CN110772928A - 一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置与方法；热解气进入到装置后，二氧化碳浓度传感器测出其浓度，并控制输送到碳酸化反应器中氧化钙的用量，氧化钙在碳酸化反应器中捕集二氧化碳，产物碳酸钙被输送到煅烧反应器中，煅烧反应器中生成的氧化钙被送回到氧化钙存储器中，实现钙链循环捕集二氧化碳的目的。当碳酸化反应器中二氧化碳浓度下降缓慢时，废料出口上的阀门打开，将失效的氧化钙排出。当氧化钙储存器中的氧化钙储存量低于50％时，新鲜物料入口上的阀门打开，将氧化钙储存器中的氧化钙补充满。同时，碳酸化反应器和煅烧反应器的出口都连接一个换热器，让反应器出口的高温气体加热入口的低温气体，实现废热回收，降低系统能耗。

Description

一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置与方法
技术领域
本发明涉及热解气净化领域，尤其涉及一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置与方法。
背景技术
随着化石燃料的日渐减少，开发新能源和提高能源利用效率成为当务之急。而随着世界经济的不断发展，固体废弃物排量与日俱增。
传统的固体废弃物处理方法对环境的危害很大，不能满足当今社会的要求。固体废弃物是一种可再生资源，如果能有效利用，不仅能缓解环境污染问题，还能带来巨大的经济效益。
将固体废弃物热解制气是一种非常具有应用前景的处理方式，不仅可以完成对固体废弃物处理处置的目标，还可以使其变为一种可再生能源，极大地回收其能源利用价值。
热解制气的原理是利用固废中各种有机物的热不稳定性，在惰性条件下对其加热，使有机物裂解产生气体。
目前技术手段制得的热解气中含有较多的CO2，CO2会影响热解气的品质的利用效率。固体废弃物成分复杂多变，由不同固体废弃物制得的热解气中CO2的浓度会有所差异，目前现存的CO2捕集装置并没有考虑到这个因素，从而影响吸附效果且增加运行成本。
钙链循环是目前最具发展前景的二氧化碳捕集技术之一，氧化钙通过与二氧化碳反应达到捕集的效果。同时，氧化钙来源丰富、价格低廉，而且对环境无污染，是理想的二氧化碳吸附剂。产物碳酸钙通过在高温条件下分解生成氧化钙，实现循环利用的目的。
发明内容
针对如何高效捕集热解气中不同浓度的CO2，达到提高热解气品质和节约运行成本的目的，本发明提供一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置与方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，包括第一换热器3、氧化钙储存器8、碳酸化反应器9、煅烧反应器10和第二换热器11；
氧化钙储存器8、碳酸化反应器9和煅烧反应器10通过管路依次连接；
煅烧反应器10通过氧化钙回输管20，连接氧化钙储存器8的氧化钙回输接口；
第一换热器3的热解气流入通路1和热解气流出通路19，分别连接碳酸化反应器9的热解气进口和热解气出口；
碳酸化反应器9的热解气进口处，安装有第一二氧化碳浓度传感器4，第一二氧化碳浓度传感器4通过信号线依次连接第一信号处理器5、氧化钙储存器8；
碳酸化反应器9上安装有第二二氧化碳浓度传感器18，第二二氧化碳浓度传感器18通过信号线依次连接第二信号处理器17、氧化钙储存器8；
第二换热器11的保护气送入通路13和煅烧废气排出通路12，分别连接煅烧反应器10的保护气输入接口和二氧化碳输出接口。
煅烧反应器10的二氧化碳输出接口的气体成分为85％氮气和15％二氧化碳。
碳酸化反应器9底部安装有废料出口15，该废料出口15上安装有第三电磁阀16。
在热解气流入通路1的端口安装有第一电磁阀2。
在保护气送入通路13的端口安装有第二电磁阀14。
氧化钙储存器8上安装有新鲜氧化钙入口6，并在其上设置第四电磁阀7；当氧化钙储存器8中的储存量小于50％时，打开第四电磁阀7以补充新鲜氧化钙。
碳酸化反应器9的工作温度为600～650℃；煅烧反应器10的工作温度优选为800～850℃。
一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的方法其包括如下步骤：
