CN114100340A - 一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统 - Google Patents
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Abstract
一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,先对工业废气进行除尘处理,然后通过制冷设备将工业废气进行降温混合,保证水泥制品在最佳温度范围内吸收工业废气中的二氧化碳气体,水泥制品在制备过程中碳化反应提高水泥制品的强度,在水泥制品制备过程中通过吸气口、养护室排气管和搅拌室排气管将部分碳化的工业废气进行收集,并与除尘后的工业废气混合,既能减低工业废气的温度,减少需冷量,并且重复循环进入水泥制品搅拌室与水泥制品养护室,最大限度的减少排入大气中工业废气的二氧化碳含量;本发明在水泥制品制备和养护过程中最大限度对工业废气中的二氧化碳进行矿化固定,能降低工业废气中二氧化碳的含量,同时能保证水泥制品所需的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿化二氧化碳系统,具体是一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,属于固定二氧化碳技术领域。
背景技术
随着社会的发展,为了降低施工现场的环境污染及缩短建筑施工的时间,目前越来越多的建筑采用装配式建筑形式,由于装配式建筑是先在室内场地中浇注建筑预制件,然后将各个预制件运输到施工现场直接进行组装即可,这种方式不仅能大大降低施工现场扬尘等环境污染情况,而且可有效缩短建筑的施工时间。另外现有研究表明:混凝土具有吸收二氧化碳的能力,混凝土的碳汇在全生命周期内都会发生。随着环境污染问题的加重,温室效应和温室气体的排放越来越受到重视,大型工业锅炉、发电厂的烟气中含大量的二氧化碳气体,如果大量排放到空气中,将会对环境造成很大的影响。
CO2易与碱性物质反应生成稳定碳酸盐,可以利用该性质实现CO2的矿化固定,水泥在水化过程中会生成大量碱性物质Ca(OH)2,在有水的环境下,Ca(OH)2将与CO2反应生成碱性物质CaCO3,在拌制和养护水泥制品时通入CO2,利用水泥水化产物与CO2发生的碳化反应便可以实现CO2的吸收固化,但是目前没有通过水泥来矿化固定CO2的手段,因此,亟需开发一种水泥制品在制备过程中高效矿化固定二氧化碳的系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,能够在水泥制品制备和养护过程中最大限度对工业废气中的二氧化碳进行矿化固定,不仅能降低工业废气中二氧化碳的含量,而且能保证水泥制品所需的强度,能够解决传统固定二氧化碳方法中固定不彻底、耗能高、污染环境的问题。
为了实现上述目的,本发明提供一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,包括除尘设备、制冷设备、气体混合室、第一三通阀、水泥制品养护室、水泥制品搅拌室,除尘设备的进气口端连接工业废气接入管,在工业废气接入管上设有第一控制阀,除尘设备的出气口端通过注气管连通气体混合室的工业废气进气口,并在注气管上安装第一流量计,制冷设备通过注冷管连通气体混合室的底端,在注冷管上设有第二控制阀,在气体混合室上设有第一温度测量仪,气体混合室的内部设置气体搅拌器,气体混合室的出气口通过混合气输送管连接第一三通阀的其中一端口,第一三通阀的另外两个端口分别连接第一分支管的一端、第二分支管的一端,第一分支管的另一端与水泥制品养护室的一端连通,在第一分支管上依次设有第三控制阀、第一逆止阀,水泥制品养护室上设有细水雾发生器、二氧化碳浓度测量仪、第二温度测量仪