CN114832611A - 一种基于钙循环的汞碳脱除装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于钙循环的汞碳脱除装置。包括碳酸化反应器，高温反应釜，吸附剂收纳装置，烟气净化系统和CO2储存装置；碳酸化反应器包括烟气入口，烟气出口，吸附剂入口和吸附剂出口，反应器内部设有吸附剂分散筛，吸附剂分散筛上设有Ca基吸附剂；碳酸化反应器的吸附剂出口通过管道动力装置和高温反应釜连接，高温反应釜底部设有吸附剂收纳装置，吸附剂收纳装置出口与碳酸化反应器的吸附剂入口相连，高温反应釜的烟气出口依次连接烟气净化系统和CO2储存装置。本发明利用Ca基吸附剂选择性吸收烟气中的CO2和Hg，其余烟气排出达到集汞固碳的目的；可实现Ca基吸附剂的循环利用，可有效控制燃煤电厂烟气污染物的排放。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气处理领域，具体涉及一种基于钙循环的汞碳脱除装置。
背景技术
CO2的排放量过高是导致全球气候变暖的主要因素之一，钙基吸收剂循环碳酸化/煅烧反应捕集CO2技术(钙循环技术)是有前景的大规模CO2捕集技术之一，CaO进入碳酸化反应器后与CO2反应生成碳酸钙，将碳酸钙送入高温反应器中进行煅烧，将煅烧产生的高纯CO2收集，产生的CaO进行循环利用。Hg是一种剧毒重金属，其可在环境中长期存在，对生物体的危害巨大，汞污染问题因其毒性大、挥发性高、生物富集性强而受到社会各界的广泛关注。
发电厂中煤燃烧是大气中Hg和CO2的主要来源，而目前的装置只能单独除去烟气中的Hg或CO2，且去除装置很少用到循环系统对吸附废液进行回收利用，随着两者气体排放标准的日益严格，开发汞碳转化和控制技术和装置意义重大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于钙循环的汞碳脱除装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于钙循环的汞碳脱除装置，包括碳酸化反应器，管道动力装置，高温反应釜，吸附剂收纳装置，烟气净化系统和CO2储存装置；
所述碳酸化反应器包括烟气入口，烟气出口，吸附剂入口和吸附剂出口，反应器内部设有吸附剂分散筛，吸附剂分散筛上设有Ca基吸附剂；碳酸化反应器的吸附剂出口通过管道动力装置和高温反应釜连接，高温反应釜底部设有吸附剂收纳装置，吸附剂收纳装置出口通过管道动力装置与碳酸化反应器的吸附剂入口相连，高温反应釜的烟气出口和烟气净化系统相连，烟气净化系统后端连接CO2储存装置。
进一步的，所述吸附剂分散筛为网状结构，其安装方式为可拆卸式安装，所述吸附剂分散筛安装于碳酸化反应器烟气入口和烟气出口之间的位置，用于均匀放置吸附剂，保证烟气与吸附剂的充分接触和反应。
进一步的，所述Ca基吸附剂在吸附剂分散筛上均匀分布，其可吸收烟气中的CO2和Hg。
进一步的，所述管道动力装置为两个离心泵，为气体和CaO粉末的输送提供动力。
进一步的，所述吸附剂收纳装置为一固体收纳盒，用于存放煅烧生成的CaO粉末，在管道动力装置的作用下经吸附剂入口重新运回碳酸化反应器。
进一步的，所述烟气净化系统包括冰浴装置(10)，和设置在冰浴装置中的依次设置的H2O2/HNO3溶液瓶，KMnO4/H2SO4溶液瓶和内部设有用于CO2气体干燥变色硅胶的变色硅胶瓶。
进一步的，所述冰浴装置为冰水混合物。
进一步的，所述H2O2/HNO3溶液为10％H2O2和5％HNO3的混合溶液，所述KMnO4/H2SO4溶液为4％KMnO4和10％H2SO4的混合溶液；
H2O2/HNO3溶液和KMnO4/H2SO4溶液将高温煅烧产生的Hg0氧化吸收。
一种利用上述的装置进行汞碳脱除的方法，包括如下步骤：
步骤(1)：燃煤烟气从烟气入口进入碳酸化反应器，Ca基吸附剂吸收烟气中的CO2和Hg，烟气反应后从烟气出口排出；
步骤(2)：吸附烟气后的Ca基吸附剂进入高温反应釜，将CaCO3进行煅烧、分解产生CaO粉末，CaO粉末进入吸附剂收纳装置；
