CN116492828A - 一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，包括上料装置、矿化反应器、矿化浆液旋流器以及真空皮带脱水机；所述矿化反应器包括反应腔、加热腔、吸收液进液管和出料管；所述加热腔位于所述反应腔外周，且与所述反应腔隔开，所述反应腔内部设有搅拌桨，所述上料装置的输出端连通所述反应腔，所述出料管上设有出料阀，所述矿化浆液旋流器包括分离腔，所述分离腔下侧开设有底流输出口，所述分离腔上侧开设有顶流输出口，所述分离腔与所述出料管连通；所述真空皮带脱水机的输入端与所述底流输出口连通；本发明通过矿化反应能够将二氧化碳以稳定的碳酸盐的形态矿化高效地封存于矿化灰渣中，以废固碳，大大降低了固碳成本。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置。
背景技术
如何以减少碳排放为目标对粉煤灰更好地综合利用成为了一个业界难题。
针对上述实际问题，研究利用粉煤灰具有多孔性结构、比表面积较大且含有碱性氧化物CaO和MgO等高活性组分等物理化学矿物学特性，来矿化封存燃煤电厂烟气中的CO2，在实现该技术工艺的过程中，针对粉煤灰的物理化学特性、反应条件和工艺要求，亟待开发一种高效的、可靠的、节能的矿化反应装置，来实现粉煤灰对CO2的矿化封存。
发明内容
本发明的目的是：提供一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，解决目前缺少通过煤粉灰高效吸收CO2的反应装置的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，包括：
上料装置；
矿化反应器，包括反应腔、加热腔、吸收液进液管和出料管；所述加热腔位于所述反应腔外周，且与所述反应腔隔开，所述反应腔内部设有搅拌桨，所述上料装置的输出端连通所述反应腔，所述出料管上设有出料阀，所述加热腔的外壁面上设有低压蒸汽输入管、低压蒸汽输出管、冷却液输入管、冷却液输出管，所述低压蒸汽输入管设有低压蒸汽输入阀，所述低压蒸汽输出管设有低压蒸汽输出阀，所述冷却液输入管设有冷却液输入阀，所述冷却液输出管设有冷却液输出阀；
矿化浆液旋流器，包括分离腔，所述分离腔下侧开设有底流输出口，所述分离腔上侧开设有顶流输出口，所述分离腔与所述出料管连通；
真空皮带脱水机，所述真空皮带脱水机的输入端与所述底流输出口连通；
上述设备均通过PLC或者DCS进行自动控制。
进一步地，所述上料装置包括除尘器、灰仓、上料管和螺旋给料机，所述除尘器设于所述灰仓上方，所述螺旋给料机设于所述灰仓内部，所述上料管连通所述灰仓，并设有上料阀。
进一步地，所述搅拌桨包括从上至下依次设置的第一搅拌桨叶、第二搅拌桨叶和第三搅拌桨叶，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶的倾斜角度为0°～5°，所述第三搅拌桨叶的倾斜角度为10°～15°。
进一步地，所述搅拌桨和构成反应腔部分的矿化反应器的材料为不锈钢。
进一步地，所述矿化反应器上设有温度计套管，用于检测所述反应腔内部的温度。
进一步地，所述矿化反应器上设有非接触式雷达液位计。
进一步地，所述上料装置与所述反应腔封闭连通。
进一步地，所述出料管上设有矿化浆液出料泵。
进一步地，还包括热交换管，所述热交换管上设有热交换器，所述顶流输出口连通所述热交换管。
进一步地，所述顶流输出口连通吸收液进液管。
进一步地，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶均为斜叶桨叶，沿水平视角观察，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶靠近其转轴的侧边与水平面呈锐角夹角设置，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，且靠近其转轴的侧边长度大于远离其转轴的侧边，所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶在水平面上的投影相互垂直设置，所述第三搅拌桨叶的数量为2～4个，所述第三搅拌桨叶的数量为2个或4个时，第三搅拌桨叶与第二搅拌桨叶在水平面上的投影互相垂直，所述第三搅拌桨叶的数量为3个时，各第三搅拌桨叶互相呈120°夹角间隔分布。
进一步地，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°。
本发明的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其与现有技术相比，有益效果在于：本发明通过矿化反应能够将二氧化碳以稳定的碳酸盐的形态矿化高效地封存于矿化灰渣中，以废固碳，大大降低了固碳成本。
附图说明
图1是本发明实施例粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置的结构示意图；
