一種水泥窯煙氣中CO2的捕集方法與流程
2023-12-03 04:27:06 5
本發明屬於廢氣處理
技術領域：
，具體涉及一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法。
背景技術：
：氣候變化已成為影響人類生存和發展的問題之一，而工業排放的二氧化碳被認為是導致氣候變暖的主要原因，我國作為世界上最大的發展中國家，以煤炭為主的一次能源和以火力發電為主的二次能源結構，隨著經濟總量的迅速增長，一次能源和二次能源的co2排放具有增長快、總量大的特點，而當前碳減排和應對氣候變化的ccs(carboncaptureandstorage,碳捕獲與封存)或ccus(carboncapture,utilizationandstorage,碳捕獲、利用與封存)技術的高投資、高捕集成本的運氣經濟性成為了推廣應用的嚴重障礙，現有的ccs或ccus技術的研究及示範應用主要集中在必須分離去除高濃度co2的煤化工、合成氣與煤電領域，而煤電領域集中在以igcc(integratedgasificationcombinedcycle，整體煤氣化聯合循環發電系統)煤氣化、燃氣-蒸汽聯合循環發電技術的應用中。由於目前最大的co2排放點源主要是以煤為原料的電廠，在co2捕集
技術領域：
或ccs技術方面將co2的捕獲技術方法及系統稱之為燃燒前捕集、燃燒中捕集和燃燒後捕集。(1)燃燒前捕集：主要是以igcc煤氣化、燃氣-蒸汽聯合循環發電(igcc)技術為基礎，先將煤氣化，得到co和h2，再經過水蒸氣變換，co轉為co2，然後通過分離或co2捕獲技術，分別得到高濃度的h2和co2，h2可以燃燒發電或作為無碳能源輸出。igcc技術中實施co2的捕集將使能源消耗增加10～40％，噸co2捕集成本達20～50美元，其中co2捕集液再生能源約佔60％。(2)燃燒中捕集：又稱富氧燃燒捕集技術，先經利用空分系統，將空氣中所含大量的氮氣除去，得到高純度的o2，然後將高濃度o2引入燃燒系統，利於co2的進一步捕獲和處理，或以純氧作為助燃劑，同時在燃燒過程中對鍋爐內加壓，使得燃燒後煙氣中的主要成分為co2和水，分離水後，這樣煙氣中高濃度的co2氣體可以直接進行壓縮捕捉。富氧燃燒捕集技術除投資高、運行成本高外，增加能源消耗20～50％，噸co2捕集成本達50～90美元。(3)燃燒後捕集：指直接對電廠燃燒後的煙氣實施co2的分離和捕集，捕集裝置位於電廠煙氣排放下遊，可分為化學吸收法、物理吸附法、膜分離法、化學鏈分離法等。由於電廠排放的co2濃度低、壓力小，導致能耗及成本過大，尚不適宜大規模推廣。目前，co2捕集即co2的分離和提純過程，已實現工業化的方法包括溶劑吸收法、吸附法、膜法和低溫分離法等，這些方法大多能採用的是間隙式捕集。其中的溶劑吸收法包括化學吸收法、物理吸收法和物理化學吸收法，已經被證實是目前所有co2吸收方法當中技術最成熟、應用最廣泛，而且具有適合進行大規模co2捕捉潛力的技術方案。但捕獲工藝複雜，投資大，易產生二次汙染且有些溶劑具有毒性，溶劑需要再生需消耗大量能源，捕集成本高。其中的膜分離技術是藉助混合氣體中各組分在膜中滲透速率的不同而獲得分離的方法，目前用於分離co2的膜材料主要有醋酸纖維素、聚碸、聚碳酸酯等聚合物。對於大規模的co2捕集系統，膜方法在成本上及可靠性要求上還有較大的差距。其中的變壓吸附法(psa)的基本原理是利用吸附劑對不同氣體的吸附量隨壓力的變化而不同，該技術具有工藝過程相對簡單，能耗較低，能夠從合成氨變換氣中脫除和回收co2。其中的低溫分餾分離技術是在低溫下將氣體中各種組分按照工藝和要求冷卻下來，然後用蒸餾法將其中各類物質按照蒸發溫度的不同逐一加以分離。該方法適用於天然氣中co2、h2s含量較高，以及在用co2進行3次採油時，採出氣中co2含量和流量出現較大波動等情形，工藝設備投資費用較大，能耗較高。迄今為止，大多數的co2捕集技術仍處於研發階段，即便是實施igcc的煤氣化、燃氣-蒸汽聯合循環發電，co2捕集電廠與未實施捕集技術的電廠相比，需要多消耗10％～40％的能源，co2捕集的高成本造成燃煤電廠也難有實施co2捕集的積極意願。而當前各國ccs或ccus技術的co2應用技術也集中於液化c0驅油、驅氣、地質與海洋封注的研究與應用，而地質與海洋封注客觀上造成的環境危害不可預期。