專利名稱：一種以CaO 為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳減排領(lǐng)域，具體為一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備及工藝。
背景技術(shù)：
二氧化碳(CO2)是導(dǎo)致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率高達(dá)55%，由于CO2等溫室氣體排放所引起的氣候變化已成為全世界關(guān)注的焦點問題。碳捕集與封存技術(shù)(CCS技術(shù))是指將二氧化碳從相關(guān)集中排放燃燒源中捕獲并分離出來，并采用各種方法存儲以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)，是應(yīng)對氣候變化最有效的技術(shù)路徑之一。
燃煤發(fā)電、鋼鐵、冶金、水泥等行業(yè)生產(chǎn)過程中需要消耗大量的化石燃料，導(dǎo)致大量CO2的集中排放。CO2捕集方法主要有3種燃燒前捕集，燃燒后捕集及富氧燃燒捕集。其中，燃燒后捕集是指對燃燒后排放煙氣中CO2進(jìn)行捕集的一類方法，包括變壓吸附、膜分離、物理吸收及化學(xué)吸收等，能直接應(yīng)用于現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，投入相對較少，原理簡單，適用范圍廣，由于化學(xué)反應(yīng)的存在，化學(xué)吸收法用于CO2捕集時，吸收能力強，平衡分壓低，吸收過程中能維持足夠高的傳質(zhì)推動力，可確保高捕集效率，具有較高的可操作性及廣闊的市場前景。以MEA為代表的醇胺法利用帶有羥基和胺基的堿性水溶液作為溶劑，通過吸收塔和再生塔組成系統(tǒng)對CO2進(jìn)行捕集，是目前被研究和運用較多且較為成熟的化學(xué)吸收方法，對CO2的脫除率較高，能適應(yīng)處理CO2分壓低的混合氣體，但該方法采用的吸收劑對系統(tǒng)具有強腐蝕性，且再生能耗高，容易發(fā)生氧化、熱降解、發(fā)生不可逆反應(yīng)和蒸發(fā)等造成吸收劑損失和溶液性能改變等，極大地限制了其應(yīng)用范圍。與傳統(tǒng)醇胺法相比，氨水吸收法具有材料成本低、吸收CO2能力強、再生能耗低、吸收劑不易被其他氣體成分降解、對系統(tǒng)腐蝕性小等特點，是實現(xiàn)燃煤煙氣中CO2有效脫除的另一種化學(xué)方法，在國外已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)中試階段。但是該方法為防止吸收劑泄露，對于系統(tǒng)設(shè)備的密封性要求較高，此外對捕集到的CO2解吸并再生吸收劑的過程中，由于液相平衡分壓的存在，NH3和H2O與CO2會一起進(jìn)入到氣相，造成富集所得的CO2純度達(dá)不到要求。鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化反應(yīng)捕集CO2采用廉價和資源豐富的石灰石、白云石等作為CO2吸收劑，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，近年來受到廣泛關(guān)注。該方法捕集CO2的過程采用雙流化床反應(yīng)器(吸收反應(yīng)器和再生反應(yīng)器)，通過連接管實現(xiàn)兩個反應(yīng)器之間的物料交換，在吸收反應(yīng)器中，CaO與CO2發(fā)生氣-固反應(yīng)吸收混合煙氣中低濃度CO2,生成CaCO3(反應(yīng)式為CaCHCO2 — CaCO3),在再生反應(yīng)器中，由煤純氧燃燒供熱使CaCO3分解生成CaO和高濃度的CO2(反應(yīng)式為CaCO3 — Ca0+C02)，其中的CaO重新回用于吸收反應(yīng)器，同時收集產(chǎn)生的高濃度CO2。