CN114210177A - 一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，石灰窑煅烧系统、烟气除尘系统、碳捕集系统，所述烟气除尘系统包括预热器、袋式除尘器、风机和烟囱，所述预热器上设有储料仓，所述储料仓的石灰石投料口、石灰石排料口上分别配设有可独立开启或关闭的第一密封罩、第二密封罩，所述预热器的烟气进风口接入所述石灰窑煅烧系统的排烟口，接收来石灰窑煅烧系统的窑尾烟气，所述预热器的烟气出风口连接袋式除尘器，所述袋式除尘器的出口通过风机连接烟囱，所述碳捕集系统的烟气入口并接入风机与烟囱之间的烟道上，能够将石灰窑烟气中的CO2捕集回收并储存。采用具有密封罩的预热器能够降低CO2捕集成本，而且能够减少热量的浪费。

Description

一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统
【技术领域】
本发明涉及烟气处理的技术领域，特别是一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统。
【背景技术】
石灰在通过石灰窑煅烧时会排出大量二氧化碳气体，形成温室效应，石灰生产所用原料石灰石是碳酸钙，碳酸钙分解后为氧化钙和二氧化碳，每公斤石灰石烧成石灰要分解出44公斤的二氧化碳，二氧化碳也是一种宝贵的资源，回收起来可用于多种领域。此外，石灰窑内石灰石煅烧采用煤或煤气作为燃料，在窑尾处烟气中CO2浓度约为30％，传统工艺中预热器段石灰石投料为完全敞开式，此时会有大量冷风掺入，一方面稀释了CO2体积浓度，增加了后续CO2捕集成本，另一方面造成大量热量的浪费，且风量越大、流速越高，对后续袋式除尘器过滤面积、风速和风机出力要求越高，现提出一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，能够将二氧化碳回收利用，并且降低碳捕集成本。
为实现上述目的，本发明提出了一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，石灰窑煅烧系统、烟气除尘系统、碳捕集系统，所述烟气除尘系统包括预热器、袋式除尘器、风机和烟囱，所述预热器上设有储料仓，所述储料仓顶部、底部分别设有石灰石投料口、石灰石排料口，所述石灰石投料口、所述石灰石排料口上分别配设有可独立开启或关闭的第一密封罩、第二密封罩，所述预热器的烟气进风口接入所述石灰窑煅烧系统的排烟口，接收来石灰窑煅烧系统的窑尾烟气，所述预热器的烟气出风口连接袋式除尘器，所述袋式除尘器的出口通过风机连接烟囱，所述碳捕集系统的烟气入口并接入风机与烟囱之间的烟道上，用于捕集烟气中的CO2。
作为优选，所述预热器上还设有推送料器，所述储料仓的下部具有环形加热仓，所述环形加热仓的底部设有第二密封罩，所述推送料器处于第二密封罩的下方，所述推送料器的外周设有环形密封罩，所述推送料器的下方设有与石灰石排料口连通的排料通道。
作为优选，所述第一密封罩上具有第一开口，所述第一开口上安装第一百叶窗式密封机构，所述第二密封罩上具有第二开口，所述第二开口上安装有第二百叶窗式密封机构，所述第一百叶窗式密封机构、第二百叶窗式密封机构上分别设有若干个可打开或关闭第一开口、第二开口的百叶。
作为优选，所述石灰窑煅烧系统包括石灰石进料系统、石灰石预热器、石灰窑煅烧炉、物料冷却器，所述石灰石进料系统的出料端连接石灰石预热器的进料端，所述石灰石预热器的出料端连接石灰窑煅烧炉，所述石灰窑煅烧炉的排烟口接入预热器，将窑尾烟气输入预热器，所述石灰窑煅烧炉的出料端连接物料冷却器，所述物料冷却器的输出端连接块灰仓。
作为优选，所述烟气除尘系统还包括余热锅炉，所述余热锅炉设置于预热器和袋式除尘器之间。
作为优选，所述碳捕集系统包括烟气洗涤塔、吸收塔、再生塔、CO2提纯及储存装置，所述烟气洗涤塔的进口并接于风机与烟囱之间的烟道上，烟气洗涤塔的出口连接吸收塔，所述吸收塔的底部通过富液泵连接再生塔的富液输入端，将富液输送至再生塔进行解析，所述再生塔的底部通过贫液泵连接吸收塔的贫液输入端，将贫液输送回吸收塔，所述吸收塔、再生塔之间还设有贫富液换热器，所述吸收塔底部富液与再生塔底部的贫液通过贫富液换热器进行换热升温后进入再生塔中部，解析后的吸收剂从再生塔的塔底流出变为贫液，并通过贫液泵注回吸收塔，所述CO2提纯及储存装置与再生塔相连接，用于储存再生塔解析产生的CO2。
