CN114307579A - 一种脱硫和碳捕集一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种脱硫和碳捕集一体化系统，氢氧化钙作为脱硫剂和碳捕集剂，浆液循环装置包括浆液循环泵和喷淋层，且浆液循环装置分为第一浆液循环装置和第二浆液循环装置；脱硫塔通过出烟口以及出烟管道与碳捕集塔连接；脱硫剂供浆装置与脱硫塔中设置的第一浆液循环装置通过管道连接，用于将脱硫剂浆液输入脱硫塔中参与脱硫反应；碳捕集剂供浆装置与碳捕集塔中设置的第二浆液循环装置通过管道连接，用于将碳捕集剂输入碳捕集塔中参与碳捕集反应；产物分离装置通过浆液排出泵与碳捕集塔的下部分连接，用于碳捕集反应后的固液分离。本申请能够解决现有技术的硫碳捕集执行效率较差，系统工艺复杂且适用范围受限，导致实际应用效果不理想的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及气体捕集技术领域，尤其涉及一种脱硫和碳捕集一体化系统。
背景技术
近年来，温室效应加剧问题使环境与经济可持续发展面临严峻的挑战，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，燃煤电厂作为温室气体二氧化碳的重要排放源之一，为实现碳中和，必需不断增强自身技术创新性，协调发展能源消耗与碳减排的关系，谋求与新能源的共生之路。
目前，二氧化碳的捕集方法主要是利用吸附、吸收、分离等成熟技术将二氧化碳从废气中分离出来，然后长期或永久储存起来。其中，吸收法中已得到市场应用的方法为乙醇胺吸收法和富氧燃烧法。乙醇胺吸收法主要是利用经脱硝、除尘、脱硫后的烟气在吸收塔中与乙醇胺溶液逆向接触发生吸收反应，然后再将吸收了二氧化碳的富液进行加热再生；富氧燃烧法主要是将燃料在氧气和二氧化碳的混合气体中燃烧，燃烧产物主要是二氧化碳、水蒸汽以及少量其他成分，将燃烧产物进行适当除杂后即可获得捕集后的二氧化碳产品。
但是，乙醇胺吸收法会产生刺激性产物，对环境不够环保友好，且二氧化碳捕集效果较差；而富氧燃烧法的工艺成本高，碳捕集执行难度大，适用范围较小，导致实际的脱硫和碳捕集效果不理想。
发明内容
本申请提供了一种脱硫和碳捕集一体化系统，用于解决现有技术的硫碳捕集执行效率较差，系统工艺复杂且适用范围受限，导致实际应用效果不理想的技术问题。
有鉴于此，本申请提供了一种脱硫和碳捕集一体化系统，包括：脱硫塔、碳捕集塔、浆液循环装置、脱硫剂供浆装置、碳捕集剂供浆装置和产物分离装置，采用氢氧化钙作为脱硫和碳捕集剂；
所述浆液循环装置包括浆液循环泵和喷淋层，且所述浆液循环装置分为第一浆液循环装置和第二浆液循环装置；
所述脱硫塔通过出烟口以及出烟管道与所述碳捕集塔连接；
所述脱硫剂供浆装置与所述脱硫塔中设置的所述第一浆液循环装置通过管道连接，用于将脱硫剂浆液输入所述脱硫塔中参与脱硫反应；
所述碳捕集剂供浆装置与所述碳捕集塔中设置的所述第二浆液循环装置通过管道连接，用于将碳捕集剂输入所述碳捕集塔中参与碳捕集反应；
所述产物分离装置通过浆液排出泵与所述碳捕集塔的下部分连接，用于所述碳捕集反应后的固液分离。
可选的，所述脱硫剂供浆装置包括：脱硫剂浆液箱、第一供浆泵、第一流量调节阀和第一流量计；
所述脱硫剂供浆箱与所述第一供浆泵连接；
所述第一供浆泵、所述第一流量调节阀和所述第一流量计依次连接。
可选的，所述碳捕集剂供浆装置包括：碳捕集剂浆液箱、第二供浆泵、第二流量调节阀和第二流量计；
所述碳捕集剂浆液箱与所述第二供浆泵连接；
所述第二供浆泵、所述第二流量调节阀和所述第二流量计依次连接。
可选的，所述脱硫剂浆液箱或者所述碳捕集剂浆液箱设置有搅拌器。
可选的，还包括：除雾器；
所述除雾器包括第一除雾器和第二除雾器；
所述第一除雾器和所述第二除雾器分别安装在所述脱硫塔和所述碳捕集塔的出烟口处。
