CN115178090A - 燃煤烟气处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃煤烟气处理系统及方法，燃煤烟气处理系统包括：二氧化碳捕集回收系统及脱碳气体浓缩系统；二氧化碳回收系统与燃煤装置相连接，所述的二氧化碳捕集回收系统对燃煤装置产生的燃煤烟气进行二氧化碳的回收处理；脱碳气体浓缩系统与二氧化碳回收系统及燃煤装置相连接，脱碳气体浓缩系统对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入所述燃煤装置。本发明对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，送入燃煤装置，高效利用二氧化碳捕集处理后排出的脱碳气体，提高燃烧装置的燃烧，有效利用燃烧炉的温度分解脱碳气体中残余成分，避免二次污染，实现最大程度的碳减排效率。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术，具体的讲是一种燃煤烟气处理系统及方法。
背景技术
由于工业发展及人类活动，大气中二氧化碳浓度不断升高，导致未来平均温度持续上升、海平面下降、降水增多等不利气候变化。为避免种种灾害，近年来我国针对碳捕集封存与利用(CCUS)技术的研究和发展格外重视，在电力、建筑、工业生产、交通运输及农业等领域逐步开展CCUS落地项目，且工程规模及工程数量在逐年增长。在诸多领域中，电力行业二氧化碳排放量巨大，占全国总排放量的45％，因此，针对火电厂及燃煤电厂排放烟气的碳捕集回收成为CCUS技术研究的重点领域。
发电厂锅炉燃烧产生的烟气中除大量氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳气体，常规烟气处理需经过脱硫脱硝及除尘处理后排入大气，但处理后的烟气中依旧残余未燃烧完全的一氧化碳气体、挥发性有机气体及难降解有机物等成分，若直接从烟囱排入大气中则会造成严重二次污染。
发明内容
为克服现有技术的至少一缺陷，本发明实施例提供了一种燃煤烟气处理系统，其包括：二氧化碳捕集回收系统及脱碳气体浓缩系统；
所述的二氧化碳回收系统与燃煤装置相连接，所述的二氧化碳捕集回收系统对燃煤装置产生的燃煤烟气进行二氧化碳的回收处理；
所述的脱碳气体浓缩系统与二氧化碳回收系统及燃煤装置相连接，脱碳气体浓缩系统对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入所述燃煤装置。
本发明实施例中，所述的脱碳气体浓缩系统包括：活性炭吸附装置，空压机，浓缩前风机以及浓缩后风机；
所述的空压机，浓缩前风机以及浓缩后风机均连接到活性炭吸附装置；
进行二氧化碳回收处理后的燃煤烟气通过所述浓缩前风机进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置对燃煤烟气进行吸附脱除处理，所述空压机对活性炭吸附装置的活性炭进行脱附处理，脱附处理后的气体通过浓缩后风机送入燃煤装置。
本发明实施例中，所述的活性炭吸附装置为活性炭浓缩塔。
本发明实施例中，所述的脱碳气体浓缩系统还包括：排风风机；
所述的排风风机与活性炭吸附装置相连接。
本发明实施例中，所述的二氧化碳捕集回收系统包括：SCR脱硝反应器、除尘器、脱硫装置、预处理装置以及二氧化碳吸收装置；
所述的燃煤装置与所述SCR脱硝反应器相连接，所述SCR脱硝反应器通过除尘器连接到脱硫装置，所述脱硫装置与通过预处理装置连接到二氧化碳吸收装置；
所述的燃煤装置产生的燃煤烟气排出后进入SCR脱硝反应器进行脱硝处理，脱硝后的烟气进入除尘器以去除燃煤烟气中的颗粒物，脱硫装置对燃煤烟气进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气进入预处理装置进行降温并去除水汽，然后进入二氧化碳吸收装置，进行二氧化碳捕集。
