送装置将其余液体回送至液体处理装置，经处理后重新提供给电催化还原系统。

5.根据权利要求4所述一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环系统，其特征在于，所述回炉调控系统包括判断装置及回炉控制装置，所述判断装置用于判断火电机组为高负荷或低负荷运行，调控输送给电催化系统的电量及作用时间；所述回炉控制装置用于调控回收的清洁能源气体量及回炉时间。

6.一种基于氨法脱碳及电催化还原利用的碳循环方法，其特征在于，所述方法的实现过程为：

首先，将锅炉烟气通入氨法脱碳系统中，烟气经由烟气冷却装置冷却后，通入CO₂吸收塔进行氨法吸收，吸收塔下端连接的溶析法强化结晶系统，强化CO₂捕集效率，生成捕碳产物碳酸氢铵晶体及碳化液；生成的产物由固液分离装置分离，将多余的氨水返回吸收塔，晶体及碳化液分别处理后送入电催化还原系统1及系统2；

在电催化还原系统中，控制不同的电压，使用不同的电催化剂将产物进行电催化还原，产生的清洁能源送入清洁能源回收系统；首先进行产物分离，将气体产物一定比例的CO与H₂气体收集，液体产物输送至转化装置，部分转化为清洁能源气体，部分工业存储；其余液体回送至电催化还原系统；

回炉调控系统的作用是在整个过程中一直存在的，回炉调控系统的判断装置，可判断火电机组所处状态为高负荷或低负荷；从而控制回炉控制装置，在高负荷下，进行清洁能源回炉操作，并控制回炉量及回炉时间；在低负荷下，控制输送给电催化系统的电量及作用时间，实现灵活调控的机制。