CN113975937A - 一种烟气中co2旋转式吸附捕集装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，包括转轮和外壳，所述外壳包覆在所述转轮的外侧，所述外壳内部设置有吸附区、脱附区和冷却区，所述脱附区还连接有自循环热解吸装置用以回收富集气体，所述自循环热解吸装置包括换热器与循环管道设计，所述换热器连接有余热管道用以吸收余热。本发明通过设置转轮，可以连续对大流量烟气进行脱碳处理，实现90％以上的CO2脱除率；本发明还通过设置自循环热解吸装置可以实现富集的CO2在60％‑95％的可变浓度，同时提升了热量回收率，降低了再生热量消耗。
Description
技术领域
本发明属于气捕集与回收领域，具体而言，涉及一种烟气中CO2旋转式吸附捕集装置及方法。
背景技术
碳捕集封存与利用(CCUS)的强劲需求推动了烟气CO2捕集技术的发展，基于吸收法和吸附法的烟气CO2捕集技术已得到广泛的应用，在电力、水泥、钢铁等行业中进行了广泛的中试和商业运行，国内外诸多学者和公司在新型吸收/吸附剂开发、设备改造、工艺改进等方面进行了大量研究。数据显示基于吸附法的碳捕工艺的再生能耗约占总成本的70％，基于吸收法的碳捕工艺的再生能耗约占总成本的50％。当前基于溶剂吸收法和固体吸附法的烟气CO2捕集技术尚处于商业运行、工业示范的发展阶段，过高的捕集能耗吸附法与吸收法过高的单位捕集能耗限制了大部分当前烟气CO2捕集与回收技术的大规模商业化应用。吸收法与吸附法捕集烟气中CO2的高能耗主要是由三个方面共同决定的，首先是材料本身的再生解吸消耗，吸收/吸附材料本身的性质和扩散特性决定了再生温度与再生能耗；烟气处理的特性(低浓度大流量)使得化学吸收液或吸附剂固定床带来了过高的压阻，导致了动力损耗；当前吸收/吸附工艺的非连续特点使得系统需要间断切换操作，使得带来了额外的内部热量损耗。目前吸收法的单位捕集能耗在2.3-3.7MJ/kg，吸附法的单位捕集能耗在2.0-4.7MJ/kg范围内，烟气CO2捕集的需求促使国内外对烟气CO2捕集技术进行了大量研究，但能耗过高问题尚未得到很好的解决，在实际应用中仍存在局限性。
转轮吸附技术作为一种成熟的技术在污染治理、空气调节等多个领域得到了广泛的应用，在处理大流量气流时具备独特的优势。对于基于转轮吸附的气体分离技术，在材料方面，整体式吸附剂吸脱附动力学快、再生温度与再生能耗低、比表面积高、稳定性好、压阻低(处理大流量气流时优势明显)、环境友好；在工艺方面，工艺在无阀门切换条件下保障工艺连续，解吸热利用率及回收率高、预处理要求低、流体力学特性与机械结构易于大型化。综上所述，转轮吸附技术的优势使其在一定程度上避免了当前吸附法和吸收法存在的高能耗与环境问题，与未来大流量烟气CO2捕集的需求更为契合。目前应用最广泛的转轮吸附技术是在VOCs治理领域，其需要200℃以上的再生温度(可由富集的VOCs燃烧自行提供热量)，同时工作原理决定了其难以实现解吸气的浓度在90％以上的目标。不同于VOCs转轮吸附捕集工艺，CO2捕集需要实现较高的富集浓度才具备商业化和环保价值，同时由于CO2捕集的超大规模，必须要考虑到能耗问题，所以要在保证捕集能力的基础上尽可能的降低再生温度。所以对于一般的转轮工艺而言，应用于烟气CO2捕集领域存在着瓶颈，首先是工艺的富集浓度难以达到目标要求；其次在于脱附温度过高而使得低品位余热难以得到利用，致使整体运行能耗较高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，本发明通过设置转轮，可以连续对大流量烟气进行脱碳处理，实现90％以上的CO2脱除率；本发明还通过设置自循环热解吸装置可以实现富集的CO2浓度在60-95％的可变浓度范围内，同时提升了热量回收率，降低了再生热量消耗。
本发明的第二目的在于提供一种烟气中CO2旋转式吸附捕集方法，本发明的方法具有再生能耗低，压阻低，工艺连续化热量回收率高的特点，可在保证脱除率的同时，实现单位CO2捕集能耗的大幅度下降。
为了实现上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，包括转轮和外壳，所述外壳包覆在所述转轮的外侧，所述外壳内部设置有吸附区、脱附区和冷却区，所述脱附区还连接有自循环热解吸装置用以回收再生解吸气体，所述自循环热解吸装置包括换热器，所述换热器连接有余热管道用以吸收余热。
现有技术中，烟气处理的特性(低浓度大流量)使得化学吸收液或吸附剂固定床带来了过高的压阻，导致了动力损耗过大。当前吸收/吸附工艺的非连续特点使得系统需要间断切换操作，使得带来了额外的内部热量损耗。烟气CO2捕集的需求促使国内外对烟气CO2捕集技术进行了大量研究，但能耗过高问题尚未得到很好的解决。
本发明通过设置转轮，可以连续对大流量烟气进行脱碳处理，实现90％以上的CO2脱除率；本发明还通过设置自循环热解吸装置可以实现收集的CO2浓度在60-95％的可变浓度范围，可按不同捕集条件和需求灵活改变工艺参数以实现不同的CO2富集浓度，同时提升了热量回收率，降低了再生热量消耗。