本发明实施例中，所述的脱硫装置包括：湿式脱硫装置、脱硫水箱以及浓缩池；
所述浓缩池、脱硫水箱均与湿式脱硫装置相连接，所述浓缩池与脱硫水箱连接。
本发明实施例中，所述的除尘器为布袋除尘器。
本发明实施例中，所述的脱硫装置为湿式脱硫塔。
本发明实施例中，所述的二氧化碳吸收装置为二氧化碳吸收塔。
同时，本发明还提供一种燃煤烟气处理方法，该方法利用前述的燃煤烟气处理系统对烟气进行处理。
本发明提供的燃煤烟气处理系统及方法，脱碳气体浓缩系统与二氧化碳回收系统及燃煤装置相连接，对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入燃煤装置，高效利用二氧化碳捕集处理后排出的脱碳气体，脱碳气体脱附为小风量高浓度含CO、挥发性有机物的气体，该气体作为补气气源通入燃烧装置中，浓缩后的气体CO、挥发性有机物含量较高且热值较高，可作为气体燃料降低燃烧装置外加燃料和热值，从而提高燃烧装置的燃烧热。采用脱碳空气浓缩后燃烧的方法，可以有效利用燃烧炉的温度分解脱碳气体中残余未燃烧完全的挥发性有机气体及难降解有机物等成分，通过再焚烧的方式可以避免有机胺逸散入大气中，避免二次污染。并且根据本发明的一种燃煤烟气处理系统及方法，浓缩后的CO气体进入燃烧炉后会在高温作用下重新生成二氧化碳，新生成的二氧化碳随烟气进入后续二氧化碳吸收塔被捕集，实现最大程度的碳减排效率。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的燃煤烟气处理系统的示意图；
图2为本发明实施例中的框图；
图3为本发明实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
现有技术中，对燃煤烟气的处理在增加二氧化碳捕集回收系统后，自二氧化碳吸收塔排出的脱碳气体依旧残余未燃烧完全的一氧化碳气体、挥发性有机气体及难降解有机物等成分，若直接从烟囱排入大气中则会造成严重二次污染。有鉴于此，本发明提出一种碳捕集后脱碳尾气净化协同提升燃煤燃烧热的系统，利用脱碳气体浓缩系统将大风量低浓度的含CO、VOCs(VOCs，Volatile Organic Compounds，挥发性有机物)、有机胺的气体脱附为小风量高浓度气体，通过管路输送回燃煤的燃烧装置内，补充燃烧装置内空气的同时，利用气体内浓缩的CO、VOCs、有机胺的气体提高燃烧装置的燃烧热，与此同时，燃烧装置的高温作用可分解烟气中残余的气体污染物，达到净化的目的，燃烧CO气体生成的二氧化碳随烟气进入后续二氧化碳捕集回收系统被捕集，提升二氧化碳捕集率。
如图1所示，为本发明提供的燃煤烟气处理系统的示意图，其包括：二氧化碳捕集回收系统101及脱碳气体浓缩系统102；
二氧化碳回收系统与燃煤装置103相连接，所述的二氧化碳捕集回收系统101对燃煤装置103产生的燃煤烟气进行二氧化碳的回收处理；
所述的脱碳气体浓缩系统102与二氧化碳回收系统101及燃煤装置103相连接，脱碳气体浓缩系统对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入所述燃煤装置103。
本发明提供的燃煤烟气处理系统，利用脱碳气体浓缩系统对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入燃煤装置，利用脱碳气体浓缩系统将大风量低浓度的含CO、VOCs、有机胺的气体脱附为小风量高浓度气体，通过管路输送回燃煤的燃烧装置内，补充燃烧装置内空气的同时，利用气体内浓缩的CO、VOCs、有机胺的气体提高燃烧装置的燃烧热，燃烧装置的高温作用可分解烟气中残余的气体污染物，达到净化的目的，燃烧CO气体生成的二氧化碳随烟气进入后续二氧化碳捕集回收系统被捕集，提升二氧化碳捕集率。
进一步，本发明一实施例中，如图2所示，脱碳气体浓缩系统102包括：活性炭吸附装置1021，空压机1022，浓缩前风机1023以及浓缩后风机1024；