至今，在世界範圍內的水泥生產領域雖有強調水泥企業的低碳減排問題，但尚未見任何具體的二氧化碳捕集、封閉和應用的研究或實踐報導。而我國的水泥實際產能已逾35億噸，幹法迴轉窯生產線達1700多條。水泥生產企業為公認的高耗能高汙染企業，是二氧化碳的主要排放源之一，不僅一次能源(煤)和二次能源(電)消耗大，且有大量的廢棄餘熱和廢氣汙染物排放，煙氣環保達標排放時其排放的廢氣中汙染物成份大多波動在co212～29％、so280～200mg/nm3、nox100～400mg/nm3、粉塵10～30mg/nm3，且含有少量碳氫化合物、氟氯化合物和重金屬，水泥生產因其工藝過程特性其窯爐煙氣成分及性質與煤化工合成氣、天然氣、煤電煙氣乃至igcc氣有顯著的差異。水泥生產的co2排放可分為原料碳酸鹽的分解和燃料的燃燒產生的co2的直接排放、及生產工藝過程消耗的外部電力等產生的間接排放。據中國建築材料科學研究總院對我國水泥工業co2排放分析，我國水泥生產過程原料分解、燃料燃燒和電力消耗的co2排放量分別佔水泥生產總排放量的59％、26％、12％，綜合co2排放係數為0.8045t/t，水泥行業co2排放因子幹法水泥為0.867t/t。我國水泥產能逾35億噸，由此推斷我國水泥工業的co2年排放量達30億噸。可見，我國水泥企業實施co2減排更凸顯緊迫性和必要性，但因尚缺失針對水泥窯煙氣具體的co2捕集技術的研究開發，加之現有co2捕集技術應用的高成本問題已經遠遠超出水泥企業可承受的能力極限，且水泥生產因其工藝過程特性其窯爐煙氣成分及流體性質與煤化工合成氣、天然氣、煤電煙氣乃至igcc氣有顯著的差異，對於本身價低(水泥價格低)利薄的水泥行業，至今尚未見任何水泥窯煙氣中co2捕集和應用技術的具體研究和實踐報導。為促進水泥企業節能減排，水泥企業雖政策性地要求建設了廢棄餘熱鍋爐發電系統，但由於現應用的窯頭及窯尾的水介質餘熱鍋爐的特點一般只能利用其中300℃以上的廢棄餘熱，大量的80℃～300℃的廢棄餘熱不能利用而直接排空造成熱汙染，同時，還有大量的其他高溫設備輻射餘熱如水泥生產的主要設備—迴轉窯胴體的高溫熱輻射汙染，迴轉窯的高溫段胴體溫度高達300℃～500℃，低溫段胴體溫度也達150℃～300℃，這些水泥生產中的高溫設備現有的餘熱鍋爐不能直接用來產生高溫高壓水蒸汽。綜上所述，降低水泥企業生產過程中對外界能耗(電、煤)的需求、降低環境汙染物排放是必要的，迫切需要針對水泥生產工藝裝備特點，開發一種能利用水泥生產過程中大量產生的廢棄餘熱、結構簡單、降低成本、適用於水泥窯煙氣co2捕集的技術方法及裝備系統，以解決水泥生產的節能減排問題。申請號為201510579908.7的發明專利申請公開了一種基於膜法分級捕集燃煤煙氣中co2的裝置和方法，分兩步捕集脫硫淨煙氣中co2：燃煤煙氣淨脫硫裝置後，由增壓風機升壓進入分離膜組件，通過調節增壓風機與引風機之間的匹配關係保證分離膜組件的滲餘側處於正壓狀態；同時，調節滲透側引風機，保證分離膜組件的滲透側保持所需的負壓狀態；在增壓風機、引風機、滲透側引風機的共同作用下，在膜的兩側形成壓差，壓差驅動滲餘側煙氣中的co2向滲透側滲透，實現對煙氣中co2的分離；滲餘側氣體在引風機作用下由煙囪排出，滲透側的小氣量、高濃度co2富集氣體，在滲透側引風機作用下進入深度co2捕集裝置，進一步被捕集。該申請中分離膜組件兩側的風壓必須由增壓風機、引風機和滲透側引風機的調節才能實現,採用該裝置能耗成本過大,不宜推廣使用，而且其並未公開如何實現co2的深度捕集。申請號為201110093838.6的發明專利申請公開了一種氨水細噴霧捕集煙氣中二氧化碳的方法及其設備，該方法包括：氨水噴淋吸收co2、解吸出co2氣體、水洗除nh3、氨水提濃、調配噴淋氨水濃度，不僅該方法採用的設備由多個塔體構成，結構複雜，而且吸收塔、水洗塔、再沸塔、蒸氨塔、吸氨塔等分結構之間連接並沒有考慮各塔體內反應的速度快慢，各塔體管道之間氣體流通不連貫不連續，二氧化碳捕集效率低。技術實現要素：本發明的主要目的是提供一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法，旨在解決現有的煙氣中co2捕集方法能源消耗大、工藝複雜、且捕集效率低的問題。