CN216191090U

CN216191090U - 一种放空气中回收氮气的装置

Info

Publication number: CN216191090U
Application number: CN202122514603.1U
Authority: CN
Inventors: 李玉雪; 戚励
Original assignee: Carbon And Technology Beijing Co ltd
Current assignee: Carbon And Technology Beijing Co ltd
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2031-10-19

Abstract

本实用新型提供一种放空气中回收氮气的装置，包括：放空气净化系统，用于将经过二氧化碳回收后的放空气进行冷却和除杂；氮气浓缩系统，用于对放空气净化系统净化后的放空气内所含氮气进行浓缩提纯；氮气存储设备，用于对氮气浓缩系统提纯后的氮气进行储存；从烟道气中回收氮气，用含有高浓度氮气的放空气做原料气制取氮气，能够降低能耗，回收过程中无其他废气产生，既可以提高氮气产气效率，又能降低能耗，进一步减少碳排放。设备稳定性好，寿命长；经过第一吸附塔组提纯后，得到浓度从99％～99.999％不等的氮气，成品氮气进入氮气储存系统以备后级使用。

Description

一种放空气中回收氮气的装置

技术领域

本实用新型属于锅炉烟道气的回收利用技术领域，具体涉及一种放空气中回收氮气的装置。

背景技术

对燃煤锅炉烟道气的二氧化碳捕集再利用是实现双碳目标的一种重要措施，且回收二氧化碳后的放空气中，氮气含量在90％左右，对其进行回收，既可以提高氮气产气效率，又能降低能耗，进一步减少碳排放。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种能够在烟道放空气体内提取氮气的系统。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种放空气中回收氮气的装置，包括：

放空气净化系统，用于将经过二氧化碳回收后的放空气进行冷却和除杂；

氮气浓缩系统，用于对所述放空气净化系统净化后的放空气内所含氮气进行浓缩提纯；

氮气存储设备，用于对氮气浓缩系统提纯后的氮气进行储存；

其中，所述放空气净化系统包括通过管路依次连通的压缩机和过滤器；

所述氮气浓缩系统包括多个吸附塔组，所述第一吸附塔组包括多个通过管路并联的第一吸附塔，其中，多个所述第一吸附塔的进气端对应连接在同一进气主管上，在所述进气主管上设有原料气进气阀；

所述第一吸附塔的出气端对应连接在同一排气主管上，在所述排气主管上设有成品氮气出气阀。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，在所述第一吸附塔内设有碳分子筛，以对氮气进行提纯，并将提纯后的氮气通过所述排气主管传输至氮气存储系统进行存储。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，所述放空气净化系统还包括放空气缓冲罐，所述放空气缓冲罐的进气端接通放空气的排气管路，所述放空气缓冲罐的出气端对应连接在压缩机上。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，所述氮气浓缩系统还包括净化气缓冲罐，所述净化气缓冲罐的进气端连通所述过滤器，出气端连通所述第一吸附塔组的进气主管。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，每个所述第一吸附塔的进气端与所述进气主管之间分别对应设置有阀门，每个所述第一吸附塔的出气端与所述排气主管之间分别对应设置有阀门。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，所述氮气存储设备为氮气储罐，在所述氮气储罐与所述第一吸附塔组之间设有增压机。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，所述增压机的出气端对应连接有存储管路，在所述存储管路上对应设有多个接口，多个所述氮气储罐分别以可拆卸的方式连接在所述接口上。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，每个所述接口上均设有阀门，所述氮气储罐上设有气压表。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，经过所述放空气净化系统的放空气经冷却和除杂后，其气体露点在-20℃以下，温度小于30℃，无重金属颗粒物。

如上所述的放空气中回收氮气的装置，优选，所述放空气净化系统与烟道排烟口之间设有碳氮分离系统，所述碳氮分离系统用于将烟气分离出含氮放空气和粗二氧化碳气体，其中，含氮放空气传输至氮气浓缩系统。

有益效果：本实用新型的从烟道气中回收氮气，用含有高浓度氮气的放空气做原料气制取氮气，能够降低能耗，回收过程中无其他废气产生，既可以提高氮气产气效率，又能降低能耗，进一步减少碳排放。设备稳定性好，寿命长。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型所提供具体实施例中回收系统的模块示意图；

图2为本实用新型所提供具体实施例中两个第一吸附塔的连接关系示意图；

图3为本实用新型所提供具体实施例中氮气储罐的连接关系示意图。

图中：1、放空气缓冲罐；2、压缩机；3、过滤器；4、净化气缓冲罐；5、第一吸附塔；6、增压机；7、氮气储罐；8、成品氮气出气阀；9、原料气进气阀；10、阀门；11、存储管路。

