CN110813047A - 一种二氧化碳捕集预处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔、冷却器、膜电解器和配碱槽；所述冷却器一端连接预洗涤塔下部，另一端连接预洗涤塔上部，构成回路；所述膜电解器与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道双向连接构成回路，所述配碱槽与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道相连；还公开了二氧化碳捕集预处理方法。本发明提供的二氧化碳捕集预处理系统及方法，采用钠基弱碱性吸收剂替换昂贵吸收剂，能够有效脱除燃煤机组排烟中残存的SO2、SO3等酸性气体，解决了SO2、SO3对吸收液的污染问题，提高CO2回收效率，降低运行费用。

Description

一种二氧化碳捕集预处理系统及方法
技术领域
本发明涉及二氧化碳回收技术领域，特别是一种二氧化碳捕集预处理系统及方法。
背景技术
二氧化碳(CO2)是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55％。2014全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近344.22亿吨，二氧化碳利用量则仅为1亿吨左右，远不到排放总量的百分之一。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效，这是人类历史上首次以法规的形式限制温室气体的排放；2009年12月7日，哥本哈根会议对发达国家和发展中国家在温室气体减排上的责任进行磋商约定，作为一个负责任的大国，中国政府做出了庄严承诺，2020年单位国内生产总值的二氧化碳排放量比2005年下降40-45％。火力发电是排放二氧化碳的最大行业。火力发电厂燃烧化石燃料后排放的二氧化碳占全球燃烧同种燃料排放量的30％。因此，排放二氧化碳最多的燃煤电厂成为最具潜力实施二氧化碳捕集的行业。二氧化碳捕集(Carbon Capture and Storage)和封存为碳减排的主要措施之一。CCS技术是指通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储运手段，将其输送并封存或者精制后进行回收利用。主要包括：二氧化碳的分离和捕获；二氧化碳的封存运输；二氧化碳的商业应用开发等。针对火电厂排放的CO2,考虑到燃料主要由碳、氢、氧三种元素构成,而空气是助燃气体，从燃烧的不同阶段划分，CO2捕集技术路线主要可以分为3种：燃烧前捕集(Pre-combustion)、富氧燃烧(Oxy-fuel combustion)和燃烧后捕集(Post-combustion)。燃烧前捕集主要运用于IGCC(整体煤气化联合循环)系统中，将煤高压富氧气化变成煤气，再经过水煤气变换后将产生CO2和氢气(H2)，气体压力和CO2浓度都很高，将很容易对CO2进行捕集。剩下的H2可以被当作燃料使用。该技术的捕集系统小，能耗低，在效率以及对污染物的控制方面有很大的潜力，然而，IGCC发电技术面临着投资成本太高，可靠性还有待提高等问题。富氧燃烧采用传统燃煤电站的技术流程，通过制氧技术，将空气中大比例的氮气(N2)脱除，直接采用高浓度的氧气(O2)与抽回的部分烟气(烟道气)的混合气体来替代空气，这样得到的烟气中有高浓度的CO2气体，可以直接进行处理和封存。目前欧洲已有在小型电厂进行改造的富氧燃烧项目。该技术路线面临的最大难题是制氧技术的投资和能耗太高，现在还没找到一种廉价低耗的能动技术。燃烧后捕集即在燃烧排放的烟气中捕集CO2，目前常用的CO2分离技术主要有化学吸收法(利用酸碱性吸收)和物理吸收法(变温或变压吸附)，此外还有膜分离法技术，正处于发展阶段，但却是公认的在能耗和设备紧凑性方面具有非常大潜力的技术。化学工业使用的CO2总量1.15亿吨仅占每年排向大气的CO2总量0.5％不到。虽然采用现有技术可使CO2利用量可望翻两番，但仍不能解决CO2过量排放问题。研究人员正在开发从燃煤电厂捕集CO2的技术，到2100年燃煤电厂可望占全球CO2排放量80％。但现在仅有三个大规模的捕集计划正在进行之中，每年可捕集约300万吨的CO2，以注入地下盐水深层中或油井中提高石油采收率。