CN217016044U - 一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，所述装置系统包括经第一管道依次连接的烟气预处理系统和二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳捕集系统包括并联设置的膜法捕集系统和胺法捕集系统，所述胺法捕集系统经第二管道与烟气预处理系统相连。所述装置系统可以得到二氧化碳体积浓度为8％‑30％的烟气，用来模拟水泥、钢铁等行业的尾气，实现无级调节且二氧化碳气体浓度保持稳定，提高了碳捕集测试平台的兼容性和适配性，为更多的碳捕集技术提供了测试条件，具有很好的先进性和示范性。

Description

一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳捕集技术领域，尤其涉及一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统。

背景技术

二氧化碳作为大气温室效应的主要元凶及全球天气异常的重要因素，减排二氧化碳是现今的重要研究课题之一。在二氧化碳的排放源中，以燃煤电站占据较高比重，其次是工业上的一些燃废气的排放及全球汽车废气排放，另外还有一些生活废气。

目前，燃煤电厂中捕集二氧化碳的方法主要有：化学吸收法、物理吸附法和生物处理法。其中，化学吸收法包括热钾碱法、醇胺法和氨水法；物理吸附法包括活性炭吸附法、分子筛吸附法和天然沸石吸附法等。还有一些正在研发的新技术，例如膜分离法、电化学法、化学链燃烧法、化学固定法、金属骨架法等等。

为了将二氧化碳捕集装置与现有的燃煤电厂进行较好地契合，使锅炉的改造成本较低，在烟气排入大气前增加二氧化碳的捕集环节。对于不同的燃煤电厂，其烟气浓度条件不同，需对应的分别进行测试。

CN208449052U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。但该测试平台仅仅是对电厂烟气进行二氧化碳捕集，测定该电厂设置的二氧化碳捕集装置的捕集效果，并不能改变二氧化碳浓度，开展不同二氧化碳浓度下二氧化碳捕集装置捕集效果的试验研究。

因此，开发一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，通过调节二氧化碳浓度以模拟不同行业和工艺的气体排放浓度，从而测试碳捕集技术的捕集效果。

实用新型内容

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，通过将胺法捕集系统产生的二氧化碳产品气返回烟气预处理系统从而调节烟气中二氧化碳浓度，能够满足不同烟气浓度条件的测试。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，所述装置系统包括经第一管道依次连接的烟气预处理系统和二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳捕集系统包括并联设置的膜法捕集系统和胺法捕集系统，所述胺法捕集系统经第二管道与烟气预处理系统相连。

本实用新型所述碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统将胺法捕集系统与烟气预处理系统相连，引导二氧化碳产品气返回烟气预处理系统，是因为胺法捕集系统产生的二氧化碳产品气的产量足够大，可以达到1000立方米每小时，纯度也很稳定，可以稳定在98％以上，而膜法捕集系统的二氧化碳产品气的产量最高才150立方米每小时，纯度最高89％，相比起来对二氧化碳浓度条件效果较差。本实用新型所述的装置系统通过调节胺法捕集系统产生的二氧化碳产品气与烟气的配比，可以将二氧化碳体积浓度调节到8％-30％之间的任意浓度实现无级调节，进而模拟出水泥、钢铁等行业的尾气，提高了碳捕集测试平台的兼容性和适配性，为更多的碳捕集技术提供了测试条件，适合大规模推广应用。

本实用新型所述装置系统设置烟气预处理系统的主要目的是降低烟气中的污染物的浓度，以减轻后续对整个系统的腐蚀程度，减少用于二氧化碳捕集的胺溶液的消耗与损耗。同时，控制烟气温度满足二氧化碳捕集系统的入口要求，有利于提高胺溶液的效能。

优选地，所述第一管道上设置有预留接口。

本实用新型优选所述第一管道上设置有预留接口，可以连接其他二氧化碳捕集系统进行测试，例如可以是活性炭吸附捕集系统、分子筛吸附捕集系统、热钾碱捕集系统或电化学捕集系统等。

优选地，所述烟气预处理系统经烟气进气管道与除尘装置相连。

本实用新型优选所述烟气预处理系统经烟气进气管道与除尘装置相连，可以将烟气中较大颗粒物去除，减少其对烟气预处理系统的影响。

优选地，所述除尘装置包括湿式电除尘器。

优选地，所述烟气进气管道上设置有增压风机。

本实用新型优选所述烟气进气管道上设置有增压风机，通过电机带动主动轴转动，使安装在主动轮上的齿轮带动从动轮上的齿轮，按相反方向同步旋转，使啮合的转子相随转动，从而使机壳与转子形成一个空间，烟气从进气口进入空间，这样的连续运动达到鼓风的目的。

优选地，所述烟气预处理系统包括依次连接的烟气增压风机和净化塔。

优选地，所述净化塔上部设置有除雾装置。

本实用新型所述烟气预处理系统中烟气从湿式电除尘器后的烟道引出后从净化塔底部进入，烟气自下往上流动，与从净化塔上部进入的冷却工业水逆流接触，降温及洗涤净化后的烟气由净化塔顶部进入除雾装置除去烟气中携带的游离态水分后进入二氧化碳捕集系统。分离出来的游离态水在重力作用下再回到净化塔底部。净化塔的液位由净化塔泵出口调门进行控制，当液位过高超出调门调节范围时，净化塔泵出口排放电动门开启，进行部分液体外排，以维持净化塔正常液位。烟气预处理系统出口烟气的温度可通过预处理碱液温度调节阀来控制。