、湿度测量仪,养护室排气管的一端与水泥制品养护室的出气口连通,养护室排气管的另一端连接第三三通阀的其中一端口,在养护室排气管上依次设有第四控制阀、第三逆止阀,第三三通阀的另外两个端口分别连接第二二氧化碳回收管的一端、第一二氧化碳回收管的一端,第二二氧化碳回收管的另一端连通至气体混合室的顶端进气口,在第二二氧化碳回收管上安装第二流量计,第一二氧化碳回收管的另一端连接第二三通阀的其中一端口,在第一二氧化碳回收管上依次设置第二逆止阀、离心泵,第二三通阀的另外两个端口分别连接搅拌室排气管的一端、吸气管的一端,搅拌室排气管的另一端与水泥制品搅拌室的顶端出气口连通,吸气管的另一端与吸气口连通;
第二分支管的另一端与水泥制品搅拌室的底端进气口连通,所述搅拌室排气管、第二分支管分别设置在水泥制品搅拌室的两侧,在第二分支管上设有第五控制阀;在水泥制品搅拌室内部设有水泥制品搅拌器,水泥制品搅拌室的出气口和进气口位置均安装超微孔铝板。
为了更充分的收集碳化后的工业废气,本发明将吸气口设置在水泥制品搅拌室上方20-50cm的位置,吸气口的直径为水泥制品搅拌室直径的1.2-1.5倍。
作为本发明的进一步改进,离心泵提供的负压大于0.2MPa。
为了实现透气不透水,保证气体的正常流通,避免水泥制品堵塞二氧化碳的流动,本发明超微孔铝板的微孔直径小于等于0.1mm。
与现有技术相比,本发明通过对工业废气进行除尘处理,避免了其富含的粉尘影响水泥制品的质量,然后通过制冷设备将工业废气进行降温混合,保证水泥制品在最佳温度范围内吸收工业废气中的二氧化碳气体,水泥制品在制备过程中碳化反应提高水泥制品的强度,水泥制品在制备过程中通过吸气口、养护室排气管和搅拌室排气管将部分碳化的工业废气进行收集,并与除尘后的工业废气混合,既能减低工业废气的温度,减少需冷量,并且重复循环进入水泥制品搅拌室与水泥制品养护室,最大限度的减少排入大气中工业废气的二氧化碳含量;本发明不但能使水泥制品最快效率、最大限度地矿化固定工业废气的二氧化碳,而且水泥制品的强度还得到提高,从而制备出强度高、固碳率高的水泥制品;本发明的固碳过程绿色无污染,实现了二氧化碳的循环利用,能够解决传统固定二氧化碳方法中固定不彻底、耗能高、污染环境的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中:1、工业废气接入管,2、第一控制阀,3、除尘设备,4、第一流量计,5、注气管,6、制冷设备,7、注冷管,8、第二控制阀,9、气体混合室,10、第一温度测量仪,11、气体搅拌器,12、混合气输送管,13、第一三通阀,14、第一分支管,15、第三控制阀,16、第一逆止阀,17、水泥制品养护室,18、细水雾发生器,19、二氧化碳浓度测量仪,20、第二温度测量仪,21、湿度测量仪,22、养护室排气管,23、第四控制阀,24、第二分支管,25、第五控制阀,26、水泥制品搅拌室,27、超微孔铝板,28、水泥制品搅拌器,29、搅拌室排气管,30、吸气管,31、吸气口,32、第二三通阀,33、第一二氧化碳回收管,34、离心泵,35、第二逆止阀,36、第三逆止阀,37、第三三通阀,38、第二二氧化碳回收管,39、第二流量计。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示,一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,包括除尘设备3、制冷设备6、气体混合室9、第一三通阀13、水泥制品养护室17、水泥制品搅拌室26,除尘设备3的进气口端连接工业废气接入管1,在工业废气接入管1上设有第一控制阀2,除尘设备3的出气口端通过注气管5连通气体混合室9的工业废气进气口,并在注气管5上安装第一流量计4,制冷设备6通过注冷管7连通气体混合室9的底端,在注冷管7上安装第二控制