目前适用于燃煤电站的成熟的二氧化碳捕集技术是化学吸收法脱碳技术，采用该技术的电站有美国Warrior Run电站，装机容量18万千瓦，每天可生产150吨食品级二氧化碳；美国Oklahoma州Shady Point电站，装机容量4×8万千瓦，每天可生产99％的二氧化碳200吨；日本西南部长崎松岛的JPower100万千瓦燃煤电厂的二氧化碳捕集试验示范工程，捕集量为10吨/天。世界上正在运行的较有代表性的CCS项目还包括挪威国家石油公司在北海的Sleipne项目、阿尔及利亚的InSalah项目和加拿大Weyburn项目。与发达国家相比，中国碳捕集的技术还处于起步阶段，但进步比较快，各科研院所对于碳捕集前沿技术一直在跟踪研究，并已建造了十来个碳捕集示范项目。目前国内建设的依托燃煤机组的碳捕集项目有：北京华能热电厂3000t/年碳捕集工程(2008投运，食品级，电厂已关停)、华能上海石洞口10万t/年碳捕集工程(2009投运，食品级)、胜利油田4万t/年碳捕集工程(2012投运，驱油)、华电苇湖梁发电有限公司1万t/年碳捕集工程(2015年随电厂关停，食品级)、华润海丰电厂碳捕集测试平台(2019年5月投运，醇胺吸收及膜分离两种技术路线)、华电句容发电有限公司1万t/年碳捕集工程(2019年5月投运，食品级)，以及神华国华电力锦界电厂12万t/年碳捕集工程(初步设计，驱油)。
碳捕集所引的燃煤机组烟气一般来自脱硫后，烟温一般为50-52℃，温度偏高不利于二氧化碳的吸收。烟气中CO2含量较少，一般为8％-14％，此外还有一些污染物，如尘、SO2、SO3和NOx等。与CO2相比，SO2和SO3的酸性更强，会优先与碱性吸收液反应，并生成相对稳定的化合物，难以通过加热再生，导致吸收液性能劣化，从而降低了CO2捕集效率、增加了吸收液损耗。目前，一般通过增加精脱硫或者深度净化塔来做预处理，塔内用弱碱性水洗涤烟气，达到降低烟温的目的，同时去除酸性气体。但这种方法存在以下问题：(一)选用的弱碱性盐价格高，多次循环反应后，会生成可溶性硫酸盐和亚硫酸盐，难以从系统中去除，如果全部排出，一则增加废水量，二则提高运行成本；(二)如果引入钙基弱碱性盐沉淀硫酸盐，同时再生弱碱性盐，需要为反应发生和沉淀物脱除增加复杂设施，且存在管路和设备堵塞的难题。如CN109745850A公布的方案，在二氧化碳吸收塔前设置水洗塔，向水洗液中加碱吸收烟气中灰尘和SO2，没有对碱性水洗液进行再生回用，只能通过加碱恢复吸收液碱性，其碱耗高，碱性废水排放量大，运行成本高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种二氧化碳捕集预处理系统及方法，采用钠基弱碱性吸收剂替换昂贵吸收剂，能够有效脱除燃煤机组排烟中残存的SO2、SO3等酸性气体，解决了SO2、SO3对吸收液的污染问题，提高CO2回收效率，降低运行费用。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔、冷却器、膜电解器和配碱槽；所述冷却器一端连接预洗涤塔下部，另一端连接预洗涤塔上部，构成回路；所述膜电解器与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道双向连接构成回路，所述配碱槽与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道相连。
前述系统设置预洗涤塔处理烟气中残存的SO2、SO3等酸性气体，所述预洗涤塔内部设有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；所述淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方。
前述系统中所述填料层设置为两层，使预洗涤液和烟气充分接触。
碱性的预洗涤液吸收酸性气体后生成酸性物质，由于预洗涤液在预洗涤塔中循环使用，预洗涤液pH值随洗涤次数增加而减小，通过在膜电解器两极加直流稳压电源电解，恢复预洗涤液碱值，可以减少碱性吸收剂用量，因而前述系统中，所述膜电解器中装有阴离子交换膜，将其内部分为阳极室和阴极室；阴离子交换膜只允许阴离子通过，电解中阳极室生成的酸性氢离子不能穿过阴离子交换膜与阴极室电解生成的碱性氢氧根离子发生中和反应，因此阴极室的预洗涤液pH值上升，使阴极室电解溶液为碱性；所述膜电解器还设有阳极液槽和阴极液槽；所述阳极液槽与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽出液管道、即阴极室进液管道与冷却器和预洗涤塔下部之间的管道双向连接构成回路。