可选的，所述脱硫塔还设置有石膏排出泵；
所述石膏排出泵设置在所述脱硫塔的下部分。
可选的，所述脱硫塔还设置有氧化风装置；
所述氧化风装置设置在所述脱硫塔的下部分；
所述氧化风装置包括氧化风机和氧化风管。
可选的，所述产物分离装置为旋流分离器；
所述旋流分离器包括溢流液出口和底流液出口；
所述溢流液出口通过溢流管道与所述脱硫剂供浆装置连接。
可选的，所述产物分离装置为压滤机、真空抽滤机或者过滤膜。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种脱硫和碳捕集一体化系统，包括：脱硫塔、碳捕集塔、浆液循环装置、脱硫剂供浆装置、碳捕集剂供浆装置和产物分离装置，采用氢氧化钙作为脱硫和碳捕集剂；浆液循环装置包括浆液循环泵和喷淋层，且浆液循环装置分为第一浆液循环装置和第二浆液循环装置；脱硫塔通过出烟口以及出烟管道与碳捕集塔连接；脱硫剂供浆装置与脱硫塔中设置的第一浆液循环装置通过管道连接，用于将脱硫剂浆液输入脱硫塔中参与脱硫反应；碳捕集剂供浆装置与碳捕集塔中设置的第二浆液循环装置通过管道连接，用于将碳捕集剂输入碳捕集塔中参与碳捕集反应；产物分离装置通过浆液排出泵与碳捕集塔的下部分连接，用于碳捕集反应后的固液分离。
本申请提供的脱硫和碳捕集一体化系统，利用氢氧化钙作为捕集剂，通过脱硫塔和碳捕集塔实现脱硫和碳捕集的一体化，待处理气体在脱硫塔进行脱硫反应后，再进入碳捕集塔中进行碳捕集反应，通过层级串联的方式去除待处理气体中的硫和碳，且反应后的浆液采用产物分离装置进行分离，就可以实现产物的分类集中处理，保证碳捕集的效率，整个系统对于碳硫捕集和脱硫的效率与可执行度均较高，所以适用性较强。因此，本申请能够解决现有技术的硫碳捕集执行效率较差，系统工艺复杂且适用范围受限，导致实际应用效果不理想的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种脱硫和碳捕集一体化系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种脱硫和碳捕集一体化系统的实施例，包括：脱硫塔、碳捕集塔、浆液循环装置、脱硫剂供浆装置、碳捕集剂供浆装置和产物分离装置，采用氢氧化钙作为脱硫和碳捕集剂。
浆液循环装置包括浆液循环泵和喷淋层，且浆液循环装置分为第一浆液循环装置和第二浆液循环装置。
具体的，浆液循环装置主要是将反应物质输送至反应塔中进行反应，并将未反应彻底的浆液从反应塔的底部再次传送至中上部进行反应，从而保证气液反应的彻底性和高效性。可以理解的是，脱硫塔作为第一个反应池，塔身偏下还设置有原烟气入口，用于接收待处理气体进入脱硫塔中。
脱硫塔通过出烟口以及出烟管道与碳捕集塔连接。
具体的，脱硫塔与碳捕集塔之间是串联的形式，待处理气体首先经过脱硫塔进行脱硫反应，然后经过碳捕集塔进行脱碳反应，以层级处理的方式去除待处理气体中的硫和碳。
脱硫剂供浆装置与脱硫塔中设置的第一浆液循环装置通过管道连接，用于将脱硫剂浆液输入脱硫塔中参与脱硫反应。
可以理解的是，脱硫剂供浆装置用于提供脱硫剂，脱硫剂为浆液状态。可以理解的是，浆液循环装置可以存在于需要气液反应的任意一个装置系统中，本实施例主要设置在脱硫塔和碳捕集塔中，不同之处就是输送的浆液物质成分及含量不同，即化学反应的反应物不同，即脱硫塔中输送的是脱硫浆液，碳捕集塔中输送的是碳捕集浆液。
进一步地，脱硫剂供浆装置包括：脱硫剂浆液箱、第一供浆泵、第一流量调节阀和第一流量计；脱硫剂供浆箱与第一供浆泵连接；第一供浆泵、第一流量调节阀和第一流量计依次连接。
具体的，第一浆液循环装置与脱硫剂供浆装置中的流量计通过管道连接，也就是说，脱硫剂浆液经过供浆泵泵出后流经流量调节阀，调节浆液的流量大小，通过流量计使得调节阀始终能使脱硫剂浆液在目标流量大小范围内供浆，流过流量计的脱硫剂浆液经过管道进入第一浆液循环装置中。