空压机1022，浓缩前风机1023以及浓缩后风机1024均连接到活性炭吸附装置1021；进行二氧化碳回收处理后的燃煤烟气通过所述浓缩前风机1023进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置1021对燃煤烟气进行吸附脱除处理，所述空压机1022对活性炭吸附装置1021的活性炭进行脱附处理，脱附处理后的气体通过浓缩后风机1024送入燃煤装置。
如图3所示，为本发明一实施例提供的燃煤电厂烟气处理系统的示意图，电厂烟气自燃烧炉1排出后，由引风机2送入SCR脱硝反应器3进行脱硝处理，脱硝后的烟气进入布袋除尘器4去除气体中的颗粒物并两相分离，固相废渣从除尘器4下方排出后外运，然后燃煤烟气进入湿式脱硫塔5进行脱硫处理，石灰与二氧化硫生成的浆液自湿式脱硫塔5的塔底排入浓缩池7中，通过脱水系统9进行固液分离，固相运入石灰仓，液相进入循环水箱为脱硫塔进行补水，脱硫处理后的气体进入预处理塔10进行降温并去除水汽，通过预处理塔10和预处理水泵11将气体调整至合适温度和湿度后的烟气进入二氧化碳吸收塔12，自下而上与吸收液进行逆向接触，烟气中的二氧化碳被捕集至溶液中，脱碳尾气在浓缩前风机13的动力下自下端进入活性炭浓缩塔15，气体中残余未燃烧完全的一氧化碳气体、挥发性有机气体及降解有机物等成分会进入活性炭特殊的孔洞结构从而被吸附脱除，处理后的脱碳尾气通过排风风机16排出，吸附饱和后的活性炭填料切断进气阀，开启空压机14对活性炭进行脱附，脱附后的含CO有机浓缩气体在浓缩后风机17的作用下通回燃烧炉1内。
优选的，本发明一实施例中，通过预处理塔10和预处理水泵11将气体调整至温度≤50℃，平均相对湿度≤60％，进入二氧化碳吸收塔12的吸收效果最优。
本实施例提供的燃煤电厂烟气处理系统，提供一种碳捕集后脱碳尾气净化协同提升燃煤电厂锅炉燃烧热的系统，燃烧炉排出的高温烟气经过SCR脱硝、布袋除尘器及湿法脱硫脱除烟气中的氮氧化物、粉尘及二氧化硫等杂质后，进入二氧化碳吸收塔与含有机胺的碳捕集溶剂逆向接触，二氧化碳会与溶剂发生反应从而被捕获，剩余烟气中不能被捕获的气体杂质如CO、VOCs以及吸收剂中挥发出的有机胺等物质会随着脱碳尾气直接排出，从而造成二次大气污染。本发明将该部分脱碳尾气经过活性炭浓缩塔进行吸附浓缩，脱附后的高浓度含CO、VOCs、有机胺的气体通过管路通入燃烧炉内，一方面通过高温燃烧作用去除有机气体，另一方面气体中的CO、VOCs、有机胺等浓度增大，通入燃烧炉内可二次利用气体热值，提高锅炉燃烧热，达到节省能源的目的。
利用本实施例提供的燃煤电厂烟气处理系统，实现碳捕集后脱碳尾气净化协同提升燃煤锅炉燃烧热，高效利用二氧化碳吸收塔排出的脱碳气体，将大风量低浓度的有机气体通过活性炭浓缩塔的作用脱附为小风量高浓度含CO、挥发性有机物的气体，该气体作为补气气源通入燃烧炉中，浓缩后的气体CO、挥发性有机物含量较高且热值较高，可作为气体燃料降低燃烧炉外加燃料和热值，从而提高燃烧炉燃烧热。
并且本发明实施例中采用脱碳空气浓缩后燃烧，可以有效利用燃烧炉的温度分解脱碳气体中残余未燃烧完全的挥发性有机气体及难降解有机物等成分，且二氧化碳吸收塔内循环溶剂会挥发出部分有机胺，通过再焚烧的方式可以避免有机胺逸散入大气中，避免二次污染。
本发明实施例中浓缩后的CO气体进入燃烧炉后会在高温作用下重新生成二氧化碳，新生成的二氧化碳随烟气进入后续二氧化碳吸收塔被捕集，实现最大程度的碳减排效率。本发明实施例中，活性炭浓缩塔采用分区吸附分区脱附的方式，通过风阀控制气体流向，保证工作效率。
进一步，本发明还提供一种燃煤烟气处理方法，该方法利用前述的燃煤烟气处理系统对烟气进行处理。对本领域技术人员而言，通过前述实施例的描述可清楚获知本发明提供的燃煤烟气的处理方法的实施方式，在此不再赘述。
