CN104128072A - 一种二氧化碳捕集变压吸附塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二氧化碳捕集变压吸附塔，其特征在于：包括进口烟道(1)，出口烟道(8)，至少两个矩形的气体吸附通道，相邻的气体吸附通道通过折流板(6)隔开，上部通过压紧垫(9)压紧固定；设第奇数个气体吸附通道为第n个气体吸附通道，与之顺序相邻的第偶数个气体吸附通道为第n+1个气体吸附通道，n≥1，则:第n个与第n+1个气体吸附通道的压紧垫(9)的上部设有环形导流板(7)；所述进口烟道(1)呈矩形，并与第一气体吸附通道(3)同径配合。本发明二氧化碳捕集折流式固定床吸附塔具有气体均布性好、气体流程长、吸附剂利用率高、床层稳定等优势，且适用于大中小各种规模的二氧化碳捕集变压吸附工程。

Description

一种二氧化碳捕集变压吸附塔
技术领域
本发明涉及烟道废气分离技术领域，具体来说，是一种二氧化碳捕集变压吸附塔及其组合。
背景技术
气候变化问题已经越来越被国际社会所重视。世界各国政府一直致力于相关的科学研究和技术开发，以提高应对气候变化的科技能力。作为最大的发展中国家，中国政府高度重视依靠科学技术进步应对气候变化。
二氧化碳捕集与封存(CO2 Capture and Storage,CCS)技术被认为是能够大幅减少来自大量化石燃料使用的温室气体(GHG)排放的技术，受到了广泛关注。我国有众多的锅炉、窑炉、燃烧炉等炉，向大气排放CO2气体，在2007年已成为全球二氧化碳排放量最大的国家，并且将长期主要依赖化石燃料特别是煤作为能源，CO2的减排任务非常艰巨。我国将CCS看作是未来温室气体减排的潜在选择措施，正在大幅增加CCS的相关活动。2005年12月和2006年1月，中国科技部签署了一项CCS备忘录，标志着政府研究计划的正式开始。我国已经把CCS作为一项尖端技术，通过国家高科技项目纳入到了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》之中。
目前，CO2的分离和捕集主要有溶剂吸收法、吸附法、膜分离等方法。由于吸附法捕集CO2具有操作条件温和、能耗低、性能稳定、再生性强、吸附速率快、节水等优点，成为了一种十分有潜力的方法。目前工业上应用较多的是变压吸附工艺。
而现有的变压吸附器在应用中存在着如下问题：1、吸附塔的直径相对于气体进气管道一般较大，气体进入吸附塔后，在吸附塔中沿直径方向分布不均，吸附剂利用率低；2、吸附塔的高径比对吸附率和气体纯度有很大影响，高径比越大，吸附率越高。但是吸附塔还受到本身结构的限制，单纯增高会导致吸附塔的不稳定性与增大成本，如何进一步提高高径比一直困扰着专业领域的技术人员；3、现有变压吸附器由于较高频率的压力变化，局部吸附剂会在容器内移动并导致吸附量波动，造成吸附器的不稳定工作状态，降低吸附效率。
发明内容
本发明旨在克服上文中提出的技术问题，提供一种二氧化碳捕集折流式固定床吸附塔，该结构的变压吸附塔具有气体均布性好、气体流程长、吸附剂利用率高、床层稳定等优势。
本发明采取以下技术方案：
一种二氧化碳捕集变压吸附塔，包括进口烟道1，出口烟道8，至少两个矩形的气体吸附通道，相邻的气体吸附通道通过折流板6隔开，上部通过压紧垫9压紧固定；设第奇数个气体吸附通道为第n个气体吸附通道，与之顺序相邻的第偶数个气体吸附通道为第n+1个气体吸附通道，n≥1，则:第n个与第n+1个气体吸附通道的压紧垫9的上部设有环形导流板7；所述进口烟道1呈矩形，并与第一气体吸附通道3同尺寸配合。
本技术方案的特点是，采用了矩形结构的气体吸附通道，并通过折流板隔开，形成折流式固定床吸附塔，气体吸附通道的上部设置统一的压紧垫9，压紧垫9能够隔开吸附材料，但允许气体通过，有效防止了由于高频率的压力变化导致的局部吸附剂移动并导致吸附量波动，从而提高吸附塔的稳定性和延长使用寿命；第n和第n+1气体吸附通道的压紧垫9的上部设有环形导流板7，对气流起到引导作用，同时降低气流阻力，同时形成空腔结构，有利于烟气重新混合均匀，提高吸附效率。
进一步的，第n+1个与第n+2个气体吸附通道的下部通过弯板11连通。既可节省吸附剂，还可有利于气体流场的均匀性。
更进一步的，所述出口烟道8也呈矩形，并与最末端的气体吸附通道同径配合。
更进一步的，所述导流板7通过卡槽10卡合固定在压紧垫9上方。
一种上述二氧化碳捕集变压吸附塔所组成的变压吸附塔组合，它由多个二氧化碳捕集变压吸附塔并联连接而成。可以满足不同烟气量大小的工程应用。
本发明的有益效果在于：
①进出口烟道与气体吸附通道同等尺寸，气体均布效果好，床层无死角，吸附剂得到充分利用，且该结构非常简单，易加工，制造费用低。
②气体吸附通道为多个，可以通过增加气体吸附通道而非增加塔高来延长气体流程，得到更高的吸附率，大大提高了装置的稳定性。
③变压吸附塔为多个折流式固定床吸附塔并联组合，可以满足不同烟气量大小的工程应用。
④床层上方布置压紧垫，有效防止了由于高频率的压力变化导致的局部吸附剂移动并导致吸附量波动，从而提高吸附塔的稳定性和延长使用寿命。
⑤第一气体吸附通道与第二气体吸附通道的环形导流板的设置，形成空腔结构，有利于烟气重新混合均匀，提高吸附效率。第二气体吸附通道与第三气体吸附通道的两个弯板的设置，即可节省吸附剂，还可有利于气体流场的均匀性。
附图说明
图1是本发明二氧化碳捕集折流式固定床吸附塔的结构示意图。
图2是图1的局部放大图。
图3是图1中A-A剖面示意图。
图4是图1中B-B剖面示意图。
图5是多个二氧化碳捕集折流式固定床吸附塔并联后的示意图。
图中：1.进口烟道，2.折流式固定床吸附塔，3.第一气体吸附通道，4.第二气体吸附通道，5.第三气体吸附通道，6.折流板，7.环形导流板，8.出口烟道，9.压紧垫，10.卡槽，11.弯板。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
本发明提出了一种碳捕集变压吸附塔，变压吸附塔为多个折流式固定床吸附塔2并联组合，折流式固定床吸附塔2通过折流板6将固定床分为多个气体吸附通道，床层上方布置压紧垫9，气体吸附第一通道与第二通道拐弯处设置环形导流板7，气体吸附第二通道与第三通道拐弯处布置两块弯板11。
折流式固定床吸附塔2为矩形结构，进、出口烟道均为矩形或方行烟道。
每个折流式固定床吸附塔2内的气体吸附通道数≥2。
环形导流板7通过卡槽10固定在折流式固定床吸附塔2上。
详细的实施方式如下：
如图1、图2、图3所示，本实施例提出的一种碳捕集变压吸附塔为多个折流式固定床吸附塔并联组合，折流式固定床吸附塔2通过折流板6将固定床分为多个气体吸附通道，床层上方布置压紧垫9，第一气体吸附通道3与第二气体吸附通道4拐弯处设置环形导流板7，第二气体吸附通道4与第三气体吸附通道5拐弯处布置两块弯板11。
结合图4和图5，本实施例的折流式固定床吸附塔2为矩形结构，进口烟道1、出口烟道8均为矩形或方行烟道，折流式固定床吸附塔的数量n≥1。
如图1所示的气体吸附通道数为3，但实际气体吸附通道数≥2，根据烟气量大小决定。
图2为图1局部的放大图，图中可看到环形导流板7通过卡槽10固定在折流式固定床吸附塔2。
本实施例的碳捕集变压吸附塔专业用于燃煤锅炉电厂烟气中的二氧化碳分离捕集领域。示例性的，设计两种工况：工况1烟气量50×104m3/h，工况2烟气量120×104m3/h。此时吸附温度相同，气体吸附通道数可均为三个。工况1的变压吸附塔由3个折流式固定床吸附塔并联组合。工况2的变压吸附塔由5个折流式固定床吸附塔并联组合，且单个固定床吸附塔的尺寸会比工况1的单个吸附塔相应增大1.5倍。吸附剂可以选择：分子筛、活性炭等。
电厂脱硫之后的烟气经过降温、除湿干燥后，分为三/五股并联通过矩形进口烟道进入碳捕集变压吸附塔，矩形的烟道连接矩形的气体吸附通道，首先烟气均匀的进入第一气体吸附通道，一部分二氧化碳被吸附，然后通过环形导流板下的空腔，烟气进行重新混合均匀，再次通过第二气体吸附通道，完成二氧化碳的进一步吸附。在第二气体吸附通道与第三气体吸附通道底部均各设置了两块弯板，根据烟气流场特点，直角区部分空间没有烟气通过，所以，通过弯板的设置，既可以节省吸附剂的装填，还可以对烟气进行导流的作用。最后，净化的烟气通过出口烟道进入外部管路，实现后续处理应用。之后通过均压、降压实现二氧化碳的逆脱附。当吸附塔内的吸附剂更换时，可以移动卡槽10，打开吸附塔上部封盖与床层压紧垫9，进行更新。
以上是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围与权利要求书限定的范围等效界定。