图中，1、上料装置；11、灰仓；12、除尘器；13、螺旋给料机；14、上料管；141、上料阀；2、矿化反应器；21、反应腔；22、加热腔；221、低压蒸汽输入管；2211、低压蒸汽输入阀；222、低压蒸汽输出管；2221、低压蒸汽输出阀；223、冷却液输入管；2231、冷却液输入阀；224、冷却液输出管；2241、冷却液输出阀；23、吸收液进液管；231、吸收液进液阀；24、出料管；241、出料阀；242、矿化浆液出料泵；25、搅拌桨；251、第一搅拌桨叶；252、第二搅拌桨叶；253、第三搅拌桨叶；26、温度计套管；27、非接触式雷达液位计；3、矿化浆液旋流器；31、分离腔；32、底流输出口；33、顶流输出口；4、真空皮带脱水机；5、热交换管；51、热交换器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明实施例优选实施例的一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其包括上料装置1、矿化反应器2、矿化浆液旋流器3以及真空皮带脱水机4；矿化反应器2包括反应腔21、加热腔22、吸收液进液管23和出料管24；加热腔22位于反应腔21外周，且与反应腔21隔开，反应腔21内部设有搅拌桨25，上料装置1的输出端连通反应腔21，出料管24上设有出料阀241，加热腔22的外壁面上设有低压蒸汽输入管221、低压蒸汽输出管222、冷却液输入管223、冷却液输出管224，低压蒸汽输入管221设有低压蒸汽输入阀2211，低压蒸汽输出管222设有低压蒸汽输出阀2221，冷却液输入管223设有冷却液输入阀2231，冷却液输出管224设有冷却液输出阀2241；矿化浆液旋流器3包括分离腔31，分离腔31下侧开设有底流输出口32，分离腔31上侧开设有顶流输出口33，分离腔31与出料管24连通；真空皮带脱水机4的输入端与底流输出口32连通；上述设备均通过PLC或者DCS进行自动控制。
基于此，本发明通过矿化反应能够将二氧化碳以稳定的碳酸盐的形态矿化高效地封存于矿化灰渣中，以废固碳，大大降低了固碳成本。
具体地，上料装置1包括除尘器12、灰仓11、上料管14和螺旋给料机13，为了避免扬尘，除尘器12设于灰仓11上方，除尘器12为布袋除尘器12或者多管旋风除尘器12，螺旋给料机13为称重式螺旋给料机13，设于灰仓11内部，上料管14连通灰仓11，并设有上料阀141，通过上料阀141的开启和关闭控制上料。
进一步地，搅拌桨25包括从上至下依次设置的第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253，搅拌桨25通过设于矿化反应器2外部的搅拌电机驱动，多级桨叶的设置有利于粉煤灰的充分搅拌，第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252的倾斜角度为0°～5°，第三搅拌桨叶253的倾斜角度为10°～15°，第三搅拌桨叶253的倾斜角度较大，目的是为了使矿化反应器2中的混合物料沿着横向和轴向都能有较大运动，保证物料在矿化反应器2中循环运动、混合均匀。
进一步地，为了保证搅拌桨25具备一定的耐用性，搅拌桨25的和构成反应腔21部分的矿化反应器2的材料为不锈钢，不锈钢可以确保搅拌桨25和矿化反应器2的整体强度以及良好的耐腐蚀性。
进一步地，矿化反应器2上设有温度计套管26，用于插入温度计，温度计能够检测反应腔21内部的温度，通过温度计测量内部温度来控制低压蒸汽输入阀2211通入蒸汽加热以保证矿化反应的温度适宜。
进一步地，矿化反应器2上设有非接触式雷达液位计27，用来控制气动进液阀送入吸收液的量。
进一步地，为了防止粉煤灰在下料过程中出现扬尘，上料装置1与反应腔21封闭连通。
进一步地，为了保证出料顺畅，出料管24上设有矿化浆液出料泵242，矿化浆液出料泵242为耐高温计量泵。
进一步地，装置还包括热交换管5，热交换管5上设有热交换器51，热交换器51为可过滤的板式热交换器51，顶流输出口33连通热交换管5，矿化浆液旋流器3分离出的顶流清液通过热交换管5送至热交换器51与吸收了二氧化碳的吸收液进行热交换，同时热交换器51具有过滤功能，顶流输出口33连通吸收液进液管23，清液被热交换器51过滤后送去二氧化碳吸收装置，实现了清液的回收再利用。
实施例2：
实施例2与实施例1不同的是：
第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253均为斜叶桨叶，沿水平视角观察，第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253靠近其转轴的侧边与水平面呈锐角夹角设置，第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，且靠近其转轴的侧边长度大于远离其转轴的侧边，第一搅拌桨叶251和第二搅拌桨叶252在水平面上的投影相互垂直设置，第三搅拌桨叶253的数量为2～4个，第三搅拌桨叶253的数量为2个或4个时，第三搅拌桨叶253与第二搅拌桨叶252在水平面上的投影互相垂直，第三搅拌桨叶253的数量为3个时，各第三搅拌桨叶253互相呈120°夹角间隔分布。进一步地，第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°，第一搅拌桨叶251、第二搅拌桨叶252和第三搅拌桨叶253的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°。
工作过程为：