本发明提供的燃煤烟气处理系统及方法，对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入燃煤装置，高效利用二氧化碳捕集处理后排出的脱碳气体，脱碳气体脱附为小风量高浓度含CO、挥发性有机物的气体，该气体作为补气气源通入燃烧装置中，浓缩后的气体CO、挥发性有机物含量较高且热值较高，可作为气体燃料降低燃烧装置外加燃料和热值，从而提高燃烧装置的燃烧热。采用脱碳空气浓缩后燃烧的方法，可以有效利用燃烧炉的温度分解脱碳气体中残余未燃烧完全的挥发性有机气体及难降解有机物等成分，通过再焚烧的方式可以避免有机胺逸散入大气中，避免二次污染。并且根据本发明的一种燃煤烟气处理系统及方法，浓缩后的CO气体进入燃烧炉后会在高温作用下重新生成二氧化碳，新生成的二氧化碳随烟气进入后续二氧化碳吸收塔被捕集，实现最大程度的碳减排效率。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的燃煤烟气处理系统包括：二氧化碳捕集回收系统及脱碳气体浓缩系统；
所述的二氧化碳回收系统与燃煤装置相连接，所述的二氧化碳捕集回收系统对燃煤装置产生的燃煤烟气进行二氧化碳的回收处理；
所述的脱碳气体浓缩系统与二氧化碳回收系统及燃煤装置相连接，脱碳气体浓缩系统对回收处理后的燃煤烟气进行浓缩处理，将含有浓缩一氧化碳的气体送入所述燃煤装置。
2.如权利要求1所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所的脱碳气体浓缩系统包括：活性炭吸附装置，空压机，浓缩前风机以及浓缩后风机；
所述的空压机，浓缩前风机以及浓缩后风机均连接到活性炭吸附装置；
进行二氧化碳回收处理后的燃煤烟气通过所述浓缩前风机进入活性炭吸附装置，活性炭吸附装置对燃煤烟气进行吸附脱除处理，所述空压机对活性炭吸附装置的活性炭进行脱附处理，脱附处理后的气体通过浓缩后风机送入燃煤装置。
3.如权利要求2所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的活性炭吸附装置为活性炭浓缩塔。
4.如权利要求2所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的脱碳气体浓缩系统还包括：排风风机；
所述的排风风机与活性炭吸附装置相连接。
5.如权利要求1所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的二氧化碳捕集回收系统包括：SCR脱硝反应器、除尘器、脱硫装置、预处理装置以及二氧化碳吸收装置；
所述的燃煤装置与所述SCR脱硝反应器相连接，所述SCR脱硝反应器通过除尘器连接到脱硫装置，所述脱硫装置与通过预处理装置连接到二氧化碳吸收装置；
所述的燃煤装置产生的燃煤烟气排出后进入SCR脱硝反应器进行脱硝处理，脱硝后的烟气进入除尘器以去除燃煤烟气中的颗粒物，脱硫装置对燃煤烟气进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气进入预处理装置进行降温并去除水汽，然后进入二氧化碳吸收装置，进行二氧化碳被捕集。
6.如权利要求5所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫装置包括：湿式脱硫装置、脱硫水箱以及浓缩池；
所述浓缩池、脱硫水箱均与湿式脱硫装置相连接，所述浓缩池与脱硫水箱连接。
7.如权利要求5所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的除尘器为布袋除尘器。
8.如权利要求5所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的脱硫装置为湿式脱硫塔。
9.如权利要求5所述的燃煤烟气处理系统，其特征在于，所述的所述的二氧化碳吸收装置为二氧化碳吸收塔。
10.一种燃煤烟气处理方法，其特征在于，所述的方法利用权利要求1-9中任一项所述的燃煤烟气处理系统对烟气进行处理。
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