CN108579383A - 二氧化碳气源预净化系统及提纯系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二氧化碳气源预净化系统，包括增压设备、预净化设备和成分监控设备。预净化设备的气源输入端连接增压设备的气源输出端。预净化设备的气源输出端连接成分监控设备的气源输入端，增压设备的气源输入端用于连接膜法碳捕集装置的气源输出端，成分监控设备的第一气源输出端用于连接排气烟囱，成分监控设备的第二气源输出端用于连接压缩提纯装置的气源输入端。还公开一种二氧化碳气源提纯系统。通过增压设备、预净化设备和成分监控设备的设计，结合碱液洗涤与吸附等技术，有效降低膜法碳捕集装置输出的二氧化碳气源中的SO2以及NOx含量，有效的减轻了压缩提纯装置内脱除杂质的负荷，实现膜法碳捕集后二氧化碳气源向食品级二氧化碳的转变。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种二氧化碳气源预净化系统及提纯系统。
背景技术
燃煤发电产生的二氧化碳排放量约占全国碳排放总量的40％，是我国温室气体的主要排放源，成为制约电力行业可持续发展的瓶颈之一。控制和减少碳排放，对于燃煤电厂碳捕集技术并变废为宝，例如产生食品级的二氧化碳。碳捕集技术主要包含燃烧前碳捕集、燃烧后碳捕集和富氧燃烧捕集三种不同技术。其中，燃烧后碳捕集技术主要应用于燃煤锅炉及燃气轮机发电设施，其优点在于现有电厂可经过机组改装，从除尘和脱硫后的尾部烟气中分离和回收二氧化碳，工艺相对简单，技术成熟度高，对现有电厂影响小，具有灵活性较高，投入相对较少，技术导入速度较快等优点。目前，燃烧后捕集技术主要有化学吸收法、物理吸附法和膜分离法，经过碳捕集装置后将二氧化碳从烟气中分离出来，再经后续压缩及纯化后获得产品二氧化碳(产品二氧化碳的纯度按利用途径可分离为工业级和食品级)。
膜分离法是当今世界竞相发展的高新技术，其基本原理是两种或两种以上的气体混合物通过高分子膜时，由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率有差异，由此来进行碳捕集，且具有无化学反应，能耗低，投资回收期短，占地面积小，操作简单，维修保养容易等优点。然而，传统的经过膜分离法捕集后的二氧化碳气源的含量仅能达到90％，且含有水蒸气，N2，O2，SO2和NOx等杂质，无法直接按氨法碳捕集技术后的提纯系统产生食品级二氧化碳。
发明内容
基于此，有必要针对膜分离法捕集后的二氧化碳气源无法直接按氨法碳捕集技术后的提纯装置产生食品级二氧化碳的问题，提供一种二氧化碳气源预净化系统，以及一种二氧化碳气源提纯系统。
为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一方面，本发明实施例提供一种二氧化碳气源预净化系统，包括增压设备、预净化设备和成分监控设备；
所述预净化设备的气源输入端连接所述增压设备的气源输出端，所述预净化设备的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端，所述增压设备的气源输入端用于连接膜法碳捕集装置的气源输出端，所述成分监控设备的第一气源输出端用于连接排气烟囱，所述成分监控设备的第二气源输出端用于连接压缩提纯装置的气源输入端。
在其中一个实施例中，所述预净化设备包括第一吸收装置和第二吸收装置，所述第一吸收装置的气源输出端连接所述第二吸收装置的气源输入端，所述第一吸收装置的气源输入端连接所述增压设备的输出端，所述第二吸收装置的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
在其中一个实施例中，所述第一吸收装置包括碱洗塔、第一碱洗泵和碱池，所述碱洗塔的气源输入端连接所述增压设备的气源输出端，所述碱洗塔的气源输出端连接所述第二吸收装置的气源输入端；
所述碱洗塔的碱液输入端连接所述第一碱洗泵的输出端，所述第一碱洗泵的输入端连接所述碱池的输出端，所述碱池的输入端连接所述碱洗塔的碱液输出端。
在其中一个实施例中，所述第一吸收装置还包括第二碱洗泵、第一止回阀、第二止回阀、第一截止阀、第二截止阀和过滤器，所述第二碱洗泵的输出端通过所述第二止回阀连接所述碱洗塔的碱液输入端，所述第二碱洗泵的输入端通过所述第二截止阀和所述第过滤器连接所述碱池的输出端；