作为优选，所述贫液泵的输出端与吸收塔之间还设有贫液冷却器。
作为优选，所述吸收塔的吸收剂采用复合胺吸收剂。
本发明的有益效果：本发明中通过石灰窑煅烧系统、烟气除尘系统、碳捕集系统等的配合，利用碳捕集系统能够将石灰窑烟气中的CO2捕集回收并储存。此外，烟气除尘系统的预热器在结构进行优化，通过在预热器上增设密封罩及百叶窗式密封机构，能够对预热器的漏风位置进行封堵，避免了大量冷风掺入稀释CO2体积浓度，降低了后续CO2捕集成本，而且能够减少热量的浪费。
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是本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统的结构示意图；
图2是本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统的碳捕集系统的实施例1的示意图；
图3是本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统的预热器的结构示意图；
图4是本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统的碳捕集系统实施例2的示意图。
【具体实施方式】
实施例1
参阅图1至图3，本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，石灰窑煅烧系统1、烟气除尘系统2、碳捕集系统3，所述烟气除尘系统2包括预热器21、袋式除尘器22、风机23和烟囱24，所述预热器21上设有储料仓211，所述储料仓211顶部、底部分别设有石灰石投料口212、石灰石排料口213，所述石灰石投料口212、所述石灰石排料口213上分别配设有可独立开启或关闭的第一密封罩、第二密封罩，所述预热器21的烟气进风口接入所述石灰窑煅烧系统1的排烟口，接收来石灰窑煅烧系统1的窑尾烟气，所述预热器21的烟气出风口连接袋式除尘器22，所述袋式除尘器22的出口通过风机23连接烟囱24，所述碳捕集系统3的烟气入口并接入风机23与烟囱24之间的烟道上，用于捕集烟气中的CO2。
进一步地，参阅图3，所述预热器21上还设有推送料器214，所述储料仓211的下部具有环形加热仓，所述环形加热仓的底部设有第二密封罩，所述推送料器214处于第二密封罩的下方，所述推送料器214的外周设有环形密封罩，所述推送料器214的下方设有与石灰石排料口213连通的排料通道215。
进一步地，所述第一密封罩上具有第一开口，所述第一开口上安装第一百叶窗式密封机构，所述第二密封罩上具有第二开口，所述第二开口上安装有第二百叶窗式密封机构，所述第一百叶窗式密封机构、第二百叶窗式密封机构上分别设有若干个可打开或关闭第一开口、第二开口的百叶。
进一步地，所述石灰窑煅烧系统1包括石灰石进料系统11、石灰石预热器12、石灰窑煅烧炉13、物料冷却器14，所述石灰石进料系统11的出料端连接石灰石预热器12的进料端，所述石灰石预热器12的出料端连接石灰窑煅烧炉13，所述石灰窑煅烧炉13的排烟口接入预热器21，将窑尾烟气输入预热器21，所述石灰窑煅烧炉13的出料端连接物料冷却器14，所述物料冷却器14的输出端连接块灰仓。
进一步地，所述烟气除尘系统2还包括余热锅炉25，所述余热锅炉25设置于预热器21和袋式除尘器22之间。余热锅炉用于回收烟气余热，产生高温蒸汽，满足工业需求。
