本發(fā)明涉及能源利用過(guò)程中廢棄物資源化利用和環(huán)境污染防治領(lǐng)域，尤其涉及一種利用灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的裝置和方法，屬于碳減排技術(shù)領(lǐng)域.

背景技術(shù)：

化石燃料等能源利用過(guò)程中排放大量的溫室氣體所造成全球變暖問(wèn)題是當(dāng)今國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的焦點(diǎn)之一。數(shù)據(jù)顯示，大氣中的co2濃度自第一次工業(yè)革命前的280ppm已增長(zhǎng)至2016年的397ppm。自1860年以來(lái)，全球平均氣溫上升了0.3～0.6℃。加強(qiáng)控制人類活動(dòng)造成的溫室氣體量刻不容緩。

當(dāng)前，化石燃料依然是全球一次性能源消耗的主要來(lái)源。數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)和美國(guó)作為能源消耗大國(guó)，其在2010年的一次能源消耗量分別占世界能源消耗總量的20.3％和19.0％。2010年的世界一次能源消耗結(jié)構(gòu)中，原油和煤炭消耗量分別占34％和30％。我國(guó)當(dāng)前一次能源消耗體系中，化石燃料占92.5％，其中煤炭占69.5％，且60％以上的產(chǎn)煤用于發(fā)電。燃煤電廠等能源密集型行業(yè)co2排放量大，是集中的co2固定排放源，因此也被視為主要的co2減排目標(biāo)。加強(qiáng)電廠煙氣中co2減排技術(shù)的研究，已成為我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。

co2捕集是控制燃煤電廠co2排放的有效途徑。從燃煤電廠煙氣中捕集co2的技術(shù)路線眾多，總體可分為：燃燒后捕集、燃燒前捕集和富氧燃燒。相比而言，燃燒后捕集技術(shù)成熟，易與現(xiàn)有電廠系統(tǒng)和設(shè)備相結(jié)合，增加相關(guān)設(shè)備后改造較小，在電廠煙氣co2捕集中具有潛在優(yōu)勢(shì)。

在眾多燃燒后co2捕集技術(shù)中，化學(xué)吸收法具有脫碳效率高和反應(yīng)速率快等優(yōu)勢(shì)，其中mea胺法脫碳是當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用最成熟的技術(shù)。但是，該技術(shù)同樣面臨著吸收劑成本高、脫碳與再生能耗高和胺液對(duì)設(shè)備具有腐蝕性等缺陷。因此，燃燒后co2捕集技術(shù)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)為尋求高效的co2吸收劑、優(yōu)化脫碳與再生工藝、降低吸收劑成本和系統(tǒng)能耗。

為有效降低燃燒后co2捕集技術(shù)的成本，近年來(lái)，研究人員開(kāi)始嘗試?yán)霉I(yè)含堿廢棄漿液進(jìn)行濕法煙氣co2脫除。研究發(fā)現(xiàn)，諸如飛灰、廢棄鋼渣、磷石膏、紅泥和造紙廢料等工業(yè)廢棄物，其自身含有ca、mg、k、na和fe等物相，在漿液狀態(tài)下能浸出大量活性離子，可與煙氣中co2反應(yīng)實(shí)現(xiàn)co2有效脫除。采用工業(yè)含堿廢棄物漿液進(jìn)行燃燒后co2捕集，可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，同時(shí)可解決其直接排放引起的生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題。

火電廠燃煤工藝過(guò)程中，除產(chǎn)生大量含co2、sox和nox的污染煙氣外，同時(shí)會(huì)排放出大量的煙塵和灰渣。為有效處理煙塵和灰渣，現(xiàn)有火電廠多采用高壓水力濕法除塵除灰。相比于干法處理工藝，濕法工藝能夠有效降低揚(yáng)塵和飛灰污染，且操作簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，極具經(jīng)濟(jì)性。但是，濕法工藝中沖灰所需水量較多，灰渣與水混合易形成堿性漿液，該工藝面臨著后續(xù)的灰渣廢水排放處理的難題。