由于氣固反應(yīng)的局限性，采用現(xiàn)有循環(huán)煅燒/碳酸化方法捕集CO2時，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，CaO顆粒表面生成的致密CaCO3產(chǎn)物層會對CO2進(jìn)一步向顆粒內(nèi)部擴(kuò)散產(chǎn)生阻礙作用，使總體反應(yīng)速率較低。經(jīng)多次循環(huán)吸收和煅燒后，吸附劑顆粒內(nèi)部孔隙堵塞及比表面積下降，將造成鈣基吸收劑活性降低，此外，由于煙氣中SO2等酸性氣體的存在，在CaO表面會形成硫酸化產(chǎn)物層，嚴(yán)重影響碳酸化反應(yīng)的進(jìn)行，加速CaO循環(huán)捕集CO2性能的衰減。為保持較高的CO2捕集效率，需要不斷增加鈣基吸收劑的投入量，將大大增加運行成本，增加煅燒過程能耗，且反應(yīng)器易磨損、沾污和腐蝕。中國專利ZL201010011333.6《鈣基吸收劑循環(huán)捕集二氧化碳和二氧化硫的方法》提出采用煅燒爐下部排出的失活CaO制備Ca (OH)2溶液對煙氣中SO2進(jìn)行脫除，以消除SO2存在對鈣基吸收劑循環(huán)捕集CO2帶來的阻礙，節(jié)約鈣基吸收劑的投入量。但該方法Ca (0!02溶液脫除502的過程中，會同時吸收煙氣中的CO2，使吸收反應(yīng)器CO2進(jìn)口濃度偏低，增加捕集難度。此外，該專利仍沿用雙流化床配合生物質(zhì)燃料純氧燃燒的方法實現(xiàn)吸附劑循環(huán)再生，大大降低了生產(chǎn)過程中的廢氣量，但純氧燃燒這一技術(shù)難度較大，投資和運行費用都較高，另外此方法也無法解決流化床反應(yīng)器進(jìn)出料密封性不強引起的外部空氣進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)部，引起CO2純度降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝及設(shè)備。該工藝條件成熟，步驟簡單，對于CO2的捕集效率高。實施該工藝的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)緊湊，投資運行強度小，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是提供一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，包括經(jīng)管道相連的凈化裝置和碳化塔，所述碳化塔經(jīng)管道依次連接有沉降分離機(jī)、離心機(jī)、干燥機(jī)、計量裝置、密閉環(huán)形煅燒爐、物料儲存?zhèn)}、斗式提升機(jī)、化灰機(jī)、粗槳池和旋液分離器，所述旋液分離器再與碳化塔相連；所述環(huán)形煅燒爐經(jīng)管道還依次連接有水冷換熱器、壓縮機(jī)、冷凝器和CO2儲存罐；所述沉降分離機(jī)、離心機(jī)和化灰機(jī)分別通過管道與回用水池連接。優(yōu)選地，在所述設(shè)備中，所述凈化裝置的凈化氣體出口通過加壓機(jī)與碳化塔底部氣體入口相連；所述碳化塔通過輸送泵a與所述沉降分離機(jī)相連；所述沉降分離機(jī)通過輸送泵b與所述離心機(jī)相連；所述粗漿池通過輸送泵c與所述旋液分離器相連；所述旋液分離器通過輸送泵d與所述碳化塔相連；所述密閉環(huán)形煅燒爐通過輸送泵e與所述水冷換熱器相連；所述回用水池通過輸送泵f連接化灰機(jī)。優(yōu)選地，在所述設(shè)備中，所述碳化塔腔體底部設(shè)置有氣體分布器，上部設(shè)有氣體擋板、氣體排放口和碳化劑輸入口。優(yōu)選地，在所述設(shè)備中，所述環(huán)形煅燒爐為全密閉式煅燒爐，在該爐體中設(shè)置有輻射加熱部件，所述輻射加熱部件采用電加熱輻射管、隔絕煙氣的加熱輻射管或微波加熱輻射管。優(yōu)選地，在所述設(shè)備中，所述斗式提升機(jī)側(cè)設(shè)置有卸料器，化灰機(jī)連接在所述卸料器底部。