一种制造业低碳化发展的碳中和系统及方法与流程

本发明涉及碳中和系统，特别是涉及一种制造业低碳化发展的碳中和系统及方法。

背景技术：

1、随着全球气候变化日益严峻和社会对环境可持续性的关注增加，制造业作为重要的经济活动领域，也面临着减少碳排放、实现低碳化发展的迫切需求。

2、碳中和是指，在一定的时间段内，通过采取措施减少或抵消产生的碳排放量，使净碳排放量为零，其中“碳”特指二氧化碳，简而言之，碳中和意味着将产生的碳排放量抵消或平衡掉，使总体碳排放为零，不对大气中的二氧化碳水平产生额外贡献。碳中和被认为是制造业低碳化的重要手段之一，其目标是在制造过程中所产生的二氧化碳排放量等于或少于所吸收的二氧化碳量，从而实现净零排放。

3、然而目前部分工厂缺乏准确监测与处理碳排放的碳中和系统，导致二氧化碳在大气中吸收和辐射热能，形成类似于温室效应的作用；大量的二氧化碳进入大气后，一部分会被吸收到海洋中导致了海洋酸化，破坏食物链和生态平衡。

4、因此，为了实现制造业低碳化发展的碳中和目标，急需一种高效的碳中和系统或方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种制造业低碳化发展的碳中和系统及方法，以解决制造业在生产过程中碳排放的监测与处理效果较差的问题。

2、一方面，本发明提出了一种制造业低碳化发展的碳中和系统，包括：集碳箱、反应釜、供料罐与控制单元；

3、所述集碳箱用于储存工业作业产生的二氧化碳；所述反应釜包括搅拌部与反应部，所述反应部与所述搅拌部通过通气孔连通，所述搅拌部设置有搅拌桨，所述搅拌部用于混合二氧化碳与氢气，所述反应部用于提供二氧化碳甲烷化的反应场所，所述反应部连通有出气管；所述供料罐包括氢腔与氧腔，所述氢腔与所述氧腔的内部分别设置有电极；所述集碳箱与所述搅拌部连通，所述氢腔分别与所述搅拌部与反应部连通；

4、所述控制单元包括：采集模块、处理模块、监测模块与控制模块，所述采集模块用于获取所述集碳箱、所述供料罐与所述反应釜的工作状态数据；所述处理模块用于基于所述集碳箱、所述供料罐与所述反应釜的工作状态数据设定工作状态指令；所述监测模块用于收集样本和检测样本纯度数据，并将纯度数据传输至所述处理模块；所述控制模块用于根据所述处理模块设定的工作状态指令对所述集碳箱、所述供料罐与所述反应釜的工作状态进行控制。

5、在其中一些实施例中，所述采集模块获取二氧化碳进入所述集碳箱的速率，所述处理模块根据二氧化碳进入所述集碳箱的速率设定二氧化碳的输出速率。

6、在其中一些实施例中，所述处理模块预先设定有二氧化碳进入所述集碳箱的速率l0、预设有二氧化碳的输入速率矩阵l，所述二氧化碳的输入速率矩阵l设定(l1，l2，l3，l4)，其中，l1为第一预设二氧化碳输入速率，l2为第二预设二氧化碳输入速率，l3为第三预设二氧化碳输入速率，l4为第四预设二氧化碳输入速率，且l1＜l2＜l3＜l4；预先设定有二氧化碳的输出速率矩阵m，所述二氧化碳的输出速率矩阵m设定(m1，m2，m3，m4)，其中，m1为第一预设二氧化碳输出速率，m2为第二预设二氧化碳输出速率，m3为第三预设二氧化碳输出速率，m4为第四预设二氧化碳输出速率，且m1＜m2＜m3＜m4。

7、在其中一些实施例中，当l1≤l0＜l2时，选取所述第一预设二氧化碳输出速率m1作为初始二氧化碳输出速率；

8、当l2≤l0＜l3时，选取所述第二预设二氧化碳输出速率m2作为初始二氧化碳输出速率；

9、当l3≤l0＜l4时，选取所述第三预设二氧化碳输出速率m3作为初始二氧化碳输出速率；

10、当l4≤l0时，选取所述第四预设二氧化碳输出速率m4作为初始二氧化碳输出速率。

11、在其中一些实施例中，当确定所述初始二氧化碳输出速率后，所述处理模块还用于根据所述初始二氧化碳输出速率调整所述供料罐的产氢速率。

12、在其中一些实施例中，所述处理模块内预设所述供料罐的产氢速率为s0、预设所述供料罐的产氢速率矩阵s，所述供料罐的产氢速率矩阵s设定(s1，s2，s3，s4)，其中，s1为第一预设产氢速率，s2为第二预设产氢速率，s3为第三预设产氢速率，s4为第四预设产氢速率，且s1＜s2＜s3＜s4。

13、在其中一些实施例中，所述处理模块预设初始二氧化碳输出速率为m0；

14、当m1≤m0＜m2时，选取第一预设产氢速率s1作为初始产氢速率；

15、当m2≤m0＜m3时，选取第二预设产氢速率s2作为初始产氢速率；

16、当m3≤m0＜m4时，选取第三预设产氢速率s3作为初始产氢速率；

17、当m4≤m0时，选取所述第四预设二氧化碳输出速率s4作为初始产氢速率。

18、在其中一些实施例中，当确定所述初始产氢速率后，所述监测模块对所述出气管内的流动气体进行收集并监测所述流动气体纯度px，所述处理模块预设纯度p0，并对所述流动气体进行判断。

