CN107824026A - 一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于水泥工业碳捕捉技术领域的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置的烟气预处理部件(1)设置为能够将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理的结构，二氧化碳吸收解吸部件(2)设置为能够将经过烟气预处理部件(1)处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收并解析成高浓度的二氧化碳气体的结构，二氧化碳成品制备部件(4)设置为能够将二氧化碳压缩干燥部件(3)输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳的结构。本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，能够减少二氧化碳和其他污染物向大气的排放，并满足高排放行业温室气体减排要求。

Description

一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置
技术领域
本发明属于水泥工业碳捕捉技术领域，更具体地说，是涉及一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置。
背景技术
随着现代工业的迅猛发展，人类对煤、油、天然气等含碳化合物燃料的大规模使用，以及大面积森林火灾和绿色植物的破坏，导致大气中CO2的浓度逐年增加。温室气体包括二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)、甲烷(CH4)、氮氧化物(NOX)等，而二氧化碳是最主要的温室气体，其含量增加对增强温室效应的贡献大约为70％。当前我国CO2排放的主要行业是煤电、水泥、钢铁、冶炼等高耗能工业，其中水泥工业约占全国工业CO2排放量的15％。作为我国经济建设的支柱型产业，水泥工业为经济的发展和社会的进步做出了巨大贡献，同时也消耗了大量的资源和能源。据统计分析，生产1吨水泥约排放0.9吨CO2，按16 年全国水泥产量预估23亿吨测算，共排放了20亿吨CO2。目前，水泥行业脱硫脱硝技术虽已成熟，但碳捕捉技术仍是空白。因此，导致水泥行业CO2排放污染严重。因此，就需要发展和储备碳捕集技术(CCS)，一是我国的能源结构以煤为主，随着我国国民经济、城市化进程的快速发展，CO2排放量将长期处于高位，CCS是中长期温室气体减排的重要技术途径；二是发展CO2捕集与资源化利用技术也为当前低碳绿色发展提供了新的技术途径；三是发展CCS技术是煤化工、钢铁、水泥等高排放行业温室气体减排的迫切需求；此外，鉴于未来可能形成全球性低碳产业，发展CCS技术将是提升低碳技术竞争力的重要机遇。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够有效对水泥窑工作时产生的烟气中的二氧化碳进行有效回收，减少二氧化碳和其他污染物向大气的排放，满足高排放行业温室气体减排要求，最终有效降低废气排放污染，实现环保功能的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置包括烟气预处理部件、二氧化碳吸收解吸部件、二氧化碳压缩干燥部件、二氧化碳成品制备部件，所述的烟气预处理部件设置为能够将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理的结构，二氧化碳吸收解吸部件设置为能够将经过烟气预处理部件处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收并解析成高浓度的二氧化碳气体的结构，二氧化碳压缩干燥部件设置为能够对二氧化碳吸收解吸部件输送出的碱液干燥脱水形成干燥气体的结构，二氧化碳成品制备部件设置为能够将二氧化碳压缩干燥部件输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳的结构。