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，包括下述步驟步驟A，煙氣凈化處理將煙氣引入凈化裝置，去除其中的S02、N0x、重金屬、二惡英和飛灰等有害氣體及雜質(zhì)，經(jīng)凈化處理后的煙氣中主要成分為CO2和N2 ；步驟B，碳化將凈化處理后的煙氣通過加壓機(jī)加壓，再經(jīng)由碳化塔底部的入口經(jīng)氣體分布器進(jìn)入碳化塔中，其中，CO2與碳化塔內(nèi)部的石灰乳溶液發(fā)生碳化反應(yīng)生成CaCO3漿料和H2O,完成對煙氣中CO2的吸收過程。此步驟主要化學(xué)反應(yīng)式為Ca (OH) 2+C02+H20 = CaCO3 I +H20+71. 18KJ/molN2經(jīng)氣體擋板阻隔由碳化塔頂部氣體排出口排入大氣中；步驟C，碳化產(chǎn)物CaCO3處理碳化反應(yīng)生成的CaCO3漿料分別通過沉降分離機(jī)分離、離心機(jī)脫水、干燥機(jī)干燥后形成成品輕質(zhì)碳酸鈣，成品輕鈣經(jīng)計量后輸送至全密閉環(huán)形煅燒爐中；步驟D，CO2解吸成品輕鈣CaCO3在環(huán)形煅燒爐內(nèi)在完全隔絕空氣的條件下經(jīng)高溫煅燒分解，得到煅燒產(chǎn)物可后續(xù)利用的CaO及高純度的CO2氣體；此步驟主要化學(xué)反應(yīng)式為
CaCO3CaO+COat-177.97KJ/mol步驟E，CaO消化將煅燒產(chǎn)物CaO運送至儲存?zhèn)}冷卻至60度以下，輸送至斗式提升機(jī)，并經(jīng)卸料器離心卸載至化灰機(jī)；CaO與化灰機(jī)內(nèi)來自自水冷換熱器的熱水和回用水池的清水混合消化反應(yīng)后，得到石灰乳粗槳排入粗槳池中；此步驟主要化學(xué)反應(yīng)式為CaCHH2O = Ca (OH) 2+65. 3KJ/mol步驟F，石灰乳調(diào)和精制粗槳池內(nèi)的石灰乳輸送至旋液分離器進(jìn)行精制，得到石灰乳精漿；步驟G，石灰乳回收利用經(jīng)精制后得到的石灰乳精漿輸送至碳化塔，補充碳化塔所需的碳化劑；步驟H，高純度CO2儲(封)存密閉環(huán)形煅燒爐上部氣態(tài)產(chǎn)物CO2氣體經(jīng)由耐熱管道輸送至水冷換熱器，冷卻至50°C ;冷卻后高純CO2氣體經(jīng)壓縮機(jī)、冷凝器的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CO2成品，由密閉管道輸送至CO2存儲罐中存儲。將其儲存后可后續(xù)利用于食品加工保鮮、飲料、防火等領(lǐng)域用途，也可通過較為成熟的CO2封存技術(shù)將其注入當(dāng)?shù)佧}水深層或海洋中封存。優(yōu)選地，在所述工藝中，步驟A中經(jīng)過凈化處理后的煙氣中CO2和N2的體積濃度為分別為 10-30%、70-90%。優(yōu)選地，在所述工藝中，步驟C中沉降分離、離心脫水所得的上清液進(jìn)入回用水池，回用水池的水可根據(jù)需要回用于所述步驟E中CaO消化過程。優(yōu)選地，在所述工藝中，步驟D中環(huán)形煅燒爐煅燒溫度為1000-1400°C。在此煅燒溫度下，CaCO3可以迅速完全地分解為CO2氣體和CaO。煅燒CaCO3的設(shè)備選擇對空氣隔絕效果極好，且能實現(xiàn)高溫煅燒的環(huán)形煅燒爐，保證收集到的CO2純度。優(yōu)選地，在所述工藝中，步驟H中采用夾套冷水換熱的方法對生成的高溫高純度CO2進(jìn)行冷卻，冷卻至冷卻至50°C，獲得的熱水回用于所述步驟E中CaO消化過程。本發(fā)明提供的工藝及設(shè)備具有以下有益效果(1)相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明采用的碳捕集材料成本低，對系統(tǒng)的腐蝕性小，節(jié)約能源；(2)Ca(OH)2乳液對于CO2的吸收率高，相對于固體吸收劑具有明顯優(yōu)勢；(3)在完全隔絕空氣條件下對CaCO3進(jìn)行煅燒，捕集所得的CO2純度可達(dá)99%以上，有利于CO2后續(xù)利用及處理；(4)整個系統(tǒng)封閉循環(huán)，鈣吸收劑和水實現(xiàn)循環(huán)利用，大大降低運行維護(hù)費用。