所述第一碱洗泵的输出端通过所述第一止回阀连接所述碱洗塔的碱液输入端，所述第一碱洗泵的输入端通过所述第一截止阀和所述过滤器连接所述碱池的输出端。
在其中一个实施例中，所述第一吸收装置还包括第第三截止阀、第四截止阀和第一排液阀，所述第三截止阀的输入端连接所述第一止回阀和所述第二止回阀的输出端，所述第三截止阀法兰连接所述碱洗塔的碱液输入端；
所述第四截止阀输出端连接所述碱池的输入端，所述第四截止阀的输入端法兰连接所述碱洗塔的碱液输出端，所述第一排液阀的输入端连接所述碱池，所述第一排液阀的输出端用于所述碱池的废液排出。
在其中一个实施例中，所述第二吸收装置包括第一脱硫脱硝塔，所述第一脱硫脱硝塔的气源输入端连接所述碱洗塔的气源输出端，所述第一脱硫脱硝塔的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
在其中一个实施例中，所述第二吸收装置还包括第二脱硫脱硝塔，所述第二脱硫脱硝塔的气源输入端连接所述第一脱硫脱硝塔的气源输出端，所述第二脱硫脱硝塔的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
在其中一个实施例中，所述增压设备包括风机、第五截止阀和第三止回阀，所述第五截止阀的输入端用于连接所述膜法碳捕集装置的气源输出端，所述第五截止阀的输出端连接所述风机的气源输入端，所述风机的气源输出端连接所述第三止回阀的输入端，所述第三止回阀的输出端连接所述碱洗塔的气源输入端。
在其中一个实施例中，所述成分监控设备包括分析仪、第一切断阀和第二切断阀，所述分析仪分别电连接所述第一切断阀和所述第二切断阀的电控输入端，所述分析仪的进气端连接所述预净化设备的气源输出端；
所述第一切断阀和所述第二切断阀的气源输入端均连接所述预净化设备的气源输出端，所述第一切断阀的气源输出端用于连接所述排气烟囱，所述第二切断阀的气源输出端用于连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
在其中一个实施例中，还包括冷却器，所述冷却器的气源输入端连接所述第三止回阀的输出端，所述冷却器的气源输出端法兰连接所述碱洗塔的气源输入端。
另一方面，还提供一种二氧化碳气源提纯系统，包括膜法碳捕集装置、压缩提纯装置和所述的二氧化碳气源预净化系统；所述增压设备的气源输入端连接所述膜法碳捕集装置的气源输出端，所述成分监控设备的第二气源输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
在其中一个实施例中，还包括氨法碳捕集装置，所述氨法碳捕集装置的气源输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
在其中一个实施例中，还包括第六截止阀和第四止回阀，所述第六截止阀的输入端连接所述氨法碳捕集装置的气源输出端，所述第六截止阀的输出端连接所述第四止回阀的输入端，所述第四止回阀的输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
上述二氧化碳气源预净化系统，通过增压设备、预净化设备和成分监控设备的组合设计，同时结合了碱液洗涤与吸附两种技术，有效降低了膜法碳捕集装置输出的二氧化碳气源中的SO2以及NOx含量，有效的减轻了压缩提纯装置内脱除杂质的负荷，实现膜法碳捕集后二氧化碳气源向食品级二氧化碳的转变。
附图说明
图1为第一实施例中二氧化碳气源预净化系统的结构示意图；
图2为第二实施例中二氧化碳气源预净化系统的结构示意图；
图3为第三实施例中二氧化碳气源预净化系统的结构示意图；
图4为第四实施例中二氧化碳气源预净化系统的结构示意图；
图5为一个实施例中二氧化碳气源提纯系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。
目前，燃烧后的碳捕集以化学吸收法为主，如氨吸收法碳捕集，氨吸收法碳捕集后二氧化碳纯度一般为95％以上，其余成分为水蒸气，含有微量的其它气体杂质。在经过一系列的提纯处理后，可生产食品级的二氧化碳(食品添加剂液体二氧化碳国家标准G142910621，二氧化碳纯度要求达99.9％以上)。通过氨吸收法碳捕集后，提纯至食品级的二氧化碳的系统已经较为成熟。但由于化学吸收法成本与能耗偏高，大规模应用于二氧化碳排放稳定、集中且量大的燃煤电厂仍然具有较大的局限性。