為實現上述目的，本發明提出一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法，包括如下步驟：s1，水泥窯煙氣通過尾排風機鼓入煙氣氧化淨化器，所述煙氣氧化淨化器將所述水泥窯煙氣中的氟、氯、硫、硝、碳氫化合物、重金屬及粉塵汙染物去除，得到含n2、co2和o2的混合淨化煙氣；s2，將所述混合淨化煙氣送入n2/co2膜分離裝置，所述n2/co2膜分離裝置將所述混合淨化煙氣進行二氧化碳和氮氣分離，分離出的一股富n2煙氣體經煙囪排放，另一股富co2煙氣體依次經冷卻器、煙氣壓縮機抽吸至co2循環捕集塔，其中，所述n2/co2膜分離裝置以所述尾排風機鼓進的風壓作為進氣側的正壓力、以煙囪的負壓抽吸力作為富n2煙氣體側的動力、以煙氣壓縮機的負壓抽吸力作為富co2煙氣體側的動力；s3，所述co2循環捕集塔包括結構相同且並聯設置的co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b,所述co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b對經步驟s2分離出的富co2煙氣體交替連續進行co2捕集和co2離釋,包括：s31，經步驟s2分離出的富co2煙氣體進入co2循環捕釋器a、不進入co2循環捕釋器b，富co2煙氣體與co2循環捕釋器a內的co2捕集劑充分接觸進行水合反應，所述富co2煙氣體中的co2形成co2水合物結晶體留於co2循環捕釋器a內，同時通過冷卻/加熱裝置內輸入冷能流體吸除反應熱，所述富co2煙氣體捕集分離co2後剩下的富n2氣體排出；此時，所述co2循環捕釋器b內進行co2離釋，排出純co2氣體；s32，當所述co2循環捕釋器a內水合反應接近完全時，經步驟s2分離出的富co2煙氣體進入co2循環捕釋器b、不進入co2循環捕釋器a，所述co2循環捕釋器a內的冷卻/加熱裝置內輸入熱能流體進行加熱，所述co2循環捕釋器a內經步驟s31生成的co2水合物結晶體受熱分解離釋脫除co2，脫除的co2氣流經氣液分離後製得純co2氣體排出；此時，所述co2循環捕釋器b內進行co2捕集，排出富n2氣體；s33，當所述co2循環捕釋器a內的co2水合物結晶體分解完後，經步驟s2分離出的富co2煙氣體又切換進入co2循環捕釋器a、不進入co2循環捕釋器b，所述co2循環捕釋器a再次轉入co2捕集程序，所述co2循環捕釋器b轉入co2離釋程序，如此循環，實現富co2煙氣體的連續送入、co2氣體的連續捕集、富n2氣體的連續排出和純co2氣體的連續排出；其中，所述熱能流體來自廢熱蓄能裝置，所述廢熱蓄能裝置所蓄熱能來自水泥生產過程中產生的廢棄餘熱或高溫熱能。s4，將步驟s3製得的富n2氣體通過煙囪直接排放或送至n2儲罐進行儲存，將步驟s3製得的純co2氣體排至脫水乾燥器內進行乾燥脫水，再依次經co2冷卻器冷卻、co2壓縮機壓縮後轉化為液態co2送入液化co2儲罐進行儲存。優選地，所述步驟s1中：所述尾排風機和所述煙氣氧化淨化器、所述煙囪之間設有電動三通風閥，所述水泥窯煙氣通過所述電動三通風閥來調節送入所述煙氣氧化淨化器或煙囪的氣流的啟閉及大小。優選地，所述步驟s1中：所述煙氣氧化淨化器通過氧化法將所述水泥窯煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氫化合物及重金屬氧化固化為主要含硫酸鹽、硝酸鹽、氟鹽、氯鹽的廢棄物，所述廢棄物通過設於所述煙氣氧化淨化器底部的汙水淨化分離裝置進行固液分離，分離出的固體廢棄物於所述煙氣氧化淨化器的底部排出收集，分離出的淨化水通過淨化液循環噴淋裝置重新引入所述煙氣氧化淨化器中部進行循環噴淋。優選地，所述步驟s31中，所述富co2煙氣體從設於所述co2循環捕釋器a底部的布氣與排液裝置向上進入所述co2循環捕釋器a內，所述co2循環捕釋器a內設有溫壓感應器，控制塔內壓強為0.1013～1mpa，且進行冷卻吸熱的冷能流體溫度為0℃～20℃，包括地下水或nh3或co2，所述co2捕集劑從所述co2循環捕釋器a內頂部的霧化噴淋裝置向下霧化噴淋至絲網捕獲床裝置中，所述富co2煙氣體上升通過所述絲網捕獲床裝置內水平、垂直、傾斜的絲網構成的捕集-離釋床大空間，與霧狀的co2捕集劑接觸形成無數液膜和膜泡，所述富co2煙氣體中的co2與該無數液膜和膜泡在絲網誘導成核作用下形成co2水合物結晶體聚集於絲網上，捕集分離co2後剩下的富n2氣體繼續向上通過設於co2循環捕釋器a頂部的氣液分離裝置，經氣液分離出的液體沿塔內壁流下、富n2氣體通過富n2氣排出管路連續排出。