灰場(chǎng)排水的特性受煤灰性質(zhì)、沖灰原水的水量和水質(zhì)以及灰場(chǎng)的性能等因素的影響。飛灰和爐渣的主要成分為堿性金屬氧化物，如sio2，cao，mgo，fe2o3，al2o3以及其他成分。因此，飛灰和爐渣廢水的ph值通常在9～12范圍內(nèi)變動(dòng)，且ph值隨廢液中鈣離子濃度的變化而變化。為使飛灰和爐渣廢水達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)，需要降低除灰渣廢水的ph值和水中的懸浮物以及某些成分的濃度，如鈣、鎂、氧化硅等。值得注意的是，除灰渣廢水中含有的堿基活性組分，具有一定的脫碳潛能。此外，利用含堿灰渣漿與酸性氣體co2反應(yīng)形成中性鹽類，可有效降低除灰渣廢水的ph值，使其達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)。利用高濃度的含堿灰渣漿脫除燃燒后煙氣中co2，一方面可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，解決其直接排放帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，另一方面可實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣污染物防治，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，有望為緩解溫室效應(yīng)開(kāi)辟新途徑。但是，利用含堿灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的研究鮮見(jiàn)相關(guān)專利報(bào)導(dǎo)。

含堿灰渣漿在燃煤煙氣co2脫除領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用，但如何選擇合適的反應(yīng)器形式提高其脫碳性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的氣液固三相反應(yīng)器主要包括機(jī)械攪拌釜式反應(yīng)器、鼓泡塔和填料塔。機(jī)械攪拌釜式反應(yīng)器具有能耗高、不易密封和易產(chǎn)生環(huán)境污染等缺陷；一般的鼓泡塔雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且相間接觸好，但塔內(nèi)壓降大，流速受限；普通的調(diào)料塔也存在成本高和效率低等缺陷。由此可見(jiàn)，上述裝置雖可實(shí)現(xiàn)灰渣漿對(duì)燃煤煙氣中co2的捕集，但其脫碳效率較低，同時(shí)暴露出諸多其他缺陷，系統(tǒng)有待進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

解決的技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的是提供一種利用電廠廢棄物灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的裝置和方法，該裝置與廢水處理系統(tǒng)相結(jié)合，充分利用堿性灰渣漿液脫除煙氣中酸性co2氣體生成中性鹽類，可有效調(diào)節(jié)廢灰渣漿液的ph值，使其達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)方案：一種利用灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的裝置，包括反應(yīng)釜、沉淀池和澄清池，其中，

所述反應(yīng)釜上方輸入端送入灰渣漿，下方輸入端送入電廠脫硫后的煙氣，上方輸出端通向大氣，下方輸出端連接沉淀池；

所述沉淀池的輸出端連接澄清池。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有氣體分布器；所述氣體分布器呈圓形板狀，在板面設(shè)有貫穿板體的小孔，小孔直徑為30-50mm；板面上方還設(shè)有支管，在支管上設(shè)有兩個(gè)小支管，兩個(gè)小支管呈90°對(duì)裝，在支管上構(gòu)成倒v形風(fēng)帽結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述支管設(shè)于貫穿板體的小孔上。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)液體分布器；所述液體分布器由主管和支管組成，主管與灰渣漿進(jìn)料口相連，主管和支管相互連通，在主管和支管表面均設(shè)有貫穿管體的小孔。

進(jìn)一步地，在所述沉淀池內(nèi)還設(shè)有ph計(jì)。

一種利用灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的方法，包括以下步驟：

將灰渣漿送入反應(yīng)釜中與反應(yīng)釜底端輸入的脫硫后的煙氣反應(yīng)，脫除煙氣中co2；

將反應(yīng)后的灰渣漿輸送至沉淀池進(jìn)行沉降處理；

將沉降處理后的上清液引流至澄清池進(jìn)行澄清。

進(jìn)一步地，所述灰渣漿輸送至沉淀池檢測(cè)ph后，返回至反應(yīng)釜。

有益效果：1.本發(fā)明方法中利用灰渣漿脫除電廠煙氣中co2，可以廢治廢，變廢為寶，最大限度的利用了電廠除塵除灰后的堿性灰渣漿液，可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，同時(shí)有利于降低系統(tǒng)脫碳成本。此外，系統(tǒng)脫碳效率高、能耗低、對(duì)設(shè)備腐蝕小，是高效且節(jié)能環(huán)保的優(yōu)化方案。

2.該方案充分利用堿性灰渣漿液脫除電廠煙氣中酸性co2氣體，濕法碳酸化反應(yīng)能有效降低廢棄灰渣漿液的ph值，使其達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)。沉淀后得到上清液經(jīng)澄清處理可回收利用水資源。所述方案在實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用的同時(shí)可有效解決廢棄堿性漿液直接排放引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題。

3.本發(fā)明提供的方法通過(guò)優(yōu)化組合系統(tǒng)各設(shè)備，使整套系統(tǒng)的配置合理，投資少，運(yùn)營(yíng)成本低，實(shí)現(xiàn)了電廠的清潔生產(chǎn)，可解決我國(guó)電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是氣體分布器結(jié)構(gòu)主視圖；

