CN215842397U - 一种危废焚烧烟气净化及co2捕获系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，包括烟气净化系统和CO2捕获系统，所述CO2捕获系统安装在烟气净化系统的末端，所述烟气净化系统包括用来回收饱和蒸汽的高温烟气余热锅炉，所述CO2捕获系统由吸收装置、再生装置和热交换装置组成，所述烟气净化系统的高温烟气余热锅炉与热交换装置相连，所述热交换装置分别与吸收装置和再生装置相连。本实用新型的优点是通过充分利用烟气净化系统的余热，为CO2捕获系统提供热源，以减少能耗，同时采用的吸收溶液的碳捕获率在90%以上，解析的CO2纯度在90%以上。本实用新型的优点是通过充分利用烟气净化系统的余热，为CO2捕获系统提供热源，以减少能耗，同时采用的吸收溶液的碳捕获率在90%以上，解析的CO2纯度在90%以上。

Description

一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统
技术领域
本实用新型属于烟气净化处理技术领域，涉及一种烟气净化系统，具体涉及一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统。
背景技术
据了解，天然碳资源的燃烧和有机质、固危废的氧化，所生成的二氧化碳不断逸散于大气中。大气中二氧化碳含量迅速增加，会导致“温室效应”。如果不加以控制，未来40年温室效应可能会造成地表气温增加2.5℃，全球变暖最直接的影响是海平面剧烈升高，将会给社会和经济造成严重的影响，因此国际社会对温室效应已引起足够的重视。
经检索发现，专利号为CN201310639722.7的中国专利公开了一种危废烟气净化系统，其结合了干法、湿法、布袋除尘三种脱酸过滤系统，申请号为CN202011581183.2的中国专利申请公开了一种危废焚烧烟气净化及余热利用系统及方法，该系统包括烟气净化单元和余热利用单元，烟气净化单元对危废焚烧后的烟气进行深度净化处理，余热利用单元对净化处理产生的能源进行再利用，这两种系统均是对烟气中的酸性气体、粉尘、金属、二噁英进行净化处理，而没有对烟气中的CO2进行处理。现有的常规危废焚烧烟气净化都没有对CO2进行净化处理。
目前，人类面临着日益紧迫的能源短缺问题，而二氧化碳是取之不尽用之不竭的碳源，二氧化碳可在催化剂存在下转化为有用的甲酸、甲烷以及汽油等化工产品，这是兴利除弊解决上述两方面问题的重要途径。然而，现有的二氧化碳大部分是逸散在烟气或空气等气体中的，需要捕获后才能二次利用。CO2捕获所费的能耗和成本较高，如何采取有效措施降低能耗就成为碳捕获推广的重要难题。根据某华北地区燃煤电厂CO2捕获系统能耗分析显示，捕获单位CO2的能耗为4.99GJ/tCO2,主要是再生能耗，其中吸收液升温所需热量占51%，再生塔顶部蒸汽热损失占据47%。危废焚烧处理二燃室的烟气出口温度在1200℃以上，在烟气净化过程中可以回收大量余热，利用到二氧化碳捕获系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，该系统通过将危废焚烧烟气净化系统与CO2捕捉系统相结合，降低了CO2解析和捕获所需要的能耗，同时减少了CO2排放。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，包括烟气净化系统和CO2捕获系统，所述CO2捕获系统安装在烟气净化系统的末端，用来回收烟气中90%以上的CO2，所述烟气净化系统包括用来回收饱和蒸汽的高温烟气余热锅炉，CO2捕获系统所需热源来自烟气净化系统中高温烟气余热锅炉的余热，所述CO2捕获系统由吸收装置、再生装置和热交换装置组成，所述烟气净化系统的高温烟气余热锅炉与热交换装置相连，所述热交换装置分别与吸收装置和再生装置相连。
本实用新型进一步优化的技术方案如下：
进一步的，所述吸收装置包括吸收塔，所述再生装置包括解析塔、冷凝器和再沸器，所述热交换装置包括第一换热器、第二换热器，所述吸收塔分别与第一换热器、第二换热器相连，所述第二换热器与解析塔相连，所述解析塔分别与冷凝器和再沸器相连，所述冷凝器与再沸器相连。
进一步的，所述吸收塔与湿法脱酸设备相连。
进一步的，所述第一换热器、第二换热器分别与高温烟气余热锅炉相连。
