CN113684068A - 一种适用于高炉煤气的co2捕集利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：包括沿煤气处理方向依次设置的袋式除尘器、水解塔、两级脱硫装置、CO2吸附脱除装置，所述袋式除尘器用于降低入口颗粒物浓度，所述水解塔用于将高炉煤气中的有机硫水解转化成CO2和H2S，所述两级脱硫装置用于降低酸性气体浓度，所述CO2吸附脱除装置包括沿煤气处理方向依次设置的吸附床、冷却床和解析再生床，所述吸附床用于吸附含CO2煤气中的CO2，所述吸附床内与CO2反应后的吸附剂输送至冷却床内，再次与CO2反应，所述冷却床内吸附饱和的吸附剂输送至解析再生床内，通过加热将CO2解析。该装置能够降低捕集能耗，并且可实现高炉煤气内CO2的高效吸附捕集。

Description

一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置
【技术领域】
本发明涉及CO2排放处理的技术领域，特别是一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置。
【背景技术】
近些年，由CO2过度排放造成的温室效应已经引起国际社会的广泛关注。燃煤电厂是我国最主要的碳排放源，发展与其相适应的碳捕集技术势在必行。在众多的碳捕集技术中，固体吸附脱除CO2技术因其与燃煤电厂兼容性好、无腐蚀、无二次污染等优点成为当前的研究热点之一。传统工艺采用化学吸收法进行CO2的吸附，捕集能耗高，很难控制在2.5GJ/t CO2以内，现提出一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，能够降低捕集能耗，并且可实现高炉煤气内CO2的高效吸附捕集。
为实现上述目的，本发明提出了一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，包括沿煤气处理方向依次设置的袋式除尘器、水解塔、两级脱硫装置、CO2吸附脱除装置，所述袋式除尘器用于降低入口颗粒物浓度，所述水解塔用于将高炉煤气中的有机硫水解转化成CO2和H2S，所述两级脱硫装置用于降低酸性气体浓度，所述CO2吸附脱除装置包括沿煤气处理方向依次设置的吸附床、冷却床和解析再生床，所述吸附床用于吸附含CO2煤气中的CO2，所述吸附床内与CO2反应后的吸附剂输送至冷却床内，再次与CO2反应，所述冷却床内吸附饱和的吸附剂输送至解析再生床内，通过加热将CO2解析。
作为优选，所述吸附床的上设有第一吸附剂添加口、第一吸附剂输出口，所述冷却床上设有第二吸附剂加料口、第一吸附剂输入口、第二吸附剂输出口，所述第一吸附剂输出口通过第一提升管连接冷却床的吸附剂入口，所述吸附床内反应后的吸附剂通过第一提升管输送至冷却床，所述解析再生床上设有第二吸附剂输入口，所述第二吸附剂输出口通过第二提升管连接解析再生床的第二吸附剂输入口，所述冷却床内吸附饱和的吸附剂通过第二提升管输送至解析再生床。
作为优选，所述吸附床为鼓泡床，所述吸附床的床体内布置若干层吸附剂床层，含CO2煤气通过吸附剂床层被吸附。
作为优选，所述吸附床内还设有还设有多层布风板和多级换热器，通过多级换热器为吸附床的吸附过程进行降温，以控制反应温度。
作为优选，所述冷却床内设有水冷壁，用于控制反应温度。
作为优选，所述冷却床内设有旋风分离器，用于对吸附剂进行粗细分离，所述冷却床内冷却后的一部分大颗粒吸附剂返回到吸附床，吸附饱和的小颗粒吸附剂通过第二提升管输送至解析再生床。
作为优选，所述两级脱硫装置包括沿煤气处理方向依次设置的粗脱硫塔和精脱硫塔，所述粗脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫，所述精脱硫采用碱液喷淋脱硫。
本发明的有益效果：本发明通过CO2吸附脱除装置的两级吸附反应，实现了高炉煤气内95％以上的CO2被吸附捕集，能够将捕集能耗控制在1.5GJ/t CO2以内，解决了传统工艺(化学吸收法)能耗高的技术瓶颈。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置的结构示意图；
图2是本发明中吸附床的结构示意图；
图3是本发明中冷却床的结构示意图；
图4是本发明中解析再生床的结构示意图。
【具体实施方式】
参阅图1至图4，本发明一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，包括沿煤气处理方向依次设置的袋式除尘器1、水解塔2、两级脱硫装置3、CO2吸附脱除装置4，所述袋式除尘器1用于降低入口颗粒物浓度，所述水解塔2用于将高炉煤气中的有机硫水解转化成CO2和H2S，该反应在较低温(＜200℃)、较低压(＜30kPa)下进行，转化率＞99％。所述两级脱硫装置3用于降低酸性气体浓度，所述CO2吸附脱除装置4包括沿煤气处理方向依次设置的吸附床41、冷却床42和解析再生床43，所述吸附床41用于吸附含CO2煤气中的CO2，所述吸附床41内与CO2反应后的吸附剂输送至冷却床42内，再次与CO2反应，所述冷却床42内吸附饱和的吸附剂输送至解析再生床43内，通过加热将CO2解析。
进一步地，所述吸附床41的上设有第一吸附剂添加口411、第一吸附剂输出口412，所述冷却床42上设有第二吸附剂加料口421、第一吸附剂输入口422、第二吸附剂输出口423，所述第一吸附剂输出口412通过第一提升管413连接冷却床42的吸附剂入口422，所述吸附床41内反应后的吸附剂通过第一提升管413输送至冷却床42，所述解析再生床43上设有第二吸附剂输入口431，所述第二吸附剂输出口423通过第二提升管424连接解析再生床43的第二吸附剂输入口431，所述冷却床42内吸附饱和的吸附剂通过第二提升管424输送至解析再生床43。