因此，膜分离法碳捕集受到了高度关注，然而，传统的经过膜分离法捕集后的二氧化碳气源，尚不能直接按氨法碳捕集技术后的提纯系统产生食品级二氧化碳。
基于前述传统技术中存在的问题，请参阅图1，本发明实施例提供一种二氧化碳气源预净化系统100，包括增压设备12、预净化设备14和成分监控设备16。预净化设备14的气源输入端连接增压设备12的气源输出端。预净化设备14的气源输出端连接成分监控设备16的气源输入端。增压设备12的气源输入端用于连接膜法碳捕集装置22的气源输出端。成分监控设备16的第一气源输出端用于连接排气烟囱。成分监控设备16的第二气源输出端用于连接压缩提纯装置24的气源输入端。
可以理解，增压设备12是用于膜法碳捕集装置22输出二氧化碳气源加压的设备，可以是各类常用的具备气体增压功能的工业设备。预净化设备14是用于二氧化碳气源输往压缩提纯装置24前，进一步去除杂质、提高二氧化碳气源的纯度的除杂设备，可以是各类用于吸收二氧化碳气源中所含杂质的净化塔等工业设备，例如碱洗设备、脱硫脱硝设备等工业设备。成分监控设备16用于监测经过预净化设备14后的二氧化碳气源的SO2以及NOx等杂质成分的含量是否达标的监测设备，可以是常规的具备气体成分分析功能的阀门设备。上述各设备之间可以通过输送管道连接，例如各类专用或通用的管道。排气烟囱为厂区向外界环境排放工业废气的烟囱。
具体的，二氧化碳气源预净化系统100可以设置在膜法碳捕集装置22的气源输出端与压缩提纯装置24的气源输入端之间。膜法碳捕集装置22输出的二氧化碳气源将送入增压设备12，增压设备12对该二氧化碳气源加压达到设定的压力指标，以送入预净化设备14进行除杂预净化处理，以便预净化设备14可以充分去除二氧化碳气源中的SO2以及NOx等杂质。其中，压力指标可以根据预净化设备14的输入气流的压力要求确定。经过预净化设备14处理的二氧化碳气源输出到成分监控设备16。成分监控设备16实时监测二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量是否达到设定指标。设定指标可以根据压缩提纯装置24对输入二氧化碳气源中的SO2以及NOx成分允许的最高含量值来确定，例如设定指标应低于最高含量值。成分监控设备16从而可以在监测到二氧化碳气源中SO2以及NOx成分的含量满足设定指标时，接通流向压缩提纯装置24的管道，以便该二氧化碳气源进入压缩提纯装置24，进行后续的压缩提纯，产出食品级二氧化碳。成分监控设备16还可以在监测到二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量不满足设定指标时，接通流向排气烟囱的管道，以便该二氧化碳气源流向排气烟囱，通过排气烟囱排向外部环境。
如此，上述二氧化碳气源预净化系统100，通过增压设备12、预净化设备14和成分监控设备16的组合设计，同时结合了碱液洗涤与吸附等技术，有效降低了膜法碳捕集装置22输出的二氧化碳气源中的SO2以及NOx含量，有效的减轻了压缩提纯装置24内脱除杂质的负荷，实现膜法碳捕集后二氧化碳气源向食品级二氧化碳的转变。
请参阅图2，在其中一个实施例中，预净化设备14包括第一吸收装置142和第二吸收装置144。第一吸收装置142的气源输出端连接第二吸收装置144的气源输入端，第一吸收装置142的气源输入端连接增压设备12的输出端，第二吸收装置144的气源输出端连接成分监控设备16的气源输入端。
具体的，预净化设备14可以包含两级吸收装置，第一吸收装置142可以用于初步吸收二氧化碳气源中部分的SO2以及NOx。第二吸收装置144可以用于进一步吸附去除二氧化碳气源中的SO2以及NOx，从而降低二氧化碳气源中的SO2以及NOx含量。
通过上述的第一吸收装置142和第二吸收装置144的级联设计，可以有效降低二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量，充分去除二氧化碳气源中的杂质气体，输出到成分监控设备16的二氧化碳气源中，SO2以及NOx的含量更易于达到设定指标，或确保通过排气烟囱15排空的二氧化碳气源对大气无污染。
请参阅图3，在其中一个实施例中，第一吸收装置142包括碱洗塔1422、第一碱洗泵1424和碱池1426。碱洗塔1422的气源输入端连接增压设备12的气源输出端。碱洗塔1422的气源输出端连接第二吸收装置144的气源输入端。碱洗塔1422的碱液输入端连接第一碱洗泵1424的输出端。第一碱洗泵1424的输入端连接碱池1426的输出端。碱池1426的输入端连接碱洗塔1422的碱液输出端。