所述的烟气预处理部件包括脱硫水洗塔，脱硫水洗塔通过引风机和连接管路Ⅰ与水泥窑的烟气排放口连通，脱硫水洗塔内存放填料和脱硫溶液，连接管路Ⅰ输送的烟气通过脱硫水洗塔内时，脱硫水洗塔内的脱硫溶液设置为能够将烟气中的二氧化硫、硝和二氧化氮进行吸收的结构，脱硫水洗塔通过连接管道Ⅱ与二氧化碳吸收解吸部件连接。
二氧化碳吸收解吸部件包括吸收塔、再生塔，吸收塔与再生塔连通，脱硫水洗塔通过连接管道Ⅱ与吸收塔连通，吸收塔内存放填料和复合碱液，再生塔内存放填料和复合碱液，再生塔通过连接管道Ⅲ与二氧化碳压缩干燥部件连通。
所述的二氧化碳压缩干燥部件包括压缩机、脱硫床、干燥床，与二氧化碳压缩干燥部件连通的连接管道Ⅲ与压缩机连通，压缩机与脱硫床连通，脱硫床与干燥床连通，干燥床通过连接管道Ⅳ与二氧化碳成品制备部件连通。
所述的二氧化碳成品制备部件包括食品级二氧化碳成品制备部件和工业级二氧化碳成品制备部件，食品级二氧化碳成品制备部件包括部件吸附床、食品级精馏塔，部件吸附床与连接管道Ⅳ连通，部件吸附床同时与食品级精馏塔连通，食品级精馏塔同时与食品级二氧化碳成品储罐连通，所述的工业级二氧化碳成品制备部件包括工业级精馏塔，工业级精馏塔与连接管道Ⅳ连通，工业级精馏塔同时与工业级二氧化碳成品储罐连通。
通过脱硫水洗塔的烟气经过吸收塔时，吸收塔内的复合碱液设置为能够将气体中的二氧化碳进行吸附的结构，吸收二氧化碳的复合碱液设置为能够从吸收塔进入再生塔的结构，吸收二氧化碳的复合碱液经过再生塔时，塔釜蒸汽设置为能够对吸收二氧化碳的复合碱液进行加热的结构，吸收二氧化碳的复合碱液经过再生塔时，吸收二氧化碳的复合碱液中的二氧化碳设置为能从复合碱液中解吸出形成气态二氧化碳原料结构。
所述的连接管路Ⅰ与脱硫水洗塔下端连通，脱硫水洗塔内存放的脱硫溶液设置为能够从脱硫水洗塔上端向脱硫水洗塔下端流动的结构，所述的连接管道Ⅱ一端与脱硫水洗塔上端部位连通，连接管道Ⅱ另一端与二氧化碳吸收解吸部件的吸收塔连通。
所述的连接管道Ⅱ与吸收塔下端连通，吸收塔内放置的复合碱液设置为能够从吸收塔上端向吸收塔下端流动的结构，吸收塔和再生塔之间设置换热器，脱硫水洗塔、吸收塔、再生塔内分别设置填料层，再生塔内的塔釜蒸汽设置在再生塔底部，再生塔上端通过连接管道Ⅲ与二氧化碳压缩干燥部件连通
所述的食品级二氧化碳成品制备部件和工业级二氧化碳成品制备部件为并联设置，食品级二氧化碳成品制备部件与二氧化碳压缩干燥部件之间的连接管道上设置有闸板阀Ⅰ，工业级二氧化碳成品制备部件与二氧化碳压缩干燥部件之间的连接管道上也设置有闸板阀Ⅱ，当闸板阀Ⅰ关闭而闸板阀Ⅱ打开时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产工业级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ打开而闸板阀Ⅱ关闭时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产食品级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ和闸板阀Ⅱ同时打开时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为能够同时生产工业级和食品级二氧化碳产品的结构。
所述的二氧化碳压缩干燥部件的压缩机设置为能够对进入压缩机的气态二氧化碳原料依次进行增压、冷却分水、稳压处理的结构，脱硫床内的固体脱硫剂设置为能够对进过脱硫床的气态二氧化碳原料只能够的气态硫化物进行净化处理的结构，干燥床内的固体干燥剂设置为能够对经过干燥床的气态二氧化碳原料进行脱水干燥处理的结构。