热解气先从热解气流入通路1进入第一换热器3内被加热，加热后的热解气进入碳酸化反应器9中；第一二氧化碳浓度传感器4将采集到的进入碳酸化反应器9前的二氧化碳的浓度信息，传给第一信号处理器5；第一信号处理器5将浓度信息处理后再传输给氧化钙储存器8，氧化钙储存器8根据二氧化碳浓度信息来确定输送到碳酸化反应器9中氧化钙的用量；氧化钙在碳酸化反应器9中与热解气中的二氧化碳反应，从而达到去除二氧化碳的目的；洁净的热解气通过第一换热器3换热后到达热解气流出通路19，碳酸化反应器9中反应生成的碳酸钙通过管道输送到煅烧反应器10中，碳酸钙在煅烧反应器10中被加热分解成氧化钙和二氧化碳，生成的氧化钙通过氧化钙回输管20送回氧化钙存储器8中，完成钙链循环；保护气由保护气送入通路13通入第二换热器11加热后进入到煅烧反应器10中，保护煅烧过程不受影响，最后与煅烧生成的二氧化碳通过管道流经第二换热器11的煅烧废气排出通路12后排出；第二二氧化碳浓度传感器18将所测得的二氧化碳浓度传输给第二信号处理器17，当第二信号处理器17监测到刚补充氧化钙的碳酸化反应器9中二氧化碳浓度以3％min下降时，则氧化钙已失效，氧化钙储存器8便会控制废料出口上的第三电磁阀16打开，将失效的氧化钙由废料出口15排出。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明在碳酸化反应器9的热解气进口处，安装有第一二氧化碳浓度传感器4；可根据测得的入口处二氧化碳浓度，控制输送到碳酸化反应器9中氧化钙的用量，在提高吸附效率的同时，大大降低了运行成本。
本发明第一二氧化碳浓度传感器测出进入碳酸化反应器中二氧化碳浓度，并根据浓度信息控制输送到碳酸化反应器中氧化钙的用量，氧化钙在碳酸化反应器中捕集二氧化碳，产物碳酸钙被输送到煅烧反应器中，煅烧反应器中生成的氧化钙被送回到氧化钙存储器中，实现钙链循环捕集二氧化碳的目的。
本发明在碳酸化反应器9的热解气进口和热解气出口，连接了第一换热器3；本发明还在煅烧反应器10的保护气输入接口和二氧化碳输出接口，连接了第二换热器11。可见本发明碳酸化反应器9和煅烧反应器10的气体出口都连接了一个换热器，让反应器出口的高温气体加热入口的低温气体，不仅达到废热回收利用的目的，还降低了系统的能耗。
本发明煅烧反应器出口的气体成分为高浓度的氮气和二氧化碳，有利于后期二氧化碳的分离，从而降低二氧化碳的运输和处理成本。
附图说明
图1为本发明钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，包括第一换热器3、氧化钙储存器8、碳酸化反应器9、煅烧反应器10和第二换热器11；
氧化钙储存器8、碳酸化反应器9和煅烧反应器10通过管路依次连接；
煅烧反应器10通过氧化钙回输管20，连接氧化钙储存器8的氧化钙回输接口；
第一换热器3的热解气流入通路1和(洁净)热解气流出通路19，分别连接碳酸化反应器9的热解气进口和热解气出口；
碳酸化反应器9的热解气进口处，安装有第一二氧化碳浓度传感器4，第一二氧化碳浓度传感器4通过信号线依次连接第一信号处理器5、氧化钙储存器8；
碳酸化反应器9上安装有第二二氧化碳浓度传感器18，第二二氧化碳浓度传感器18通过信号线依次连接第二信号处理器17、氧化钙储存器8；
第二换热器11的保护气送入通路13和煅烧废气排出通路12，分别连接煅烧反应器10的保护气输入接口和二氧化碳输出接口。
煅烧反应器10的二氧化碳输出接口的气体成分为85％氮气和15％二氧化碳，高浓度的二氧化碳有利于后期的处理和运输。
碳酸化反应器9底部安装有废料出口15，该废料出口15上安装有第三电磁阀16。
在热解气流入通路1的端口安装有第一电磁阀2。
在保护气送入通路13的端口安装有第二电磁阀14。
氧化钙储存器8上安装有新鲜氧化钙入口6，并在其上设置第四电磁阀7；当氧化钙储存器8中的储存量小于50％时，打开第四电磁阀7以补充新鲜氧化钙。
碳酸化反应器9的工作温度为600～650℃；实际运行中可根据所用氧化钙的种类调整碳酸化反应器的工作温度。
煅烧反应器10的工作温度优选为800～850℃；实际运行中可根据所用氧化钙的种类调整煅烧反应器的工作温度。
本发明钙链循环捕集热解气中二氧化碳的工艺流程如下：
热解气先从热解气流入通路1进入第一换热器3内被加热，加热后的热解气进入碳酸化反应器9中；第一二氧化碳浓度传感器4将采集到的进入碳酸化反应器9前的二氧化碳的浓度信息，传给第一信号处理器5；第一信号处理器5将浓度信息处理后再传输给氧化钙储存器8，氧化钙储存器8根据二氧化碳浓度信息来确定输送到碳酸化反应器9中氧化钙的用量；氧化钙在碳酸化反应器9中与热解气中的二氧化碳反应，从而达到去除二氧化碳的目的；洁净的热解气通过第一换热器3换热后到达热解气流出通路19，碳酸化反应器9中反应生成的碳酸钙通过管道输送到煅烧反应器10中，碳酸钙在煅烧反应器10中被加热分解成氧化钙和二氧化碳，生成的氧化钙通过氧化钙回输管20送回氧化钙存储器8中，完成钙链循环；保护气由保护气送入通路13通入第二换热器11加热后进入到煅烧反应器10中，保护煅烧过程不受影响，最后与煅烧生成的二氧化碳通过管道流经第二换热器11的煅烧废气排出通路12后排出；第二二氧化碳浓度传感器18将所测得的二氧化碳浓度传输给第二信号处理器17，当第二信号处理器17监测到刚补充氧化钙的碳酸化反应器9中二氧化碳浓度以3％min下降时，则氧化钙已失效，氧化钙储存器8控制废料出口上的第三电磁阀16打开，将失效的氧化钙由废料出口15排出。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：