本装置通过PLC或者DCS进行自动控制，根据设置，控制各阀门的开启和关闭以及各设备的运行。装置开启后，打开除尘器12、灰仓11、气动出料阀241、螺旋给料机13，下达用料指令，向矿化反应器2内计量送入粉煤灰，除尘器12对产生的粉尘扬尘进行处理，同时开启吸收液进液阀231，向矿化反应器2内输送已经吸收了二氧化碳的吸收液，同时启动搅拌电机和搅拌桨25进行搅拌，当矿化反应器2内粉煤灰达到预设量、液位达到预设液位时停止进料和进液，搅拌桨25继续进行搅拌。停止进料和进液后，打开低压蒸汽输入阀2211以及低压蒸汽输出阀2221往加热腔22内输入低压蒸汽，对矿化反应器2进行加热，加热到预设温度后保持温度，进行矿化反应，反应期间搅拌桨25持续进行搅拌，低压蒸汽凝液通过低压蒸汽输出阀2221放出，反应完成后，停止通入低压蒸汽，打开冷却液输入阀2231和冷却液输出阀2241通入冷却水对矿化反应器2进行降温。矿化反应器2降温到预设温度和压力后，关闭冷却液输入阀2231和冷却液输出阀2241，同时搅拌桨25停止搅拌，打开出料阀241，由矿化浆液出料泵242向矿化浆液旋流器3定量输送反应后的矿化浆液进行固液分离，矿化浆液旋流器3底流送至真空皮带脱水机4进行进一步脱水，矿化浆液旋流器3顶流清液送至热交换器51与吸收了二氧化碳的吸收液进行热交换，同时被热交换器51过滤后送去外部的二氧化碳吸收装置，真空皮带脱水机4的滤液返回外部的二氧化碳吸收装置，脱水后的矿化灰渣送至矿化灰渣堆场。
综上，本发明的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置通过矿化反应能够将二氧化碳以稳定的碳酸盐的形态矿化高效地封存于矿化灰渣中，以废固碳，大大降低了固碳成本。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。此外，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，包括：
上料装置；
矿化反应器，包括反应腔、加热腔、吸收液进液管和出料管；所述加热腔位于所述反应腔外周，且与所述反应腔隔开，所述反应腔内部设有搅拌桨，所述上料装置的输出端连通所述反应腔，所述出料管上设有出料阀，所述加热腔的外壁面上设有低压蒸汽输入管、低压蒸汽输出管、冷却液输入管、冷却液输出管，所述低压蒸汽输入管设有低压蒸汽输入阀，所述低压蒸汽输出管设有低压蒸汽输出阀，所述冷却液输入管设有冷却液输入阀，所述冷却液输出管设有冷却液输出阀；
矿化浆液旋流器，包括分离腔，所述分离腔下侧开设有底流输出口，所述分离腔上侧开设有顶流输出口，所述分离腔与所述出料管连通；
真空皮带脱水机，所述真空皮带脱水机的输入端与所述底流输出口连通；
上述设备均通过PLC或者DCS进行自动控制。
2.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述上料装置包括除尘器、灰仓、上料管和螺旋给料机，所述除尘器设于所述灰仓上方，所述螺旋给料机设于所述灰仓内部，所述上料管连通所述灰仓，并设有上料阀。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述搅拌桨包括从上至下依次设置的第一搅拌桨叶、第二搅拌桨叶和第三搅拌桨叶，所述第一搅拌桨叶、第二搅拌桨叶的倾斜角度为0°～5°，所述第三搅拌桨叶的倾斜角度为10°～15°。
4.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述搅拌桨和构成反应腔部分的矿化反应器的材料为不锈钢。
5.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述矿化反应器上设有温度计套管，用于检测所述反应腔内部的温度。
6.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述矿化反应器上设有非接触式雷达液位计。
7.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述上料装置与所述反应腔封闭连通。
8.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述出料管上设有矿化浆液出料泵。
9.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，还包括热交换管，所述热交换管上设有热交换器，所述顶流输出口连通所述热交换管。
10.根据权利要求1所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述顶流输出口连通吸收液进液管。
11.根据权利要求3所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶均为斜叶桨叶，沿水平视角观察，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶靠近其转轴的侧边与水平面呈锐角夹角设置，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，且靠近其转轴的侧边长度大于远离其转轴的侧边，所述第一搅拌桨叶和第二搅拌桨叶在水平面上的投影相互垂直设置，所述第三搅拌桨叶的数量为2～4个，所述第三搅拌桨叶的数量为2个或4个时，第三搅拌桨叶与第二搅拌桨叶在水平面上的投影互相垂直，所述第三搅拌桨叶的数量为3个时，各第三搅拌桨叶互相呈120°夹角间隔分布。
12.根据权利要求11所述的粉煤灰矿化封存二氧化碳的装置，其特征在于，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°，所述第一搅拌桨叶、所述第二搅拌桨叶和所述第三搅拌桨叶的上缘与靠近其转轴的侧边呈锐角夹角设置，夹角范围为60°～80°。
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