为了引入液体的电解循环稳定运行，前述系统中的膜电解器还设有阳极液泵和阴极液泵；所述阳极液泵安装于阳极液槽的出液管道上；所述阴极液泵安装于阴极液槽的出液管道上；所述阴极液泵入口管道装有精过滤装置，以去除系统中出现的尘粒和废渣等固体颗粒物。
为了使预洗涤液在预洗涤塔循环使用，前述系统中的预洗涤塔底部设有循环泵，用于将预洗涤液从预洗涤塔下部抽出，进入冷却器后送入塔上部；所述预洗涤塔还配有预洗涤泵，所述预洗涤泵安装于预洗涤塔下部和冷却器之间的管道上；所述预洗涤泵入口管道装有精过滤装置，以去除系统中出现的尘粒和废渣等固体颗粒物。
前述系统中，所述配碱槽内装有搅拌器，促进碱溶解；所述配碱槽还配有碱泵，所述碱泵安装于配碱槽的出液管道上，用于将配制的碱液输送到预洗涤泵入口；所述碱泵入口管道装有精过滤装置，以去除系统中出现的尘粒和废渣等固体颗粒物。
采用前述系统的二氧化碳捕集预处理方法，包括以下步骤：
S1将钠基弱碱性吸收剂输送至配碱槽，往配碱槽中加水，配制成质量浓度10％-30％的碱液；
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔下部管道，稀释至质量浓度为0.5％-10％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器降温到38-40℃，之后输入预洗涤塔上部，淋下，与自塔底进入的烟气逆流接触吸收其中的SO2和SO3；
S4预洗涤塔下部预洗涤液的pH值降至5.5-6.5时，引出5％-30％质量比的预洗涤液输入膜电解器中的阴极室进行电解再生，然后回送到预洗涤塔下部管道；膜电解器的阳极室中通入稀酸，电解后得到的浓酸输送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统。
前述二氧化碳捕集预处理方法，S1步骤中，所述钠基弱碱性吸收剂为碳酸钠；配制碱液所用的水为除盐水、软化水或蒸汽疏水中的一种或几种。
前述二氧化碳捕集预处理方法，S3步骤中，所述冷却器使用循环冷却水作为降温介质。
与现有技术相比，本发明提供的二氧化碳捕集预处理系统及方法，采用钠基弱碱性吸收剂替换昂贵吸收剂，具体可选用市售工业级纯碱(Na2CO3)作为吸收剂，易于取得且成本低，与SO2、SO3等反应后生成CO2气体，不会造成烟气中CO2含量损失，可提高后续CO2捕集率；能够有效脱除燃煤机组排烟中残存的SO2、SO3等酸性气体，有效解决SO2、SO3对吸收液的污染问题，提高CO2回收效率，也避免了使用钙基弱碱性盐而建造复杂设施以及由此产生的管路和设备堵塞问题，降低了投产成本。本发明还采用膜电解器对预洗涤液进行再生、循环回用，减少了吸收剂用量，电解后产生的浓酸液可送至脱硫废水或者工业废水处理系统用于碱性废水的中和，充分利用资源，有效提高了资源利用率。
附图说明
图1是本发明二氧化碳捕集预处理方法的流程示意图；
图2是本发明二氧化碳捕集预处理系统示意图。
附图标记：1-预洗涤塔，2-冷却器，3-预洗涤泵，4-膜电解器，5-阴离子交换膜，6-阳极液泵，7-阳极液槽，8-阴极液槽，9-阴极液泵，10-碱泵，11-配碱槽，12-搅拌器，13-直流稳压电源，A-原烟气，B-净烟气，C-稀硫酸，D-浓硫酸，E-水，F-钠基弱碱性吸收剂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明的实施例1：如图2所示，一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔1、冷却器2、膜电解器4和配碱槽11；所述冷却器2一端连接预洗涤塔1下部，另一端连接预洗涤塔1上部，构成回路；所述配碱槽11与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道相连；所述预洗涤塔1内部设有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；所述淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方；所述填料层为两层；所述膜电解器4中装有阴离子交换膜5，将其内部分为阳极室和阴极室；所述膜电解器4还设有阳极液槽7和阴极液槽8；所述阳极液槽7与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽8与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽8出液管道、即阴极室进液管道与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路；所述膜电解器4还设有阳极液泵6和阴极液泵9；所述阳极液泵6安装于阳极液槽7的出液管道上；所述阴极液泵9安装于阴极液槽8的出液管道上，所述阴极液泵9入口管道装有精过滤装置；所述预洗涤塔1底部设有循环泵；所述预洗涤塔1还配有预洗涤泵3，所述预洗涤泵3安装于预洗涤塔1下部和冷却器2之间的管道上，所述预洗涤泵3入口管道装有精过滤装置；所述配碱槽11内装有搅拌器12；所述配碱槽11还配有碱泵10，所述碱泵10安装于配碱槽11的出液管道上，所述碱泵10入口管道装有精过滤装置。
采用前述系统的二氧化碳捕集预处理方法，参见图1，包括以下步骤：
S1将市售工业级纯碱碳酸钠(NaCO3)5Kg输送至配碱槽11，往配碱槽11中加入蒸汽疏水45Kg，配制成质量浓度10％的碱液；
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔1下部管道，稀释至质量浓度为0.5％-3％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器2,使用循环冷却水降温到38-39℃，之后输入预洗涤塔1上部；原烟气自塔底进入，预洗涤液(即稀碱液)自塔顶淋下，滴淋至填料层形成均匀液膜，与烟气逆流接触，在两层填料表面经过传质和化学反应，将烟气温度由50℃左右降至40℃左右，吸收烟气中残存的SO2和SO3等强酸性气体，同时洗去烟气中微量尘粒，冷却并净化得到的净烟气除雾后从塔顶引出，进入二氧化碳吸收塔；预洗涤液进入塔底后，用循环泵抽入连接至预洗涤泵3的管道，再经预洗涤泵3输入冷却器2，冷却后输入预洗涤塔1上部，循环使用。预洗涤液主要由工业水添加少量碱构成，第一次启动预洗涤系统时，加入工业水至塔底。由于预洗涤液与烟气接触后被带走部分水汽，系统运行中需要监测塔底液位，及时补充预洗涤液。
S4预洗涤塔1下部预洗涤液的pH值降至6.5，引出5％-18％质量比的预洗涤液输入膜电解器4中的阴极室进行电解再生，在膜电解器4两极加直流稳压电源13电解，阴极室得到NaOH和Na2SO3的混合液，恢复对酸性气体的吸收能力，流入阴极液槽8然后回送到预洗涤塔1下部管道，经冷却器2冷却后输入预洗涤塔1；膜电解器4阳极室引入稀硫酸，电解生成氢离子，同时部分穿过阴离子交换膜5的亚硫酸根被氧化为硫酸根，生成硫酸，电解后得到的浓硫酸经阳极液槽7送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统，用于碱性废水的中和。
实施例2：如图2所示，一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔1、冷却器2、膜电解器4和配碱槽11；所述冷却器2一端连接预洗涤塔1下部，另一端连接预洗涤塔1上部，构成回路；所述膜电解器4与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路，所述配碱槽11与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道相连。
实施例3：如图2所示，一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔1、冷却器2、膜电解器4和配碱槽11；所述冷却器2一端连接预洗涤塔1下部，另一端连接预洗涤塔1上部，构成回路；所述配碱槽11与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道相连；所述预洗涤塔1内部设有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；所述淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方；所述膜电解器4中装有阴离子交换膜5，将其内部分为阳极室和阴极室；所述膜电解器4还设有阳极液槽7和阴极液槽8；所述阳极液槽7与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽8与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽8出液管道、即阴极室进液管道与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路；所述预洗涤塔1底部设有循环泵；所述预洗涤塔1还配有预洗涤泵3，所述预洗涤泵3安装于预洗涤塔1下部和冷却器2之间的管道上，所述预洗涤泵3入口管道装有精过滤装置。