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，在对水泥窑生产排放出的烟气在向大气排放前，先对烟气进行处理，而上述结构的处理装置，即是通过碳捕集纯化技术，对来源于水泥窑产生的烟气进行处理，该烟气已经通过水泥窑系统本身的脱硝、脱硫、除尘等处理，其烟气中各组分含量(特别是CO2的含量)会因原料磨开、磨停略有波动，其中含二氧化碳18.0～22.32％，氮气60.82～60.9％，氧气8.36～9.0％，水分8.5～10.1％，其余是一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫，粉尘等低于国家排放标准值要求的杂质。而本发明采用的 CO2捕集技术，水泥窑烟气作为本装置的原料气体，采用两步法可以同时生产食品级二氧化碳和工业级二氧化碳两种品质要求不同的产品。第一步是采用化学溶剂法把二氧化碳浓度从18％左右提浓到89％以上，第二步采用吸附精馏法提纯到99.9％以上。上述二氧化碳捕集纯化装置，通过烟气预处理部件1将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理，而后通过二氧化碳吸收解吸部件2将经过烟气预处理部件1处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收，并解析形成较高浓度的二氧化碳气体，使得烟气经过处理形成的二氧化碳气体的CO2的浓度达到89％以上，而后再将二氧化碳气体输送到二氧化碳压缩干燥部件3，二氧化碳压缩干燥部件3能够对二氧化碳吸收解吸部件2输送出的碱液干燥脱水，形成干燥气体，干燥气体的CO2的浓度达到95％以上，而后再经过二氧化碳成品制备部件4处理，二氧化碳成品制备部件4能够将二氧化碳压缩干燥部件3输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，这时的二氧化碳气体的CO2的浓度达到99.99％以上。加工完成的食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，分别通过存储罐进行存储输送，满足使用需求。这样，经过该装置处理后的烟气中基本不再含有二氧化碳，因此不会再对大气造成污染，高排放行业温室气体减排要求，有效保护环境，提高二氧化碳的重复利用，避免造成资源浪费。本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，结构简单，能够有效对水泥窑工作时产生的烟气中的二氧化碳进行有效回收，减少二氧化碳和其他污染物向大气的排放，满足高排放行业温室气体减排要求，最终降低废气排放污染，实现环保功能。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置的结构示意图；
图2为本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置的食品级二氧化碳成品制备部件的结构示意图；
图3为本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置的工业级二氧化碳成品制备部件的结构示意图；
图4为本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置的再生塔和连接管道Ⅲ的连接部位的局部放大结构示意图；
附图中标记为：1、烟气预处理部件；2、二氧化碳吸收解吸部件；3、二氧化碳压缩干燥部件；4、二氧化碳成品制备部件；5、脱硫水洗塔；6、连接管路Ⅰ；7、连接管道Ⅱ；8、吸收塔；9、再生塔；10、连接管道Ⅲ；11、压缩机；12、脱硫床；13、干燥床；14、连接管道Ⅳ；15、食品级二氧化碳成品制备部件；16、工业级二氧化碳成品制备部件；17、部件吸附床；18、食品级精馏塔； 19、食品级二氧化碳成品储罐；20、工业级精馏塔；21、工业级二氧化碳成品储罐；22、换热器；26、水泥窑；23、水冷却器；24、分离器；25、净化器； 26、引风机；100、闸板阀Ⅰ；200、闸板阀Ⅱ。