圖3是氣體分布器結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖4是液體分布器結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：裝置設(shè)備包括：1為反應(yīng)釜、2為氣體分布器、3為液體分布器、4為ph計(jì)、5為沉淀池、6為澄清池、2-1為小孔、2-2為支管、2-3為小支管、3-1為主管、3-2為支管；物料循環(huán)包括：a.來(lái)自電廠脫硫后的煙氣、b.灰渣漿、c.脫碳后煙氣、d.脫碳后灰渣漿、e.未達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)的灰渣漿、f.沉淀后上層清液、g.澄清后可回收的水。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，詳細(xì)闡述本發(fā)明內(nèi)容。值得一提的是，以下所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍之內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，以及發(fā)明構(gòu)思加以同等替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供一種利用灰渣漿脫除電廠煙氣中co2的裝置，包括：反應(yīng)釜1、沉淀池5和澄清池6；所述反應(yīng)釜1上方輸入端送入灰渣漿，下端輸入端送入來(lái)自電廠脫硫后的煙氣，上方輸出端排出脫碳后的煙氣，下端輸出端連接沉淀池5；所述沉淀池5的輸出端連接澄清池6；所述澄清池6的輸出端連接大氣。

更具體地，在所述反應(yīng)釜1內(nèi)設(shè)1個(gè)氣體分布器2。所述氣體分布器2呈圓形板狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示，板面上設(shè)有貫穿板體的小孔2-1，小孔直徑為30-50mm；如圖3所示，板面上方設(shè)置有支管2-2，在每個(gè)支管2-2上安裝有風(fēng)帽，即在支管上安裝兩個(gè)小支管2-3，兩個(gè)小支管2-3呈90°對(duì)裝，使風(fēng)帽呈倒v形。煙氣由底部吹入，通過(guò)支管從斜下方吹出，這樣既可以保證氣流向上輸運(yùn)，又可以避免管道堵塞，增大氣體分布面積，提高反應(yīng)效率。板面上方設(shè)置的支管可以直接設(shè)置在貫穿板體的小孔上，這樣使得從小孔吹出的煙氣直接沿支管進(jìn)入風(fēng)帽，然后從兩側(cè)吹出；同時(shí)支管也可以不對(duì)應(yīng)小孔設(shè)置，小孔吹出的煙氣同樣可以受到風(fēng)帽的影響改變氣流方向，發(fā)揮增大氣體分布面積，提高反應(yīng)效率同時(shí)防止管道阻塞的作用。

如圖1所示，在所述反應(yīng)釜1內(nèi)設(shè)2個(gè)液體分布器3。如圖4所示，所述液體分布器由主管(3-1)和支管(3-2)組成，主管與反應(yīng)釜側(cè)面的進(jìn)料口連接，并且主管與支管相互連通，主管和支管上等距或不等距地開(kāi)孔?；以鼭{液由進(jìn)料口進(jìn)入液體分布器主管，從支管處分布下來(lái)，經(jīng)過(guò)第二個(gè)液體分布器，使液體進(jìn)行再分布，增大液體的分布面積與液體的停留時(shí)間，使其與煙氣充分接觸反應(yīng)，提高反應(yīng)效率。

在所述沉淀池5內(nèi)設(shè)有ph計(jì)4，以監(jiān)測(cè)反應(yīng)后的灰渣漿液ph值。

如圖1所示，利用上述裝置脫除電廠煙氣中co2的方法，其工藝流程為：將電廠中的灰渣漿b從頂部輸送到反應(yīng)釜1中，由反應(yīng)釜底部通入來(lái)自電廠脫硫后的煙氣a；所述脫硫后煙氣通過(guò)氣體分布器2向上流動(dòng)，灰渣漿液通過(guò)液體分布器3從支管中分散下來(lái)，堿性灰渣液與酸性co2氣體在反應(yīng)釜內(nèi)充分混合反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)煙氣co2有效脫除；反應(yīng)后的灰渣漿液d輸送至沉淀池5，所述沉淀池5內(nèi)裝有ph計(jì)4監(jiān)測(cè)反應(yīng)后的灰渣漿液ph值，以判斷其是否達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)；如若未達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)，未達(dá)標(biāo)的灰渣漿e返回至反應(yīng)釜1進(jìn)行脫碳反應(yīng)，直至其達(dá)到排放限制標(biāo)準(zhǔn)為止；達(dá)標(biāo)的灰渣漿在沉淀池5內(nèi)沉淀后，將上清液f輸送至所述澄清池6；上清液在澄清池6再次沉淀處理后得到的澄清液g，可直接回收再利用。