優選地，所述步驟s32中，所述co2循環捕釋器a根據所述富n2氣排出管道中co2傳感器監測co2含量上升時，判斷所述co2循環捕釋器a內水合反應接近完全，將所述co2循環捕釋器a底部的富co2煙氣體切換輸入至所述co2循環捕釋器b底部的布氣與排液裝置，控制所述co2循環捕釋器a內的冷卻/加熱裝置切換輸入熱能流體，當排出所述co2循環捕釋器a內的富n2氣體後，關閉所述富n2氣排出管路、開啟co2排出管路，對co2循環捕釋器a內進行降壓和加熱，經步驟s31固化好的co2水合物結晶體受熱分解離釋脫除co2，脫除的co2氣流向上通過氣液分離裝置，經氣液分離出的含co2捕集劑液體沿塔內壁流下供循環使用，分離出的純co2氣體通過co2排出管路連續排出。優選地，所述步驟s3中，所述co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b內的co2捕集劑在離釋脫除co2後通過布氣與排液裝置排至一捕集劑循環泵內，當所述co2循環捕釋器a或co2循環捕釋器b進入co2捕集時再通過循環泵從捕集劑循環罐中將co2捕集劑泵至相應的霧化噴淋裝置內循環使用。優選地，所述步驟s4之後，還包括：s5，將步驟s4製得的液化co2用作制乾冰、藥劑浸取、化工合成，或供co2發動機/co2發電機組做工作介質。優選地，所述步驟s3中，所述廢熱蓄能裝置包括蓄集水泥生產過程中產生的300℃以上廢棄餘熱或高溫熱能的蓄能裝置、蓄集100℃～300℃廢棄餘熱的蓄能裝置、蓄集現有水介質餘熱發電後的100℃～170℃廢棄餘熱的蓄能裝置、蓄集高溫設備150℃～500℃輻射熱或傳導廢熱的蓄能裝置中的至少一種。優選地，所述步驟s3中，所述co2循環捕集塔包括結構相同且並聯設置的由所述co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b構成的若干套，經步驟s2分離出的富co2煙氣體分成若干股同時分別通過該若干套所述co2循環捕集塔進行co2捕集和co2離釋。優選地，所述步驟s3中，所述co2循環捕集塔包括結構相同且串聯設置的由所述co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b構成的若干套，經步驟s2分離出的富co2煙氣體依次連續通過該若干套所述co2循環捕集塔進行co2捕集和co2離釋。與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果：一、本發明採用了「煙氣氧化淨化+膜分離+co2捕集」的工藝過程，不僅整個工藝流程工序簡單，採用的系統裝備結構簡單，造價成本低，易於生產操作，具有工業實用性，適合廣泛推廣，而且整個過程是一次性分離捕集提純即可製得純度較高的co2氣體，無需再採用其他的除雜提純工序即可直接用作其他用途，實現了水泥生產線煙氣的潔淨化排放，實現了水泥企業的有效減排和低碳化生產。二、本發明利用水泥生產工藝的特點，針對現有水泥生產線窯尾煙氣排放是先經窯尾收塵器收塵後，再經尾排風機、煙道送入70餘米高的煙囪排放的情況，在尾排風機和煙囪之間的管道上設置電動風閥，以原有的尾排風機的動力將煙氣連續送入煙氣氧化淨化器中進行脫汙，採用以所述尾排風機鼓進的風壓為正壓力、以煙囪的負壓抽吸力作為富n2氣體側的動力、以煙氣壓縮機的負壓抽吸力作為富co2氣體側的動力，充分利用了水泥生產過程中尾排風機、70餘米高的煙囪等這些現有的正常運行的設備設施，利用其正常的動力消耗作為主要動力，使得本發明整個裝備系統新增能耗極低，大大降低了整個工藝過程中的能量消耗，從而降低了運營成本。三、本發明co2循環捕集塔採用雙塔式設計，當所述co2循環捕釋器a進行co2捕集時，所述co2循環捕釋器b進行co2離釋，當所述co2循環捕釋器a內co2水合反應接近完全時，所述co2循環捕釋器b進行co2捕集，所述co2循環捕釋器a轉入進行co2離釋，由此交替循環進行，可連續不間斷製得co2進行儲存，整個工藝過程不僅氣流流通穩定，實現了co2的連續高效捕集，特別適用於氣體流量大的水泥窯排放煙氣中co2的捕集。四、本發明co2循環捕集塔採用絲網捕獲床裝置，捕集分離出的co2不僅純淨度高，而且co2離釋過程採用水泥生產過程中產生的廢棄餘熱來加熱，減少了多餘的能量消耗，使得本發明的能源消耗大大降低。五、本發明對捕集的高純co2實施連續的乾燥、冷卻、壓縮液化儲存，能耗低，且以液化co2作為產品或動力工質，具有較好的經濟性。