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图3所示，本发明为一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置包括烟气预处理部件1、二氧化碳吸收解吸部件2、二氧化碳压缩干燥部件3、二氧化碳成品制备部件4，所述的烟气预处理部件1设置为能够将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理的结构，二氧化碳吸收解吸部件2设置为能够将经过烟气预处理部件1处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收并解析成高浓度的二氧化碳气体的结构，二氧化碳压缩干燥部件3设置为能够对二氧化碳吸收解吸部件2输送出的碱液干燥脱水形成干燥气体的结构，二氧化碳成品制备部件4设置为能够将二氧化碳压缩干燥部件3输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳的结构。上述结构，在对水泥窑生产排放出的烟气在向大气排放前，先对烟气进行处理，而上述结构的处理装置，即是通过碳捕集纯化技术，对来源于水泥窑产生的烟气进行处理，该烟气已经通过水泥窑系统本身的脱硝、脱硫、收尘等处理，其烟气中各组分含量(特别是CO2的含量)会因原料磨开、磨停略有波动，其中含二氧化碳18.0～22.32％，氮气60.82～60.9％，氧气8.36～9.0％，水分8.5～10.1％，其余是一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫，粉尘等低于国家排放标准值要求的杂质。而本发明采用的CO2捕集技术，水泥窑烟气作为本装置的原料气体，采用两步法可以同时生产食品级二氧化碳和工业级二氧化碳两种品质要求不同的产品。第一步是采用化学溶剂法把二氧化碳浓度从18％左右提浓到89％以上，第二步采用吸附精馏法提纯到99.9％以上。上述装置，通过烟气预处理部件1将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理，而后通过二氧化碳吸收解吸部件2将经过烟气预处理部件1处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收，形成二氧化碳气体，使得烟气经过处理形成的二氧化碳气体的CO2 的浓度达到89％以上，而后再将二氧化碳气体输送到二氧化碳压缩干燥部件3，二氧化碳压缩干燥部件3能够对二氧化碳吸收解吸部件2输送出的碱液干燥脱水，形成干燥气体，干燥气体的CO2的浓度达到95％以上，而后再经过二氧化碳成品制备部件4处理，二氧化碳成品制备部件4能够将二氧化碳压缩干燥部件3 输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，这时的二氧化碳气体的CO2的浓度达到99.99％以上。加工完成的食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，分别通过存储罐进行存储输送，满足使用需求。这样，经过处理的烟气中基本不再含有二氧化碳，因此不会再对大气造成污染，高排放行业温室气体减排要求，有效保护环境，提高二氧化碳的重复利用，避免造成资源浪费。本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，结构简单，能够有效对水泥窑工作时产生的烟气中的二氧化碳进行有效回收，减少二氧化碳和其他污染物向大气的排放，满足高排放行业温室气体减排要求，最终降低废气排放污染，实现环保功能。
所述的烟气预处理部件1包括脱硫水洗塔5，脱硫水洗塔5通过引风机和连接管路Ⅰ6与水泥窑26的烟气排放口连通，脱硫水洗塔5内存放填料和脱硫溶液，连接管路Ⅰ6输送的烟气通过脱硫水洗塔5内时，脱硫水洗塔5内的脱硫溶液设置为能够将烟气中的二氧化硫、硝和二氧化氮进行吸收的结构，脱硫水洗塔5通过连接管道Ⅱ7与二氧化碳吸收解吸部件2连接。上述结构，水泥厂烟气在引风机26的作用下，从水洗塔下部进入塔中，烟气迅速降温，同时气体中夹带的微量灰尘被溶剂洗净，进入脱硫水洗塔后，与从上向下流动的脱硫溶液逆流接触，二氧化硫和二氧化氮被溶剂吸收，定期引到碱中和系统处理。烟气经过水洗和脱硫后，烟气得到净化，从脱硫水洗塔中出来，由引风机送到二氧化碳吸收解吸部件2进行吸收解吸处理。上述结构，能够有效对烟气进行处理，确保后续加工精度。