优选的，所述换热器为管壳式换热器、板式换热器、夹套式换热器和沉浸式蛇管换热器。
优选的，所述脱附区设置有富集气出气管道，所述富集气出气管道的一部分依次连接有浓缩风机、CO2压缩机和CO2储存罐用以将CO2进行储存，所述富集气出气管道的另一部分连接有所述自循环热解吸装置用以对剩余的解吸气和部分冷却气出口气进行加热并输送回所述脱附区。
优选的，所述转轮为陶瓷纤维旋转制成的转轮状圆盘，所述陶瓷纤维横截面的形状为蜂窝状，所述转轮上还包覆有CO2吸附剂。
优选的，所述CO2吸附剂为13x、5A、斜发沸石、NaY、LiX、有序介孔碳、多孔碳、固体胺，活性炭负载胺、MCM-41中的一种或几种的组合。
另外，本发明还提供了一种烟气中CO2旋转式吸附捕集方法，包括如下步骤：
烟气进入吸附区，吸附烟气中的CO2；
转轮转动到脱附区，对含有CO2的部分进行解吸脱附，并将CO2收集储存，将富集气换热后送回脱附区；
转轮继续转动到冷却区，将转轮冷却至吸附温度。
优选的，所述烟气进入吸附区的流速为0.5-5m/s，所述吸附的温度为30-70℃，所述烟气中的成分浓度比为6％-17％的CO2、20％-60％的水蒸气、30-200ppm的SOX、30-200ppm的NOX和颗粒物。
优选的，所述脱附为100-200℃，所述换热温度为120-240℃。
优选的，所述转轮转动的转速为3-11r/H。
优选的，所述冷却区出来的部分空气与剩余的解吸气混合后作为新的解吸气一起换热，进气时解吸气浓度为30-90％，出气时解吸气的浓度为60-95％。
本发明的方法具有再生能耗低，压阻低，工艺连续化热量回收率高的特点，可在保证脱除率的同时，实现单位CO2捕集能耗的大幅度下降。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明设计的烟气CO2转轮吸附捕集技术可实现大规模烟气CO2捕集与回收的连续化进行，可显著降低工艺的运行成本，实现CO2的大规模低能耗捕集；
(2)本发明设置了自循环热解吸装置，使得高温的富集气加热后再次用于脱附，解吸热利用率及回收率高，同时使CO2产品气浓度更高，并实现了比一般转轮吸附技术更低的捕集能耗；脱附气流来自部分富集气和部分冷却出口气；
(3)本发明设置了在自循环热解吸装置内引入可变流量的冷却气出口气，可通过参数的改变，按具体条件和要求实现60-95％的CO2捕集浓度；
(4)针对现有转轮吸附技术再生温度较高的问题，本发明制备CO2的脱附可在更低的温度100-200℃下再生；
(5)本发明不会产生废物副产品或逃逸排放，也不会造成重大的环境、健康或安全风险。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的转轮正视结构示意图；
图3为本发明的转轮的立体结构示意图；
图4为本发明的外壳的立体结构示意图。
其中：
10-收集风机； 20-转轮；
30-吸附区； 40-脱附区；
50-冷却区； 41-余热管道；
42-CO2压缩机； 43-CO2储存罐；
44-脱附风机； 45-换热器；
51-冷却风机； 60-烟囱；
22-分隔板； 21-转轴；
231-烟气进气管道； 23-外壳；
233-冷空气进气管道； 232-烟气出气管道；
235-解吸气进气管道； 234-热空气出气管道；
24-安装架； 236-富集气出气管道；
25-圆周挡板； 26-转轴孔。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。
实施例1
参阅图1所示，为本发明的整体结构示意图。从图1可以明确知晓烟气中CO2的轮转吸附捕集方法的流程。
首先，烟气通过收集风机被送入外壳内的吸附区，其中烟气的相对浓度为12％CO2、相对湿度20％、NOx为60ppm、SOx为70ppm，吸附区的温度为35℃，流量为700m3/h。在吸附区的转轮将CO2吸附至床层内，脱碳后的烟气通过烟囱排入大气中，脱碳后的烟气CO2浓度在1000ppm以下。
之后，转轮吸附饱和的部分随着连续的转动转至脱附区，高温的解吸气进入脱附区，依靠高温解吸气的吹扫将脱附区的CO2脱附，从脱附区出来的富集气部分送入CO2压缩机，之后送至CO2储存罐。剩余的富集气和部分冷却出口气通过脱附风机送至换热器中被来自工厂的余热管道中的余热加热至脱附温度，脱附温度为130℃，然后再次送入脱附区用于CO2的脱附，解吸气进气的CO2浓度为50％。其中余热的热量来自于现场的低品位余热(如热烟气、废蒸汽等)，可以降低烟气CO2的捕集能耗，减少运行成本。被抽取的流量(储存的流量)与循环回脱附区的流量(脱附流量)之比为0.49，换热温度为170℃，换热方式为间壁式换热，换热器类型为管壳式换热器。