具体的，第一吸收装置142可以包括碱洗塔1422、第一碱洗泵1424和碱池1426等主要组成设备，各设备之间通过管道连接。二氧化碳气源可以通过碱洗塔1422时，与碱洗塔1422中喷入的碱液对流，初步吸收二氧化碳气源中的SO2以及NOx。二氧化碳气源从碱洗塔1422输出后，可以输出到后级的第二吸收装置144中进行进一步净化。其中，碱池1426经第一碱洗泵1424泵出的碱液，其循环使用的次数可以根据二氧化碳气源的流量大小和碱洗的除杂效果确定。
通过上述的碱洗塔1422、第一碱洗泵1424和碱池1426的组合设计，对二氧化碳气源进行碱洗，有效吸收二氧化碳气源中大部分的SO2以及NOx等杂质成分，初步提高二氧化碳纯度且洗涤过程控制简便。
在其中一个实施例中，第一吸收装置142还包括第二碱洗泵1421、第一止回阀1427、第二止回阀1429、第一截止阀1431、第二截止阀1430和过滤器1434。第二碱洗泵1421的输出端通过第二止回阀1429连接碱洗塔1422的碱液输入端。第二碱洗泵1421的输入端通过第二截止阀1430和过滤器1434连接碱池1426的输出端。第一碱洗泵1424的输出端通过第一止回阀1427连接碱洗塔1422的碱液输入端。第一碱洗泵1424的输入端通过第一截止阀1431和过滤器1434连接碱池1426的输出端。
具体的，第一吸收装置142中，还可以设置有第二碱洗泵1421以及配套的各阀门。第二碱洗泵1421可以用作备用泵，当第一碱洗泵1424满载工作达额定时长或者发送故障无法继续运转时，第二碱洗泵1421可以投入使用，接替第一碱洗泵1424。第一吸收装置142在工作过程中，可以通过第二止回阀1429和第二截止阀1430，关断第二碱洗泵1421所在的管道，碱液仅从第一碱洗泵1424中流过。相应的，当第一碱洗泵1424满载工作达额定时长或者发送故障无法继续运转时，可以通过第二止回阀1429和第二截止阀1430，使第二碱洗泵1421所在的管道开通，并通过第一止回阀1427和第一截止阀1431，使第一碱洗泵1424所在的管道关断，从而实现第一碱洗泵1424或第二碱洗泵1421停机维护，第一吸收装置142整体仍可以继续工作。过滤器1434可以是本领域常规的过滤器，例如Y型过滤器。通过过滤器1434，可以向碱池1426添加新调配的碱液，还可以有效过滤碱液中的杂质，避免引入外来污染。
通过设置第二碱洗泵1421以及配套的各阀门，可以有效实现系统整体不停机维修或更换碱洗泵，从而提高二氧化碳气源预净化系统100的净化效率和运行稳定性，可维护性好。
在其中一个实施例中，第一吸收装置142还包括第三截止阀1432、第四截止阀1433和第一排液阀1425。第三截止阀1432的输入端连接第一止回阀1427和第二止回阀1429的输出端，第三截止阀1432法兰连接碱洗塔1422的碱液输入端。第四截止阀1433输出端连接碱池1426的输入端。第四截止阀1433的输入端法兰连接碱洗塔1422的碱液输出端。第一排液阀1425的输入端连接碱池1426，并用于碱池1426的废液排出。
具体的，第一吸收装置142中还可以在第一止回阀1427、第二止回阀1429与碱洗塔1422之间的管道上设置有第三截止阀1432。第三截止阀1432可以通过管道法兰连接到碱洗塔1422的碱液输入端。在碱池1426的输入端与碱洗塔1422之间还可以设置有第四截止阀1433，碱池1426还可以连接有第一排液阀1425。如此，通过上述阀门的设置，大大方便二氧化碳气源碱洗过程中碱液的流动控制；以及，在对碱池1426进行碱液更换时，可以打开第一排液阀1425快速排放待换的旧碱液，方便碱液的更换作业。
在其中一个实施例中，第二吸收装置144包括第一脱硫脱硝塔1442。第一脱硫脱硝塔1442的气源输入端连接碱洗塔1422的气源输出端。第一脱硫脱硝塔1442的气源输出端连接成分监控设备16的气源输入端。
可以理解，第一脱硫脱硝塔1442可以是本领域常规脱硫脱硝塔，通过预先填充相应吸附剂，达到所需的脱硫脱硝效果。第一脱硫脱硝塔1442可以在底端设置有第二排液阀1444。第二排液阀1444可以用于第一脱硫脱硝塔1442的废液排出。