所述的二氧化碳吸收解吸部件2包括吸收塔8、再生塔9，吸收塔8与再生塔9连通，脱硫水洗塔5通过连接管道Ⅱ7与吸收塔8连通，吸收塔8内存放填料和复合碱液(也称“贫液”，贫含二氧化碳的复合碱液)，再生塔9内存放填料和复合碱液(也称“富液”，富含二氧化碳的复合碱液)，所述的再生塔9通过连接管道Ⅲ10与二氧化碳压缩干燥部件3连通。通过脱硫水洗塔5的烟气经过吸收塔8时，吸收塔8内的复合碱液设置为能够将气体中的二氧化碳进行吸附的结构，吸收了二氧化碳的复合碱液(即“富液”)设置为能够从吸收塔8进入再生塔9的结构，吸收二氧化碳的复合碱液(即“富液”)经过再生塔9时，塔釜蒸汽设置为能够对吸收二氧化碳的复合碱液(即“富液”)进行加热的结构，吸收二氧化碳的复合碱液经过再生塔9时，吸收二氧化碳的复合碱液(即“富液”)中的二氧化碳设置为能从复合碱液中解吸出形成气态二氧化碳原料结构。二氧化碳解析后的复合碱液(即“贫液”)，又能回到吸收塔8中进行循环利用。上述结构，经过烟气预处理部件1处理而不含灰尘和硫化物的烟气被引入吸收塔中，在向上的流动过程中，混合气中的二氧化碳被向下流动的复合碱液吸收，由与吸收塔连通的碱液泵经过贫富液换热器处理，再送到再生塔中。基本不含二氧化碳的吸收尾气从吸收塔顶引出，经过冷却分水后排空。而从吸收塔底出来的碱液，由液压泵泵送出，一部分约80％流量经过贫富液换热器，送到再生塔的顶部。另一部分约20％流量的富液不经过贫富液换热器加热，直接引到再生塔顶降温。两股进入再生塔的富液在向下流过填料层的过程中，被从下面进入的塔釜蒸汽加热，复合碱液中的二氧化碳从溶液中解吸出来，从塔顶富集排出塔外。流到塔低的基本不含二氧化碳的碱液，进入贫富液换热器中降温，由贫液泵送出，经过水冷却器降温后，再送往吸收塔上部循环使用。
所述的二氧化碳压缩干燥部件3包括压缩机11、脱硫床12、干燥床13，与二氧化碳压缩干燥部件3连通的连接管道Ⅲ10与压缩机11连通，压缩机11与脱硫床12连通，脱硫床12与干燥床13连通，干燥床13通过连接管道Ⅳ14与二氧化碳成品制备部件4连通。所述的二氧化碳压缩干燥部件3的压缩机11设置为能够对进入压缩机11的气态二氧化碳原料依次进行增压、冷却分水、稳压处理的结构，脱硫床12内的固体脱硫剂设置为能够对进过脱硫床12的气态二氧化碳原料只能够的气态硫化物进行净化处理的结构，干燥床13内的固体干燥剂设置为能够对经过干燥床13的气态二氧化碳原料进行脱水干燥处理的结构。上述结构，经过二氧化碳吸收解吸部件2的吸收和解吸后，CO2浓度由烟气中的 18％提高到89％以上，气态89％(含水)的二氧化碳原料气首先进入压缩机增压，经冷却分水、稳压后进入脱硫床，用固体脱硫剂净化气态硫化物，再进入干燥床，用固体干燥剂彻底脱水。脱出硫化物和水的气流再分成两股，一股进入食品级二氧化碳成品制备部件15，完成食品级CO2产品的制备，另一股进入工业级二氧化碳成品制备部件16，完成工业级CO2产品的制备系统。上述脱硫床、干燥床都设计为两个同样体积的床体，内装等量的脱硫剂和干燥剂，两个干燥床、脱硫床分别轮换操作，确保生产连续进行，提高二氧化碳成品生产效率。
所述的二氧化碳成品制备部件4包括食品级二氧化碳成品制备部件15和工业级二氧化碳成品制备部件16，食品级二氧化碳成品制备部件15包括部件吸附床17、食品级精馏塔18，部件吸附床17与连接管道Ⅳ14连通，部件吸附床17 同时与食品级精馏塔18连通，食品级精馏塔18同时与食品级二氧化碳成品储罐19连通，所述的工业级二氧化碳成品制备部件16包括工业级精馏塔20，工业级精馏塔20与连接管道Ⅳ14连通，工业级精馏塔20同时与工业级二氧化碳成品储罐21连通。经过压缩干燥后的气体(CO2浓度为95.5％以上)进入加工食品级CO2产品的食品级二氧化碳成品制备部件15，首先通过部件吸附床进一步用固体吸附剂脱除磷、砷、汞、一氧化氮等杂质；再被冷冻机降温液化，进入食品级精馏塔18，轻组分氧气、氮气、一氧化碳、氩气全部从精馏塔塔顶除去，塔底得到纯度为99.99％以上的食品级二氧化碳产品，而后存储到食品级二氧化碳成品储罐19内，随时装车出厂。而经过压缩干燥后的气体(CO2浓度为 95.5％以上)进入加工工业级CO2产品的工业级二氧化碳成品制备部件16，不用经过吸附床净化，直接进入液化器被冷冻机降温液化，再进入工业级精馏塔20，轻组分氧气、氮气、氩气全部从精馏塔塔顶除去，塔底得到纯度为99.9％以上的工业级二氧化碳产品，而后存储到工业级二氧化碳成品储罐内，随时装车出厂。