进一步的，所述吸收塔的底部具有第一气体进口和第一液体出口，顶部具有第一液体进口和第一气体出口；所述第一换热器具有烟气进口；所述第二换热器具有第一进口和第二出口；所述吸收塔的第一气体进口与湿法脱酸设备的烟气出口相连，所述吸收塔的第一气体出口与第一换热器的烟气进口相连，所述吸收塔的第一液体进口与第二换热器的第二出口相连，所述吸收塔的第一液体出口与第二换热器的第一进口。
采用上述结构，湿法脱酸后的烟气从吸收塔底部的第一气体进口进入吸收塔内部，吸收塔内部有用来吸附CO2的吸收溶液。第二换热器中的低温吸收溶液是由第二出口流出，在吸收塔顶部的第一液体进口喷入，烟气中的CO2被低温吸收溶液吸收后，剩余的气体从吸收塔顶部的第一气体出口排出，进入第一换热器。此时，吸收了CO2的低温富液从吸收塔底部的第一液体出口排出，经第一进口进入第二换热器。
吸收溶液采用质量浓度为20%～30%的乙醇胺溶液，吸附温度为40～60℃，吸收塔空速为1～1.2m/s，液气比为7.5～8.5L/m³。乙醇胺溶液相比于其它有机胺类对CO2的选择性更强，对CO2吸收速率快，吸收量大，解析彻底，解析后吸收溶液中 CO2含量低于500ppm。吸收过程中溶液的循环量较低，动力消耗也少。
进一步的，所述第二换热器具有第二进口和第一出口；所述解析塔的顶部具有第二液体进口和第二气体出口，底部具有第二液体出口和气相入口；所述第二换热器的第二进口与解析塔的第二液体出口相连，所述第二换热器的第一出口与解析塔的第二液体进口相连，所述解析塔的气相入口与再沸器的气相出口相连，所述解析塔的第二气体出口与冷凝器的气体入口相连。
上述结构中，从吸收塔出来的低温富液进入第二换热器后，由解析塔出来的高温吸收溶液进行热交换，此时高温吸收溶液降温到40～60℃变为可进入吸收塔吸附的CO2低温吸收溶液，低温富液初步加温变为中温富液，中温富液从第二换热器的第一出口排出，经解析塔顶部的第二液体进口进入解析塔。中温富液进入解析塔后，在解析塔内部吸收了CO2的乙醇胺溶液于120～130℃条件下对进行CO2解析再生，再生后的CO2纯度在95%以上，再生后的CO2通过解析塔顶部的第二气体出口排出，解析后的高温吸收溶液中CO2含量低于500ppm。高温吸收溶液通过解析塔底部的第二液体出口排出，经过第二换热器的第二进口进入第二换热器。CO2从解析塔的第二气体出口排出后，经气体入口进入冷凝器，经过冷凝器去除水分提纯后直接储存。
进一步的，所述再沸器具有水蒸汽进口和气相出口；所述冷凝器具有气体入口、水蒸汽出口；所述再沸器的水蒸汽进口与冷凝器的水蒸汽出口相连。
上述结构中，冷凝器回收的水蒸汽回流到再沸器。再沸器位于解析塔底部，用来给解析塔加热，以保证解析塔内120～130℃的CO2解析环境。再沸器的热量来源为余热锅炉回收的过热蒸汽和冷凝器回收的水蒸汽。过热蒸汽和水蒸汽在再沸器混合后从气相出口排出，经解析塔的气相入口进入解析塔内部，用来加热解析塔。
进一步的，所述第一换热器具有第一过热蒸汽进口，所述再沸器具有第二过热蒸汽进口，所述第一过热蒸汽进口、第二过热蒸汽进口分别与高温烟气余热锅炉的过热蒸汽出口相连。
上述结构中，第一换热器采用蒸汽—气换热，热源来自高温烟气余热锅炉。从吸收塔出来的洁净气体进入第一换热器后，与从第一过热蒸汽进口进入的过热蒸汽混合在一起，实现气体升温脱白，最后120～150℃的混合气体从第一换热器的烟气排放口排出。另外，过热蒸汽进入再沸器后用来加热来自解析塔底部的富液，而换热后的低温蒸汽经再沸器上的蒸汽出口排出，以备厂区其他用途，例如干燥物料、加热工艺水等。
进一步的，所述第一换热器具有烟气排放口，所述冷凝器具有二氧化碳出口。
进一步的，所述烟气净化系统包括依次相连的SNCR装置、高温烟气余热锅炉、急冷塔、干法脱酸设备、布袋除尘器、SCR装置和湿法脱酸设备。
这样，危废进入焚烧炉焚烧好后的高温烟气经过SNCR装置脱硝后进入余热锅炉，余热锅炉回收500～1200℃段烟气的热量，产生过热蒸汽，从余热锅炉出来的500℃左右的烟气经急冷塔降温到200℃左右，然后依次经过干法脱酸，布袋除尘器除尘，SCR装置脱硝，湿法脱酸后的烟气温度降至50～55℃，湿法脱酸设备的烟气出口处设置有引风机，通过引风机将烟气引入CO2捕获系统。余热锅炉回收的蒸汽为CO2捕获系统提供热能。