步骤(3)：高温反应釜(8)释放的CO2经烟气净化系统处理后提纯收集并储存在CO2储存装置中；
步骤(4)：吸附剂收纳装置存放煅烧生成的CaO粉末，在管道动力装置的作用下经吸附剂入口重新运回碳酸化反应器。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)利用Ca基吸附剂选择性吸收烟气中的CO2和Hg,其余烟气排出系统达到集汞固碳的目的。
(2)高温反应釜中将反应后吸附剂中的CO2分离纯化和收集储存，并利用强氧化剂将Hg吸收。
(3)管道动力装置可实现Ca基吸附剂的循环利用，将资源利用最大化。
(4)作为汞碳联合去除装置，可以有效控制燃煤电厂烟气污染物的排放。
附图说明
图1为本发明一种基于钙循环的汞碳脱除装置结构示意图
附图标记说明：
1-碳酸化反应器，2-烟气出口，3-烟气入口，4-吸附剂分散筛，5-Ca基吸附剂，6-吸附剂入口，7-管道动力装置，8-高温反应釜，9-吸附剂收纳装置，10-冰浴装置，11-H2O2/HNO3溶液，12-KMnO4/H2SO4溶液，13-变色硅胶，14-烟气净化系统，15-CO2储存装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种基于钙循环的汞碳脱除装置，包括碳酸化反应器1，管道动力装置7，高温反应釜8，吸附剂收纳装置9，烟气净化系统14和CO2储存装置15。
所述碳酸化反应器1包括烟气入口3，吸附剂分散筛4，烟气出口2，Ca基吸附剂5，吸附剂入口6，其为CO2和Ca基吸附剂5的反应提供足够的反应条件和空间。
所述烟气入口3为燃煤烟气入口，所述吸附剂分散筛4为网状结构，其安装方式为可拆卸式安装，所述吸附剂分散筛4安装于烟气入口3和烟气出口2之间，用于均匀放置吸附剂，保证烟气与吸附剂的充分接触和反应。
所述Ca基吸附剂5在吸附剂分散筛4上均匀分布，其可吸收烟气中的CO2和Hg。
烟气在碳酸化反应器1中与Ca基吸附剂5反应后从烟气出口2排出。
所述管道动力装置7为两个离心泵，可为气体和CaO粉末的输送提供动力。
所述高温反应釜8为一高温装置，为CaCO3的煅烧提供条件，CaCO3在高温条件下分解产生的CaO粉末进入吸附剂收纳装置9；
所述高温反应釜8释放的CO2经后续步骤处理后提纯收集并储存。
所述吸附剂收纳装置9为一固体收纳盒，可存放煅烧生成的CaO粉末，在管道动力装置7的作用下经吸附剂入口6重新运回碳酸化反应器1。
所述烟气净化系统14包括冰浴装置10，H2O2/HNO3溶液11，KMnO4/H2SO4溶液12和变色硅胶13。
所述冰浴装置10为冰水混合物，为吸收瓶提供低温环境，利于Hg气体的反应吸收和水蒸气的凝结。
所述H2O2/HNO3溶液11为10％H2O2和5％HNO3的混合溶液，所述KMnO4/H2SO4溶液12为4％KMnO4和10％H2SO4的混合溶液。
所述H2O2/HNO3溶液11和KMnO4/H2SO4溶液12将高温煅烧产生的Hg0氧化吸收。
所述变色硅胶13将CO2气体干燥。
所述CO2储存装置15将干燥后的CO2收集储存起来。
脱除过程如下：
待净化烟气从烟气入口3进入碳酸化反应器1，与均匀分布在吸附剂分散筛4上的Ca基吸附剂5充分接触并反应，此时烟气中的CO2和Hg均被吸附在Ca基吸附剂5上，其余气体从烟气出口2排出。
吸附剂分散筛4与碳酸化反应器1之间为可拆卸式安装，反应后的Ca基吸附剂5可在管道动力装置7的作用下进入高温反应釜8。
在高温反应釜8的高温作用下，经高温煅烧的吸附剂分解重新生成CaO粉末和CO2气体和Hg0，生成物在高温反应釜8中分离。
在高温反应釜8中生成的CaO粉末进入吸附剂收纳装置9中转，在管道动力装置7作用下，通过吸附剂入口6重新回到碳酸化反应器1，达到Ca基吸附剂5循环利用的目的。
在高温反应釜8中生成的CO2气体和Hg0进入烟气净化系统14，H2O2/HNO3溶液11和KMnO4/H2SO4溶液12将高温煅烧产生的Hg0氧化吸收，变色硅胶13将CO2气体干燥，CO2储存装置15将干燥后的CO2收集储存起来。