19、在其中一些实施例中，所述处理模块判断：若所述流动气体纯度px≥p0，则所述处理模块维持当前工作状态指令；若所述流动气体纯度px＜p0，则所述处理模块发出停止所述集碳箱、所述反应釜与所述供料罐作业的工作指令状态。

20、另一方面，本发明提出了一种制造业低碳化发展的碳中和方法，包括以下步骤：

21、s1：基于二氧化碳进入所述集碳箱的速率，调节二氧化碳的输出速率；

22、s2：基于所述二氧化碳的输出速率，调节所述氢气的输出速率；

23、s3：对所述出气管产生气体进行检测。

24、本发明实施例一种制造业低碳化发展的碳中和系统及方法与现有技术相比，其有益效果在于：

25、该系统通过采集、处理和监测工厂产生的二氧化碳排放量以及后续反应参数，实现了对碳排放的准确监测和管理；通过搭建反应釜和供料罐等组件，能够将工厂产生的二氧化碳与氢气反应，从而实现二氧化碳的转化和吸收。这样可以将一部分二氧化碳转化为合成燃料或其他有用的化学品，从而实现碳中和的目标；系统中的控制单元具有灵活的调节功能，可以根据二氧化碳的进入速率和产氢速率等参数，实时调整反应釜和供料罐的工作状态；通过监测模块，对制备出的含甲烷的流动气体纯度进行实时监测。当纯度低于预设值时，控制模块会发出停止工作指令，确保反应过程的稳定和安全。

技术特征：

1.一种制造业低碳化发展的碳中和系统，其特征在于，包括：集碳箱、反应釜、供料罐与控制单元；

2.根据权利要求1所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，所述采集模块获取二氧化碳进入所述集碳箱的速率，所述处理模块根据二氧化碳进入所述集碳箱的速率设定二氧化碳的输出速率。

3.根据权利要求2所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，所述处理模块预先设定有二氧化碳进入所述集碳箱的速率l0、预设有二氧化碳的输入速率矩阵l，所述二氧化碳的输入速率矩阵l设定(l1，l2，l3，l4)，其中，l1为第一预设二氧化碳输入速率，l2为第二预设二氧化碳输入速率，l3为第三预设二氧化碳输入速率，l4为第四预设二氧化碳输入速率，且l1＜l2＜l3＜l4；预先设定有二氧化碳的输出速率矩阵m，所述二氧化碳的输出速率矩阵m设定(m1，m2，m3，m4)，其中，m1为第一预设二氧化碳输出速率，m2为第二预设二氧化碳输出速率，m3为第三预设二氧化碳输出速率，m4为第四预设二氧化碳输出速率，且m1＜m2＜m3＜m4。

4.根据权利要求3所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，当l1≤l0＜l2时，选取所述第一预设二氧化碳输出速率m1作为初始二氧化碳输出速率；

5.根据权利要求4所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，当确定所述初始二氧化碳输出速率后，所述处理模块还用于根据所述初始二氧化碳输出速率调整所述供料罐的产氢速率。

6.根据权利要求5所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，所述处理模块内预设所述供料罐的产氢速率为s0、预设所述供料罐的产氢速率矩阵s，所述供料罐的产氢速率矩阵s设定(s1，s2，s3，s4)，其中，s1为第一预设产氢速率，s2为第二预设产氢速率，s3为第三预设产氢速率，s4为第四预设产氢速率，且s1＜s2＜s3＜s4。

7.根据权利要求6所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，所述处理模块预设初始二氧化碳输出速率为m0；

8.根据权利要求7所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，当确定所述初始产氢速率后，所述监测模块对所述出气管内的流动气体进行收集并监测所述流动气体纯度px，所述处理模块预设纯度p0，并对所述流动气体进行判断。

9.根据权利要求7所述的制造业低碳化发展的中和系统，其特征在于，所述处理模块判断：若所述流动气体纯度px≥p0，则所述处理模块维持当前工作状态指令；若所述流动气体纯度px＜p0，则所述处理模块发出停止所述集碳箱、所述反应釜与所述供料罐作业的工作指令状态。

10.一种制造业低碳化发展的碳中和方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-9任一项所述的制造业低碳化发展的碳中和系统进行实施，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及碳中和系统技术领域，公开了一种制造业低碳化发展的碳中和系统及方法，其系统包括：集碳箱、反应釜、供料罐与控制单元；所述集碳箱用于储存工业作业产生的二氧化碳；所述反应釜包括搅拌部与反应部，所述反应部与所述搅拌部通过通气孔连通，所述搅拌部设置有搅拌桨，所述搅拌部用于混合二氧化碳与氢气，所述反应部用于提供二氧化碳甲烷化的反应场所；所述供料罐包括氢腔与氧腔，所述氢腔与所述氧腔的内部分别设置有电极；所述集碳箱与所述搅拌部连通，所述氢腔分别与所述搅拌部与反应部连通；所述控制单元包括：采集模块、处理模块、监测模块与控制模块，本发明通过该系统和方法可实现制造业减少或抵消产生的碳排放量，使净碳排放为零。

技术研发人员：苗阳,曹柬,蒋惠琴,贾侃,施安康
受保护的技术使用者：金华市浙工大创新联合研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15