具体的，经过上述循环碱洗后的二氧化碳气源从碱洗塔1422的气源输出端经管道进入第一脱硫脱硝塔1442后，在第一脱硫脱硝塔1442中进行进一步的吸附净化处理，从而进一步去除二氧化碳气源中残余的SO2以及NOx。第一脱硫脱硝塔1442可以在工作达到额定时长后，例如脱硫脱硝的效果下降到限定范围以下时，将导致输出到成分监控设备16的二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量无法达标，则可以通过打开第二排液阀1444排出塔内废液，从而方便进行吸附剂更换，恢复第一脱硫脱硝塔1442的脱硫脱硝的效果。吸附剂的更换可以按照本领域常规的脱硫脱硝填充剂调配方式进行，只要能够达到所需的脱硫脱硝的效果均可。
通过上述的第一脱硫脱硝塔1442的设置，可以进一步提高二氧化碳气源中的二氧化碳纯度，降低其中的SO2以及NOx成分含量。
在其中一个实施例中，第二吸收装置144还包括第二脱硫脱硝塔1446。第二脱硫脱硝塔1446的气源输入端连接第一脱硫脱硝塔1442的气源输出端。第二脱硫脱硝塔1446的气源输出端连接成分监控设备16的气源输入端。
可以理解，第二脱硫脱硝塔1446也可以是本领域常规脱硫脱硝塔，通过预先填充相应吸附剂，达到所需的脱硫脱硝效果。第二脱硫脱硝塔1446可以采用与第一脱硫脱硝塔1442相同的脱硫脱硝塔，即第二脱硫脱硝塔1446可以在底端设置有第三排液阀1448。第三排液阀1448可以用于第二脱硫脱硝塔1446的废液排出。第三排液阀1448的输出端用于第二脱硫脱硝塔1446的废液排出。
具体的，第二吸收装置144中还可以设置有第二脱硫脱硝塔1446。经过第一脱硫脱硝塔1442净化后的二氧化碳气源，将会进入第二脱硫脱硝塔1446进行二次脱硫脱硝。如此，可以更进一步降低输出到成分监控设备16的二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量。，在对第二脱硫脱硝塔1446进行吸附剂等更换时，可以通过第三排液阀1448，快速完成第二脱硫脱硝塔1446的废液排出，方便吸附剂的更换作业，确保净化效果同时提高净化效率。
在其中一个实施例中，第二吸收装置144中还可以设置第三脱硫脱硝塔，或者设置三个以上数量的脱硫脱硝塔，具体数量可以根据二氧化碳气源的流量大小，或者二氧化碳气源中二氧化碳纯度，又或者可以根据脱硫脱硝塔的填充剂所达到的脱硫脱硝效果进行具体设定，只要能够实现二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量达到设定指标即可。如此，通过灵活设置脱硫脱硝塔的数量，可以兼顾二氧化碳气源预净化系统100整体的建设成本，同时提升二氧化碳气源预净化系统100的适用性，提高净化效果。
请参阅图4，在其中一个实施例中，增压设备12包括风机122、第五截止阀124和第三止回阀126。第五截止阀124的输入端用于连接膜法碳捕集装置22的气源输出端。第五截止阀124的输出端连接风机122的气源输入端。风机122的气源输出端连接第三止回阀126的输入端。第三止回阀126的输出端连接碱洗塔1422的气源输入端。
可以理解，风机122是增压设备12中用于对膜法碳捕集装置22输出的二氧化碳气源进行增压的执行机构。
具体的，二氧化碳气源在管道中通过第五截止阀124进入风机122，并被风机122增压后通过第三止回阀126进入碱洗塔1422。如此，通过第五截止阀124可以及时关断连通膜法碳捕集装置22和风机122之间的管道，使二氧化碳气源停止送入二氧化碳气源预净化系统100，便于二氧化碳气源预净化系统100的运维。二氧化碳气源经过风机122增压后，可以克服碱洗塔1422内存在的流通阻力，稳定通过碱洗塔1422进行碱洗。通过第三止回阀126可以防止风机122增压不足时，二氧化碳气源发生倒流。从而，实现向二氧化碳气源预净化系统100稳定可靠输入膜法碳捕集后的二氧化碳气源，提升系统稳定性。
在其中一个实施例中，风机122为罗茨风机。也即是说增压设备12中可以用罗茨风机对膜法碳捕集装置22输出的二氧化碳气源进行增压。罗茨风机的技术成熟，可以有效降低二氧化碳气源预净化系统100的建设成本。
在其中一个实施例中，成分监控设备16包括分析仪162、第一切断阀164和第二切断阀166。分析仪162分别电连接第一切断阀164和第二切断阀166的电控输入端。分析仪162的进气端连接预净化设备14的气源输出端。第一切断阀164和第二切断阀166的气源输入端均连接预净化设备14的气源输出端。第一切断阀164的气源输出端用于连接排气烟囱15。第二切断阀166的气源输出端用于连接压缩提纯装置24的气源输入端。
