的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的裝置及方法，適用于捕集燃煤電站脫硫凈煙氣中的CO2，屬于燃煤大氣污染物控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近百年來全球氣候正在發(fā)生以變暖為主要特征的變化，人類活動特別是發(fā)達(dá)國家工業(yè)化過程中大量排放溫室氣體，是當(dāng)前全球氣候變化的主要因素，CO2是其中最為典型的代表。
[0003]面臨著全球變暖的現(xiàn)狀，作為最大人為CO2排放源的燃煤鍋爐，將來必然要求安裝CO2捕集裝置，以實現(xiàn)對燃煤鍋爐CO 2排放量的控制。但是，“低碳”不等于“零碳”，“控排”并非要求“零排放”，0)2作為一種常見空氣組分，適量存在于空氣中對環(huán)境是不產(chǎn)生有害影響的，只有當(dāng)其排放量遠(yuǎn)大于環(huán)境自吸納能力時，才會造成嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，對環(huán)境產(chǎn)生危害。
[0004]目前，以流化床堿基干法捕集技術(shù)、堿溶液吸收捕集技術(shù)等為代表的燃煤煙氣CO2捕集技術(shù)已具備很高的效率，但還存在初始設(shè)備投入成本高、運(yùn)行成本高、二次污染等問題，嚴(yán)重影響了此類技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用；而對于運(yùn)行成本而言，燃煤鍋爐排煙量大、煙氣中CO2濃度低，所造成的捕集量大、難度高，是造成運(yùn)行成本高的重要原因。
[0005]相對于常規(guī)的0)2捕集技術(shù)，膜分離法具有投資費(fèi)用低、設(shè)備緊湊、無二次污染等優(yōu)點，但膜分離技術(shù)在實際運(yùn)用中受到壓差不可能太大的限制，分離效率還比較低，只能實現(xiàn)CO2在滲透側(cè)的富集。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的燃煤煙氣量大、煙氣中CO2濃度低而導(dǎo)致CO2捕集運(yùn)行成本過高的不足，提出“先富集、后捕集”的兩步走思路，提供了一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的裝置及方法，該裝置布置于脫硫設(shè)備之后，利用高分子膜的CO2選擇性分離作用、運(yùn)行成本低的特點，與常規(guī)高效、高運(yùn)行成本的CO2捕集技術(shù)互補(bǔ)，既能夠?qū)崿F(xiàn)CO2的控量排放，也能夠顯著縮小常規(guī)高效、高運(yùn)行成本的CO2捕集裝置的規(guī)模，有效降低運(yùn)行成本。
[0007]技術(shù)方案:一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的裝置，所述裝置設(shè)置在脫硫裝置與引風(fēng)機(jī)之間，脫硫裝置、增壓風(fēng)機(jī)、分離膜組件、引風(fēng)機(jī)依次串聯(lián)，分離膜組件經(jīng)由滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)和深度捕集CO2裝置連接。
[0008]所述的分離膜組件由依次由入口段管道、膜單元、和出口段管道串聯(lián)組成，所述的入口管道中設(shè)有導(dǎo)流板。
[0009]所述的分離膜組件中設(shè)有一組或多組膜單元。
[0010]所述的分離膜組件是板式膜、卷式膜、中空纖維膜中的任意一種。
[0011]所述的分離膜組件所使用的分離膜為商用有機(jī)高分子膜。
[0012]所述的分離膜組件所使用的分離膜為聚砜PS、聚酰亞胺PA、聚碳酸酯PC中的任意一種。
[0013]所述的深度捕集CO2裝置是流化床堿基干法捕集裝置、堿溶液法捕集裝置、膜法吸收0)2捕集裝置中的任意一種或多種組合。
[0014]—種基于所述的裝置的膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的方法，采用“先富集、后捕集”方法，分兩步捕集脫硫凈煙氣中CO2;燃煤煙氣經(jīng)脫硫裝置后，由增壓風(fēng)機(jī)升壓進(jìn)入分離膜組件，通過調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)之間的匹配關(guān)系保證分離膜組件的滲余側(cè)處于正壓狀態(tài)；同時，調(diào)節(jié)滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)，保證分離膜組件的滲透側(cè)保持所需的負(fù)壓狀態(tài)；在增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)的共同作用下，在膜的兩側(cè)形成壓差，壓差驅(qū)動滲余側(cè)煙氣中的CO2向滲透側(cè)滲透，實現(xiàn)對煙氣中CO2的分離；滲余側(cè)氣體在引風(fēng)機(jī)作用下由煙囪排出，滲透側(cè)的小氣量、高濃度0)2富集氣體，在滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入深度0)2捕集裝置，進(jìn)一步被捕集。