碳捕集剂供浆装置与碳捕集塔中设置的第二浆液循环装置通过管道连接，用于将碳捕集剂输入碳捕集塔中参与碳捕集反应。
本实施例选择氢氧化钙作为碳捕集浆液，在第二浆液循环装置中循环使用，使其在碳捕集塔中充分反应，实现高效碳捕集和循环利用。氢氧化钙捕集碳的方法是与待处理气体中的二氧化碳逆向接触进行化学反应，产物碳酸钙难溶于水，因此可以通过泵将其碳捕集塔底部的碳酸钙排出塔外进行后续分离处理。
进一步地，碳捕集剂供浆装置包括：碳捕集剂浆液箱、第二供浆泵、第二流量调节阀和第二流量计；碳捕集剂浆液箱与第二供浆泵连接；第二供浆泵、第二流量调节阀和第二流量计依次连接。
具体的，第二浆液循环装置与碳捕集剂供浆装置中的流量计通过管道连接，也就是说，碳捕集剂浆液经过供浆泵泵出后流经流量调节阀，调节浆液的流量大小，通过流量计使得调节阀始终能使碳捕集剂浆液在目标流量大小范围内供浆，流过流量计的碳捕集剂浆液经过管道进入第二浆液循环装置中。
进一步地，脱硫剂浆液箱或者碳捕集剂浆液箱设置有搅拌器。搅拌器用于搅拌浆液，两个浆液箱中均可设置，也可以是其他部件，具体不作限定。
产物分离装置通过浆液排出泵与碳捕集塔的下部分连接，用于碳捕集反应后的固液分离。
具体的，产物分离装置用于处理碳捕集反应后的反应产物，产物主要是捕集的难溶于水的碳酸钙和未充分参与反应的氢氧化钙，经过产物分离装置可以将碳酸钙与氢氧化钙分离开，未充分反应的氢氧化钙还可以进入浆液箱继续作为反应剂。
进一步地，产物分离装置为旋流分离器；旋流分离器包括溢流液出口和底流液出口；溢流液出口通过溢流管道与脱硫剂供浆装置连接。
请参阅图1，给出了具体的旋流分离器，除了连接浆液排出泵的产物入口之外，还包括顶部的一个溢流液出口和一个位于底部的底流液出口，顶部的溢流液出口可以与脱硫剂供浆装置中的脱硫剂浆液箱连接，接收可以再次使用的氢氧化钙浆液，也可以部分回流至碳捕集剂浆液箱中；底流液出口可以连接收集箱，主要成分是碳酸钙，对于碳酸钙则可以直接封存，也可以进一步浓缩煅烧，或者采用化学反应处理实现二氧化碳的再生，或者作为脱硫剂的补充物料。可以理解的是，产物分离装置还可以为压滤机、真空抽滤机或者过滤膜等等具有固液分离作用的装置，具体的可以根据实际情况选择，在此不作限定。
进一步地，还包括：除雾器；除雾器包括第一除雾器和第二除雾器；第一除雾器和第二除雾器分别安装在脱硫塔和碳捕集塔的出烟口处。
需要说明的是，除雾器可以分离塔中气体夹带的液滴，保证传质效率，降低有价值物料的损失，除雾器的除雾效率可以随着气流速度的增加而增加。一般情况下，除雾器设置在塔的顶部，即本实施例中脱硫塔和碳捕集塔的出烟口处。
进一步地，脱硫塔还设置有石膏排出泵；石膏排出泵设置在脱硫塔的下部分。石膏排出泵是将脱硫塔内产生的石膏浆液排除塔外，并将石膏浆液输入石膏脱水系统进行脱水处理。
进一步地，脱硫塔还设置有氧化风装置；氧化风装置设置在脱硫塔的下部分；氧化风装置包括氧化风机和氧化风管。
氧化风机主要是为脱硫塔中的浆液提供充足的氧化空气，用于硫的氧化，把亚硫酸钙氧化成硫酸钙，从而达到脱硫的目的。本实施例中的氧化风机可以是罗茨风机。罗茨风机造价低，耐造皮实，烟气中的二氧化硫被浆液吸收，与石灰石反应生成不稳定亚硫酸钙或亚硫酸氢钙，为了将亚盐氧化成硫酸盐，需要氧气的参与，氧气就来源于氧化风机鼓入的空气。氧化风机还可以过两个或者三个转子，互相挤压，将空气吸入并挤出，原理类似于齿轮泵，具体的不再赘述，可以根据实际情况选择。氧化风管未在图1中标出，用于导入空气，供氧化风机鼓入脱硫塔中。
可以理解的是，基于上述系统进行脱硫和碳捕集时，脱硫剂和碳捕集剂均采用氢氧化钙；氢氧化钙首先用于进行碳捕集，且由浆液循环装置入口喷入碳捕集塔；氢氧化钙进行碳捕集反应后，经浆液排出泵送往分离装置进行分离，溢流物作为脱硫剂，底流物作为碳捕集产物用于后续二氧化碳封存或分离。