最后脱附区内完成脱附的部分转轮随着连续的转动转至冷却区，冷空气在冷却风机的抽取下被送入冷却区，将冷却区的床层冷却至吸附温度，吸附温度为35℃，完成冷却的部分随着连续的转动转至吸附区继续处理烟气，如此连续循环进行，实现烟气CO2的连续化捕集。其中转轮转动来自于驱动马达的动力。从冷却区出来的部分空气送入换热器与富集气一起被加热成为新的解吸气用于CO2的脱附，使解吸气进气气流的CO2浓度维持在50％，以保持较好的脱附能力，避免了因解吸气进气气流中CO2浓度过高而使脱附效果变差。
在吸附过程中，进气流速调整为1m/s，转轮转速设置为6转每小时；冷却温度调整为27℃，冷却气流量为70m3/h；脱附温度为130℃，解吸气流量为20m3/h。
参阅图2-4所示，为本发明提供的转轮及外壳的机构示意图。
本发明的外壳的结构主要包括吸附区的烟气进气管道、烟气出气管道、脱附区解吸气进气管道、解吸气出气管道、冷空气进气管道、冷空气出气管道、转轴孔、圆周挡板和安装架。转轮的直径为0.545m，厚度为0.18m(烟气流量除以进气流速得到吸附区的面积，再根据比例计算得到转轮面积)，其中吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为10:1:1。
转轮上有CO2吸附剂为13x，5A，斜发沸石。
转轮安装在在外壳内，转轮通过转轴与转轴孔相互配合固定在转轮外壳的上。外壳由转轴支撑，然后和安装架链接，外壳外围由圆周挡板进行密封。
实施例2
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1200m3/h，进气流速为1m/s，转轮转速为9转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为120m3/h；脱附温度为130℃，脱附气流量为35m3/h。转轮的直径为0.714m，厚度为0.18m。
实施例3
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气成分为9％CO2，相对湿度40％，NOx为50ppm，SOx为120ppm。
实施例4
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气成分为9％CO2，相对湿度40％，NOx为50ppm，SOx为120ppm。吸附温度为45℃，转轮转速为8转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为65m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为25m3/h。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaY。
实施例5
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气成分为9％CO2，相对湿度40％，NOx为50ppm，SOx为120ppm。吸附温度为50℃，转轮转速为8转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为60m3/h；脱附温度为150℃，解吸气进气流量为20m3/h。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaY。
实施例6
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1200m3/h，进气流速为1m/s，转轮转速为5转每小时；冷却气流量为140m3/h，解吸气进气流量为60m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。
实施例7
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1200m3/h，进气流速为1m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为130m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为60m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。
实施例8
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1200m3/h，进气流速为1m/s，吸附温度为55℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为125m3/h；脱附温度为145℃，解吸气进气流量为60m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaX、NaY。
实施例9