圖I為本發(fā)明實施例中以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備流程圖。圖2為本發(fā)明實施例的工藝流程圖。圖中1、凈化裝置；2、加壓機(jī)；3、碳化塔；3a、氣體分布器；3b、氣體擋板；3c、氣體排放口 ；3d、碳化劑輸入口 ；4、輸送泵a ;5、沉降分離機(jī)；6、輸送泵b ;7、離心機(jī)；8、干燥機(jī)；9、計量裝置；10、密閉環(huán)形煅燒爐；10a、輻射加熱部件；11、 物料儲存?zhèn)}；12、斗式提升機(jī)；12a、卸料器；13、化灰機(jī)；14、粗槳池；14a、攪拌裝置；15、輸送泵c ;16、旋液分離器；17、輸送泵d ;18、輸送泵e ;19、水冷換熱器；20、壓縮機(jī)；21、冷凝器；22、CO2儲存罐；23、回用水池;24、輸送泵f ;24a、閥門。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的公開范圍內(nèi)，可很容易進(jìn)行的改變或變化都涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。圖I所示為一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，包括經(jīng)管道依次相連的用于尾氣凈化的凈化裝置I ;用于CO2吸收的碳化塔3 ;用于碳化產(chǎn)物CaCO3預(yù)處理的沉降分離機(jī)5、離心機(jī)7、干燥機(jī)8 ;用于CO2解吸的密閉環(huán)形煅燒爐10 ;用于煅燒產(chǎn)物CaO消化以便重新回用于碳化過程的物料儲存?zhèn)}11、斗式提升機(jī)12、化灰機(jī)13 ;用于石灰乳精制的粗槳池14、旋液分離器16 ;用于CO2儲存的水冷換熱器19、壓縮機(jī)20、冷凝器21、CO2儲存罐22 ;其中，沉降分離機(jī)5、離心機(jī)7和化灰機(jī)13分別通過管道與回用水池23連接。所述凈化裝置I的凈化氣體出口經(jīng)由加壓機(jī)2與碳化塔3底部氣體入口相連；所述碳化塔的底部設(shè)有氣體分布器3a，上部設(shè)有氣體擋板3b、氣體排放口 3c和碳化劑輸入口3d;所述碳化塔3液體排出口經(jīng)由輸送泵a 4與所述沉降分離機(jī)5入口相連；輸送泵b 6與所述沉降分離機(jī)5底部相連，將富CaCO3液體輸送至所述離心機(jī)7入口 ；所述離心機(jī)7固體排出口與所述干燥機(jī)8入口相連，所述干燥機(jī)8干燥料出口與計量裝置9物料入口相連，所述計量裝置9出口與所述密閉環(huán)形煅燒爐10物料入口相連；輸送泵e 18氣體輸入口與所述密閉環(huán)形煅燒爐10氣體收集口相連，將高純度CO2氣體輸送至所述水冷換熱器19，所述水冷換熱器19出口與所述壓縮機(jī)20入口相連，所述壓縮機(jī)20壓縮氣體出口與所述冷凝器21氣體輸入口相連，所述冷凝器21氣體輸出口與所述CO2存儲罐22相連；所述密閉環(huán)形煅燒爐10固體產(chǎn)物出口與所述物料儲存?zhèn)}11入口相連，所述物料儲存?zhèn)}11出口與所述斗式提升機(jī)12物料入口相連，經(jīng)提升后的物料輸送至所述化灰機(jī)13 ;所述化灰機(jī)13漿料出口與所述粗漿池14入口相連；輸送泵c 15、輸送泵d 17的入口分別與所述粗漿池14、所述旋液分離器16物料出口相連，所述輸送泵c 15、輸送泵d 17的出口分別與所述旋液分離器16物料入口、碳化塔3的物料入口 3d相連。所述回用水池23通過輸送泵f 24連接化灰機(jī)13。其中，所述粗槳池14中設(shè)置有攪拌裝置14a。在一個優(yōu)選的實施例中，所述沉降分離機(jī)5、所述離心機(jī)7的上清液出口與所述回用水池23的入口相連，所述回用水池23的出口通過管道與輸送泵f 24、的入口相連，管道上連有閥門24a，所述輸送泵f 24的回用水出口與所述化灰機(jī)13清水入口相連。在另一個優(yōu)選的實施例中，所述水冷換熱器19置換的熱水通過管道與所述化灰機(jī)13清水入口相連。在另一個優(yōu)選的實施例中，所述密閉環(huán)形煅燒爐10為全密閉式煅燒爐，在該爐體中設(shè)置有輻射加熱部件10a，所述輻射加熱部件IOa采用電加熱輻射管、隔絕煙氣的加熱輻射管或微波加熱輻射管。在另一個優(yōu)選的實施例中，所述斗式提升機(jī)12側(cè)設(shè)置有卸料器12a，化灰機(jī)13連接在所述卸料器12a底部。如圖2所示，上述設(shè)備對應(yīng)的工作流程如下
