CN101972599B - 钙基co2吸收与再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钙基CO2吸收与再生装置，用在燃煤锅炉技术领域。包括吸收反应器、碳酸钙分离器、再生反应器、氧化钙分离器、氧化钙研磨机、烟气换热器、碳酸钙换热器、加热器、管道、阀门组成。钙基吸收剂中的CaO在吸收反应器中吸收从锅炉出来混合烟气中低浓度CO2，生成CaCO3。从氧化钙分离器中分离出纯CaCO3，送到再生反应器中，加热使其分解生成CaO和高浓度的CO2，对生成的高浓度CO2(98％)进行收集，供其它工业应用。分离出的纯CaCO3经烟气换热器、碳酸钙换热器加热后送到再生反应器中，实现循环利用，本发明具有结合合理、低能耗且环保性好的优点。

Description

钙基CO2吸收与再生装置
技术领域：
本发明涉及一种钙基CO2吸收与再生装置与工艺流程和方法，用在燃煤锅炉需减少二氧化碳排放场合。
背景技术：
全球气候变暖主要是由于以CO2为主的温室气体大量排放而导致地球温室效应的加剧而造成的，控制和减少CO2的排放量对于解决大气温室效应和全球变暖的影响具有重要作用。我国是CO2排放大国，排放量约占世界CO2排放总量的1/5，其中大部分CO2是由燃煤产生的。在未来相当长的时期内，我国以煤炭为主的能源格局不会改变，煤炭消耗量将持续增长，以化石燃料为主要的能源生产中，CO2的排放量约占人类各种活动所引起的CO2排放总量的70％以上，是CO2的最大单点固定排放，控制和减缓燃煤生产中CO2的排放对于解决大气温室效应和全球变暖具有显著的作用，因此从燃煤锅炉的尾气中分离CO2是非常必要的，从燃烧排气中分离回收CO2的技术变得十分重要。
有基于此，作出本发明。
发明内容：
针对上述所要解决的技术问题，本发明的主要目的是提供一种结构合理、适用范围广、能耗低且环保性好的钙基CO2吸收与再生装置。
本发明采取的技术方案如下：一种钙基CO2吸收与再生装置，其特征在于：包括烟气换热器，烟气换热器与锅炉的烟气排放管相连，吸收反应器与烟气换热器相连，在吸收反应器中设置有钙基吸收剂，碳酸钙换热器与吸收反应器相连，氧化钙分离器与碳酸钙换热器相连，烟气换热器与氧化钙分离器相连，碳酸钙换热器与烟气换热器相连，再生反应器与碳酸钙换热器相连，在再生反应器内设有加热器，在再生反应器的上方设置有烟气收集口，碳酸钙分离器与再生反应器相连，氧化钙研磨机与碳酸钙分离器相连，吸收反应器与氧化钙研磨机相连，在氧化钙研磨机上设有排料口。
优选地：还设有氧化钙进料口和乙酸钙进料口，氧化钙进料口和乙酸钙进料口分别与吸收反应器相连。
优选地：吸收反应器通过放空管与氧化钙分离器相连，使氧化钙分离器中分离的未反应氧化钙继续回收至吸收反应器中进行反应。
优选地：再生反应器通过阀门与碳酸钙分离器的放空口相连，使分离后的碳酸钙回收至再生反应器中继续反应。
本发明的工作原理如下：
钙基吸收剂中的CaO在吸收反应器中吸收从锅炉出来混合烟气中低浓度CO2，生成CaCO3。气固混合物在氧化钙分离器中分离出纯CaCO3，未反应混合物回到吸收反应器，余气放空，分离出的纯CaCO3经烟气换热器、碳酸钙换热器加热后送到再生反应器中，加热使其分解生成CaO和高浓度的CO2，对生成的高浓度CO2进行收集，生成的CaO再次送回吸收反应器，完成一个工作循环。石灰石类天然碳酸盐比较适合做CO2的吸收剂，但天然石灰石锻烧产物碳酸化过程中CO2捕获能力随循环的增加而衰减，用乙酸溶液对石灰石进行调质，把调质后的产物乙酸钙作为钙基吸收剂，恢复其活性，煅烧后CaO形成了大量的孔隙，这种结构有利于CO2与CaO的碳酸化反应。
本发明的有益效果如下：
1、采用钙基吸收剂中的CaO在吸收反应器中吸收从锅炉出来混合烟气中低浓度CO2，生成CaCO3。并从氧化钙分离器中分离出纯CaCO3，送到再生反应器中，加热使其分解生成CaO和高浓度的CO2，对生成的高浓度CO2(98％)进行收集，供其它工业应用，从而有效地降低了CO2排放。
2、采用乙酸溶液对石灰石进行调质，把调质后的产物乙酸钙作为CO2吸收剂，恢复钙基吸收剂的活性。
3、通过烟气换热器、碳酸钙换热器等进行热量回收及再利用，有效地节约了能源。
4、吸收反应器和再生反应器通过阀门控制，有效地实现了系统的循环利用。
下面结合附图1和具体实施例对本发明进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，但本发明不局限于以下实施例。
附图说明：
图1为本发明的钙基CO2吸收与再生装置的结构示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本发明的钙基CO2吸收与再生装置，包括烟气换热器6，烟气换热器6与锅炉的烟气排放管13相连，吸收反应器1通过阀门15与烟气换热器6相连，氧化钙进料口11和乙酸钙进料口12分别与吸收反应器1相连，在吸收反应器1中设置有钙基吸收剂，用于吸收混合烟气中的CO2，碳酸钙换热器7通过阀门9与吸收反应器1相连，碳酸钙换热器7用于吸收吸收反应器1中反应所产生的热量，氧化钙分离器3与碳酸钙换热器7相连，氧化钙分离器3主要用于将生成的碳酸钙中夹杂的少量氧化钙分离，吸收反应器1通过放空管与氧化钙分离器3相连，使氧化钙分离器3中分离的未反应氧化钙继续回收至吸收反应器1中进行反应，烟气换热器6与氧化钙分离器3相连，碳酸钙换热器7与烟气换热器6相连，再生反应器2与碳酸钙换热器7相连，在再生反应器2内设有加热器8，在再生反应器2的上方设置有烟气收集口14，碳酸钙分离器4的进料口通过阀门17与再生反应器2相连，碳酸钙分离器4主要用于将生成的氧化钙中夹杂的少量碳酸钙进行分离，再生反应器2通过阀门18与碳酸钙分离器4的放空口相连，使分离后的碳酸钙回收至再生反应器2中继续反应，氧化钙研磨机5与碳酸钙分离器4相连，用于将回收的氧化钙进行研磨后输送至吸收反应器1中回用，吸收反应器1通过阀门16与氧化钙研磨机5相连，在氧化钙研磨机5上设有排料口10，用于将报废的氧化钙排放。
本发明的工作原理如下：
从锅炉出来的混合烟气经烟气排放管13进入到烟气换热器中，经换热后进入吸收反应器1，钙基吸收剂中的CaO在吸收反应器1中吸收低浓度CO2，生成CaCO3。反应式为：CaO+CO2-＞CaCO3+178Kj/mol。从吸收反应器1出来的气固混合物经碳酸钙换热器7后在氧化钙分离器3中分离出纯CaCO3，未反应的混合物回到吸收反应器1继续反应，余气从氧化钙分离器3上部放空，分离出的纯CaCO3经烟气换热器6、碳酸钙换热器7加热后，送到再生反应器2中，通过加热器8加热使其分解生成CaO和高浓度的CO2，反应式为：CaCO3——＞CaO+CO2-178Kj/mol。并对生成的高浓度CO2(98％)从烟气收集口14处进行收集，生成的CaO经碳酸钙分离器4进行分离，未反应的碳酸钙回收至再生反应器反应，分离后的氧化钙输送至氧化钙研磨机5中研磨成粉粒，然后再次送回吸收反应器1中进行使用，为了保障整个系统的循环使用，新的CaO从进料口11加入，报废的CaO从排放口10放出。
石灰石类天然碳酸盐比较适合做CO2的吸收剂，但天然石灰石锻烧产物碳酸化过程中CO2捕获能力随循环的增加而衰减，用乙酸溶液对石灰石进行调质，把调质后的产物乙酸钙作为CO2吸收剂，恢复其活性。乙酸钙从进料口12加入，煅烧过程中的反应式为：Ca(CH3CO2)2——＞CaCO3+CH3COCH3，因此煅烧后CaO形成了大量的孔隙，这种结构有利于CO2与CaO的碳酸化反应。
本发明的吸收反应器1和再生反应器2都有阀门9控制，吸收和再生时间需要10-20分钟，可通过在吸收反应器1和再生反应器2内设置螺旋叶片，保证10-20分反应时间，完成一个工作循环。