所述的连接管路Ⅰ6与脱硫水洗塔5下端连通，脱硫水洗塔5内存放的脱硫溶液设置为能够从脱硫水洗塔5上端向脱硫水洗塔5下端流动的结构，所述的连接管道Ⅱ7一端与脱硫水洗塔5上端部位连通，连接管道Ⅱ7另一端与二氧化碳吸收解吸部件2的吸收塔8连通。所述的连接管道Ⅱ7与吸收塔8下端连通，吸收塔8内放置的复合碱液设置为能够从吸收塔8上端向吸收塔8下端流动的结构，吸收塔8和再生塔9之间设置换热器22，脱硫水洗塔5、吸收塔8、再生塔9内分别设置填料层，再生塔9内的塔釜蒸汽设置在再生塔9底部，再生塔9 上端通过连接管道Ⅲ10与二氧化碳压缩干燥部件3连通。
所述的食品级二氧化碳成品制备部件15和工业级二氧化碳成品制备部件16 为并联设置，食品级二氧化碳成品制备部件15与二氧化碳压缩干燥部件3之间的连接管道上设置有闸板阀Ⅰ100，工业级二氧化碳成品制备部件16与二氧化碳压缩干燥部件3之间的连接管道上也设置有闸板阀Ⅱ200，当闸板阀Ⅰ100关闭而闸板阀Ⅱ200打开时，水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产工业级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ100打开而闸板阀Ⅱ200关闭时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产食品级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ100和闸板阀Ⅱ200同时打开时，水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为能够同时生产工业级和食品级二氧化碳产品的结构。
如附图4所示，所述的再生塔9与连接管道Ⅲ10之间设置水冷却器23、分离器24、净化器25，水冷却器23一端与再生塔9上端连接，分离器24一端与水冷却器23另一端连通，分离器24另一端与净化器25一端连通，净化器25 另一端通过连接管道Ⅲ10与压缩机11连通。上述结构，再生塔顶部出来的二氧化碳气经过水冷却器降温到40℃左右，进入分离器分出冷凝水，然后气体经过净化器净化后，再进入冷凝器进一步脱水后，作为气态二氧化碳产品气(CO2浓度为89％以上)送到后续的二氧化碳压缩干燥部件3中进行干燥脱水处理。
本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，在对水泥窑生产排放出的烟气在向大气排放前，先对烟气进行处理，而上述结构的处理装置，即是通过碳捕集纯化技术，对来源于水泥窑产生的烟气进行处理，该烟气已经通过水泥窑系统本身的脱硝、脱硫、收尘等处理，其烟气中各组分含量(特别是 CO2的含量)会因原料磨开、磨停略有波动，其中含二氧化碳18.0～22.32％，氮气60.82～60.9％，氧气8.36～9.0％，水分8.5～10.1％，其余是一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫，粉尘等低于国家排放标准值要求的杂质。而本发明采用的 CO2捕集技术，水泥窑烟气作为本装置的原料气体，采用两步法可以同时生产食品级二氧化碳和工业级二氧化碳两种品质要求不同的产品。第一步是采用化学溶剂法把二氧化碳浓度从18％左右提浓到89％以上，第二步采用吸附精馏法提纯到99.9％以上。