CN208449052U - 一种二氧化碳捕集测试实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二氧化碳捕集测试实验平台，包括：烟气脱硝模块，包括脱硝反应器和与脱硝反应器连通、用于将电厂烟气引入脱硝反应器内的烟气引入装置；烟气脱硫模块，包括脱硫反应器，脱硫反应器的底部设置进气口，并与脱硝反应器的出气口可拆卸密封固定连接；烟气预处理模块，包括预处理反应器，预处理反应器的底部设置进气口，并与脱硫反应器的出气口可拆卸密封固定连接；胺法二氧化碳捕集模块，包括吸收塔和用于将吸收塔吸收二氧化碳后的富胺液解吸为贫胺液和二氧化碳的解吸塔，吸收塔的底部设置有进气口，并与预处理反应器的出气口可拆卸密封固定连接。该测试平台可适用于各类燃煤电厂，安装简单，使用方便，成本较低。

Description

一种二氧化碳捕集测试实验平台

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳捕集设备技术领域，更具体地说，涉及一种二氧化碳捕集测试实验平台。

背景技术

目前，燃煤电厂二氧化碳捕获技术工艺一般包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和富氧燃烧捕集等。燃烧后捕集是指利用物理或化学方法对电厂尾部烟气进行处理，由废气处理捕集烟气中的二氧化碳。该技术主要应用于传统的燃煤电厂烟气处理，与现有的燃煤电厂具有很好的契合性，锅炉的改造成本较低，只需在烟气排入大气前增加二氧化碳的捕集环节，不需要进行大规模改造，且技术也相对成熟。

从目前的技术来看，化学吸收法是燃煤烟气中二氧化碳捕集相对成熟的方法，其中基于MEA的化学吸收法被认为是最适合处理电厂烟气的吸收法，该方法只适用于气体分压低于20％的情况。电厂烟气气体分压低，能够很好的满足这个要求。

然而，上述方法均需对燃煤电厂进行改造，因而对于不同的燃煤电厂需对应的分别进行改造以测试，成本较高。

综上所述，如何有效地解决燃煤电厂二氧化碳捕集不便、成本高等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种二氧化碳捕集测试实验平台，该二氧化碳捕集测试实验平台的结构设计可以有效地燃煤电厂二氧化碳捕集不便、成本高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种二氧化碳捕集测试实验平台，包括：

烟气脱硝模块，包括添加有催化剂的脱硝反应器和与所述脱硝反应器连通、用于将电厂烟气引入所述脱硝反应器内的烟气引入装置；

烟气脱硫模块，包括用于盛放石灰石浆液的脱硫反应器，所述脱硫反应器的底部设置进气口，并与所述脱硝反应器的出气口可拆卸密封固定连接；

烟气预处理模块，包括用于盛放洗涤液的预处理反应器，所述预处理反应器的底部设置进气口，并与所述脱硫反应器的出气口可拆卸密封固定连接；

胺法二氧化碳捕集模块，包括用于通过贫胺液吸收二氧化碳的吸收塔和用于将吸收二氧化碳后的富胺液解吸为贫胺液和二氧化碳的解吸塔，所述吸收塔的底部设置有进气口，并与所述预处理反应器的出气口可拆卸密封固定连接。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，所述烟气脱硝模块还包括与所述脱硝反应器连通的配气装置，所述配气装置包括多个分别存储有不同预设气体的气筒，各所述气筒分别通过质量流量计与所述脱硝反应器连接。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，所述烟气脱硝模块还包括连接于所述脱硫反应器的出气口后方的烟气分析仪。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，所述脱硫反应器与所述预处理反应器内均设置有搅拌组件。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，所述吸收塔的顶部设置有贫胺液入口，底部设置有富胺液出口；所述解吸塔的顶部设置有富胺液入口，底部设置有贫胺液出口，所述富胺液出口经过加热器与所述富胺液入口连通，所述贫胺液出口与所述贫胺液入口连通。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，还包括换热器，所述富胺液出口通过所述换热器与所述加热器连接，所述贫胺液出口通过所述换热器与所述贫胺液入口连接。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，所述吸收塔与所述解吸塔均为填料塔，且所述填料塔的填料为孔板波纹填料。