[0015]所述的分離膜滲余側(cè)壓力在3kPa至5kPa之間，滲透側(cè)壓力約_6kPa至-1OkPa之間，滲余側(cè)與滲透側(cè)壓差約在9kPa至15kPa之間。
[0016]有益效果:基于膜分離法與常規(guī)CO2捕集方法的優(yōu)勢互補(bǔ)，采取“先富集、后捕集”的兩步走思路，提出一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的裝置及方法，利用了高分子膜在壓差作用下對CO2的選擇性分離特性，實現(xiàn)CO 2的初步富集，對富集后的高CO 2濃度、小氣量的煙氣，再利用流化床堿基干法捕集技術(shù)、堿溶液吸收技術(shù)等高效CO2捕集方法進(jìn)一步捕集C02，則既能夠?qū)崿F(xiàn)CO2的控量排放，也能夠顯著縮小常規(guī)高效、高運(yùn)行成本的CO 2捕集裝置的規(guī)模，有效降低運(yùn)行成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用了高分子膜的CO2選擇性分離特性與流化床金屬堿基法等CO2高效捕集性能，實現(xiàn)CO2的分級低成本捕集，有效地降低了CO2捕集裝置高運(yùn)行成本的問題，實現(xiàn)了可控成本下的CO 2控量排放。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1_脫硫裝置；2_增壓風(fēng)機(jī)；3_膜組件；4_引風(fēng)機(jī)；5_滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)；6-煙囪；7-深度CO2捕集裝置。
[0019]圖2為膜組件的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]3-1入口段管道，3-2膜單元，3-3出口段管道，3-4導(dǎo)流板。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0022]—種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中CO2的方法，采用“先富集、后捕集”的思路，分兩步實現(xiàn)對CO2的控量排放，包括如下步驟:燃煤煙氣經(jīng)脫硫裝置后，由增壓風(fēng)機(jī)升壓進(jìn)入分離膜組件，通過調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)之間的匹配關(guān)系保證分離膜組件的滲余側(cè)處于正壓狀態(tài)；同時，調(diào)節(jié)滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)，保證分離膜組件的滲透側(cè)保持所需的負(fù)壓狀態(tài)；在增壓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)的共同作用下，在膜的兩側(cè)形成壓差，壓差驅(qū)動滲余側(cè)煙氣中的CO2向滲透側(cè)滲透，實現(xiàn)對煙氣中CO2的分離作用；滲余側(cè)氣體在引風(fēng)機(jī)作用下由煙囪排出，滲透側(cè)的小氣量、高濃度0)2富集氣體，則在滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入深度CO 2捕集裝置，進(jìn)一步被捕集。
[0023]本發(fā)明公開了一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中0)2的裝置及方法。其裝置包括增壓風(fēng)機(jī)2、分離膜組件3、滲透側(cè)引風(fēng)機(jī)5、深度捕集0)2裝置7等設(shè)備，安裝于燃煤鍋爐尾部煙道上，脫硫裝置I與引風(fēng)機(jī)4之間。
[0024]分離膜組件3由入口段管道3-1、膜單元3-2、出口段管道3_3組成，其中，每個分離膜組件3可以只有一個膜單元3-2，也可以是多個膜單元3-2的組合；入口段管道3-1中安裝有導(dǎo)流板