一種基於CO₂循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO₂的方法及裝置的製作方法

2023-07-22 06:47:21

專利名稱：一種基於CO2循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO2的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬燃煤煙氣的淨化技術領域，特別是涉及一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣 中C02的方法及裝置。
背景技術：
大氣溫室效應已是人類所面臨的最主要的環境問題之一。二氧化碳是主要的溫室氣 體，而火電廠是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量約佔人類活動引起的二氧化碳
總排放量的30%。 一個600MW的火電廠每小時排放的二氧化碳量可達500噸。因此，為了 減少大氣中的二氧化碳含量，首要的是減少電站鍋爐尾部煙氣向大氣排放的二氧化碳量， 世界各國特別是發達國家都非常重視二氧化碳控制技術的研究和開發。我國是二氧化碳排 放大國，尤其是燃煤電站二氧化碳的排放控制同樣已經到了刻不容緩的地步。
鑑於燃煤煙氣中二氧化碳的嚴重危害，找到一種能夠有效控制二氧化碳氣體排放的技 術已迫在眉睫。
目前燃煤二氧化碳氣體排放控制技術主要可以分為三大類， 一類是燃燒後控制技術， 包括化學方法、物理方法等，物理方法主要包括溶劑吸收法、吸附分離法、薄膜滲透法以 及低溫蒸餾法等，化學方法主要指化學吸收法，其原理是使二氧化碳氣體與化學溶劑發生 化學反應而被吸收； 一類是燃燒前控制技術，主要是煤氣化技術； 一類是富氧燃燒技術。 一般認為化學吸附法具有更高的二氧化碳脫除效率，然而技術經濟性也是選擇二氧化碳減 排方式的重要因素，大規模減排二氧化碳方式對於技術經濟性提出了更高的要求。各種二 氧化碳分離回收方法存在的主要問題是能耗高，會大幅度降低電廠的發電效率；吸收速 度慢，脫除二氧化碳的操作成本高；吸收容量小；二氧化碳脫除率低等。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的方法 及裝置，該脫除方法過程簡單，降低了系統運行成本，可實現二氧化碳的近零排放，對環 境的改善起到了相當重要的作用。
本發明的一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的方法，包括下列步驟-(1)經脫除顆粒物或脫硫脫硝處理後的燃煤煙氣通過第一級流化床反應器1底部的 煙氣進口進入第一級流化床反應器，同時，收集在儲氣罐中部分二氧化碳作為第一級流化 床反應器的流態化氣體，經第一級流化床反應器底部的流態化氣體入口進入第一級流化床反應器；
(2) 在第一級流化床反應器中，煙氣中的二氧化碳氣體和作為第一級流化床反應器 載氣的二氧化碳氣體與鉀基吸收劑進行充分的混合併發生反應，其主要反應方程式為
K2C0:i+C02+H20—2KHC03+heat;
(3) 充分反應後經第一級流化床反應器上端出口進入第一級氣旋分離器，在第一級 氣旋分離器中分離成淨化後的煙氣和鉀基再生劑，淨化後的煙氣經第一級氣旋分離器上部 的淨化氣體出口排出，鉀基再生劑經過第一級氣旋分離器的下端分離物出口進入第二級流 化床反應器，在第二級流化床反應器中，進行鉀基吸收劑的再生反應，其主要反應方程式 為；
2KHC03— K2C03+C02+H20—heat;
(4) 在第二級流化床反應器中生成的鉀基吸收劑通過第二級流化床反應器的下端鉀 基吸收劑出口被送回第一級流化床反應器，再與第一級流化床反應器中的二氧化碳進行反 應，脫除二氧化碳氣體，以達到其循環使用；
(5) 第二級流化床反應器3中生成的二氧化碳混合物經連接管進入第二級氣旋分離 器，經第二氣旋分離器分離成二氧化碳和其它的物質，二氧化碳經第二氣旋分離器上端的 連接管送入二氧化碳儲氣罐儲存，其它分離物經第二級氣旋分離器的下端分離物出口進入 第二級流化床反應器。
所述步驟(2)中的鉀基吸收劑的噴入量可根據入口燃煤煙氣檢測的情況和流態化氣 體的使用量進行確定和控制；