Claims (5)

1.一种二氧化碳捕集变压吸附塔，其特征在于：
包括进口烟道(1)，出口烟道(8)，至少两个矩形的气体吸附通道，相邻的气体吸附通道通过折流板(6)隔开，上部通过压紧垫(9)压紧固定；
设第奇数个气体吸附通道为第n个气体吸附通道，与之顺序相邻的第偶数个气体吸附通道为第n+1个气体吸附通道，n≥1，则:
第n个与第n+1个气体吸附通道的压紧垫(9)的上部设有环形导流板(7)；
所述进口烟道(1)呈矩形，并与第一气体吸附通道(3)同尺寸配合。
2.如权利要求1所述的二氧化碳捕集变压吸附塔，其特征在于：第n+1个与第n+2个气体吸附通道的下部通过弯板(11)连通。
3.如权利要求1或2所述的二氧化碳捕集变压吸附塔，其特征在于：所述出口烟道(8)也呈矩形，并与最末端的气体吸附通道同尺寸配合。
4.如权利要求1或2所述的二氧化碳捕集变压吸附塔，其特征在于：所述导流板(7)通过卡槽(10)卡合固定在压紧垫(9)上方。
5.一种权利要求1所述的二氧化碳捕集变压吸附塔所组成的变压吸附塔组合，其特征在于：它由多个二氧化碳捕集变压吸附塔并联连接而成。
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