CN110054246A - 一种回收co2的旋转填料式除碳装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水处理装置及工艺，特别是一种回收CO2的旋转填料式除碳装置及方法，至少包括除碳器和鼓风机，其特征是：还包括水箱、空气净化装置和CO2回收装置；除碳器连接有进水管、出水口、进气口和出气管；所述的进水管上设有阀门，出水口连接水箱；进气口与外气部空气之间至少依次设有鼓风机和空气净化装置，进气口、鼓风机和空气净化装置之间通过管件阀门连接；所述的出气管连接有CO2回收装置，CO2回收装置排气口通过管件阀门与大气连通。它提供了一种设备结构简单、易加工制造、工艺流程好、能防止鼓入空气对水质造成污染和回收CO2、除碳效率高的回收CO2的旋转填料式除碳装置及方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种水处理装置及工艺，特别是一种回收CO2的旋转填料式除碳装置及方法。
背景技术
天然水中游离的CO2含量很少。但是在水除盐过程中，原水经氢离子交换后，钙、镁、钠等离子被H+所置换，水中的碳酸盐或重碳酸盐在交换后，则形成大量的游离CO2。当PH＜4.5时，水中的碳酸几乎全部以游离CO2的形式存在。大量的游离CO2存在于水中会给锅炉给水系统等造成腐蚀和增加碱耗，因此需设置除碳器以除去水中的游离CO2。除碳器分为鼓风式和真空式，目前使用鼓风式除碳器较为普遍，二者均采用固定床填料式结构，气液比较大，气液易分布不均，除碳效果不理想，尤其是在北方寒冷天气，除碳往往不达标。另外厂区空气质量较差，含有较多的粉尘、油脂、氨和硫化物等污染物，通过鼓入的空气进入水处理系统对水质和水处理设备造成堵塞、污染和腐蚀，增加水处理难度和成本。此外，CO2作为主要的温室气体造成全球气候变暖，引起各国广泛重视。
发明内容
本发明的目的是提供一种设备结构简单、易加工制造、工艺流程好、能防止鼓入空气对水质造成污染和回收CO2、除碳效率高的回收CO2的旋转填料式除碳装置及方法。
本发明的目的是这样实现的，一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，至少包括除碳器和鼓风机，其特征是：还包括水箱、空气净化装置和CO2回收装置；除碳器连接有进水管、出水口、进气口和出气管；所述的进水管上设有阀门，出水口连接水箱；进气口与外气部空气之间至少依次设有鼓风机和空气净化装置，进气口、鼓风机和空气净化装置之间通过管件阀门连接；所述的出气管连接有CO2回收装置，CO2回收装置排气口通过管件阀门与大气连通。
所述的除碳器为旋转填料式除碳器。
所述的鼓风机为变频调速鼓风机。
所述的除碳器的进气口和鼓风机之间上设有空气加热装置。
空气加热装置能够对进入除碳器的空气进行加热升温，使得气液交换时能够提高水的温度，降低水中CO2的溶解度，从而提高除碳效率。
所述的除碳器的出气管和CO2回收装置之间上设有气液分离器。
所述的气液分离器分离出的液体通过管件阀门与进水管连接。气液分离器能够分离出空气携带的水，使其再次进入装置回收利用，从而节省了水资源，降低生产成本。
所述的水箱出口上设有循环旁路管路，循环旁路管路通过管件阀门与进水管连接，循环旁路管路上设有阀门和循环泵。循环旁路管路使装置开工或检修时在最短的时间内达到正常运行状态，使水中游离CO2尽快达标，能够节省水资源，降低生产成本。
一种回收CO2的旋转填料式除碳的方法包括下述步骤：
1将外界空气经空气净化装置除去空气当中的污染物后进入鼓风机加压，加压后的净化空气经空气加热装置加热升温，升温后的净化空气经除碳器的进气管进入除碳器；
2将需除碳的水经除碳器的进水管进入除碳器；
3将步骤1中进入除碳器的空气和步骤2中进入除碳器的水在除碳器内部的旋转填料上进行逆流传热传质，使得水中游离的CO2析出进入空气中；
4将步骤3中完成气液交换后的空气经除碳器的出气管进入气液分离器分离出携带的液体，经气液分离后的空气再进入CO2回收装置收集其中含有的CO2后排放至大气，气液分离器分离出的液体再次进入除碳器内除碳；
5将步骤3中完成气液交换除去游离CO2的水经除碳器的出水管进入水箱内，缓存后进入后续水处理工序。
本发明的有益效果体现在：
1、除碳器采用旋转填料式结构代替原有固定填料式结构，旋转填料式除碳器利用高速旋转的转子产生的巨大剪应力克服水的表面张力，使得液体被拉伸或撕裂成微小的液膜、液丝和液滴，产生出巨大的相间接触面积，气液混合均匀，极大强化传递过程，有利于水和空气充分接触，使得水中游离的CO2能够及时的析出，进入空气中进而排放，提高了除碳效率，同时降低了气液比；旋转填料式除碳器不仅结构简单易加工制造，操作弹性大，易于工业化放大及达到稳定时间短，而且设备体积小，成本低，占地面积小。