步驟A，煙氣凈化處理將煙氣通過管道引入凈化裝置1，煙氣中的S02、NOx、重金屬、二惡英、飛灰等有害氣體及雜質(zhì)在凈化裝置I的作用下得到去除，經(jīng)凈化處理的煙氣中主要成分為CO2和N2，體積濃度為15%、78%。步驟B，碳化通過加壓2的加壓作用，將凈化裝置I出口的氣體壓力提升，以增強碳化過程中的傳質(zhì)效果。凈化煙氣經(jīng)由碳化塔3底部的入口經(jīng)氣體分布器3a進(jìn)入碳化塔3中。氣體自下而上上升過程中，其中的二氧化碳與碳化塔3內(nèi)部的石灰乳溶液發(fā)生快速的化學(xué)反應(yīng)，二氧化碳被迅速吸收，生成CaCO3和H2O,而N2在上升流動過程中則不與石灰乳發(fā)生反應(yīng)，在碳化塔3頂部聚集后經(jīng)氣體擋板3b阻隔，最終由碳化塔頂部氣體排出口 3c排入大氣中。步驟C，碳化產(chǎn)物CaCO3處理碳化反應(yīng)生成的CaCO3漿料含水量較高，不宜直接進(jìn)行煅燒回收C02。輸送泵a 4將碳化生成的CaCO3I料輸送至沉降分離機(jī)5，在重力的作用下，漿料中的水和固體CaCO3得到初步分離；輸送泵b 6將沉降分離機(jī)5底部的固體CaCO3懸浮液輸送至離心機(jī)7，離心機(jī)7利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生離心力將懸浮液中的固體顆粒截留在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)并在力的作用下向機(jī)外自動卸出進(jìn)入干燥機(jī)8 ;干燥機(jī)8通過熱空氣、煙道氣或紅外線等加熱方式將水分含量為35%左右的固體CaCO3中所含的水分進(jìn)一步除去，出口物料水分含量為O. 3%左右，滿足后續(xù)煅燒工序的要求；沉降分離機(jī)5及離心機(jī)7的上清液均分別通過管道排入回用水池23 ;干燥后的固體CaCO3為成品的輕質(zhì)碳酸鈣，其粒度和含水量均符合煅燒的要求，成品輕鈣經(jīng)計量裝置9精確計量后輸送至全密閉環(huán)形煅燒爐10物料入口。步驟D，CO2解吸在密閉環(huán)形煅燒爐10內(nèi)，成品輕質(zhì)碳酸鈣在完全隔絕空氣的條件下被高溫煅燒分解，煅燒產(chǎn)物為CaO及C02。密閉環(huán)形煅燒爐10內(nèi)采用完全隔絕空氣的輻射加熱部件IOa產(chǎn)生熱量，爐內(nèi)煅燒區(qū)溫度為1000-1400°C，得到煅燒產(chǎn)物CaO及CO2 ;由于密閉環(huán)形煅燒爐10內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)，爐膛空間內(nèi)CO2氣體濃度達(dá)98-99. 8%。步驟E，CaO消化密閉環(huán)形煅燒爐10出口固體物料CaO被運送至物料儲存?zhèn)}11進(jìn)行冷卻，待物料溫度降至60度以下，輸送設(shè)備將其輸送至斗式提升機(jī)12 ;斗式提升機(jī)12將粉狀CaO物料垂直提升至一定高度，并經(jīng)卸料器12a的作用快速離心卸載至化灰機(jī)13 ；在化灰機(jī)13內(nèi)，CaO物料與機(jī)內(nèi)來自水冷換熱器19的熱水及來自回用水池23的清水混合，進(jìn)行消化反應(yīng)，生產(chǎn)出石灰乳粗槳，化灰機(jī)13內(nèi)消化反應(yīng)進(jìn)行完全后，石灰乳粗槳被排入粗槳池14中，粗槳池14內(nèi)石灰乳濃度為30%。步驟F，石灰乳精制輸送泵c 15將粗槳池14內(nèi)的石灰乳粗槳送至精制設(shè)備-旋液分離器16進(jìn)行精制，精制后的石灰乳溶液活性較高，濃度適中，適宜于重新進(jìn)入碳化塔3吸附電廠尾氣中的C02。粗槳池14內(nèi)設(shè)有攪拌裝置14a，有利于后續(xù)石灰乳精制及碳化反應(yīng)的進(jìn)行。