优选地，上述二氧化碳捕集测试实验平台中，还包括用于放置所述烟气脱硝模块、所述烟气脱硫模块、所述烟气预处理模块和所述胺法二氧化碳捕集模块的集装箱。

本实用新型提供的二氧化碳捕集测试实验平台包括烟气脱硝模块、烟气脱硫模块、烟气预处理模块和胺法二氧化碳捕集模块。其中，烟气脱硝模块包括添加有催化剂的脱硝反应器和与脱硝反应器连通、用于将电厂烟气引入脱硝反应器内的烟气引入装置；烟气脱硫模块包括用于盛放石灰石浆液的脱硫反应器，脱硫反应器的底部设置进气口，并与脱硝反应器的出气口可拆卸密封固定连接；烟气预处理模块包括用于盛放洗涤液的预处理反应器，预处理反应器的底部设置进气口，并与脱硫反应器的出气口可拆卸密封固定连接；胺法二氧化碳捕集模块包括用于通过贫胺液吸收二氧化碳的吸收塔和用于将吸收二氧化碳后的富胺液解吸为贫胺液和二氧化碳的解吸塔，吸收塔的底部设置有进气口，并与预处理反应器的出气口可拆卸密封固定连接。

应用本实用新型提供的二氧化碳捕集测试实验平台，将电厂烟气通过烟气引入装置引入至脱硝反应器内，经过脱硝反应后的烟气进入脱硫反应器进行脱硫，再经预处理反应器的净化和降温预处理，在胺法二氧化碳捕集模块内将二氧化碳进行捕集。由于烟气脱硝模块、烟气脱硫模块、烟气预处理模块和胺法二氧化碳捕集模块间均采用可拆卸的固定连接，因而能够将各模块分别运输，从而方便整个实验室的运输。且在各电厂只需简单安装即可随时随地开展测试工作。该测试平台可适用于各类燃煤电厂，安装简单，使用方便，成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一个具体实施例的二氧化碳捕集测试实验平台的结构示意图；

图2为图1中烟气脱硝模块的结构示意图；

图3为图1中烟气脱硫模块的结构示意图；

图4为图1中烟气预处理模块的结构示意图；

图5为图1中胺法二氧化碳捕集模块的结构示意图。

附图中标记如下：

烟气脱硝模块1，烟气脱硫模块2，烟气预处理模块3，胺法二氧化碳捕集模块4，配气装置11，气筒111，脱硝反应器12，催化剂121，加热组件13，脱硫反应器21，石灰石浆液22，预处理反应器31，洗涤液32，吸收塔41，解吸塔42，加热器43，换热器44。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种二氧化碳捕集测试实验平台，以便于燃煤电厂二氧化碳捕集，降低成本。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图5，图1为本实用新型一个具体实施例的二氧化碳捕集测试实验平台的结构示意图；图2为图1中烟气脱硝模块的结构示意图；图3为图 1中烟气脱硫模块的结构示意图；图4为图1中烟气预处理模块的结构示意图；图5为图1中胺法二氧化碳捕集模块的结构示意图。

在一个具体实施例中，本实用新型提供的二氧化碳捕集测试实验平台包括烟气脱硝模块1、烟气脱硫模块2、烟气预处理模块3和胺法二氧化碳捕集模块4。

其中，烟气脱硝模块1包括添加有催化剂121的脱硝反应器12和与脱硝反应器12连通、用于将电厂烟气引入脱硝反应器12内的烟气引入装置。具体催化剂121的选择可根据需要采用现有技术中常规的能够与氮氧化物反应的催化剂121，以将烟气脱硝。具体的，在脱硝反应器12下端填充有石英棉以固定催化剂121。烟气引入装置用于将电厂烟气引入至脱硝反应器12，其具体结构可参考现有技术，此处不再赘述。