2、该装置设有循环旁路，使装置开工或检修时在最短的时间内达到正常运行状态，使水中游离CO2尽快达标，能够节省水资源；还在除碳器出气管上设有气液分离器分离出空气携带的水，使其再次进入装置回收利用，从而节省了水资源，降低生产成本。
3、该装置设有空气净化装置，可针对不同厂区空气污染物的不同进行针对性的净化处理，防止空气中的污染物进入水处理系统对水质和设备造成堵塞、污染和腐蚀。还设有空气加热装置对进入除碳器的空气进行加热升温，使得气液交换时能够提高水的温度，降低水中游离CO2的溶解度，从而提高除碳效率。
4、该装置设有CO2回收装置，能够回收从除碳器中分离出来的CO2，以某125t/h干熄焦项目年生产8160h为例，除盐水正常用量35m3/h，除碳器进口水中游离CO2为206mg/L，除碳器出水口中游离CO2为5mg/L，则此干熄焦项目每年可减排CO2约57.4t，可利用回收的CO2合成尿素、合成天然气、作为气化剂等用途，不仅降低了CO2排放量，还延长其产业链，提高副产价值。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例装置示意图。
图中，1、除碳器；2、水箱；3、空气加热装置；4、鼓风机；5、空气净化装置；6、气液分离罐；7、CO2回收装置；8、出水管；9、进水管；10、循环旁路管路；11、出气管；12、进气口；13、阀门；14、循环泵。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，至少包括除碳器1和鼓风机4，其特征是：还包括水箱2、空气净化装置5和CO2回收装置7；除碳器1连接有进水管9、出水口8、进气口12和出气管11；所述的进水管9上设有阀门13，出水口8连接水箱2；进气口12与外气部空气之间至少依次设有鼓风机4和空气净化装置5，进气口12、鼓风机4和空气净化装置5之间通过管件阀门连接；所述的出气管11连接有CO2回收装置7，CO2回收装置7排气口通过管件阀门与大气连通。
所述的除碳器1为旋转填料式除碳器。
所述的鼓风机4为变频调速鼓风机。
实施例2
如图1所示，一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，至少包括除碳器1和鼓风机4，其特征是：还包括水箱2、空气净化装置5和CO2回收装置7；除碳器1连接有进水管9、出水口8、进气口12和出气管11；所述的进水管9上设有阀门13，出水口8连接水箱2；进气口12与外气部空气之间至少依次设有鼓风机4和空气净化装置5，进气口12、鼓风机4和空气净化装置5之间通过管件阀门连接；所述的出气管11连接有CO2回收装置7，CO2回收装置7排气口通过管件阀门与大气连通。
所述的除碳器1为旋转填料式除碳器。
所述的鼓风机4为变频调速鼓风机。
所述的除碳器1的进气口12和鼓风机4之间上设有空气加热装置3。
空气加热装置3能够对进入除碳器1的空气进行加热升温，使得气液交换时能够提高水的温度，降低水中CO2的溶解度，从而提高除碳效率。
实施例3
如图1所示，一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，至少包括除碳器1和鼓风机4，其特征是：还包括水箱2、空气净化装置5和CO2回收装置7；除碳器1连接有进水管9、出水口8、进气口12和出气管11；所述的进水管9上设有阀门13，出水口8连接水箱2；进气口12与外气部空气之间至少依次设有鼓风机4和空气净化装置5，进气口12、鼓风机4和空气净化装置5之间通过管件阀门连接；所述的出气管11连接有CO2回收装置7，CO2回收装置7排气口通过管件阀门与大气连通。
所述的除碳器1为旋转填料式除碳器。
所述的鼓风机4为变频调速鼓风机。
所述的除碳器1的进气口12和鼓风机4之间上设有空气加热装置3。
空气加热装置3能够对进入除碳器1的空气进行加热升温，使得气液交换时能够提高水的温度，降低水中CO2的溶解度，从而提高除碳效率。
所述的除碳器1的出气管11和CO2回收装置7之间上设有气液分离器6。
所述的气液分离器6分离出的液体通过管件阀门与进水管9连接。气液分离器6能够分离出空气携带的水，使其再次进入装置回收利用，从而节省了水资源，降低生产成本。
进一步优化，所述的水箱2出口上设有循环旁路管路10，循环旁路管路10通过管件阀门与进水管9连接，循环旁路管路10上设有阀门13和循环泵14。循环旁路管路10使装置开工或检修时在最短的时间内达到正常运行状态，使水中游离CO2尽快达标，能够节省水资源，降低生产成本。