阀8,在气体混合室9上设有第一温度测量仪10,气体混合室9的内部设置气体搅拌器11,气体混合室9的出气口通过混合气输送管12连接第一三通阀13的其中一端口,第一三通阀13的另外两个端口分别连接第一分支管14的一端、第二分支管24的一端,第一分支管14的另一端与水泥制品养护室17的一端连通,在第一分支管14上依次安装第三控制阀15、第一逆止阀16,水泥制品养护室17上设有细水雾发生器18、二氧化碳浓度测量仪19、第二温度测量仪20、湿度测量仪21,养护室排气管22的一端与水泥制品养护室17的出气口连通,养护室排气管22的另一端连接第三三通阀37的其中一端口,在养护室排气管22上依次安装第四控制阀23、第三逆止阀36,第三三通阀37的另外两个端口分别连接第二二氧化碳回收管38的一端、第一二氧化碳回收管33的一端,第二二氧化碳回收管38的另一端连通至气体混合室9的顶端进气口,在第二二氧化碳回收管38上安装第二流量计39,第一二氧化碳回收管33的另一端连接第二三通阀32的其中一端口,在第一二氧化碳回收管33上依次设置第二逆止阀35、离心泵34,第二三通阀32的另外两个端口分别连接搅拌室排气管29的一端、吸气管30的一端,搅拌室排气管29的另一端与水泥制品搅拌室26的顶端出气口连通,吸气管30的另一端与吸气口31连通;
第二分支管24的另一端与水泥制品搅拌室26的底端进气口连通,所述搅拌室排气管29、第二分支管24分别设置在水泥制品搅拌室26的两侧,在第二分支管24上安装第五控制阀25;在水泥制品搅拌室26内部设有水泥制品搅拌器28,水泥制品搅拌室26的出气口和进气口位置均安装超微孔铝板27。
吸气口31设置在水泥制品搅拌室26上方20-50cm的位置,吸气口31的直径是水泥制品搅拌室26直径的1.2-1.5倍。
离心泵34提供的负压大于0.2MPa。
超微孔铝板27的微孔直径小于等于0.1mm。
本发明的工作方法为:
A、打开第一控制阀2,工业废气通过工业废气接入管1进入除尘设备3,通过除尘设备3对工业废气进行除尘处理,避免了其富含的粉尘影响水泥制品的质量;
B、除尘后的工业废气经过注气管5注入至气体混合室9,同时打开第二控制阀8,制冷设备6中的低温空气经过注冷管7注入至气体混合室9,打开气体搅拌器11,将气体混合室9中除尘后的工业废气进行降温混合,通过第一温度测量仪10的监控,控制工业废气温度为30℃~40℃,保证水泥制品在最佳温度范围内吸收工业废气中的二氧化碳气体,水泥制品在制备过程中碳化反应提高水泥制品的强度;
C、打开第三控制阀15和第五控制阀25,降温混合后的工业废气分别经过第一分支管14、第二分支管24进入水泥制品养护室17、水泥制品搅拌室26内部,通过细水雾发生器18和湿度测量仪21确保水泥制品养护室17内湿度控制在35%~65%,第二温度测量仪20用于控制水泥制品养护室17内温度为30℃~40℃,二氧化碳浓度测量仪19用于检测水泥制品养护室17二氧化碳浓度,有助于水泥制品高效率固定工业废气内的二氧化碳;在离心泵34的负压作用下,二氧化碳在水泥制品搅拌过程中逐渐向上移动,有助于二氧化碳与水泥制品充分接触,增加固碳效率;在水泥制品搅拌室26的进气口端和出气口端均设有超微孔铝板27,实现透气不透水,保证气体的正常流通,避免了水泥制品堵塞二氧化碳的流动;
D、打开第四控制阀23,养护室排气管22将部分碳化后的废气进行收集,通过吸气口31、搅拌室排气管29将部分碳化后的废气进行收集,收集后的废气流至第二二氧化碳回收管38,并与除尘后的工业废气混合,既能减低工业废气的温度,减少制冷设备6提供需冷量,并且重复循环进入水泥制品搅拌室26与水泥制品养护室17,最大限度的减少排入大气中工业废气的二氧化碳含量。
本发明第二分支管24设置在水泥制品搅拌室26的底端进气口位置,搅拌室排气管29设置在水泥制品搅拌室26顶端出气口位置处,搅拌室排气管29与第二分支管24对角设置,第一流量计4和第二流量计39的存在有助于计算制冷量,最大限度的节约能源。