工作时，可按如下步骤操作：

S101：装填颗粒催化剂121。用电子天平称取一定量的催化剂121颗粒装入脱硝反应器12内，在脱硝反应器12下端填充少量的石英棉固定催化剂 121，脱硝反应器12内的催化剂121位于反应装置的恒温段。

S102：检查装置的气密性。装填好催化剂121后，连接好实验装置，确保在反应压力下，实验装置连接处及脱硝反应器12部分没有漏气现象，气密性的检查由氮气等无毒性的气体进行。

S101：系统预热。用氮气对系统进行吹扫，清除残留杂质气体；将脱硝反应器12和系统气路加热到实验所需的温度。

S101：待烟气进气量稳定后通入NH₃，使其在脱硝反应器12中反应。

S101：气体检测。烟气和NH₃经过催化剂121，在设定的温度环境下进行脱硝处理后，用烟气分析仪对处理后的烟气成分含量进行检测，并计算脱硝效率。也就是，优选的，在脱硝反应器12的出气口连接有烟气分析仪，用于对处理后的烟气成分含量进行检测，并计算脱硝效率。

烟气脱硫模块2包括用于盛放石灰石浆液22的脱硫反应器21，脱硫反应器21的底部设置进气口，并与脱硝反应器12的出气口可拆卸密封固定连接。具体的，脱硫反应器21的进气口通过管路与脱硝反应器12的出气口连接，且管路的两端分别与二者可拆卸的密封固定连接。脱硫反应器21的进气口设置于底部，进而经过脱硝反应器12处理的烟气由底部进入脱硫反应器21，上浮过程中与石灰石浆液22作用，以达到脱硫效果。

工作时，可按如下步骤操作：

S201：将配比好的石灰石浆液22提前加入脱硫反应器21中，添加过程中应使搅拌装置处于浆液之中，确保浆液能够被充分搅拌。也就是，脱硫反应器21中设置有搅拌装置，以搅拌石灰石浆液22。

S202：浆液添加完毕后，连接好实验装置，确保在反应中实验装置的连接处及脱硫反应器21部分没有漏气现象。

S203：用氮气对系统进行吹扫，清除残留杂质气体；设置脱硫反应器 21的温度至反应所需状态。

S204：经过脱硝后的烟气通过鼓风机泵入脱硫装置底部。

S205：监测进出口烟气中SO₂的浓度值及脱硫反应器21中浆液的PH值，反应进行一段时间后，浆液的PH值下降，当PH值降低到某一程度时，应及时更换石灰石浆液22。优选的，在脱硫反应器21的进气口与出气口处分别设置SO₂浓度检测装置，用以实时监测SO₂的浓度。

烟气预处理模块3包括用于盛放洗涤液的预处理反应器31，预处理反应器31的底部设置进气口，并与脱硫反应器21的出气口可拆卸密封固定连接。由于烟气温度，烟气中烟尘、SO_X和NO_X等污染物的浓度会对二氧化碳的捕集溶液、吸收剂产生影响，造成单位溶剂消耗量大，使运行成本升高，影响对二氧化碳的吸收效果，因此有必要对即将进入吸收系统的烟气进行净化和降温。预处理反应器31用于对烟气进行净化和降温预处理，根据具体净化需求响应的选用合适的洗涤液，具体请参考现有技术，此处不再赘述。具体的，预处理反应器31的进气口通过管路与脱硫反应器21的出气口连接，且管路的两端分别与二者可拆卸的密封固定连接。进气口设置于预处理反应器31的底部，进而经过脱硫处理后的烟气由底部进入预处理反应器31，并在上浮过程中经洗涤液的作用。

工作时，可按如下步骤操作：

S301：向装置内添加洗涤液。将洗涤液加入预处理反应器31中，添加过程中应使搅拌装置处于液面下，确保能够被充分搅拌。也就是，预处理反应器31内设置有搅拌装置，用于搅拌洗涤液。