本实用新型通过对二燃室高温烟气进行余热回收，并回用到二氧化碳解析系统，节省了能源消耗。在常规危废焚烧烟气净化基础上增加了CO2捕获和解析系统，减少了CO2的排放，该系统可以回收90%的CO2。本实用新型 采用乙醇胺溶液作为吸收剂，乙醇胺吸收速率快，吸收量大，对CO2的选择性强，CO2解析彻底，通过乙醇胺吸收液可以回收90%以上的CO2，解析后CO2的纯度高达90%以上。而，碳捕获所需要的热源全部来自余热锅炉，能源消耗只有动力组件的电耗和药剂。总之，本实用新型 的结构简单，只要在原危废焚烧处理布局中增加CO2捕获系统即可，无需对原焚烧处理系统进行大规模整改。
本实用新型的优点是通过充分利用烟气净化系统的余热，为CO2捕获系统提供热源，以减少能耗，同时采用的吸收溶液的碳捕获率在90%以上，解析的CO2纯度在90%以上。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，如图1所示，包括烟气净化系统和CO2捕获系统，CO2捕获系统安装在烟气净化系统的末端，用来回收烟气中90%以上的CO2。烟气净化系统包括依次相连的SNCR装置、高温烟气余热锅炉、急冷塔、干法脱酸设备、布袋除尘器、SCR装置和湿法脱酸设备，高温烟气余热锅炉用来回收饱和蒸汽，为CO2捕获系统提供热源。CO2捕获系统由吸收装置、再生装置和热交换装置组成，其中烟气净化系统的高温烟气余热锅炉与热交换装置相连，热交换装置分别又与吸收装置和再生装置相连。
吸收装置包括吸收塔，再生装置包括解析塔、冷凝器和再沸器，热交换装置包括第一换热器、第二换热器，吸收塔分别与第一换热器、第二换热器相连，第二换热器与解析塔相连，解析塔分别与冷凝器和再沸器相连，冷凝器与再沸器相连。CO2捕获系统中的设备，例如换热装置、解析塔、吸收塔的材质均选用304不锈钢，吸收塔的智经纬100mm，解析塔的直径为86mm。同时，吸收塔与湿法脱酸设备相连，第一换热器、第二换热器分别与高温烟气余热锅炉相连。其中，吸收塔的底部具有第一气体进口和第一液体出口，顶部具有第一液体进口和第一气体出口；第一换热器具有烟气进口、第一过热蒸汽进口和烟气排放口；第二换热器具有第一进口和第二出口；第二换热器具有第二进口和第一出口；解析塔的顶部具有第二液体进口和第二气体出口，底部具有第二液体出口和气相入口；再沸器具有水蒸汽进口、第二过热蒸汽进口和气相出口；冷凝器具有气体入口、水蒸汽出口和二氧化碳出口。吸收塔的第一气体进口与湿法脱酸设备的烟气出口相连，吸收塔的第一气体出口与第一换热器的烟气进口相连，吸收塔的第一液体进口与第二换热器的第二出口相连，吸收塔的第一液体出口与第二换热器的第一进口，第二换热器的第二进口与解析塔的第二液体出口相连，第二换热器的第一出口与解析塔的第二液体进口相连，解析塔的气相入口与再沸器的气相出口相连，解析塔的第二气体出口与冷凝器的气体入口相连，再沸器的水蒸汽进口与冷凝器的水蒸汽出口相连，第一过热蒸汽进口、第二过热蒸汽进口分别与高温烟气余热锅炉的过热蒸汽出口相连。
工作时，焚烧炉焚烧固废所产生的高温烟气经SNCR脱硝后进入高温烟气余热锅炉进行余热回收利用，余热回收后的烟气温度降至500℃，再经过急冷塔后降至200℃，然后依次经过干法脱酸、布袋除尘、SCR脱硝后温度降至180℃，最后经过湿法脱酸后烟气温度约为55℃，烟气中CO2浓度为5.8%，55℃烟气通过引风机由吸收塔底部的第一气体进口进入吸收塔内部。配置质量浓度为25%的乙醇胺吸收溶液，吸收溶液通过吸收塔顶部的第一液体进口进入吸收塔内部，顶部进入的吸收溶液与底部进入的烟气逆向流动接触，以方便吸收溶液吸收烟气中的CO2成为低温富液，吸收塔的空塔流速为1.2m/s，液气比为8L/m³。被吸附CO2后的净化气体从吸收塔顶部的第一气体出口排出，排出的CO2体积浓度为412ppm，排出的烟气中N2,HCI,NOX，SO2的浓度几乎不变，净化气体经过第一换热器进行蒸汽-气换热加温除白后通过烟囱排出。第一换热器的热源通过高温烟气余热锅炉的过热蒸汽提供，过热蒸汽在第一换热器内与净化后烟气混合降温到120～150℃再通过烟气排放口排放。吸收CO2后的乙醇胺低温富液从吸收塔底部的第一液体出口排出，进入第二换热器，在第二换热器内对低温富液进行初步加温变为中温富液，中温富液经第二换热器的第一出口排出，进入解析塔。解析塔内吸附了CO2的乙醇胺中温富液在120～130℃条件下对CO2进行解析再生，解析去除CO2后的乙醇胺溶液温度升高，该高温吸收溶液返回第二换热器；再生后的CO2通过解析塔顶部第二气体出口排出，进入冷凝器，再经过冷凝器去除水分后提纯、储存。冷凝器回收的水蒸汽流入再沸器，再沸器内水蒸汽和高温烟气余热锅炉的过热蒸汽混一起后对解析塔进行加热，为解析塔提供120～130℃的解析环境。过热蒸汽进入再沸器后用来加热来自解析塔底部的富液，换热后的低温蒸汽经再沸器上的蒸汽出口排出，以备厂区其他用途，例如干燥物料，加热工艺水等。在第二换热器内高温吸收溶液与低温富液进行热交换，使得高温吸收溶液变为温度为40～60℃的低温吸收溶液然后低温吸收溶液通过第二出口排出，经第一液体进口进入吸收塔内，低温富液变为中温富液后进入解析塔。