可以理解，预净化设备14的气源输出端也即上述实施例中的第一脱硫脱硝塔1442或第二脱硫脱硝塔1446的气源输出端。第一脱硫脱硝塔1442或第二脱硫脱硝塔1446的气源输出端，可以通过管道连接到第一切断阀164和第二切断阀166的气源输入端，以及分析仪162的进气端。第一切断阀164和第二切断阀166之间、第一切断阀164和排气烟囱15之间、以及第二切断阀166和压缩提纯装置24之间均通过管道相连，以实现二氧化碳气源的定向输送。
分析仪162用于实时监测从进气端流入的二氧化碳气源中，SO2以及NOx的含量，或者二氧化碳气源中所有气体成分的含量，进而根据SO2以及NOx的含量与设定指标的比较，分别向第一切断阀164和第二切断阀166输出控制电信号，以使第一切断阀164关闭(或打开)和第二切断阀166打开(或关闭)。分析仪162可以是现有的各种常规气体成分分析仪，只要能够实现所需监控的气体成分(如SO2以及NOx的含量)的监控，以及控制信号输出即可。第一切断阀164和第二切断阀166均可以是本领域常规的电气自动阀门，能够实现对分析仪162的控制信号的响应，并执行自动切换阀门状态均可。
具体的，通过预净化设备14净化后的二氧化碳气源进入到第一切断阀164和第二切断阀166之间的管道中，若分析仪162监测到当前送入的二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量达到设定指标，则分析仪162分别向第一切断阀164和第二切断阀166输出控制电信号，如分析仪162向第一切断阀164输出关阀的电信号，第一切断阀164将自动关闭阀门或维持阀门关闭状态。分析仪162向第二切断阀166输出开阀的电信号，第二切断阀166将自动打开阀门或维持阀门打开状态，以便达到设定指标的二氧化碳气源，进入压缩提纯装置24。
若分析仪162监测到当前送入的二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量未达到设定指标(也即SO2以及NOx的含量超标)，则分析仪162分别向第一切断阀164和第二切断阀166输出控制电信号，如分析仪162向第一切断阀164输出开阀的电信号，第一切断阀164将自动打开阀门或维持阀门打开状态。分析仪162向第二切断阀166输出关阀的电信号，第二切断阀166将自动关闭阀门或维持阀门关闭状态，以使未达设定指标的二氧化碳气源流入排气烟囱15，防止向压缩提纯装置24送入不达标的二氧化碳气源，造成产品污染。
如此，通过上述分析仪162、第一切断阀164和第二切断阀166的设置，可以对预净化后的二氧化碳气源进行有效的成分监控和流向控制，避免产品污染问题的同时，也能够为工作人员提供足够的运维时间，例如更换碱洗塔1422、碱池1426或脱硫脱硝塔的填充剂，恢复预净化效果。
在其中一个实施例中，第一切断阀164和第二切断阀166均为带电磁阀的气动切断阀。如此，通过分析仪162可以实时监测二氧化碳气源中SO2以及NOx的含量，或者二氧化碳气源中所有成分的含量，并在SO2以及NOx的含量达标时，触发各带电磁阀的气动切断阀，从而电磁阀将会首先打开，使驱动气体通过电磁阀，进而驱动气动切断阀自动开阀(或维持开阀状态)、自动闭阀(或维持闭阀状态)。监测后阀门响应灵敏度高，反应速度快，可以进一步提升二氧化碳气源预净化系统100的控制效率。
在其中一个实施例中，二氧化碳气源预净化系统100还包括冷却器18，冷却器18的气源输入端连接第三止回阀126的输出端，冷却器18的气源输出端法兰连接碱洗塔1422的气源输入端。
具体的，二氧化碳气源预净化系统100还可以设置有冷却器18。冷却器18可以是本领域中各种常用的冷却器，例如间壁式冷却器、喷淋式冷却器、夹套式冷却器、蛇管式冷却器或者其他种类的冷却器。在本实施例中，冷却器18优选地为板式冷却器，从而可以兼顾二氧化碳气源预净化系统100的建设成本和节省空间的同时，获得较高的冷却效率。从膜法捕集装置出来的二氧化碳气源通过风机122增压后，可以通过冷却器18冷却至碱洗塔1422要求的温度指标，再通往碱洗塔1422(如内填20％左右浓度NHCO3溶液的碱洗塔1422)进行碱洗，初步吸收去除部分的SO2以及NOx。碱洗后的二氧化碳气源进入装有精脱硫脱硝吸附剂的第一脱硫脱硝塔1442和第二脱硫脱硝塔1446，进一步脱除二氧化碳气源中的SO2以及NOx，输出SO2以及NOx的含量达到设定指标的二氧化碳气源。此后，达到设定指标的二氧化碳气源将被送入压缩提纯装置24，进一步压缩提纯至食品级二氧化碳的标准，产出食品级的二氧化碳产品。