S302：检查装置的气密性。连接实验装置，确保在反应压力下实验装置的连接处及预处理反应器31部分没有漏气现象。

S303：用氮气对系统进行吹扫，清除残留杂质气体。

S304：脱硫后的烟气由预处理反应器31底部进入。

S305：通入烟气进行反应，监测进出口烟气的温度、SO₂和NO_X的浓度值，对洗涤液取样，检测其PH值；调整洗涤液的量，使出口烟气的温度、 SO₂和NO_X的浓度达到碳捕集系统的要求。优选的，在预处理反应器31的进气口与出气口处分别设置SO2浓度检测装置、NO_X的浓度检测装置及温度检测装置，用以分别实时监测SO2、NO_X的浓度及烟气温度。

胺法二氧化碳捕集模块4包括用于通过贫胺液吸收二氧化碳的吸收塔 41和用于将吸收二氧化碳后的富胺液解吸为贫胺液和二氧化碳的解吸塔 42，吸收塔41的底部设置有进气口，并与预处理反应器31的出气口可拆卸密封固定连接。也就是，吸收塔41的液体出口与解吸塔42的液体入口连通。具体的，吸收塔41底部的进气口与预处理反应器31的出气口通过管路连接，且管路的两端分别与二者可拆卸的密封固定连接。吸收塔41内通入有贫胺液，将烟气中的二氧化碳吸收转换为富胺液排出，并进入解吸塔42。在解吸塔42内，富胺液被解吸为贫胺液与二氧化碳，二氧化碳由解吸塔42的出气口排出并被收集，实现二氧化碳捕集的目的，解吸形成的贫胺液则由解吸塔42排出。具体吸收塔41与解吸塔的结构可参考现有技术，此处不再赘述。具体的，吸收塔41与解吸塔42均为填料塔，且填料塔的填料为孔板波纹填料。优选的，吸收塔41与解吸塔42内均设置有温度显示装置和压力显示显示，以及控制装置；吸收塔41与解吸塔42的进料口与出料口均设有温度显示装置和压力显示显示及物料量控制装置。各测量装置及控制装置的具体结构请参考现有技术，此处不再赘述。

进一步地，吸收塔41的顶部设置有贫胺液入口，底部设置有富胺液出口；解吸塔的顶部设置有富胺液入口，底部设置有贫胺液出口，富胺液出口经过加热器43与富胺液入口连通，贫胺液出口与贫胺液入口连通。进而解吸塔42内解吸形成的贫胺液继续进入吸收塔41进行二氧化碳吸收，提高了介质利用率，进一步降低了成本。通过设置加热器43对富胺液进行加热，以便于其在解吸塔42中解吸出二氧化碳。

更进一步地，还包括换热器44，富胺液出口通过换热器44与加热器43 连接，贫胺液出口通过换热器44与贫胺液入口连接。因而吸收塔41出来的富胺液与解吸塔42出来的贫胺液会经过同一个换热器44进行热量交换，有效利用了热量，减少了能量损失，以进一步节约成本。

工作时，可按如下步骤操作：

S401：烟气从吸收塔41底部进入，贫液经冷却器冷却后由吸收塔41顶部进入吸收塔41，自下而上的烟气和自上而下的胺液逆流进行接触，CO₂进入贫胺液，未反应气体从吸收塔41顶部排出。