上述二氧化碳捕集纯化装置，通过烟气预处理部件1将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理，而后通过二氧化碳吸收解吸部件2将经过烟气预处理部件1处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收，形成二氧化碳气体，使得烟气经过处理形成的二氧化碳气体的CO2的浓度达到89％以上，而后再将二氧化碳气体输送到二氧化碳压缩干燥部件3，二氧化碳压缩干燥部件 3能够对二氧化碳吸收解吸部件2输送出的碱液干燥脱水，形成干燥气体，干燥气体的CO2的浓度达到95％以上，而后再经过二氧化碳成品制备部件4处理，二氧化碳成品制备部件4能够将二氧化碳压缩干燥部件3输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，这时的二氧化碳气体的CO2的浓度达到99.99％以上。加工完成的食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳，分别通过存储罐进行存储输送，满足使用需求。这样，经过处理的烟气中基本不再含有二氧化碳，因此不会再对大气造成污染，高排放行业温室气体减排要求，有效保护环境，提高二氧化碳的重复利用，避免造成资源浪费。本发明所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，结构简单，能够有效对水泥窑工作时产生的烟气中的二氧化碳进行有效回收，减少二氧化碳和其他污染物向大气的排放，满足高排放行业温室气体减排要求，最终降低废气排放污染，实现环保功能。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置包括烟气预处理部件(1)、二氧化碳吸收解吸部件(2)、二氧化碳压缩干燥部件(3)、二氧化碳成品制备部件(4)，所述的烟气预处理部件(1)设置为能够将水泥窑烟气中进行降温和脱硝脱硫处理的结构，二氧化碳吸收解吸部件(2)设置为能够将经过烟气预处理部件(1)处理后的烟气中的二氧化碳通过复合碱液进行吸收并解析成高浓度的二氧化碳气体的结构，二氧化碳压缩干燥部件(3)设置为能够对二氧化碳吸收解吸部件(2)输送出的碱液干燥脱水形成干燥气体的结构，二氧化碳成品制备部件(4)设置为能够将二氧化碳压缩干燥部件(3)输出的干燥气体制备成食品级二氧化碳产品或工业级二氧化碳的结构。
2.根据权利要求1所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的烟气预处理部件(1)包括脱硫水洗塔(5)，脱硫水洗塔(5)通过引风机和连接管路Ⅰ(6)与水泥窑的烟气排放口连通，脱硫水洗塔(5)内存放填料和脱硫溶液，连接管路Ⅰ(6)输送的烟气通过脱硫水洗塔(5)内时，脱硫水洗塔(5)内的脱硫溶液设置为能够将烟气中的二氧化硫和二氧化氮进行吸收的结构，脱硫水洗塔(5)通过连接管道Ⅱ(7)与二氧化碳吸收解吸部件(2)连接。
3.根据权利要求2或3所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：二氧化碳吸收解吸部件(2)包括吸收塔(8)、再生塔(9)，吸收塔(8)与再生塔(9)连通，脱硫水洗塔(5)通过连接管道Ⅱ(7)与吸收塔(8)连通，吸收塔(8)内存放填料和复合碱液，再生塔(9)内存放填料和复合碱液，再生塔(9)通过连接管道Ⅲ(10)与二氧化碳压缩干燥部件(3)连通。
4.根据权利要求1或2所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的二氧化碳压缩干燥部件(3)包括压缩机(11)、脱硫床(12)、干燥床(13)，与二氧化碳压缩干燥部件(3)连通的连接管道Ⅲ(10)与压缩机(11)连通，压缩机(11)与脱硫床(12)连通，脱硫床(12)与干燥床(13)连通，干燥床(13)通过连接管道Ⅳ(14)与二氧化碳成品制备部件(4)连通。