Claims (4)

1.一种钙基CO2吸收与再生装置，其特征在于：包括烟气换热器，烟气换热器与锅炉的烟气排放管相连，吸收反应器与烟气换热器相连，在吸收反应器中设置有钙基吸收剂，碳酸钙换热器与吸收反应器相连，氧化钙分离器与碳酸钙换热器相连，烟气换热器与氧化钙分离器相连，碳酸钙换热器与烟气换热器相连，再生反应器与碳酸钙换热器相连，在再生反应器内设有加热器，在再生反应器的上方设置有烟气收集口，碳酸钙分离器与再生反应器相连，氧化钙研磨机与碳酸钙分离器相连，吸收反应器与氧化钙研磨机相连，在氧化钙研磨机上设有排料口。
2.根据权利要求1所述的一种钙基CO2吸收与再生装置，其特征在于：还设有氧化钙进料口和乙酸钙进料口，氧化钙进料口和乙酸钙进料口分别与吸收反应器相连。
3.根据权利要求1所述的一种钙基CO2吸收与再生装置，其特征在于：吸收反应器通过放空管与氧化钙分离器相连。
4.根据权利要求1所述的一种钙基CO2吸收与再生装置，其特征在于：再生反应器通过阀门与碳酸钙分离器的放空口相连。
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