进一步地，所述碳捕集系统3包括烟气洗涤塔31、吸收塔32、再生塔33、CO2提纯及储存装置34，所述烟气洗涤塔31的进口并接于风机23与烟囱24之间的烟道上，烟气洗涤塔31的出口连接吸收塔32，所述吸收塔32的底部通过富液泵连接再生塔33的富液输入端，将富液输送至再生塔33进行解析，所述再生塔33的底部通过贫液泵连接吸收塔32的贫液输入端，将贫液输送回吸收塔32，所述吸收塔32、再生塔33之间还设有贫富液换热器，所述吸收塔32底部富液与再生塔33底部的贫液通过贫富液换热器进行换热升温后进入再生塔33中部，解析后的吸收剂从再生塔33的塔底流出变为贫液，并通过贫液泵注回吸收塔32，所述CO2提纯及储存装置34与再生塔33相连接，用于储存再生塔33解析产生的CO2。在本实施例中所述贫液泵的输出端与吸收塔32之间还设有贫液冷却器，所述吸收塔32的吸收剂采用复合胺吸收剂。
实施例2
参阅图4，本实施例中的碳捕集系统3在实施例1的基础上，还包括：
设置于烟气洗涤塔31与吸收塔32之间的脱碳引风机；
与吸收塔32相连接的尾气洗涤泵，所述与尾气洗涤泵的出口通过洗涤液冷却器接入吸收塔32，能够将烟气进行预处理，控制颗粒物和酸性气体浓度；
与再生塔33相连接的再沸器，在再沸器的加热作用下(90～120℃)，富液与再生塔内上升的蒸汽发生反应；
与再生塔33相连接的胺回收加热器，与胺回收加热器相连的碱泵；对部分胺液进行净化，利用加热，有效成分能够蒸发出来；失效成分留在胺回收加热器底部。
以及依次设置于再生塔33、CO2提纯及储存装置34之间的再生气冷却器、再生气分离器、冷却器、压缩机，所述CO2提纯及储存装置34包括提纯装置、冷凝器、过冷器、CO2球罐；
所述再生分离器与再生塔33之间还连接有回液泵。
实施例2的具体工艺流程包括如下步骤：
①抽取石灰窑尾部除尘烟气进入烟气洗涤塔31底部，在烟气洗涤塔31内洗涤降温和碱洗脱硫，以减少下游吸收剂损耗及维持系统水平衡，从烟气洗涤塔31顶排出后通过引风机进入吸收塔底部。
②从吸收塔32顶部进入的复合胺水溶液(40～50℃)在填料作用下吸收逆流烟气中的CO2。
③脱碳尾气直接从吸收塔顶进入大气，部分经洗涤冷却后返回吸收塔顶，以达到水平衡和冲刷尾气夹带的吸收剂的目的。
④吸收剂吸收烟气中CO2后成为富液(50～60℃)，从吸收塔32塔底流出后进入贫富液换热器，与来自再生塔33底部的贫液换热升温后进入再生塔33顶部，有效回收再生气的热量以及冷凝再生气所携带的水蒸汽。
⑤在再沸器的加热作用下(90～120℃)，富液与再生塔33内上升的蒸汽发生反应，解吸出CO2。
⑥解吸后的吸收剂从再生塔33底流出变为贫液，进入贫富液换热器换热，冷却后进入吸收塔32顶部进行吸收。
⑦设置胺回收加热器以处理系统的降解产物，需要时，将部分贫液送入胺回收加热器中，通过蒸汽加热再生回收。
⑧再生塔33内解吸出的CO2连同水蒸气、气态吸收剂(再生气)从再生塔33顶引出，经再生气分离器分离后得到纯度99.5％(干气)以上的CO2产品气。
⑨CO2产品气进入压缩机压缩后(2.5MPa，40℃)，进入CO2提纯及储存装置34的干燥撬进行脱水干燥，再进入液化撬的冷凝器及过冷器，液化降温制冷至-20℃以下，完全液化后(1.8～2.2MPa)送至CO2球罐进行储存。
本发明工作过程：
本发明一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，待上端投料时，密封罩上端百叶窗打开进料、下端百叶窗关闭密封；待储料仓装满后停止投料(密封罩与储料仓体积相当、作为临时储料用)，下端百叶窗打开，将石灰石来料装入储料仓，上端百叶窗关闭起到密封作用。
碳捕集系统从烟囱入口抽出部分旁路烟气，采用化学吸收法工艺捕集烟气中CO2，采用新型复合胺吸收剂(再生能耗控制在1.5GJ/t CO2以内)，并通过设置极间冷却工艺来控制吸收剂再生能耗(即通过吸收塔吸热-然后到再生塔放热，与吸收剂配合来控制可再生能耗指标)，捕集后的CO2一部分用于开展钢渣矿化(1000t CO2/年固碳规模)、微藻固碳(1000t CO2/年固碳规模)、电催化转化(小试装置)研究，一部分用于钢厂内转炉顶吹/底吹、连铸保护气等，剩余部分根据需要制备食品级CO2出售，待该捕集工艺中试试验项目技术成熟后，尝试开展全烟气量CO2捕集，并研究地质封存工艺。
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 (8)