如此，通过搭配冷却器18的二氧化碳气源预净化系统100，可以有效控制输入二氧化碳气源的温度，使二氧化碳气源中杂质成分的脱除效率进一步提高，从而进一步提升二氧化碳气源的净化效果。
请参阅图5，还提供一种二氧化碳气源提纯系统200，包括膜法碳捕集装置22、压缩提纯装置24和的二氧化碳气源预净化系统100。增压设备12的气源输入端连接膜法碳捕集装置22的气源输出端，成分监控设备16的第二气源输出端连接压缩提纯装置24的气源输入端。
具体的，应用上述二氧化碳气源预净化系统100的二氧化碳气源提纯系统200，可以通过膜法碳捕集装置22输出纯度达90％的二氧化碳气源，从而经过二氧化碳气源预净化系统100进行压缩提纯前的进一步预净化处理，输出达到设定指标的二氧化碳气源到压缩提纯装置24中，以便压缩提纯装置24进行最终的压缩提纯，产出食品级的二氧化碳产品。
上述二氧化碳气源提纯系统200，通过膜法碳捕集装置22、压缩提纯装置24和的二氧化碳气源预净化系统100的组合应用，同时结合了碱液洗涤与吸附两种技术，有效降低膜法碳捕集装置22气源输出二氧化碳气源内的SO2以及NOx含量，有效的减轻了压缩提纯装置24内脱除杂质的负荷，实现膜法碳捕集后二氧化碳气源向食品级二氧化碳的转变。
在其中一个实施例中，还包括氨法碳捕集装置26。氨法碳捕集装置26的气源输出端连接压缩提纯装置24的气源输入端。
可以理解，氨法碳捕集装置26为本领域已有的、各种基于氨吸收法碳捕集技术的燃烧后碳捕集设备，用于产出高纯度二氧化碳气源。具体的，二氧化碳气源提纯系统200还可以设置有氨法碳捕集装置26。氨法碳捕集装置26可以通过单独的管道连接到压缩提纯装置24，例如通过管道连接到压缩提纯装置24上、二氧化碳气源预净化系统100中第二检测阀164的输出端所接的输入端，或者例如通过管道连接到压缩提纯装置24上、不同于二氧化碳气源预净化系统100中第二检测阀164输出端所接的另一个独立输入端。如此，通过氨法碳捕集装置26的汇入，可以有效提高二氧化碳气源提纯系统200的适用性，提高生产效率。
在其中一个实施例中，还包括第六截止阀28和第四止回阀30。第六截止阀28的输入端连接氨法碳捕集装置26的气源输出端，第六截止阀28的输出端连接第四止回阀30的输入端，第四止回阀30的输出端连接压缩提纯装置24的气源输入端。
具体的，氨法碳捕集装置26和压缩提纯装置24之间还可以设置有第六截止阀28和第四止回阀30。通过第六截止阀28可以按需及时关断氨法碳捕集装置26向压缩提纯装置24输送二氧化碳气源的管道，停止向压缩提纯装置24输送氨吸收法碳捕集获得的二氧化碳气源，方便氨法碳捕集装置26或压缩提纯装置24的维护检修。通过第四止回阀30可以有效防止二氧化碳气源向氨法碳捕集装置26倒流，造成气源污染。
通过上述的阀门设置，进一步提高了二氧化碳气源提纯系统200的可靠性，提升设备维护的效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，包括增压设备、预净化设备和成分监控设备；
所述预净化设备的气源输入端连接所述增压设备的气源输出端，所述预净化设备的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端，所述增压设备的气源输入端用于连接膜法碳捕集装置的气源输出端，所述成分监控设备的第一气源输出端用于连接排气烟囱，所述成分监控设备的第二气源输出端用于连接压缩提纯装置的气源输入端。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述预净化设备包括第一吸收装置和第二吸收装置，所述第一吸收装置的气源输出端连接所述第二吸收装置的气源输入端，所述第一吸收装置的气源输入端连接所述增压设备的输出端，所述第二吸收装置的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述第一吸收装置包括碱洗塔、第一碱洗泵和碱池，所述碱洗塔的气源输入端连接所述增压设备的气源输出端，所述碱洗塔的气源输出端连接所述第二吸收装置的气源输入端；