实施例4：如图2所示，一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔1、冷却器2、膜电解器4和配碱槽11；所述冷却器2一端连接预洗涤塔1下部，另一端连接预洗涤塔1上部，构成回路；所述配碱槽11与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道相连；所述膜电解器4中装有阴离子交换膜5，将其内部分为阳极室和阴极室；所述膜电解器4还设有阳极液槽7和阴极液槽8；所述阳极液槽7与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽8与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽8出液管道、即阴极室进液管道与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路；所述膜电解器4还设有阳极液泵6和阴极液泵9；所述阳极液泵6安装于阳极液槽7的出液管道上；所述阴极液泵9安装于阴极液槽8的出液管道上，所述阴极液泵9入口管道装有精过滤装置；所述配碱槽11内装有搅拌器12；所述配碱槽11还配有碱泵10，所述碱泵10安装于配碱槽11的出液管道上，所述碱泵10入口管道装有精过滤装置。
实施例5：如图2所示，一种二氧化碳捕集预处理系统，包括预洗涤塔1、冷却器2、膜电解器4和配碱槽11；所述冷却器2一端连接预洗涤塔1下部，另一端连接预洗涤塔1上部，构成回路；所述配碱槽11与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道相连；所述预洗涤塔1内部设有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；所述淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方；所述填料层为两层；所述膜电解器4中装有阴离子交换膜5，将其内部分为阳极室和阴极室；所述膜电解器4还设有阳极液槽7和阴极液槽8；所述阳极液槽7与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽8与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽8出液管道、即阴极室进液管道与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路。
实施例6：一种二氧化碳捕集预处理方法，参见图1，包括以下步骤：
S1将市售纯碱碳酸钠(NaCO3)10Kg输送至配碱槽11，往配碱槽11中加入除盐水8Kg和蒸汽疏水12Kg，配制成质量浓度30％的碱液；使用混合水可节约除盐水，同时利用疏水的热量促进碱溶解。
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔1下部管道，稀释至质量浓度为8％-10％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器2,降温到39-40℃，之后输入预洗涤塔1上部；原烟气自塔底进入，预洗涤液(即稀碱液)自塔顶淋下，与烟气逆流接触，在填料表面经过传质和化学反应，将烟气温度由50℃左右降至40℃左右，吸收烟气中残存的SO2和SO3等强酸性气体，同时洗去烟气中微量尘粒，冷却并净化得到的净烟气除雾后从塔顶引出，由引风机送入二氧化碳吸收塔；预洗涤液进入塔底后，用循环泵抽入连接至预洗涤泵3的管道，再经预洗涤泵3输入冷却器2，冷却后输入预洗涤塔1内，循环使用。
S4预洗涤塔1下部预洗涤液的pH值降至5.5时，引出25％-30％质量比的预洗涤液输入膜电解器4中的阴极室进行电解再生，在膜电解器4两极加直流电电解，阴极室得到NaOH和Na2SO3的混合液，恢复对酸性气体的吸收能力，流入阴极液槽8然后回送到预洗涤塔1下部管道，经冷却器2冷却后输入预洗涤塔1；膜电解器4阳极室引入稀硫酸，电解后得到的浓硫酸经阳极液槽7送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统，用于中和反应。