包括第一换热器(3)、氧化钙储存器(8)、碳酸化反应器(9)、煅烧反应器(10)和第二换热器(11)；
氧化钙储存器(8)、碳酸化反应器(9)和煅烧反应器(10)通过管路依次连接；
煅烧反应器(10)通过氧化钙回输管(20)，连接氧化钙储存器(8)的氧化钙回输接口；
第一换热器(3)的热解气流入通路(1)和热解气流出通路(19)，分别连接碳酸化反应器(9)的热解气进口和热解气出口；
碳酸化反应器(9)的热解气进口处，安装有第一二氧化碳浓度传感器(4)，第一二氧化碳浓度传感器(4)通过信号线依次连接第一信号处理器(5)、氧化钙储存器(8)；
碳酸化反应器(9)上安装有第二二氧化碳浓度传感器(18)，第二二氧化碳浓度传感器(18)通过信号线依次连接第二信号处理器(17)、氧化钙储存器(8)；
第二换热器(11)的保护气送入通路(13)和煅烧废气排出通路(12)，分别连接煅烧反应器(10)的保护气输入接口和二氧化碳输出接口。
2.根据权利要求1所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：煅烧反应器(10)的二氧化碳输出接口的气体成分为85％氮气和15％二氧化碳。
3.根据权利要求2所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：碳酸化反应器(9)底部安装有废料出口(15)，该废料出口(15)上安装有第三电磁阀(16)。
4.根据权利要求3所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：在热解气流入通路(1)的端口安装有第一电磁阀(2)。
5.根据权利要求4所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：在保护气送入通路(13)的端口安装有第二电磁阀(14)。
6.根据权利要求3所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：氧化钙储存器(8)上安装有新鲜氧化钙入口(6)，并在其上设置第四电磁阀(7)；当氧化钙储存器(8)中的储存量小于50％时，打开第四电磁阀(7)以补充新鲜氧化钙。
7.根据权利要求6所述钙链循环捕集热解气中二氧化碳的装置，其特征在于：碳酸化反应器(9)的工作温度为600～650℃；煅烧反应器(10)的工作温度优选为800～850℃。
8.一种钙链循环捕集热解气中二氧化碳的方法，其特征在于采用权利要求7所述装置实现，其包括如下步骤：
热解气先从热解气流入通路(1)进入第一换热器(3)内被加热，加热后的热解气进入碳酸化反应器(9)中；第一二氧化碳浓度传感器(4)将采集到的进入碳酸化反应器(9)前的二氧化碳的浓度信息，传给第一信号处理器(5)；第一信号处理器(5)将浓度信息处理后再传输给氧化钙储存器(8)，氧化钙储存器(8)根据二氧化碳浓度信息来确定输送到碳酸化反应器(9)中氧化钙的用量；氧化钙在碳酸化反应器(9)中与热解气中的二氧化碳反应，从而达到去除二氧化碳的目的；洁净的热解气通过第一换热器(3)换热后到达热解气流出通路(19)，碳酸化反应器(9)中反应生成的碳酸钙通过管道输送到煅烧反应器(10)中，碳酸钙在煅烧反应器(10)中被加热分解成氧化钙和二氧化碳，生成的氧化钙通过氧化钙回输管(20)送回氧化钙存储器8中，完成钙链循环；保护气由保护气送入通路(13)通入第二换热器(11)加热后进入到煅烧反应器(10)中，保护煅烧过程不受影响，最后与煅烧生成的二氧化碳通过管道流经第二换热器(11)的煅烧废气排出通路(12)后排出；第二二氧化碳浓度传感器(18)将所测得的二氧化碳浓度传输给第二信号处理器(17)，当第二信号处理器(17)监测到刚补充氧化钙的碳酸化反应器(9)中二氧化碳浓度以3％min下降时，则氧化钙已失效，氧化钙储存器(8)便会控制废料出口上的第三电磁阀(16)打开，将失效的氧化钙由废料出口(15)排出。
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