本申请实施例提供的脱硫和碳捕集一体化系统，利用氢氧化钙作为捕集剂，通过脱硫塔和碳捕集塔实现脱硫和碳捕集的一体化，待处理气体在脱硫塔进行脱硫反应后，再进入碳捕集塔中进行碳捕集反应，通过层级串联的方式去除待处理气体中的硫和碳，且反应后的浆液采用产物分离装置进行分离，就可以实现产物的分类集中处理，保证碳捕集的效率，整个系统对于碳硫捕集和脱硫的效率与可执行度均较高，所以适用性较强。因此，本申请实施例能够解决现有技术的硫碳捕集执行效率较差，系统工艺复杂且适用范围受限，导致实际应用效果不理想的技术问题。此外，本申请实施例可以实现不同烟气污染物的分级处理，减少了产物的混杂，既提高了反应效率，也降低了产物分离难度。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，包括：脱硫塔、碳捕集塔、浆液循环装置、脱硫剂供浆装置、碳捕集剂供浆装置和产物分离装置，氢氧化钙作为脱硫剂和碳捕集剂；
所述浆液循环装置包括浆液循环泵和喷淋层，且所述浆液循环装置分为第一浆液循环装置和第二浆液循环装置；
所述脱硫塔通过出烟口以及出烟管道与所述碳捕集塔连接；
所述脱硫剂供浆装置与所述脱硫塔中设置的所述第一浆液循环装置通过管道连接，用于将脱硫剂浆液输入所述脱硫塔中参与脱硫反应；
所述碳捕集剂供浆装置与所述碳捕集塔中设置的所述第二浆液循环装置通过管道连接，用于将碳捕集剂输入所述碳捕集塔中参与碳捕集反应；
所述产物分离装置通过浆液排出泵与所述碳捕集塔的下部分连接，用于所述碳捕集反应后的固液分离。
2.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述脱硫剂供浆装置包括：脱硫剂浆液箱、第一供浆泵、第一流量调节阀和第一流量计；
所述脱硫剂供浆箱与所述第一供浆泵连接；
所述第一供浆泵、所述第一流量调节阀和所述第一流量计依次连接。
3.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述碳捕集剂供浆装置包括：碳捕集剂浆液箱、第二供浆泵、第二流量调节阀和第二流量计；
所述碳捕集剂浆液箱与所述第二供浆泵连接；
所述第二供浆泵、所述第二流量调节阀和所述第二流量计依次连接。
4.根据权利要求2或者3中任意一种所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述脱硫剂浆液箱或者所述碳捕集剂浆液箱设置有搅拌器。
5.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，还包括：除雾器；
所述除雾器包括第一除雾器和第二除雾器；
所述第一除雾器和所述第二除雾器分别安装在所述脱硫塔和所述碳捕集塔的出烟口处。
6.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述脱硫塔还设置有石膏排出泵；
所述石膏排出泵设置在所述脱硫塔的下部分。
7.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述脱硫塔还设置有氧化风装置；
所述氧化风装置设置在所述脱硫塔的下部分；
所述氧化风装置包括氧化风机和氧化风管。
8.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述产物分离装置为旋流分离器；
所述旋流分离器包括溢流液出口和底流液出口；
所述溢流液出口通过溢流管道与所述脱硫剂供浆装置连接。
9.根据权利要求1所述的脱硫和碳捕集一体化系统，其特征在于，所述产物分离装置为压滤机、真空抽滤机或者过滤膜。
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