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1200m3/h，进气流速为1m/s，吸附温度为65℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为120m3/h；脱附温度为150℃，解吸气进气流量为60m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaY、多孔碳、固体胺，活性炭负载胺。
实施例10
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1500m3/h，进气流速为1.258m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为150m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为70m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaY、多孔碳、固体胺，活性炭负载胺。
实施例11
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为80m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.18m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、NaY、多孔碳、固体胺，活性炭负载胺。
实施例12
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为80m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、多孔碳、固体胺、活性炭负载胺。
实施例13
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气成分为15％CO2，相对湿度30％，NOx为80ppm，SOx为150ppm。烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为80m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。
实施例14
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气成分为7％CO2，相对湿度50％，NOx为390ppm，SOx为800ppm。烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量为80m3/h。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。
实施例15
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量80m3/h，解吸气进气的CO2浓度为40％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。
实施例16
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量80m3/h，解吸气进气的CO2浓度为65％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。
实施例17
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量70m3/h，解吸气进气的CO2浓度为70％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。
实施例18
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量70m3/h，解吸气进气的CO2浓度为70％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。被抽取的流量(储存的流量)与循环回脱附区的流量(脱附流量)之比为0.73，换热温度为180℃，换热方式为间壁式换热，换热器类型为管壳式换热器。
实施例19
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量70m3/h，解吸气进气的CO2浓度为70％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。被抽取的流量(储存的流量)与循环回脱附区的流量(脱附流量)之比为0.73，换热温度为180℃，换热方式为间壁式换热，换热器类型为板式换热器。
实施例20