S402：吸收过CO₂的富胺液由塔底排出，加热到约110℃之后进入解吸塔42上部，经过多孔填料后，CO₂气体被解吸出来。

S403：在解吸塔42中经过解吸之后得到贫液，经过冷却后继续送入吸收塔41中吸收CO₂，被解吸出的CO₂气体通过解吸塔42顶部排出。

S404：吸收塔41出来的富胺液与解吸塔42出来的贫胺液会经过同一个换热器44进行热量交换。

应用本实用新型提供的二氧化碳捕集测试实验平台，将电厂烟气通过烟气引入装置引入至脱硝反应器12内，经过脱硝反应后的烟气进入脱硫反应器21进行脱硫，再经预处理反应器31的净化和降温预处理，在胺法二氧化碳捕集模块4内将二氧化碳进行捕集。由于烟气脱硝模块1、烟气脱硫模块2、烟气预处理模块3和胺法二氧化碳捕集模块4间均采用可拆卸的固定连接，因而能够将各模块分别运输，从而方便整个实验室的运输。且在各电厂只需简单安装即可随时随地开展测试工作。该测试平台可适用于各类燃煤电厂，安装简单，使用方便，成本较低。

在上述各实施例中，烟气脱硝模块1还包括与脱硝反应器12连通的配气装置11，配气装置11包括多个分别存储有不同预设气体的气筒111，各气筒 111分别通过质量流量计与脱硝反应器12连接。为了考虑实验需要，整个实验系统的进气分两类，一是上述的电厂烟气通过烟气引入装置进气，另一种为配气系统，包括多个气筒111，各气筒111分别通过质量流量计与脱硝反应器12连接，进而通过质量流量计来控制进去脱硝反应器12内的烟气组成组成。

在上述各实施例的基础上，还包括用于放置烟气脱硝模块1、烟气脱硫模块2、烟气预处理模块3和胺法二氧化碳捕集模块4的集装箱。本申请中将整套二氧化碳测试设备分成几个模块进行撬装，包括烟气脱硝模块1、烟气脱硫模块2、烟气预处理模块3及胺法二氧化碳捕集模块4。为了便于各模块的运输，以实现该实验平台运输至其他电厂进行测试的目的，将每个模块放置在不同的集装箱中，方便整个实验室的运输，只需简单安装即可随时随地开展测试工作。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，包括：

烟气脱硝模块，包括添加有催化剂的脱硝反应器和与所述脱硝反应器连通、用于将电厂烟气引入所述脱硝反应器内的烟气引入装置；

烟气脱硫模块，包括用于盛放石灰石浆液的脱硫反应器，所述脱硫反应器的底部设置进气口，并与所述脱硝反应器的出气口可拆卸密封固定连接；

烟气预处理模块，包括用于盛放洗涤液的预处理反应器，所述预处理反应器的底部设置进气口，并与所述脱硫反应器的出气口可拆卸密封固定连接；

胺法二氧化碳捕集模块，包括用于通过贫胺液吸收二氧化碳的吸收塔和用于将吸收二氧化碳后的富胺液解吸为贫胺液和二氧化碳的解吸塔，所述吸收塔的底部设置有进气口，并与所述预处理反应器的出气口可拆卸密封固定连接。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，所述烟气脱硝模块还包括与所述脱硝反应器连通的配气装置，所述配气装置包括多个分别存储有不同预设气体的气筒，各所述气筒分别通过质量流量计与所述脱硝反应器连接。

3.根据权利要求2所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，所述烟气脱硝模块还包括连接于所述脱硫反应器的出气口后方的烟气分析仪。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，所述脱硫反应器与所述预处理反应器内均设置有搅拌组件。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，所述吸收塔的顶部设置有贫胺液入口，底部设置有富胺液出口；所述解吸塔的顶部设置有富胺液入口，底部设置有贫胺液出口，所述富胺液出口经过加热器与所述富胺液入口连通，所述贫胺液出口与所述贫胺液入口连通。

6.根据权利要求5所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，还包括换热器，所述富胺液出口通过所述换热器与所述加热器连接，所述贫胺液出口通过所述换热器与所述贫胺液入口连接。

7.根据权利要求6所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，所述吸收塔与所述解吸塔均为填料塔，且所述填料塔的填料为孔板波纹填料。

8.根据权利要求1-7任一项所述的二氧化碳捕集测试实验平台，其特征在于，还包括用于放置所述烟气脱硝模块、所述烟气脱硫模块、所述烟气预处理模块和所述胺法二氧化碳捕集模块的集装箱。