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖示出的結構獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例一提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。圖2圖1提出的的水泥窯煙氣中co2的捕集方法採用的co2循環捕集塔的結構示意圖。圖3為本發明實施例二提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。圖4為本發明實施例三提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。本發明的附圖標號說明：標號名稱標號名稱a、bco2循環捕釋器a4、b4絲網捕獲床裝置a1、b1捕釋器殼體a5、b5冷卻/加熱裝置a2、b2氣液分離裝置a6、b6布氣與排液裝置a3、b3霧化噴淋裝置a7、b7溫壓感應器具體實施方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對於這些實施方式的說明用於幫助理解本發明，但並不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。本發明提出一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法。實施例一圖1為本發明實施例一提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。圖2圖1提出的的水泥窯煙氣中co2的捕集方法採用的co2循環捕集塔的結構示意圖。請參閱圖1至圖2，水泥窯煙氣中co2的捕集方法，包括如下步驟：s1，脫汙：以原有的設於出水泥廠窯尾收塵器後的尾排風機的動力先將煙氣連續送入煙氣氧化淨化器，以氧化法將煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氫化合物及重金屬氧化固化為硫酸鹽、硝酸鹽、氟鹽、氯鹽等固體廢棄物，水泥窯爐煙氣脫除其中的氟、氯、硫、硝、碳氫化合物和重金屬及粉塵汙染物後，得到含n2、co2、o2的混合物淨化煙氣從氧化淨化器的淨化氣出口連續排出；s2，膜分離富集：將步驟s1所得的含n2、co2、o2的混合物淨化煙氣連續送入n2/co2膜分離裝置，利用與n2/co2膜分離裝置的co2出口相連的後段冷卻器和壓縮機產生的負壓抽吸力作為副co2氣體側的動力、與n2/co2膜分離裝置的n2出口相連的70餘米高的煙囪的負壓抽吸力作為富n2側的動力，將所述混合淨化煙氣分離為兩股氣流，一股為富n2煙氣體直接經煙囪排放，另一股為大幅提升了co2分壓、被抽吸進入冷卻器的富co2煙氣體；s3，co2捕集：將步驟s2所得的富co2煙氣體經冷卻器冷卻和壓縮機壓縮連續送入co2循環捕集塔，所述co2循環捕集塔為雙塔式循環捕集塔，所述的雙塔式循環捕集塔為相同機構的co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b，塔底設有進布氣與排液切換裝置，塔內依次設有冷卻/加熱裝置、一至多級絲網大空間捕集-離釋床、一至多級霧化噴淋裝置、液氣分離裝置，且塔頂設有富n2氣排出切換管路、co2排出切換管路、溫壓感應裝置，通過煙氣進布氣與排液切換管路、富n2氣排出切換管路、co2排出切換管路、熱交換切換管路、霧化噴淋切換管路的相連構成，co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b通過連接管路同步循環切換運行co2捕集程序或co2離釋程序，實現工業窯爐連續煙氣流中co2的連接捕集分離，即：當富co2煙氣流連續送入co2循環捕釋器a中連續捕集co2形成co2水合物晶體、固化於絲網床/空間內、連續分離排出富n2氣流時段(連續煙氣流中的co2捕集程序)時，co2循環捕釋器b中的絲網床/空間內的co2水合物結晶體處於分解離釋脫除co2並連續排出co2時段(co2水合物晶體的原位離釋程序)，當co2循環捕釋器b完成離釋程序後，經相連的氣液進出管道閥同步切換，co2循環捕釋器b轉入連續送入煙氣流捕集co2、連續排出富n2氣流時段(連續煙氣流中的co2捕集程序)，co2循環捕釋器a轉入原位離釋脫除co2並連續排出co2時段(co2水合物晶體的原位分解離釋程序)，如此循環，雙塔式循環捕集器系統實現連續煙氣流的co2連續捕集、連續分離並連續排出富n2氣流和co2氣流。