本实用新型通过系统回收了烟气中93%以上的CO2，解析后的CO2纯度高达95%以上，并且该系统中的CO2再生能耗全部来自高温烟气的回收余热，解决了CO2捕获高能耗的问题，为危废焚烧烟气的净化提出新的方案。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：包括烟气净化系统和CO2捕获系统，所述CO2捕获系统安装在烟气净化系统的末端，所述烟气净化系统包括用来回收饱和蒸汽的高温烟气余热锅炉，所述CO2捕获系统由吸收装置、再生装置和热交换装置组成，所述烟气净化系统的高温烟气余热锅炉与热交换装置相连，所述热交换装置分别与吸收装置和再生装置相连。
2.根据权利要求1所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述吸收装置包括吸收塔，所述再生装置包括解析塔、冷凝器和再沸器，所述热交换装置包括第一换热器、第二换热器，所述吸收塔分别与第一换热器、第二换热器相连，所述第二换热器与解析塔相连，所述解析塔分别与冷凝器和再沸器相连，所述冷凝器与再沸器相连。
3.根据权利要求2所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述吸收塔与湿法脱酸设备相连。
4.根据权利要求3所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述第一换热器、第二换热器分别与高温烟气余热锅炉相连。
5.根据权利要求4所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述吸收塔的底部具有第一气体进口和第一液体出口，顶部具有第一液体进口和第一气体出口；所述第一换热器具有烟气进口；所述第二换热器具有第一进口和第二出口；所述吸收塔的第一气体进口与湿法脱酸设备的烟气出口相连，所述吸收塔的第一气体出口与第一换热器的烟气进口相连，所述吸收塔的第一液体进口与第二换热器的第二出口相连，所述吸收塔的第一液体出口与第二换热器的第一进口。
6.根据权利要求5所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述第二换热器具有第二进口和第一出口；所述解析塔的顶部具有第二液体进口和第二气体出口，底部具有第二液体出口和气相入口；所述第二换热器的第二进口与解析塔的第二液体出口相连，所述第二换热器的第一出口与解析塔的第二液体进口相连，所述解析塔的气相入口与再沸器的气相出口相连，所述解析塔的第二气体出口与冷凝器的气体入口相连。
7.根据权利要求6所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述再沸器具有水蒸汽进口和气相出口；所述冷凝器具有气体入口、水蒸汽出口；所述再沸器的水蒸汽进口与冷凝器的水蒸汽出口相连。
8.根据权利要求7所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述第一换热器具有第一过热蒸汽进口，所述再沸器具有第二过热蒸汽进口，所述第一过热蒸汽进口、第二过热蒸汽进口分别与高温烟气余热锅炉的过热蒸汽出口相连。
9.根据权利要求8所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述第一换热器具有烟气排放口，所述冷凝器具有二氧化碳出口。
10.根据权利要求1所述一种危废焚烧烟气净化及CO2捕获系统，其特征在于：所述烟气净化系统包括依次相连的SNCR装置、高温烟气余热锅炉、急冷塔、干法脱酸设备、布袋除尘器、SCR装置和湿法脱酸设备。
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