实施例7：一种二氧化碳捕集预处理方法，参见图1，包括以下步骤：
S1将工业级纯碱碳酸钠颗粒(NaCO3)50Kg输送至配碱槽11，往配碱槽11中加入软化水200Kg，搅拌溶解，配制成质量浓度20％的碱液；
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔1下部管道，与预洗涤液混合稀释至质量浓度为5％-10％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器2,使用冷却水降温到39-40℃，之后输入预洗涤塔1上部，淋下，与自塔底进入的烟气逆流接触吸收其中的SO2和SO3，同时洗去烟气中微量尘粒，冷却并净化得到的净烟气除雾后从塔顶引出，由引风机送入二氧化碳吸收塔。
S4预洗涤塔1下部预洗涤液的pH值降至5.8时，引出18％-26％质量比的预洗涤液输入膜电解器4中的阴极室进行电解再生，在膜电解器4两极加直流电电解，阴极室得到NaOH和Na2SO3的混合液，流入阴极液槽8然后回送到预洗涤塔1下部管道，经冷却器2冷却后输入预洗涤塔1；膜电解器4阳极室引入稀硫酸，电解后得到的浓硫酸经阳极液槽7送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统，用于中和反应。
实施例8：一种二氧化碳捕集预处理方法，参见图1，包括以下步骤：
S1将钠基弱碱性吸收剂15Kg输送至配碱槽11，往配碱槽11中加除盐水45kg，配制成质量浓度25％的碱液；
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔1下部管道，与预洗涤液混合稀释至质量浓度为2％-6％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器2降温到38-39℃，之后输入预洗涤塔1上部，淋下，与自塔底进入的烟气逆流接触吸收其中的SO2和SO3；
S4预洗涤塔1下部预洗涤液的pH值降至6.3时，引出13％-20％质量比的预洗涤液输入膜电解器4中的阴极室进行电解再生，然后回送到预洗涤塔1下部管道；膜电解器4的阳极室中通入稀酸，电解后得到的浓酸输送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统。
以实施例1为例说明本发明工作原理：
一种二氧化碳捕集预处理系统，使用市售工业级纯碱作为吸收剂，使用除盐水、软化水或者蒸汽疏水中一种或几种混合溶解，在配碱槽11中配制质量浓度为10％-30％的碱液，配碱槽11中安装搅拌器12以加速溶质溶解。配制好的碱液经碱泵10输送到冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道中稀释到质量浓度为0.5％-10％，碱泵10入口管道装有精过滤装置。稀碱液经预洗涤泵3输送到冷却器2中降温到38℃-40℃，然后输入预洗涤塔1上部，预洗涤泵3入口管道装有精过滤装置，去除系统中出现的尘粒和废渣等固体颗粒物。预洗涤塔1内部装有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方；预洗涤塔1底部安装有循环泵，用于将预洗涤液从预洗涤塔1下部抽出，进入冷却器2后送入塔顶，形成循环。原烟气由预洗涤塔1下部进入，预洗涤液从淋水管向下喷淋，滴淋至填料层形成均匀液膜，与烟气逆流接触，在填料表面经过传质和化学反应，将烟气温度由50℃左右降至40℃左右，吸收烟气中残存的SO2和SO3等强酸性气体，同时洗去烟气中微量尘粒。冷却并净化得到的净烟气除雾后从预洗涤塔1塔顶引出，进入二氧化碳吸收塔。碱性的预洗涤液吸收酸性气体后生成酸性物质，由于预洗涤液在预洗涤塔1中循环使用，预洗涤液pH值随洗涤次数增加而减小，通过膜电解器4电解预洗涤液，恢复其碱值再生回用，可以减少碱性吸收剂用量。膜电解器4装有阴离子交换膜5、阳极液槽7和阴极液槽8；阴离子交换膜5安装在膜电解器4内部，把内部分为阳极室和阴极室；阴极液槽8出液管道、即阴极室进液管道与冷却器2和预洗涤塔1下部之间的管道双向连接构成回路，当预洗涤塔1下部预洗涤液的pH值降至5.5-6.5时，将5％-30％质量比预洗涤液引入膜电解器4的阴极室电解生成碱性氢氧根离子，由于阳极室电解生成的酸性氢离子为阳离子，不能穿过阴离子交换膜进行中和反应，因此阴极室的预洗涤液pH值上升，碱性增强，阴极液槽8与阴极室双向连接构成回路，循环电解输入阴极室的预洗涤液；阴极液槽8的出液管道上设有阴极液泵9，可将电解后恢复吸收酸性气体能力的预洗涤液送回预洗涤塔1，阴极液泵9入口管道装有精过滤装置；膜电解器4阳极室引入稀硫酸，电解后产生的氢离子不能通过阴离子交换膜离开阳极室，pH值下降，同时部分亚硫酸根从阴极室进入阳极室氧化为硫酸根，生成硫酸，使稀硫酸变为浓硫酸；阳极液槽7与阳极室双向连接构成回路，循环电解输入阳极室的稀硫酸；阳极液槽7的出液管道上设有阳极液泵6，生成的浓硫酸经阳极液槽7出液管道和阳极液泵6送至脱硫废水或者工业废水处理系统回用。