5.根据权利要求1所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的二氧化碳成品制备部件(4)包括食品级二氧化碳成品制备部件(15)和工业级二氧化碳成品制备部件(16)，食品级二氧化碳成品制备部件(15)包括部件吸附床(17)、食品级精馏塔(18)，部件吸附床(17)与连接管道Ⅳ(14)连通，部件吸附床(17)同时与食品级精馏塔(18)连通，食品级精馏塔(18)同时与食品级二氧化碳成品储罐(19)连通，所述的工业级二氧化碳成品制备部件(16)包括工业级精馏塔(20)，工业级精馏塔(20)与连接管道Ⅳ(14)连通，工业级精馏塔(20)同时与工业级二氧化碳成品储罐(21)连通。
6.根据权利要求3所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：通过脱硫水洗塔(5)的烟气经过吸收塔(8)时，吸收塔(8)内的复合碱液设置为能够将气体中的二氧化碳进行吸附的结构，吸收二氧化碳的复合碱液设置为能够从吸收塔(8)进入再生塔(9)的结构，吸收二氧化碳的复合碱液经过再生塔(9)时，塔釜蒸汽设置为能够对吸收二氧化碳的复合碱液进行加热的结构，吸收二氧化碳的复合碱液经过再生塔(9)时，吸收二氧化碳的复合碱液中的二氧化碳设置为能从复合碱液中解吸出形成气态二氧化碳原料结构。
7.根据权利要求2所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的连接管路Ⅰ(6)与脱硫水洗塔(5)下端连通，脱硫水洗塔(5)内存放的脱硫溶液设置为能够从脱硫水洗塔(5)上端向脱硫水洗塔(5)下端流动的结构，所述的连接管道Ⅱ(7)一端与脱硫水洗塔(5)上端部位连通，连接管道Ⅱ(7)另一端与二氧化碳吸收解吸部件(2)的吸收塔(8)连通。
8.根据权利要求6所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：连接管道Ⅱ(7)与吸收塔(8)下端连通，吸收塔(8)内放置的复合碱液设置为能够从吸收塔(8)上端向吸收塔(8)下端流动的结构，吸收塔(8)和再生塔(9)之间设置换热器(22)，脱硫水洗塔(5)、吸收塔(8)、再生塔(9)内分别设置填料层，再生塔(9)内的塔釜蒸汽设置在再生塔(9)底部，再生塔(9)上端通过连接管道Ⅲ(10)与二氧化碳压缩干燥部件(3)连通。
9.根据权利要求5所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的食品级二氧化碳成品制备部件(15)和工业级二氧化碳成品制备部件(16)为并联设置，食品级二氧化碳成品制备部件(15)与二氧化碳压缩干燥部件(3)之间的连接管道上设置有闸板阀Ⅰ(100)，工业级二氧化碳成品制备部件(16)与二氧化碳压缩干燥部件(3)之间的连接管道上也设置有闸板阀Ⅱ(200)，当闸板阀Ⅰ(100)关闭而闸板阀Ⅱ(200)打开时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产工业级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ(100)打开而闸板阀Ⅱ(200)关闭时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为只能生产食品级二氧化碳产品的结构；当闸板阀Ⅰ(100)和闸板阀Ⅱ(200)同时打开时，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置设置为能够同时生产工业级和食品级二氧化碳产品的结构。
10.根据权利要求4所述的水泥窑烟气二氧化碳捕集纯化处理装置，其特征在于：所述的二氧化碳压缩干燥部件(3)的压缩机(11)设置为能够对进入压缩机(11)的气态二氧化碳原料依次进行增压、冷却分水、稳压处理的结构，脱硫床(12)内的固体脱硫剂设置为能够对进过脱硫床(12)的气态二氧化碳原料中的气态硫化物进行净化处理的结构，干燥床(13)内的固体干燥剂设置为能够对经过干燥床(13)的气态二氧化碳原料进行脱水干燥处理的结构。
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