Claims (9)
1.一种基于钙循环的汞碳脱除装置，其特征在于，包括碳酸化反应器(1)，管道动力装置(7)，高温反应釜(8)，吸附剂收纳装置(9)，烟气净化系统(14)和CO2储存装置(15)；
所述碳酸化反应器(1)包括烟气入口(3)，烟气出口(2)，吸附剂入口(6)和吸附剂出口，反应器内部设有吸附剂分散筛(4)，吸附剂分散筛(4)上设有Ca基吸附剂(5)；碳酸化反应器(1)的吸附剂出口通过管道动力装置(7)和高温反应釜(8)连接，高温反应釜(8)底部设有吸附剂收纳装置(9)，吸附剂收纳装置(9)出口通过管道动力装置与碳酸化反应器(1)的吸附剂入口(6)相连，高温反应釜(8)的烟气出口和烟气净化系统(14)相连，烟气净化系统(14)后端连接CO2储存装置(15)。
2.根据权利要求1所述的脱除装置，其特征在于，所述吸附剂分散筛(4)为网状结构，其安装方式为可拆卸式安装，所述吸附剂分散筛(4)安装于碳酸化反应器(1)烟气入口(3)和烟气出口(2)之间的位置，用于均匀放置吸附剂，保证烟气与吸附剂的充分接触和反应。
3.根据权利要求2所述的脱除装置，其特征在于，所述Ca基吸附剂(5)在吸附剂分散筛(4)上均匀分布，其可吸收烟气中的CO2和Hg。
4.根据权利要求3所述的脱除装置，其特征在于，所述管道动力装置(7)为两个离心泵，为气体和CaO粉末的输送提供动力。
5.根据权利要求4所述的脱除装置，其特征在于，所述吸附剂收纳装置(9)为一固体收纳盒，用于存放煅烧生成的CaO粉末，在管道动力装置(7)的作用下经吸附剂入口(6)重新运回碳酸化反应器(1)。
6.根据权利要求5所述的脱除装置，其特征在于，所述烟气净化系统(14)包括冰浴装置(10)，和设置在冰浴装置(10)中的依次设置的H2O2/HNO3溶液瓶，KMnO4/H2SO4溶液瓶和内部设有用于CO2气体干燥变色硅胶的变色硅胶瓶。
7.根据权利要求6所述的脱除装置，其特征在于，所述冰浴装置(10)为冰水混合物。
8.根据权利要求7所述的脱除装置，其特征在于，所述H2O2/HNO3溶液为10％H2O2和5％HNO3的混合溶液，所述KMnO4/H2SO4溶液为4％KMnO4和10％H2SO4的混合溶液；
H2O2/HNO3溶液和KMnO4/H2SO4溶液将高温煅烧产生的Hg0氧化吸收。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的装置进行汞碳脱除的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：燃煤烟气从烟气入口(3)进入碳酸化反应器(1)，Ca基吸附剂(5)吸收烟气中的CO2和Hg，烟气反应后从烟气出口(2)排出；
步骤(2)：吸附烟气后的Ca基吸附剂进入高温反应釜(8)，将CaCO3进行煅烧、分解产生CaO粉末，CaO粉末进入吸附剂收纳装置(9)；
步骤(3)：高温反应釜(8)释放的CO2经烟气净化系统(14)处理后提纯收集并储存在CO2储存装置(15)中；
步骤(4)：吸附剂收纳装置存放煅烧生成的CaO粉末，在管道动力装置(7)的作用下经吸附剂入口(6)重新运回碳酸化反应器(1)。
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| CN110639343A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-03 | 华南理工大学 | 一种热解气二氧化碳钙链脱除装置与方法 |
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2022
- 2022-05-08 CN CN202210494187.XA patent/CN114832611B/zh active Active
Patent Citations (3)
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