1.一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：石灰窑煅烧系统(1)、烟气除尘系统(2)、碳捕集系统(3)，所述烟气除尘系统(2)包括预热器(21)、袋式除尘器(22)、风机(23)和烟囱(24)，所述预热器(21)上设有储料仓(211)，所述储料仓(211)顶部、底部分别设有石灰石投料口(212)、石灰石排料口(213)，所述石灰石投料口(212)、所述石灰石排料口(213)上分别配设有可独立开启或关闭的第一密封罩、第二密封罩，所述预热器(21)的烟气进风口接入所述石灰窑煅烧系统(1)的排烟口，接收来石灰窑煅烧系统(1)的窑尾烟气，所述预热器(21)的烟气出风口连接袋式除尘器(22)，所述袋式除尘器(22)的出口通过风机(23)连接烟囱(24)，所述碳捕集系统(3)的烟气入口并接入风机(23)与烟囱(24)之间的烟道上，用于捕集烟气中的CO2。
2.如权利要求1所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述预热器(21)上还设有推送料器(214)，所述储料仓(211)的下部具有环形加热仓，所述环形加热仓的底部设有第二密封罩，所述推送料器(214)处于第二密封罩的下方，所述推送料器(214)的外周设有环形密封罩，所述推送料器(214)的下方设有与石灰石排料口(213)连通的排料通道(215)。
3.如权利要求1或2所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述第一密封罩上具有第一开口，所述第一开口上安装第一百叶窗式密封机构，所述第二密封罩上具有第二开口，所述第二开口上安装有第二百叶窗式密封机构，所述第一百叶窗式密封机构、第二百叶窗式密封机构上分别设有若干个可打开或关闭第一开口、第二开口的百叶。
4.如权利要求1所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述石灰窑煅烧系统(1)包括石灰石进料系统(11)、石灰石预热器(12)、石灰窑煅烧炉(13)、物料冷却器(14)，所述石灰石进料系统(11)的出料端连接石灰石预热器(12)的进料端，所述石灰石预热器(12)的出料端连接石灰窑煅烧炉(13)，所述石灰窑煅烧炉(13)的排烟口接入预热器(21)，将窑尾烟气输入预热器(21)，所述石灰窑煅烧炉(13)的出料端连接物料冷却器(14)，所述物料冷却器(14)的输出端连接块灰仓。
5.如权利要求1所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述烟气除尘系统(2)还包括余热锅炉(25)，所述余热锅炉(25)设置于预热器(21)和袋式除尘器(22)之间。
6.如权利要求1所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述碳捕集系统(3)包括烟气洗涤塔(31)、吸收塔(32)、再生塔(33)、CO2提纯及储存装置(34)，所述烟气洗涤塔(31)的进口并接于风机(23)与烟囱(24)之间的烟道上，烟气洗涤塔(31)的出口连接吸收塔(32)，所述吸收塔(32)的底部通过富液泵连接再生塔(33)的富液输入端，将富液输送至再生塔(33)进行解析，所述再生塔(33)的底部通过贫液泵连接吸收塔(32)的贫液输入端，将贫液输送回吸收塔(32)，所述吸收塔(32)、再生塔(33)之间还设有贫富液换热器，所述吸收塔(32)底部富液与再生塔(33)底部的贫液通过贫富液换热器进行换热升温后进入再生塔(33)中部，解析后的吸收剂从再生塔(33)的塔底流出变为贫液，并通过贫液泵注回吸收塔(32)，所述CO2提纯及储存装置(34)与再生塔(33)相连接，用于储存再生塔(33)解析产生的CO2。
7.如权利要求6所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述贫液泵的输出端与吸收塔(32)之间还设有贫液冷却器。
8.如权利要求1或6所述的一种石灰窑烟气二氧化碳调控及碳捕集系统，其特征在于：所述吸收塔(32)的吸收剂采用复合胺吸收剂。
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