本發明的一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02方法的裝置，其特徵是包括 第一級流化床反應器(l)、第一級氣旋分離器(2)、第二級流化床反應器(3)、第二級氣旋 分離器(4)、 二氧化碳儲氣罐(5),第一級流化床反應器(l)的流態化氣體入口接二氧化碳 儲氣罐(5)，排氣口連通第一級氣旋分離器(2);第一級氣旋分離器(2)上端為淨化氣體出 口，下端分離物出口連通第二級流化床反應器(3);第二級流化床反應器(3)的鉀基吸收劑 出口連通第一級流化床反應器(l)，上端排氣口連通第二級氣旋分離器(4);第二級氣旋分 離器(4)上端排氣口連接二氧化碳儲氣罐(5)，下端分離物出口連接第二級流化床反應器 (3)。
本發明中把燃煤煙氣中的二氧化碳氣體和作為第一級流化床反應器流態化氣體的二 氧化碳一併脫除出來並收集至儲氣罐中，部分作為第一級流化床反應器的流態化氣體，循 環利用，有效地減少了系統的運行成本；在第一級流化床反應器中利用鉀基吸收劑吸收煙
5氣中的二氧化碳，用於脫除二氧化碳的鉀基吸收劑反應後可以進行再生，以達到其循環使 用；此外用乾式鉀基吸收劑脫除煙氣中的二氧化碳效率高，可以實現二氧化碳的近零排放。 有益效果
本發明的脫除方法過程簡單，極大地降低了系統運行成本，可實現二氧化碳的近零排 放，環境效益顯著。


圖1為本發明的具體實施例裝置結構圖
其中，第一級流化床反應器l，第一級氣旋分離器2，第二級流化床反應器3，第二級氣旋
分離器4， 二氧化碳儲氣罐5。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術 人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限 定的範圍。 實施例
如圖1所示，實現本發明一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02方法的裝置由第 一級流化床反應器(l)、第二級流化床反應器(3)、第一級氣旋分離器(2)和第二級氣旋分 離器(4)和二氧化碳儲氣罐(5)組成。
(1) 本發明方法在對煙氣進行淨化時，燃煤煙氣經煙氣第一級流化床反應器(l)的底 部煙氣進口進入第一級流化床反應器(l);同時把收集在儲氣罐(5)中的部分二氧化碳氣體 作為第一級流化床反應器(l)的流態化氣體，經第一級流化床反應器(l)底部流態化氣體入 口進入第一級流化床反應器(l);
(2) 在第一級流化床反應器(l)中的鉀基吸收劑與煙氣及載氣進行充分地混合併發生 反應，吸收燃煤煙氣中的二氧化碳和作為第一級流化床反應器(l)流態化氣體的二氧化碳；
(3) 經處理後的煙氣通過第一級流化床反應器(l)上端的淨化氣體出口進入第一級氣 旋分離器(2)，在第一級氣旋分離器(2)中進行分離，淨化後的煙氣由第一級氣旋分離器(2) 上端的淨化氣體出口排出，其它分離物經第一級氣旋分離器(2)的下端淨化氣體出口進入 第二級流化床反應器(3)，在第一級流化床反應器(1)中生成的鉀基再生劑在第二級流化床 反應器(3)中進行鉀基吸收劑的再生反應；(4) 在第二級流化床反應器(3)中生成的鉀基吸收劑經第二級流化床反應器(3)的鉀 基吸收劑出口進入第一級流化床反應器(l)，再與第一級流化床反應器中的二氧化碳進行 反應，脫除二氧化碳氣體，以達到其循環使用；
(5) 反應生成的二氧化碳、水蒸汽等物質由第二級流化床反應器(3)上端的淨化氣體 出口進入第二級氣旋分離器(4)並在其中進行分離，分離後的二氧化碳濃縮氣由第二級氣 旋分離器(4)的淨化氣體出口排出至二氧化碳儲氣罐(5)儲存，其它分離物經第二級氣旋分 離器(4)的下端分離物出口進入第二級流化床反應器(3)， 二氧化碳儲氣罐(5)中收集的二 氧化碳氣體部分作為後來煙氣淨化時第一級流化床反應器(l)的流態化氣體，循環使用， 極大地節約了系統的運行成本。
本發明方法脫除過程中，可根據入口燃煤煙氣檢測的情況和第一級流化床反應器流態 化氣體的使用量控制鉀基吸收劑的噴入量。
實踐證明，本發明方法對於燃煤煙氣的二氧化碳實現了近零排放，運行成本極大降低， 環境效益顯著。
權利要求