所述碱洗塔的碱液输入端连接所述第一碱洗泵的输出端，所述第一碱洗泵的输入端连接所述碱池的输出端，所述碱池的输入端连接所述碱洗塔的碱液输出端。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述第一吸收装置还包括第二碱洗泵、第一止回阀、第二止回阀、第一截止阀、第二截止阀和过滤器，所述第二碱洗泵的输出端通过所述第二止回阀连接所述碱洗塔的碱液输入端，所述第二碱洗泵的输入端通过所述第二截止阀和所述过滤器连接所述碱池的输出端；
所述第一碱洗泵的输出端通过所述第一止回阀连接所述碱洗塔的碱液输入端，所述第一碱洗泵的输入端通过所述第一截止阀和所述过滤器连接所述碱池的输出端。
5.根据权利要求3或4所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述第一吸收装置还包括第三截止阀、第四截止阀和第一排液阀，所述第三截止阀的输入端连接所述第一止回阀和所述第二止回阀的输出端，所述第三截止阀法兰连接所述碱洗塔的碱液输入端；
所述第四截止阀输出端连接所述碱池的输入端，所述第四截止阀的输入端法兰连接所述碱洗塔的碱液输出端，所述第一排液阀的输入端连接所述碱池，所述第一排液阀的输出端用于所述碱池的废液排出。
6.根据权利要求3所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述第二吸收装置包括第一脱硫脱硝塔，所述第一脱硫脱硝塔的气源输入端连接所述碱洗塔的气源输出端，所述第一脱硫脱硝塔的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
7.根据权利要求6所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述第二吸收装置还包括第二脱硫脱硝塔，所述第二脱硫脱硝塔的气源输入端连接所述第一脱硫脱硝塔的气源输出端，所述第二脱硫脱硝塔的气源输出端连接所述成分监控设备的气源输入端。
8.根据权利要求1至3任一项所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述增压设备包括风机、第五截止阀和第三止回阀，所述第五截止阀的输入端用于连接所述膜法碳捕集装置的气源输出端，所述第五截止阀的输出端连接所述风机的气源输入端，所述风机的气源输出端连接所述第三止回阀的输入端，所述第三止回阀的输出端连接所述碱洗塔的气源输入端。
9.根据权利要求1、2或7所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，所述成分监控设备包括分析仪、第一切断阀和第二切断阀，所述分析仪分别电连接所述第一切断阀和所述第二切断阀的电控输入端，所述分析仪的进气端连接所述预净化设备的气源输出端；
所述第一切断阀和所述第二切断阀的气源输入端均连接所述预净化设备的气源输出端，所述第一切断阀的气源输出端用于连接所述排气烟囱，所述第二切断阀的气源输出端用于连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
10.根据权利要求8所述的二氧化碳气源预净化系统，其特征在于，还包括冷却器，所述冷却器的气源输入端连接所述第三止回阀的输出端，所述冷却器的气源输出端法兰连接所述碱洗塔的气源输入端。
11.一种二氧化碳气源提纯系统，其特征在于，包括膜法碳捕集装置、压缩提纯装置和权利要求1至10任一项所述的二氧化碳气源预净化系统；所述增压设备的气源输入端连接所述膜法碳捕集装置的气源输出端，所述成分监控设备的第二气源输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
12.根据权利要求11所述的二氧化碳气源提纯系统，其特征在于，还包括氨法碳捕集装置，所述氨法碳捕集装置的气源输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
13.根据权利要求12所述的二氧化碳气源提纯系统，其特征在于，还包括第六截止阀和第四止回阀，所述第六截止阀的输入端连接所述氨法碳捕集装置的气源输出端，所述第六截止阀的输出端连接所述第四止回阀的输入端，所述第四止回阀的输出端连接所述压缩提纯装置的气源输入端。
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