步驟G，石灰乳回收利用經(jīng)精制后得到的石灰乳精漿由輸送泵d 17送至碳化劑輸入口 3d，補充碳化塔3內(nèi)部的碳化吸收劑。步驟H，高純度CO2儲(封)存密閉環(huán)形煅燒爐10上部氣態(tài)產(chǎn)物出口產(chǎn)出的高純度CO2氣體純度為98. 0-99. 8%，溫度為200°C左右，在輸送泵e 21的作用下經(jīng)由耐熱管道輸送至水冷換熱器19進(jìn)行冷卻，冷卻后氣體溫度降至50°C ;冷卻后高純CO2氣體經(jīng)壓縮 機(jī)20、冷凝器21的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CO2成品，由密閉管道輸送至CO2存儲罐22中，以便后續(xù)利用。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書所確定的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，包括經(jīng)管道相連的凈化裝置(I)和碳化塔(3)，其特征在于，所述碳化塔(3)經(jīng)管道依次連接有沉降分離機(jī)(5)、離心機(jī)(7)、干燥機(jī)(8 )、計量裝置(9 )、密閉環(huán)形煅燒爐(10 )、物料儲存?zhèn)}(11)、斗式提升機(jī)(12 )、化灰機(jī)(13)、粗槳池(14)和旋液分離器(16)，所述旋液分離器(16)再與碳化塔(3)相連；所述環(huán)形煅燒爐(10)經(jīng)管道還依次連接有水冷換熱器(19 )、壓縮機(jī)(20 )、冷凝器(21)和CO2儲存罐(22);所述沉降分離機(jī)(5)、離心機(jī)(7)和化灰機(jī)(13)分別通過管道與回用水池(23)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，其特征在于，所述凈化裝置(I)的凈化氣體出口通過加壓機(jī)(2 )與碳化塔(3 )底部氣體入口相連；所述碳化塔(3)通過輸送泵a (4)與所述沉降分離機(jī)(5)相連；所述沉降分離機(jī)(5)通過輸送泵b (6)與所述離心機(jī)(7)相連；所述粗漿池(14)通過輸送泵c (15)與所述旋液分離器(16)相連；所述旋液分離器(16)通過輸送泵d (17)與所述碳化塔(3)相連； 所述密閉環(huán)形煅燒爐(10)通過輸送泵e (18)與所述水冷換熱器(19)相連； 所述回用水池(23 )通過輸送泵f (24 )連接化灰機(jī)(13 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，其特征在于，所述碳化塔(3)腔體底部設(shè)置有氣體分布器(3a)，上部設(shè)有氣體擋板(3b)、氣體排放口(3c)和碳化劑輸入口(3d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，其特征在于，所述環(huán)形煅燒爐(10)為全密閉式煅燒爐，在該爐體中設(shè)置有輻射加熱部件(IOa),所述輻射加熱部件(IOa)采用電加熱輻射管、隔絕煙氣的加熱輻射管或微波加熱輻射管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的設(shè)備，其特征在于，所述斗式提升機(jī)(12)側(cè)設(shè)置有卸料器(12a)，化灰機(jī)(13)連接在所述卸料器(12a)底部。
6.一種以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，其特征在于，該工藝包括下述步驟 步驟A，尾氣凈化處理將煙氣引入凈化裝置(I )，去除其中的有害氣體及雜質(zhì)，經(jīng)過凈化處理后的煙氣中主要成分為CO2和N2 ； 步驟B，碳化將凈化處理后的煙氣通過加壓機(jī)(2)加壓，進(jìn)入碳化塔(3)中，其中，CO2與碳化塔(3)內(nèi)部的石灰乳溶液發(fā)生碳化反應(yīng)生成CaCO3漿料和H2O,N2由碳化塔頂部氣體排出口(3c)排入大氣中； 