具體包括如下步驟：s31，co2捕集啟動雙塔式循環捕集器的co2循環捕集塔a的捕集程序，將co2捕集劑通過霧化噴淋裝置霧化噴入co2循環捕釋器a內的絲網大空間捕集-離釋床中，冷卻/加熱裝置輸入冷能流體、關閉co2排出管路、開啟富n2氣排出管路，將窯爐煙氣從co2循環捕釋器a底部的布氣與排液裝置連續鼓入，以布氣與排液裝置強制連續送入煙氣與co2捕集劑直接均勻接觸反應，並防止co2水合物晶體造成可能的堵塞，其間，維持壓力為0.1013～1.0mpa；以特設的水平絲網、垂直絲網、斜置絲網構成捕集-離釋床大空間與霧化噴淋結合，使捕集劑呈無數小液滴與煙氣流接觸，更以大流量煙氣流通過該捕集-離釋床大空間內的水平/垂直/斜置絲網與逆向流動的液膜接觸,且以煙氣在絲網間直接產生並湮滅無數的布膜與膜泡效應，一則強制性改變液氣運行軌跡和接觸反應狀態，借產生的無數複雜的液膜和膜泡，以超大比表面積的薄薄的液膜與煙氣流中的co2充分接觸快速、高效的進行水合反應，二則借大絲網空間遍設的絲網的絲網誘導成核作用快速形成大量的co2水合物晶核；以冷卻/加熱裝置的冷能冷卻連接移除強化吸收水合反應放出的大量化合熱，進行冷卻吸熱的冷能流體溫度為0℃～20℃，包括地下水或nh3或co2，以維持co2循環捕釋器a內溫度0℃～20℃；快速而高效的水合反應生成的大量co2水合物晶體聚集在co2循環捕釋器a內的絲網大空間捕集-離釋床/空間內，選擇性捕集分離co2後剩下的富n2氣流繼續向上經液氣分離裝置將塔內大空間氣液廣泛融合的液氣分離，液體沿塔內壁流下，富n2氣體從富n2氣排出管道連續排出，直至水合反應接近完全(捕捉co2能力下降則富n2氣排出管道中co2含量迅速上升)；s32，離釋脫除co2co2循環捕釋器a內捕集劑水合反應接近完全時(富n2氣排出管道中co2含量迅速上升)，co2循環捕釋器a底部的連續煙氣流切換至捕集塔b的進布氣與排液裝置，co2循環捕釋器b進入co2捕集程序捕集固化連續煙氣流中的co2，co2循環捕釋器a進入離釋程序，冷卻/加熱裝置切換輸入熱能，排出co2循環捕釋器a內的餘量富n2後關閉富n2氣排出管路、co2排出管路開啟，以降壓和加熱方式，將步驟s31固化於co2循環捕釋器a內的絲網捕集-離釋床/空間內的固態結晶水合物受熱離釋脫除co2，脫除的co2氣流向上經液氣分離裝置實施氣液分離，液體沿塔內壁流下供循環，co2氣體從co2排出管道連續排出經冷卻壓縮儲存，或送入下一級捕集-離釋裝置進一步純化；s33，連續循環捕集與離釋co2循環捕釋器a內的co2晶體水合物分解完後，離釋程序終止，co2循環捕釋器a再次轉入co2捕集程序，co2循環捕釋器a內脫除co2的捕集劑循環用於捕集分離co2；co2循環捕釋器b轉入離釋程序；co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b構成一個捕集-離釋循環單元，用原位循環水合物促進劑、以雙塔式循環捕集器工藝，有效實現連續的工業窯爐煙氣流的連續送入、co2的連續捕集、及富n2氣流的連續排出、和co2氣流的連續排出；經所述co2循環捕集塔分離排出的純co2氣體被抽吸至脫水乾燥器內進行乾燥脫水，其中，所述co2連續捕集以水泥生產過程中產生的廢氣餘熱作為co2循環捕集塔內熱交換裝置的能源。s4，將步驟s3製得的富n2氣體通過煙囪直接排放或送至n2儲罐進行儲存，製得的純co2氣體通過co2排出切換管路排至脫水乾燥器內進行乾燥脫水，並依次經co2冷卻器冷卻、co2壓縮機壓縮後轉化為液態co2送入液化co2儲罐進行儲存。本發明一方面採用了「煙氣氧化淨化+膜分離+co2捕集」的工藝過程，先採用煙氣氧化淨化器將窯尾煙氣中的氟、氯、硫、硝、碳氫化合物、重金屬及粉塵汙染物去除，然後採用n2/co2膜分離裝置將氧化固化後的混合淨化煙氣進行二氧化碳和氮分離，分離出富n2煙氣體和富co2煙氣體，再利用co2循環捕集塔進行co2捕集離釋製得純co2氣體，不僅整個工藝流程工序簡單，採用的系統裝備結構簡單，造價成本低，易於生產操作，具有工業實用性，適合廣泛推廣，而且整個過程是一次性分離捕集提純即可製得純度較高的co2氣體，無需再採用其他的除雜提純工序即可直接用作其他用途，實現了水泥生產線煙氣的潔淨化排放，實現了水泥企業的有效減排和低碳化生產。