一种回收CO2的旋转填料式除碳的方法包括下述步骤：
1将外界空气经空气净化装置除去空气当中的污染物后进入鼓风机加压，加压后的净化空气经空气加热装置加热升温，升温后的净化空气经除碳器的进气管进入除碳器；
2将需除碳的水经除碳器的进水管进入除碳器；
3将步骤1中进入除碳器的空气和步骤2中进入除碳器的水在除碳器内部的旋转填料上进行逆流传热传质，使得水中游离的CO2析出进入空气中；
4将步骤3中完成气液交换后的空气经除碳器的出气管进入气液分离器分离出携带的液体，经气液分离后的空气再进入CO2回收装置收集其中含有的CO2后排放至大气，气液分离器分离出的液体再次进入除碳器内除碳；
5将步骤3中完成气液交换除去游离CO2的水经除碳器的出水管进入水箱内，缓存后进入后续水处理工序。
上述工艺可防止鼓入空气含有的污染物对水质和设备造成的污染、堵塞和腐蚀，同时提高鼓入空气的温度，在气液传热传质时，能够降低水中游离CO2的溶解度，从而提高除碳效率；采用旋转填料床代替固定填料床，克服了固定填料床的气液分布不均、气液比大、设备笨重成本高、占地面积大和调试周期长等缺点，旋转填料床能产生巨大的相间接触面积，气液混合均匀，极大强化传递过程，有利于水和空气充分接触，使得水中游离的CO2能够及时的析出，进入空气中进而排放，提高了除碳效率，同时降低了气液比；回收利用CO2不仅有利于节能减排，还延长产业链，提高副产价值。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，至少包括除碳器(1)和鼓风机(4)，其特征是：还包括水箱(2)、空气净化装置(5)和CO2回收装置(7)；除碳器(1)连接有进水管(9)、出水口(8)、进气口(12)和出气管(11)；所述的进水管(9)上设有阀门(13)，出水口(8)连接水箱(2)；进气口(12)与外气部空气之间至少依次设有鼓风机(4)和空气净化装置(5)，进气口(12)、鼓风机(4)和空气净化装置(5)之间通过管件阀门连接；所述的出气管(11)连接有CO2回收装置(7)，CO2回收装置(7)排气口通过管件阀门与大气连通。
2.根据权利要求1所述的一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，其特征是：所述的除碳器(1)为旋转填料式除碳器。
3.根据权利要求1所述的一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，其特征是：所述的鼓风机(4)为变频调速鼓风机。
4.根据权利要求1所述的一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，其特征是：所述的除碳器(1)的进气口(12)和鼓风机(4)之间上设有空气加热装置(3)；空气加热装置(3)用于对进入除碳器1的空气进行加热升温，使得气液交换时能够提高水的温度，降低水中CO2的溶解度。
5.根据权利要求1所述的一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，其特征是：所述的除碳器(1)的出气管(11)和CO2回收装置(7)之间上设有气液分离器(6)；气液分离器(6)分离出的液体通过管件阀门与进水管(9)连接，气液分离器(6)用于分离出空气携带的水，使其再次进入装置回收利用。
6.根据权利要求1所述的一种回收CO2的旋转填料式除碳装置，其特征是：所述的水箱(2)出口上设有循环旁路管路(10)，循环旁路管路(10)通过管件阀门与进水管(9)连接，循环旁路管路(10)上设有阀门(13)和循环泵(14)。
7.一种回收CO2的旋转填料式除碳的方法，其特征是：包括下述步骤：
将外界空气经空气净化装置除去空气当中的污染物后进入鼓风机加压，加压后的净化空气经空气加热装置加热升温，升温后的净化空气经除碳器的进气管进入除碳器；
将需除碳的水经除碳器的进水管进入除碳器；
将步骤中进入除碳器的空气和步骤中进入除碳器的水在除碳器内部的旋转填料上进行逆流传热传质，使得水中游离的CO2析出进入空气中；
将步骤中完成气液交换后的空气经除碳器的出气管进入气液分离器分离出携带的液体，经气液分离后的空气再进入CO2回收装置收集其中含有的CO2后排放至大气，气液分离器分离出的液体再次进入除碳器内除碳；
将步骤中完成气液交换除去游离CO2的水经除碳器的出水管进入水箱内，缓存后进入后续水处理工序。
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