步驟C，碳化產(chǎn)物CaCO3處理碳化反應(yīng)生成的CaCO3漿料分別通過沉降分離機(jī)(5)分離、離心機(jī)(7)脫水、干燥機(jī)(8)干燥后，形成成品輕質(zhì)碳酸鈣，成品輕鈣經(jīng)計量裝置(9)計量后輸送至密閉環(huán)形煅燒爐(10)中； 步驟D，CO2解吸成品輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3在密閉環(huán)形煅燒爐(10)內(nèi)經(jīng)高溫煅燒分解，得到煅燒產(chǎn)物CaO及高濃度的CO2 ； 步驟E，CaO消化將煅燒產(chǎn)物CaO運送至儲存?zhèn)}(11)冷卻至60度以下，輸送至斗式提升機(jī)(12)，并經(jīng)卸料器(12a)離心卸載至化灰機(jī)(13) ;CaO與化灰機(jī)(13)內(nèi)來自水冷換熱器(19)的熱水和回用水池(23)的清水混合發(fā)生消化反應(yīng)，生成的石灰乳粗槳排入粗槳池(14)中； 步驟F，石灰乳精制粗槳池(14)內(nèi)的石灰乳輸送至旋液分離器(16 )進(jìn)行精制，得到石灰乳精漿；步驟G，石灰乳回收利用經(jīng)精制后得到的石灰乳精漿輸送至碳化塔(3)，以補充碳化塔(3)內(nèi)部的碳化吸收劑； 步驟H，高純度CO2封存儲存密閉環(huán)形煅燒爐(10)上部氣態(tài)產(chǎn)物CO2氣體經(jīng)由耐熱管道輸送至水冷換熱器(19)冷卻；冷卻后高純CO2氣體經(jīng)壓縮機(jī)(20)、冷凝器(21)的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CO2成品，由密閉管道輸送至CO2存儲罐(22)中存儲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，其特征在于所述步驟A中經(jīng)過凈化處理后的煙氣中CO2和N2的體積濃度為分別為10-30%、70-90%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，其特征在于所述步驟C中沉降分離、離心分離所得的上清液進(jìn)入回用水池(23)，回用水池(23)的水根據(jù)需要回用于所述步驟E中CaO消化過程。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，其特征在于所述步驟D中密閉環(huán)形煅燒爐(10)煅燒溫度為1000-1400°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的以CaO為載體循環(huán)捕集二氧化碳的工藝，其特征在于所述步驟H中采用夾套冷水換熱的方法對生成的高溫高純度CO2進(jìn)行冷卻，冷卻至50°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以CaO為載體循環(huán)捕集煙氣中二氧化碳的工藝，包括步驟A，尾氣凈化處理；步驟B，碳化；步驟C，碳化產(chǎn)物CaCO3處理；步驟D，CO2解吸；步驟E，CaO消化；步驟F，石灰乳精制；步驟G，石灰乳回收利用；步驟H，高純度CO2儲(封)存。相應(yīng)地，本發(fā)明還公開了一種以CaO為載體循環(huán)捕集煙氣中二氧化碳的設(shè)備，包括經(jīng)管道及物料輸送系統(tǒng)相連的凈化裝置、碳化塔、沉降分離機(jī)、離心機(jī)、干燥機(jī)、計量裝置、環(huán)形煅燒爐、物料儲存?zhèn)}、斗式提升機(jī)、化灰機(jī)、粗槳池和旋液分離器。該工藝條件成熟，步驟簡單，對于CO2的捕集效率高，實施該工藝的裝置，其結(jié)構(gòu)緊湊，投資運行強度小，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
文檔編號B01D53/80GK102773006SQ201210292710
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者王昀睿, 白玉龍 申請人:西安瑞馳節(jié)能工程有限責(zé)任公司