另一方面，本發明在進行二氧化碳和氮分離時，所述富n2側是直接與70餘米高的煙囪連接，所述煙囪內由於煙囪效應，為所述混合淨化煙氣的進入提供了動力，同時由於所述n2/co2膜分離裝置連接於水泥廠窯尾收塵器後現有的尾排風機，尾排風機為n2/co2膜分離裝置的進氣側提供了正向動力，連接於n2/co2膜分離裝置出co2一側的煙氣壓縮機也提供了抽吸力，使得所述n2/co2膜分離裝置無需再利用多餘的增壓風機或引風機，無需再消耗另外的能量來促進二氧化碳和氮的滲透分離，相比於現有的膜分離裝置必須設增壓風機和引風機必定需要消耗能量，本發明中的n2/co2膜分離裝置充分利用了水泥生產過程中尾排風機、70餘米高的煙囪等這些現有的正常運行的設備設施，利用其正常的動力消耗作為主要動力，使得本發明採用的裝備系統新增能耗極低，大大降低了整個工藝過程中的能量消耗，從而降低了運營成本。再一方面，本發明co2循環捕集塔採用雙塔式設計，當所述co2循環捕釋器a進行co2捕集時，所述co2循環捕釋器b進行co2離釋，當所述co2循環捕釋器a內水合反應接近完全時切換轉入進行co2離釋，所述co2循環捕釋器b切換進行co2捕集，由此交替循環進行，可連續不間斷製得co2進行儲存，整個工藝過程不僅氣流流通穩定，實現了co2的連續高效捕集，特別適用於氣體流量大的水泥窯排放煙氣中co2的捕集。還一方面，本發明co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b中的絲網捕獲床裝置a4/b4內特設有水平絲網和垂直/斜置絲網構成捕集-離釋床大空間，與霧化噴淋裝置a3/b3結合，使co2捕集劑呈無數小液滴與富co2煙氣流接觸，更以大流量通過捕集-離釋床大空間內的水平絲網和垂直/斜置絲網與逆向流動的液膜接觸，且以煙氣在絲網間直接產生並湮滅無數的布膜與膜泡效應，一則強制性改變了液氣運行軌跡和接觸反應狀態，借產生的無數複雜的液膜和膜泡，以超大比表面積的薄薄的液膜與煙氣流中的co2充分接觸、快速高效地進行水合反應，二則借大絲網空間遍設的絲網的絲網誘導成核作用快速形成大量的co2水合物晶核；與此同時，以冷卻/加熱裝置的冷能流體冷卻連續移除強化吸收水合反應放出的大量化合熱，維持捕集塔a內溫度0℃～20℃(視情選擇)；快速而高效的水合反應生成大量co2水合物晶體聚集在捕集塔a或b內的絲網大空間捕集-離釋床/空間內，最後選擇性捕集分離co2後剩下的富n2氣流繼續向上經液氣分離裝置將塔內大空間氣液廣泛融合的液氣分離，液體沿塔內壁流下，富n2氣體連續排出，直至水合反應接近完全。由此本發明採用co2捕集劑對co2進行吸收，反應中採用水泥生產過程的廢棄餘熱作為co2離釋所需的熱能，不僅具有較高的淨化效果，而且有良好的節能效果。具體地，co2循環捕釋器a包括捕釋器殼體a1，所述捕釋器殼體a1內由上至下依次設有氣液分離裝置a2、霧化噴淋裝置a3、絲網捕獲床裝置a4、布氣與排液裝置a6，所述co2循環捕釋器a頂部還設有溫壓感應器a7，所述冷卻/加熱裝置a5設於所述絲網捕獲裝置a4和所述布氣與排液裝置a6之間。所述co2循環捕釋器b包括捕釋器殼體b1，所述捕釋器殼體b1內由上至下依次設有氣液分離裝置b2、霧化噴淋裝置b3、絲網捕獲床裝置b4、布氣與排液裝置b6，所述co2循環捕釋器a頂部還設有溫壓感應器b7，所述冷卻/加熱裝置b5設於所述絲網捕獲裝置b4和所述布氣與排液裝置b6之間。進一步地，所述步驟s1中：所述尾排風機和所述煙氣氧化淨化器、所述煙囪3之間設有電動三通風閥，所述水泥窯煙氣通過所述電動三通風閥來調節送入所述煙氣氧化淨化器或煙囪的氣流的啟閉及大小。所述電動三通風閥在進行水泥窯煙氣中co2的捕集時導通所述煙氣氧化淨化器、切斷與所述煙囪的連通，當不進行co2捕集時，可使水泥窯煙氣導通連接所述煙囪，用於煙囪內進出氣體通道的安全檢修。進一步地，所述步驟s1中：所述煙氣氧化淨化器通過氧化法將所述水泥窯煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氫化合物及重金屬氧化固化為主要含硫酸鹽、硝酸鹽、氟鹽、氯鹽的廢棄物，所述廢棄物通過設於所述煙氣氧化淨化器底部的汙水淨化分離裝置進行固液分離，分離出的固體廢棄物於所述煙氣氧化淨化器的底部排出收集，分離出的淨化水通過淨化液循環噴淋裝置重新引入所述煙氣氧化淨化器中部進行循環噴淋。