具体实施方式

下面将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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1-3所示，一种放空气中回收氮气的装置，包括：放空气净化系统，用于将经过二氧化碳回收后的放空气进行冷却和除杂；氮气浓缩系统，用于对放空气净化系统净化后的放空气内所含氮气进行浓缩提纯；氮气存储设备，用于对氮气浓缩系统提纯后的氮气进行储存；从烟道气中回收氮气，用含有高浓度氮气的放空气做原料气制取氮气，能够降低能耗，回收过程中无其他废气产生，既可以提高氮气产气效率，又能降低能耗，进一步减少碳排放。设备稳定性好，寿命长；其中，放空气净化系统包括通过管路依次连通的压缩机2和过滤器3；氮气浓缩系统包括多个吸附塔组，第一吸附塔组包括多个通过管路并联的第一吸附塔5，其中，多个第一吸附塔5的进气端对应连接在同一进气主管上，在进气主管上设有原料气进气阀9；第一吸附塔5的出气端对应连接在同一排气主管上，在排气主管上设有成品氮气出气阀8。经过第一吸附塔组提纯后，得到浓度从99％～99.999％不等的氮气，成品氮气进入氮气储存系统以备后级使用。

在本实施例中，第一吸附塔5可以根据需要进行选择，但不应小于2个，例如、3个、4个或者5个，具体根据放空气流量进行选择。

除此之外，原料气进气阀9和成品氮气出气阀8均为气动阀门10，通过电磁阀控制启闭，能够通过PLC控制器控制自动循环运行，浓缩后的氮气从第一吸附塔5的出气端流出，进入氮气储罐7。

其中，原料气进气阀9和成品氮气出气阀8均为市售控制阀，能够在PLC控制器的调节下进行流量控制。

在另一可选实施例中，在第一吸附塔5内设有碳分子筛，以对氮气进行提纯，并将提纯后的氮气通过排气主管传输至氮气存储系统进行存储。碳分子筛(市售产品)经过进行微结构和成分改良，抗毒性更强，寿命更长，从而氮气浓缩设备稳定性更好。

在另一可选实施例中，放空气净化系统还包括放空气缓冲罐1，放空气缓冲罐1的进气端接通放空气的排气管路，放空气缓冲罐1的出气端对应连接在压缩机2上。

相对应的，氮气浓缩系统还包括净化气缓冲罐4，净化气缓冲罐4的进气端连通过滤器3，出气端连通第一吸附塔组的进气主管。

在另一可选实施例中，每个第一吸附塔5的进气端与进气主管之间分别对应设置有阀门10，每个第一吸附塔5的出气端与排气主管之间分别对应设置有阀门10。各阀门10可以为气动阀门，并通过电磁阀进行控制，电磁阀可以连接在PLC控制器上，能够根据放空气流量对进行工作的第一吸附塔5的数量进行控制。

其中，氮气存储设备为氮气储罐7，在氮气储罐7与第一吸附塔组之间设有增压机6。通过增压机6进行压缩，氮气以高压或者液体状态进行存储，存储体积小。

在本实施例中，氮气储罐7上还设有排气口，排气口可连接在后级氮气消耗设备上，进行实时使用。

在另一可选实施例中，增压机6的出气端对应连接有存储管路11，在存储管路11上对应设有多个接口，多个氮气储罐7分别以可拆卸的方式连接在接口上。能够根据需要对氮气储罐7进行拆卸，当氮气储罐7后级产品无法及时消耗氮气时，可将氮气储罐7进行拆卸保存和运输。

在另一可选实施例中，每个接口上均设有阀门10，氮气储罐7上设有气压表。气压表可以为电磁气压表，并电性连接在PLC控制器上，当氮气储罐7内部压强达到一定标准后，控制器控制该氮气储罐7对应的阀门10进行闭合，保证氮气储罐7内的压强不会超压。

在另一可选实施例中，经过放空气净化系统的放空气经冷却和除杂后，其气体露点在-20℃以下，温度小于30℃，无重金属颗粒物。其中，过滤器3用于滤除重金属颗粒物，可根据实际需要进行过滤器3数量的删减，过滤器3为多个时，各过滤器3之间串联。

在其他实施例中，放空气净化系统与烟道排烟口之间设有碳氮分离系统，碳氮分离系统用于将烟气分离出含氮放空气和粗二氧化碳气体，其中，含氮放空气传输至氮气浓缩系统，碳氮分离系统的吸附压力为0.20-0.40MPa。