1.一種基於CO2循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO2的方法，包括下列步驟(1)經脫除顆粒物、脫硫脫硝等處理後的燃煤煙氣通過第一級流化床反應器1底部的煙氣進口進入第一級流化床反應器1，同時把儲存在儲氣罐5中的部分二氧化碳作為第一級流化床反應器1的流態化氣體，經第一級流化床反應器1底部的流態化氣體入口進入第一級流化床反應器1；(2)在第一級流化床反應器1中，煙氣中的二氧化碳和作為第一級流化床反應器1流態化氣體的二氧化碳與鉀基吸收劑進行充分的混合併發生反應，其主要反應方程式為K2CO3+CO2+H2O→2KHCO3+heat；(3)經過充分反應後的煙氣混合物經第一級流化床反應器1上端排氣口進入第一級氣旋分離器2，在第一級氣旋分離器2中分離成淨化後的煙氣和鉀基再生劑，淨化後的煙氣經第一級氣旋分離器2上部的淨化氣體出口排出，鉀基再生劑經過第一級氣旋分離器2的下端分離物出口進入第二級流化床反應器3，進行鉀基吸收劑的再生反應，其主要反應方程式為；2KHCO3→K2CO3+CO2+H2O-heat；(4)在第二級流化床反應器3中生成的鉀基吸收劑通過第二級流化床反應器3的下端鉀基吸收劑出口被送回第一級流化床反應器1，再與第一級流化床反應器1中的二氧化碳氣體進行反應，以達到其循環使用；(5)第二級流化床反應器3中生成的二氧化碳等混合物經連接管進入第二級氣旋分離器4，在第二氣旋分離器4中分離成二氧化碳和其它的物質，二氧化碳經第二氣旋分離器4上端的連接管送入二氧化碳儲氣罐5中儲存，一部分作為第一級流化床反應器1的流態化氣體繼續使用，其它分離物經第二級氣旋分離器4的下端分離物出口進入第二級流化床反應器3。
2. 根據權利要求1所述的一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的方法，其特徵在 於儲存在儲氣罐5中的部分二氧化碳作為第一級流化床反應器1的流態化氣體，在對煙 氣進行淨化時，用鉀基吸收劑把燃煤煙氣中的二氧化碳和作為流態化氣體的二氧化碳脫除 出來並收集至儲氣罐5中，循環使用。
3. 按照權利要求1，所述的一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的方法，其特徵在 於在第一級氣旋分離器中採用鉀基吸收劑脫除二氧化碳氣體，所用的鉀基吸收劑可以進 行再生，循環使用。
4. 根據權利要求1所述的一種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的方法，其特徵在於所述步驟(2)中的鉀基吸收劑的噴入量可根據入口燃煤煙氣檢測的情況和流態化氣 體的使用量進行確定和控制。
5.—種基於C02循環載氣的脫除燃煤煙氣中C02的裝置，其特徵是包括第一級流化床反 應器(l)、第一級氣旋分離器(2)、第二級流化床反應器(3)、第二級氣旋分離器(4)、 二氧 化碳儲氣罐(5)，第一級流化床反應器(1)的流態化氣體入口接二氧化碳儲氣罐(5)，排氣 口連通第一級氣旋分離器(2);第一級氣旋分離器(2)上端為已淨化氣體出口，下端分離物 出口連通第二級流化床反應器(3);第二級流化床反應器(3)的鉀基吸收劑出口連通第一級流化床反應器(l)，上端排氣口連通第二級氣旋分離器(4);第二級氣旋分離器(4)上端排氣口連接二氧化碳儲氣罐(5)，下端分離物出口連接第二級流化床反應器(3)。
全文摘要
本發明涉及一種基於CO2循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO2的方法及裝置，其特徵在於在對煙氣進行淨化時，儲存在儲氣罐中的部分二氧化碳氣體作為第一級流化床反應器的流態化氣體，然後用鉀基吸收劑把燃煤煙氣中的二氧化碳和作為第一級流化床反應器流態化氣體的二氧化碳一併脫除出來並收集至儲氣罐中，循環使用；在第一級流化床反應器中採用鉀基吸收劑脫除二氧化碳氣體，所用的鐘基吸收劑可以進行再生，循環使用。本發明的脫除方法過程簡單，能夠實現二氧化碳的近零排放，極大地降低了系統的運行成本，環境效益顯著。
文檔編號B01D50/00GK101607165SQ20091005478
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月14日 優先權日2009年7月14日
發明者刁永發, 贇 劉, 張春陽, 猛 沈, 潔 許 申請人:東華大學