由此，經氧化固化脫汙後產生的固體廢棄物可作為水泥生產或化工原料利用，脫汙產生的淨化水可重新引入煙氣氧化淨化器中進行霧化噴淋，實現了廢棄物的循環再利用，綠色環保。同時，所述步驟s32中，所述co2捕集劑經離釋分離後，通過循環泵重新引入所述co2循環捕釋器a或co2循環捕釋器b中部進行循環霧化噴入，也實現了原材料的循環利用。進一步地，所述步驟s3中，所述co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b內的co2捕集劑在離釋脫除co2後通過布氣與排液裝置排至一捕集劑循環泵內，當所述co2循環捕釋器a或co2循環捕釋器b進入co2捕集時再通過循環泵從捕集劑循環罐中將co2捕集劑泵至相應的霧化噴淋裝置內循環使用。進一步地，所述步驟s3中，所述廢熱蓄能裝置包括蓄集水泥生產過程中產生的300℃以上廢棄餘熱或高溫熱能的蓄能裝置、蓄集100℃～300℃廢棄餘熱的蓄能裝置、蓄集現有水介質餘熱發電後的100℃～170℃廢棄餘熱的蓄能裝置、蓄集高溫設備150℃～500℃輻射熱或傳導廢熱的蓄能裝置中的至少一種。進一步地，所述步驟s4之後，還包括：s5，將步驟s4製得的液化co2用作制乾冰、藥劑浸取、化工合成，或供co2發動機/co2發電機組做工作介質。由此，本發明對捕集的高純co2實施連續的乾燥、冷卻、壓縮液化儲存，能耗低，且以液化co2作為產品或動力工質，具有較好的經濟性。實施例二圖3為本發明實施例二提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。請參閱圖3，本實施例二提出一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法，包括步驟s1-脫汙、步驟s2-膜分離富集、步驟s3-co2捕集、步驟s4-co2儲存、步驟s5-co2應用，本實施例二與實施例一的不同之處在於：所述步驟s3中，本實施例二採用2套結構相同且並聯設置的co2循環捕集塔，第一套co2循環捕集塔包括co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b，第二套co2循環捕集塔包括co2循環捕釋器a』和co2循環捕釋器b』，經步驟s2分離出的富co2煙氣體分成兩股同時連續分別送入第一套co2循環捕集塔和第二套co2循環捕集塔中，第一套co2循環捕集塔和第二套co2循環捕集塔分離排出的n2氣流直接通過所述煙囪3排放，第一套co2循環捕集塔和第二套co2循環捕集塔分離排出的co2氣流都被後段的乾燥冷卻壓縮裝置負壓抽吸連續送入乾燥器脫水，隨後進行co2儲存。採用兩套並聯設置的co2循環捕集塔單元，可以倍增富co2煙氣的處理量，提高了co2的收集效率。實施例三圖4為本發明實施例三提出的水泥窯煙氣中co2的捕集方法的流程圖。請參閱圖4，本實施例三提出一種水泥窯煙氣中co2的捕集方法，包括步驟s1-脫汙、步驟s2-膜分離富集、步驟s3-co2捕集、步驟s4-co2儲存、步驟s5-co2應用，本實施例三與實施例一的不同之處在於：所述步驟s3中，本實施例三採用2套結構相同且串聯設置的co2循環捕集塔，第一套co2循環捕集塔包括co2循環捕釋器a和co2循環捕釋器b，第二套co2循環捕集塔包括co2循環捕釋器a」和co2循環捕釋器b」，經步驟s2分離出的富co2煙氣體全部先送入第一套co2循環捕集塔進行co2捕集離釋，捕集分離出的n2氣流直接通過煙囪排放或者送至n2儲罐進行儲存，捕集分離產生的富co2氣體送入第二套co2循環捕集塔中再次進行co2捕集離釋，第二套co2循環捕集塔分離排出的n2氣流純度高直接送至n2儲罐進行儲存，第二套co2循環捕集塔分離排出的co2氣流被後段的乾燥冷卻壓縮裝置負壓抽吸連續送入乾燥器脫水，也進行co2儲存。採用兩套串聯設置的co2循環捕集塔單元，可以有效提高co2收集的純度。以上所述僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是在本發明的發明構思下，利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變換，或直接/間接運用在其他相關的
技術領域：
均包括在本發明的專利保護範圍內。當前第1頁12