Claims (10)

1.一种二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：包括预洗涤塔(1)、冷却器(2)、膜电解器(4)和配碱槽(11)；所述冷却器(2)一端连接预洗涤塔(1)下部，另一端连接预洗涤塔(1)上部，构成回路；所述膜电解器(4)与冷却器(2)和预洗涤塔(1)下部之间的管道双向连接构成回路，所述配碱槽(11)与冷却器(2)和预洗涤塔(1)下部之间的管道相连。
2.根据权利要求1所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述预洗涤塔(1)内部设有填料层、淋水管、除雾器和均流与布气装置；所述淋水管和除雾器位于填料层上方，均流与布气装置位于填料层下方。
3.根据权利要求2所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述填料层设置为两层。
4.根据权利要求1所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述膜电解器(4)中装有阴离子交换膜(5)，将其内部分为阳极室和阴极室；所述膜电解器(4)还设有阳极液槽(7)和阴极液槽(8)；所述阳极液槽(7)与阳极室双向连接构成回路，所述阴极液槽(8)与阴极室双向连接构成回路；所述阴极液槽(8)出液管道、即阴极室进液管道与冷却器(2)和预洗涤塔(1)下部之间的管道双向连接构成回路。
5.根据权利要求4所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述膜电解器(4)还设有阳极液泵(6)和阴极液泵(9)；所述阳极液泵(6)安装于阳极液槽(7)的出液管道上；所述阴极液泵(9)安装于阴极液槽(8)的出液管道上；所述阴极液泵(9)入口管道装有精过滤装置。
6.根据权利要求1所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述预洗涤塔(1)底部设有循环泵；所述预洗涤塔(1)还配有预洗涤泵(3)，所述预洗涤泵(3)安装于预洗涤塔(1)下部和冷却器(2)之间的管道上；所述预洗涤泵(3)入口管道装有精过滤装置。
7.根据权利要求1所述二氧化碳捕集预处理系统，其特征在于：所述配碱槽(11)内装有搅拌器(12)；所述配碱槽(11)还配有碱泵(10)，所述碱泵(10)安装于配碱槽(11)的出液管道上；所述碱泵(10)入口管道装有精过滤装置。
8.采用权利要求1-7任一项所述系统的二氧化碳捕集预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将钠基弱碱性吸收剂输送至配碱槽(11)，往配碱槽(11)中加水，配制成质量浓度10％-30％的碱液；
S2将步骤S1得到的碱液输送至预洗涤塔(1)下部管道，稀释至质量浓度为0.5％-10％的稀碱液；
S3将步骤S2得到的稀碱液输入冷却器(2)降温到38-40℃，之后输入预洗涤塔(1)上部，淋下，与自塔底进入的烟气逆流接触吸收其中的SO2和SO3；
S4预洗涤塔(1)下部预洗涤液的pH值降至5.5-6.5时，引出5％-30％质量比的预洗涤液输入膜电解器(4)中的阴极室进行电解再生，然后回送到预洗涤塔(1)下部管道；膜电解器(4)的阳极室中通入稀酸，电解后得到的浓酸输送到脱硫废水处理或者工业废水处理系统。
9.根据权利要求8所述二氧化碳捕集预处理方法，其特征在于：S1步骤中，所述钠基弱碱性吸收剂为碳酸钠；配制碱液所用的水为除盐水、软化水或蒸汽疏水中的一种或几种。
10.根据权利要求8所述二氧化碳捕集预处理方法，其特征在于：S3步骤中，所述冷却器(2)使用循环冷却水作为降温介质。
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