其中，碳氮分离系统包括依次连接的烟气压缩机、第一气液分离器、干燥器、第二吸附塔组、真空泵和第一缓冲罐，第二吸附塔组包括多台并联设置的第二吸附塔，每一第二吸附塔内均填充有吸附剂，用于分离二氧化碳和氮气；烟气压缩机的入口连通烟道气预处理系统，烟气压缩机的出口与第一气液分离器的入口连通，第一气液分离器的出口与干燥器的入口连通，干燥器的出口连通与第二吸附塔组的进气口连通，第二吸附塔组的顶部出气为含氮放空气，底部出气为粗二氧化碳气体，第二吸附塔组的塔顶出气口与氮气浓缩提纯系统连通，第二吸附塔组的塔底出气口与真空泵的入口连通，真空泵的出口与第一缓冲罐的入口连通，第一缓冲罐的出口与二氧化碳二次提纯系统连通。经碳氮分离系统后排出的含氮放空气中，氮气体积浓度为85％-90％(比如85％、89％或90％)，粗二氧化碳气体中二氧化碳的体积浓度为45％-80％(比如45％、46％、47％、48％、49％、50％、60％、70％或80％)。粗二氧化碳气体可通过二氧化碳二次提纯系统进行二氧化碳回收，在此不再对二氧化碳二次提纯系统进行赘述。

在另一可选实施例中，第一吸附塔组与氮气储罐之间还设有成品氮缓冲罐，即成品氮缓冲罐设置在第一吸附塔组的排气主管上，其中，成品氮缓冲罐的进气端连接在排气主管上，出气端接在增压机的进口上。

在一些实施例中，烟道排烟口与碳氮分离系统之间还应该设有烟道气预处理系统，至少包括冷却器、第二气液分离器和烟气引风机，冷却器的入口连通锅炉烟道，冷却器的出口连通第二气液分离器的入口，第二气液分离器的出口连通烟气引风机的入口，烟气引风机的出口连通碳氮分离系统。

在本实施例中，碳氮分离系统采用低压吸附模式，吸附压力为0.25MPa，改变了以往技术在1.0MPa下吸附的情况，且解吸气采用真空泵解吸，不但降低了能耗，而且提高了二氧化碳的回收率。氮气浓缩提纯系统，采用二次压缩模式，将压力从0.23MPa提高至0.8～1.0MPa，且只针对根据实际用户需求的氮气量选择压缩机的型号，比起针对大量烟气进行压缩的压缩机，此处压缩的气量为仅为烟气压缩的68％。本实施例中，烟气压缩从0.01MPa提至0.8～1.0MPa，放空气压缩是从0.23MPa提至0.8～1.0MPa。压缩的气量还减小为68％，由此可看出，本实用新型的系统节能效果显而易见。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种放空气中回收氮气的装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，在所述第一吸附塔内设有碳分子筛，以对氮气进行提纯，并将提纯后的氮气通过所述排气主管传输至氮气存储系统进行存储。

3.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，所述放空气净化系统还包括放空气缓冲罐，所述放空气缓冲罐的进气端接通放空气的排气管路，所述放空气缓冲罐的出气端对应连接在所述压缩机上。

4.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，所述氮气浓缩系统还包括净化气缓冲罐，所述净化气缓冲罐的进气端连通所述过滤器，出气端连通所述第一吸附塔组的进气主管。

5.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，每个所述第一吸附塔的进气端与所述进气主管之间分别对应设置有阀门，每个所述第一吸附塔的出气端与所述排气主管之间分别对应设置有阀门。

6.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，所述氮气存储设备为氮气储罐，在所述氮气储罐与所述第一吸附塔组之间设有增压机。

7.根据权利要求6所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，所述增压机的出气端对应连接有存储管路，在所述存储管路上对应设有多个接口，多个所述氮气储罐分别以可拆卸的方式连接在所述接口上。

8.根据权利要求7所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，每个所述接口上均设有阀门，所述氮气储罐上设有气压表。

9.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，经过所述放空气净化系统的放空气经冷却和除杂后，其气体露点在-20℃以下，温度小于30℃，无重金属颗粒物。

10.根据权利要求1所述的放空气中回收氮气的装置，其特征在于，所述放空气净化系统与烟道排烟口之间设有碳氮分离系统，所述碳氮分离系统用于将烟气分离出含氮放空气和粗二氧化碳气体，其中，含氮放空气传输至氮气浓缩系统。