本发明不但能使水泥制品最快效率、最大限度地矿化固定工业废气的二氧化碳,而且水泥制品的强度还得到提高,从而制备出强度高、固碳率高的水泥制品。该系统固碳过程绿色无污染,实现了碳的循环利用,是一种新型、高效、彻底的固碳方式,具有广泛的实用性。
Claims (4)
1.一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,其特征在于,包括除尘设备(3)、制冷设备(6)、气体混合室(9)、第一三通阀(13)、水泥制品养护室(17)、水泥制品搅拌室(26),除尘设备(3)的进气口端连接工业废气接入管(1),在工业废气接入管(1)上设有第一控制阀(2),除尘设备(3)的出气口端通过注气管(5)连通气体混合室(9)的工业废气进气口,并在注气管(5)上安装第一流量计(4),制冷设备(6)通过注冷管(7)连通气体混合室(9)的底端,在注冷管(7)上设有第二控制阀(8),在气体混合室(9)上设有第一温度测量仪(10),气体混合室(9)的内部设置气体搅拌器(11),气体混合室(9)的出气口通过混合气输送管(12)连接第一三通阀(13)的其中一端口,第一三通阀(13)的另外两个端口分别连接第一分支管(14)的一端、第二分支管(24)的一端,第一分支管(14)的另一端与水泥制品养护室(17)的一端连通,在第一分支管(14)上依次设有第三控制阀(15)、第一逆止阀(16),水泥制品养护室(17)上设有细水雾发生器(18)、二氧化碳浓度测量仪(19)、第二温度测量仪(20)、湿度测量仪(21),养护室排气管(22)的一端与水泥制品养护室(17)的出气口连通,养护室排气管(22)的另一端连接第三三通阀(37)的其中一端口,在养护室排气管(22)上依次设有第四控制阀(23)、第三逆止阀(36),第三三通阀(37)的另外两个端口分别连接第二二氧化碳回收管(38)的一端、第一二氧化碳回收管(33)的一端,第二二氧化碳回收管(38)的另一端连通至气体混合室(9)的顶端进气口,在第二二氧化碳回收管(38)上设有第二流量计(39),第一二氧化碳回收管(33)的另一端连接第二三通阀(32)的其中一端口,在第一二氧化碳回收管(33)上依次设置第二逆止阀(35)、离心泵(34),第二三通阀(32)的另外两个端口分别连接搅拌室排气管(29)的一端、吸气管(30)的一端,搅拌室排气管(29)的另一端与水泥制品搅拌室(26)的顶端出气口连通,吸气管(30)的另一端与吸气口(31)连通;
第二分支管(24)的另一端与水泥制品搅拌室(26)的底端进气口连通,所述搅拌室排气管(29)、第二分支管(24)分别设置在水泥制品搅拌室(26)的两侧,在第二分支管(24)上设有第五控制阀(25);在水泥制品搅拌室(26)内部设有水泥制品搅拌器(28),水泥制品搅拌室(26)的出气口和进气口位置均安装超微孔铝板(27)。
2.根据权利要求1所述的一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,其特征在于,吸气口(31)设置在水泥制品搅拌室(26)上方20-50cm的位置,吸气口(31)的直径是水泥制品搅拌室(26)直径的1.2-1.5倍。
3.根据权利要求1或2所述的一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,其特征在于,离心泵(34)提供的负压大于0.2MPa。
4.根据权利要求1或2所述的一种强化水泥制品矿化固定二氧化碳的系统,其特征在于,超微孔铝板(27)的微孔直径小于等于0.1mm。
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