其他操作步骤与实施例1一致，区别在于：烟气流量为1700m3/h，进气流速为1.425m/s，吸附温度为45℃，转轮转速为5转每小时；冷却温度为27℃，冷却气流量为160m3/h；脱附温度为140℃，解吸气进气流量70m3/h，解吸气进气的CO2浓度为70％。转轮的直径为0.75m，厚度为0.23m。吸附区、脱附区和冷却区所占区域之比为6:1:1。转轮上有CO2吸附剂为13x、LiX、NaY、固体胺、活性炭负载胺。被抽取的流量(储存的流量)与循环回脱附区的流量(脱附流量)之比为0.73，换热温度为180℃，换热方式为蓄热式换热。
根据上述实施例1-20得到如下表数据：
从上述表中数据对比可以看出，转轮的转速、直径和厚度会对本发明的CO2脱除率产生影响，并不是面积越大，转速越快脱除率就越好，首先考虑使用场景，然后根据使用场景来按照本发明给出的范围来调整转轮的转速、直径和厚度。
从上述表中数据对比可以看出，进入的烟气的浓度不同，脱碳后CO2的浓度和回收率会不同。
从上述表中数据对比可以看出，吸附温度、脱附温度和冷却温度的不同会导致CO2的吸附效果会不同。
从上述表中数据对比可以看出，转轮转速、烟气进气流速、转轮各区域的面积比和转轮厚度的不同会导致CO2的吸附效果会不同。
从上述表中数据对比可以看出，解吸气进气浓度不同，脱附效果与CO2富集浓度会不同。
从上述表中数据对比可以看出，解吸气进气流量和冷却气进气流量会对本发明的CO2回收纯度、能耗造成影响。
从上述表中数据对比可以看出，CO2吸附剂的不同也会导致CO2的吸附效果不同。
因此可以看出，本发明设置了自循环热解吸装置，使得高温的解吸气加热后再次用于脱附，解吸热利用率及回收率高，同时使CO2产品气浓度更高，并实现了比一般转轮吸附技术更低的捕集能耗。转轮的转速、直径和厚度、吸附温度、脱附温度、冷却温度、解吸气进气流量、冷却气进气流量和CO2吸附剂这些数据的选择并不是本领域技术人员显而易见得到的，是经过多次试验得到了优选的数据，从而确定了这些数值范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，其特征在于，包括转轮和外壳，所述外壳包覆在所述转轮的外侧，所述外壳内部设置有吸附区、脱附区和冷却区，所述脱附区还连接有自循环热解吸装置用以回收再生解吸气体，所述自循环热解吸装置包括换热器和循环管路设计，所述换热器连接有余热管道用以吸收余热。
2.根据权利要求1所述的烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，其特征在于，所述换热器为管壳式换热器、板式换热器、夹套式换热器和沉浸式蛇管换热器。
3.根据权利要求1所述的烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，其特征在于，所述脱附区设置有富集气出气管道，所述富集气出气管道的一部分依次连接有浓缩风机、CO2压缩机和CO2储存罐用以将CO2进行储存，所述富集气出气管道的另一部分连接有所述自循环热解吸装置用以对剩余的解吸气进行加热并输送回所述脱附区。
4.根据权利要求1所述的烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，其特征在于，所述转轮为陶瓷纤维旋转制成的转轮状圆盘，所述陶瓷纤维横截面的形状为蜂窝状，所述转轮上还包覆有CO2吸附剂。
5.根据权利要求4所述的烟气中CO2旋转式吸附捕集装置，其特征在于，所述CO2吸附剂为13x、5A、斜发沸石、NaY、LiX、有序介孔碳、多孔碳、固体胺，活性炭负载胺、MCM-41中一种或几种的组合。
6.一种利用权利要求1-5所述的烟气中CO2旋转式吸附捕集装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
烟气进入吸附区，吸附烟气中的CO2；
转轮转动到脱附区，对含有CO2的部分进行解吸脱附，并将CO2收集储存，将富集气换热后送回脱附区；
转轮继续转动到冷却区，将转轮冷却至吸附温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述烟气进入吸附区的流速为0.1-5m/s，所述吸附的温度为30-70℃，所述烟气中的成分浓度比为6％-17％的CO2、20％-60％的水蒸气、30-200ppm的SOX、30-200ppm的NOX和颗粒物。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述脱附为100-200℃，所述换热温度为120-240℃。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述转轮转动的转速为3-11r/H。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述冷却区出来的部分空气与剩余的富集气混合后作为新的解吸气一起换热，进气时解吸气浓度为30-90％，出气时富集气的浓度为60-95％。
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