一種基于秸稈灰的半干法脫除二氧化碳的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃燒煙氣污染物控制領域，具體涉及一種基于秸桿灰的半干法脫除二氧化碳的裝置。
【背景技術】
[0002]溫室效應是目前世界上公認的主要環(huán)境問題之一。研宄表明，近五十年的氣候變暖主要是人類使用化石燃料排放的大量二氧化碳等溫室氣體造成的。因此，近年來二氧化碳等溫室氣體的排放問題已受到國際社會的廣泛關注。中國政府向國際社會表明了中方在氣候變化問題上的原則立場，明確提出了我國應對氣候變化將采取的重大舉措:到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳的排放將比2005年下降40% -45%。燃煤電廠二氧化碳排放是我國溫室氣體的最主要來源，約占總排放量的50%。隨著燃煤火電機組裝機容量的迅速增加，燃煤電廠二氧化碳排放量還將進一步增加。因此，積極開發(fā)有效的燃煤電廠二氧化碳減排技術具有十分重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]目前，國內(nèi)外開發(fā)的主流二氧化碳脫除技術主要可分為物理吸收法、膜吸收法、化學吸收法、離子液體法、電化學法和o2/co2富氧燃燒法和化學鏈燃燒法等等。在這些技術中，吸附脫除法因吸附劑可再生利用和脫除過程無廢液產(chǎn)生等優(yōu)點收到國內(nèi)學術界和工程界的廣泛關注，已成為目前最有發(fā)展前景的二氧化碳脫除技術之一。吸附法脫除二氧化碳技術研宄最多的是采用堿性碳酸鹽(碳酸鉀、碳酸鈉和碳酸鈣)與煙氣中的二氧化碳發(fā)生碳酸化反應生成碳酸氫鹽，然后在高溫煅燒后回收二氧化碳并實現(xiàn)吸附劑的再生利用。
[0004]但目前存在的問題是，堿性碳酸鹽價格昂貴，且吸附再生過程中損耗嚴重，導致應用成本很高。另外，其它一些學者還嘗試采用堿性天然礦物材料吸附脫除二氧化碳，但天然礦物材料與二氧化碳的反應速率極慢，無法獲得大規(guī)模應用。
[0005]綜上所述，目前還沒有一種適合于大規(guī)模應用的二氧化碳脫除技術。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本實用新型提供了一種基于秸桿灰的半干法脫除二氧化碳的裝置。
[0007]采用生物質(zhì)燃燒廢棄物秸桿灰作為二氧化碳脫二氧化碳吸附劑，以次氯酸鈉為催化劑在噴霧流化床反應器內(nèi)吸附脫除二氧化碳；在分離再生器中回收二氧化碳并通過煙氣余熱高溫再生吸附劑。
[0008]本實用新型的脫除過程原理:
[0009]由圖1、圖2和表1、表2所不，以水稻稻桿制取的稻桿灰吸附劑為代表，米用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線熒光光譜(XRF)和氮吸附法分別測定了吸附劑的表面形貌特征、主要成分及含量以及吸附劑的比表面積和孔徑分布等關鍵物理和化學參數(shù)，并初步考察了吸附劑的吸附性能。
[0010]結果表明，水稻秸桿制取的秸桿灰吸附劑主要成分是K2C03、CaCO3, S12, MgO和Al2O3等堿金屬鹽和金屬氧化物。其中，K2C0#P CaCO3均是良好的二氧化碳吸附材料。如果結合催化劑次氯酸鈉聯(lián)合使用，將獲得良好的吸附脫除效果。因此，采用秸桿灰吸附劑結合次氯酸鈉催化劑聯(lián)合脫除二氧化碳在技術方法和原理上具有可行性。
[0011]為實現(xiàn)以上目的，根據(jù)上述原理，本實用新型采用的技術方案如下:
[0012]一種基于秸桿灰的半干法脫除二氧化碳的裝置，所述裝置設有煙道、煙氣冷卻器、噴霧流化床反應器、分離再生器、風機、噴霧泵、霧化噴嘴和閥門；所述噴霧流化床反應器頂部設有閥門C，閥門c下部依次設有砂芯分離板、電動刮灰板；所述噴霧流化床反應器的底部設有砂芯布氣板；所述鍋爐的煙道通過煙氣冷卻器與噴霧流化床反應器的底部的入口連接；所述噴霧流化床反應器的底部設有秸桿灰的出入口 a以及吸附飽和后的秸桿灰吸附劑的出口 n，出口 η與分離再生器的入口 d連接，分離再生器的出口 e與噴霧流化床的入口 m連通。
[0013]所述噴霧流化床內(nèi)的上部設有霧化噴嘴，霧化噴嘴與儲液器通過管道連接，所述管道上設有噴霧泵，所述儲液罐儲存催化劑次氯酸鈉溶液。
[0014]所述分離再生器設有氮氣出入口 f，所述出入口 f用于通入氮氣沖洗和攜帶秸桿灰吸附劑上的二氧化碳，沖洗完畢后由氮氣出入口 f排出并壓縮回收利用；所述分離再生器設有高溫煙氣入口 h以及高溫煙氣出口 i ;所述分離再生器設有吸附劑入口 d和吸附劑出口 e。
[0015]所述鍋爐設有兩個煙氣出口，兩個煙氣出口上均設有用于切換煙氣的流動方向閥門V2，主煙道上設有為煙氣流動提供動力風機；所述的噴霧流化床反應器對稱布置，當一個噴霧流化床反應器再生時，煙氣將自動切換流入另一個噴霧流化床反應器兩個噴霧硫化床反應器相互交叉使用和再生。
[0016]噴霧流化床反應器底部設有砂芯布氣板，主要用于分布煙氣，砂芯布氣板的平均孔徑要求小于40微米，以實現(xiàn)均勻布氣。頂部設有砂芯分離板，主要用于實現(xiàn)吸附劑和煙氣的分離，砂芯分離板的平均孔徑要求小于30微米，以防止吸附劑隨煙氣逃逸。砂芯分離板下部設有電動刮灰板，由一字毛刷和驅動軸構成，可由電動機驅動旋轉，主要用于刮除砂芯分離板下部積累的吸附劑，防止堵塞。
[0017]采用的秸桿灰吸附劑是由鍋爐、農(nóng)村土灶或露天燃燒的植物秸桿制取的灰。所述的秸桿包括水稻、小麥、玉米、棉花、樹木的秸桿中的一種或多種的混合體。吸附劑的投加量可按噴霧流化床反應器體積的每立方米投加2kg-12kg。
[0018]來自鍋爐的煙氣溫度應由煙氣冷卻器降溫到60°C -120°C,以保證最佳的吸附溫度。來自鍋爐煙氣中二氧化碳的體積分數(shù)不大于30%。
[0019]儲液器中次氯酸鈉溶液的最佳摩爾濃度為0.01mol/L-l.0moI/L ;次氯酸鈉溶液的最佳噴霧量是50g/h-300kg/h ;次氯酸鈉溶液的霧化液滴粒徑不大于20微米。
[0020]由吸附劑捕獲的二氧化碳由分離再生器解析后回收利用，所述的分離再生器是一種兼顧高溫活化和解析的分離再生器，即可利用煙氣余熱高溫解析二氧化碳，并同時實現(xiàn)吸附劑活化再生。來自鍋爐煙道的高溫煙氣(最佳溫度為300°C-500°C，最佳流量為200-1000Nm3/h)，可通過分離再生器的高溫煙氣入口 h通入，并由高溫煙氣出口 i回到鍋爐煙道。高溫煙氣中的熱量由分離再生器中熱管的蒸發(fā)段吸收并傳遞給另外一段的冷凝段(蒸發(fā)段與高溫煙氣段對應，冷凝段與吸附劑活化再生段對應)，該熱量用于加熱解析吸附的二氧化碳，并為秸桿灰吸附劑的活化和再生提供所需的熱能。
[0021]本實用新型的優(yōu)點及顯著效果:
[0022]本實用新型涉及一種基于秸桿灰的半干法脫除二氧化碳的裝置，采用生物質(zhì)燃燒廢棄物秸桿灰作為二氧化碳脫除的吸附劑，以次氯酸鈉為催化劑在噴霧流化床反應器內(nèi)吸附脫除二氧化碳，在分離再生器中回收二氧化碳并通過煙氣余熱高溫再生吸附劑。該方法利用生物質(zhì)燃燒廢棄物脫除二氧化碳，吸附劑應用成本極低，脫除過程無廢液產(chǎn)生，可實現(xiàn)以廢治廢，是一種具有廣闊應用前景的二氧化碳脫除方法及裝置。
【附圖說明】
[0023]圖1是秸桿灰吸附劑的掃描電鏡(SEM)圖。
[0024]圖2是秸桿灰吸附劑的X射線衍射儀(XRD)圖。
[0025]圖3是本實用新型系統(tǒng)及裝置的工藝流程圖。
[0026]圖4a是本實用新型砂芯分離板和電動刮灰板的俯視圖。
[0027]圖4b是本實用新型砂芯分離板和電動刮