进一步地，所述吸附床41为鼓泡床，所述吸附床41的床体内布置若干层吸附剂床层，含CO2煤气通过吸附剂床层被吸附。
进一步地，所述吸附床41内还设有还设有多层布风板和多级换热器，通过多级换热器为吸附床41的吸附过程进行降温，以控制反应温度。
进一步地，所述冷却床42内设有水冷壁，用于控制反应温度。
进一步地，所述冷却床42内设有旋风分离器，用于对吸附剂进行粗细分离，所述冷却床42内冷却后的一部分大颗粒吸附剂返回到吸附床41，吸附饱和的小颗粒吸附剂通过第二提升管424输送至解析再生床43。
进一步地，所述两级脱硫装置3包括沿煤气处理方向依次设置的粗脱硫塔31和精脱硫塔32，所述粗脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫，所述精脱硫采用碱液喷淋脱硫。
吸附床的工作原理：吸附床的下端进含CO2煤气，经过床体内吸附剂吸附净化(一级净化)从上端排出，并进入到冷却床进行二级净化。吸附床设置吸附剂加料口，床体内设置多层布风板和多级换热器，保证床体内布料均匀和将反应温度控制在最佳区间。磨损破碎后的吸附剂颗粒通过上升管输送到冷却床。
冷却床的工作原理：下端进气，上端出气，设置吸附剂加料口，床体内设置布风板和换热器(水冷壁)，设置旋风分离器，进行粗细分离，冷却后的吸附剂颗粒一部分可继续回到吸附床吸附CO2(大颗粒)，吸附饱和的小颗粒可进一步通过上升管进入再生床。
再生床的工作原理：通过加热的方式将CO2解析。
本发明工作过程：袋式除尘器1、水解塔2、两级脱硫装置3作为CO2吸附脱除装置4的预处理系统，确保入口颗粒物浓度低于5mg/m3，SO2、H2S等酸性气体浓度小于1ppm。吸附床41的床体内布置若干层吸附剂铺层(吸附剂粒径范围在1～20mm)，含CO2煤气通过吸附剂床层被吸附，吸附过程为放热反应，通过换热器降温，将反应温度控制在合适的范围；反应过程中吸附剂颗粒磨损速率较快，当颗粒粒径降至一定范围后将通过第一提升管输送到输送至冷却床42，该床设置额外的第二吸附剂加料口，以流化床的形态在床体内与CO2反应，并通过床内水冷壁控制反应温度，通过两级吸附反应，可现实高炉煤气内95％以上的CO2被吸附捕集；最终吸附饱和的吸附剂颗粒通过第二提升管输送到解析再生床43，通过加热的方式将CO2解析；解析后的CO2可用作顶吹转炉炼钢、转炉底吹替代氩气、连铸工艺保护气、高炉炼铁煤粉输送和二氧化碳喷吹精炼工序：LF、AOD等，也可替代部分氮气用于管道吹扫，同时还可以用于矿化钢渣。高炉煤气中本身含有20％以上的CO，脱除CO2后，CO浓度更高，煤气热值更高。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：包括沿煤气处理方向依次设置的袋式除尘器(1)、水解塔(2)、两级脱硫装置(3)、CO2吸附脱除装置(4)，所述袋式除尘器(1)用于降低入口颗粒物浓度，所述水解塔(2)用于将高炉煤气中的有机硫水解转化成CO2和H2S，所述两级脱硫装置(3)用于降低酸性气体浓度，所述CO2吸附脱除装置(4)包括沿煤气处理方向依次设置的吸附床(41)、冷却床(42)和解析再生床(43)，所述吸附床(41)用于吸附含CO2煤气中的CO2，所述吸附床(41)内与CO2反应后的吸附剂输送至冷却床(42)内，再次与CO2反应，所述冷却床(42)内吸附饱和的吸附剂输送至解析再生床(43)内，通过加热将CO2解析。
2.如权利要求1所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述吸附床(41)的上设有第一吸附剂添加口(411)、第一吸附剂输出口(412)，所述冷却床(42)上设有第二吸附剂加料口(421)、第一吸附剂输入口(422)、第二吸附剂输出口(423)，所述第一吸附剂输出口(412)通过第一提升管(413)连接冷却床(42)的吸附剂入口(422)，所述吸附床(41)内反应后的吸附剂通过第一提升管(413)输送至冷却床(42)，所述解析再生床(43)上设有第二吸附剂输入口(431)，所述第二吸附剂输出口(423)通过第二提升管(424)连接解析再生床(43)的第二吸附剂输入口(431)，所述冷却床(42)内吸附饱和的吸附剂通过第二提升管(424)输送至解析再生床(43)。
3.如权利要求1所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述吸附床(41)为鼓泡床，所述吸附床(41)的床体内布置若干层吸附剂床层，含CO2煤气通过吸附剂床层被吸附。
4.如权利要求3所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述吸附床(41)内还设有还设有多层布风板和多级换热器，通过多级换热器为吸附床(41)的吸附过程进行降温，以控制反应温度。
5.如权利要求1所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述冷却床(42)内设有水冷壁，用于控制反应温度。
6.如权利要求1所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述冷却床(42)内设有旋风分离器，用于对吸附剂进行粗细分离，所述冷却床(42)内冷却后的一部分大颗粒吸附剂返回到吸附床(41)，吸附饱和的小颗粒吸附剂通过第二提升管(424)输送至解析再生床(43)。
7.如权利要求1所述的一种适用于高炉煤气的CO2捕集利用装置，其特征在于：所述两级脱硫装置(3)包括沿煤气处理方向依次设置的粗脱硫塔(31)和精脱硫塔(32)，所述粗脱硫采用石灰石-石膏湿法脱硫，所述精脱硫采用碱液喷淋脱硫。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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