优选地，所述膜法捕集系统包括膜分离装置。

本实用新型所述膜法捕集系统中经预处理达到要求后的烟气进入膜分离装置进行气体分离。经过膜分离后，在膜的渗透测，最终产品气进入压缩提纯系统，未透过膜组件的截留气体返回烟囱。所述膜分离装置由数支膜组件组成，所述膜组件是由高分子材料制成，它的耐压性能有一定的限制，过高的温度和压差会造成封头的破坏和丝膜失效。

优选地，所述胺法捕集系统包括依次连接的吸收塔、胺液系统和解吸塔。

优选地，所述胺液系统包括贫胺液系统和富胺液系统。

本实用新型所述胺法捕集系统中冷却后的烟气进入二氧化碳吸收塔，在吸收塔中烟气与贫胺液系统中的贫胺液对流，烟气中的二氧化碳被贫胺液吸收，吸收后的烟气经吸收塔顶排出。吸收了二氧化碳的贫胺液转变为富胺液，进入解析塔。从解吸塔喷淋而下的富胺液与自再沸器蒸发出来自下而上的蒸汽逆向接触，从而将富胺液中的二氧化碳解吸出来。富胺液再生成为贫胺液后返回解吸塔底部，完成整个解吸过程。

优选地，所述二氧化碳捕集系统与压缩提纯系统相连。

本实用新型所述压缩提纯系统包括依次设置的二氧化碳压缩装置、干燥装置系统、液化装置和精馏提纯装置。气态二氧化碳经二氧化碳压缩装置加压至2.5MPa，之后进入干燥装置系统的预冷装置，气态二氧化碳的温度从40℃降至10℃，经水分离装置将气态二氧化碳中夹杂的水去除，在装有分子筛和/或氧化铝的干燥装置中进一步干燥，之后在液化装置中被氨冷却至-20℃以下，冷凝为二氧化碳液体，最后在精馏提纯装置中得到高纯度的液态二氧化碳产品。

优选地，所述第二管道上设置有控制阀门。

本实用新型优选所述第二管道上设置有控制阀门，主要作用是调节进入增压风机入口烟道的二氧化碳气体量，从而调节烟气中二氧化碳浓度，以模拟不同行业和工艺的气体排放浓度，从而达到碳捕集测试平台的目的，测试不同碳捕集技术。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统可以得到二氧化碳体积浓度为8％-30％的烟气，进而模拟出不同行业的二氧化碳气体排放浓度，测试不同碳捕集技术对二氧化碳的捕集效果，提高了碳捕集测试平台的兼容性和适配性，为更多的碳捕集技术提供了测试条件，具有很好的先进性和示范性。

附图说明

图1是本实用新型提供的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统的示意图。

图中：1-第一管道；2-烟气预处理系统；3-膜法捕集系统；4-胺法捕集系统；5-第二管道；6-预留接口；7-除尘装置；8-增压风机；9-烟囱；10-压缩提纯系统。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本领域技术人员理应了解的是，本实用新型中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本实用新型的主要实用新型点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本实用新型对此不做特殊要求和具体限定。

作为本实用新型的一个具体实施方式，提供一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其示意图如图1所示。

所述装置系统包括经第一管道1依次连接的烟气预处理系统2和二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳捕集系统包括并联设置的膜法捕集系统3和胺法捕集系统4，所述胺法捕集系统4经第二管道5与烟气预处理系统2相连。

所述第一管道1上设置有预留接口6。所述烟气预处理系统2经烟气进气管道与除尘装置7相连。所述除尘装置包括湿式电除尘器。所述烟气进气管道上设置有增压风机8。所述除尘装置与烟囱9相连。

所述烟气预处理系统2包括依次连接的烟气增压风机和净化塔。所述净化塔上部设置有除雾装置。所述膜法捕集系统3包括膜分离装置。

所述胺法捕集系统4包括依次连接的吸收塔、胺液系统和解吸塔。所述胺液系统包括贫胺液系统和富胺液系统。

所述二氧化碳捕集系统与压缩提纯系统10相连。所述压缩提纯系统10包括依次设置的二氧化碳压缩装置、干燥装置系统、液化装置和精馏提纯装置。所述第二管道5上设置有控制阀门。

综上所述，本实用新型提供的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统可以得到二氧化碳体积浓度为8％-30％的烟气，用来模拟水泥、钢铁等行业的尾气，实现无级调节且二氧化碳气体浓度保持稳定，提高了碳捕集测试平台的兼容性和适配性，为更多的碳捕集技术提供了测试条件，适合大规模推广。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括经第一管道依次连接的烟气预处理系统和二氧化碳捕集系统，所述二氧化碳捕集系统包括并联设置的膜法捕集系统和胺法捕集系统，所述胺法捕集系统经第二管道与烟气预处理系统相连。

2.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述第一管道上设置有预留接口。

3.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述烟气预处理系统经烟气进气管道与除尘装置相连；

所述除尘装置包括湿式电除尘器。

4.根据权利要求3所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述烟气进气管道上设置有增压风机。

5.根据权利要求3所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述除尘装置与烟囱相连。

6.根据权利要求5所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述烟气预处理系统包括依次连接的烟气增压风机和净化塔；

所述净化塔上部设置有除雾装置。

7.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述膜法捕集系统包括膜分离装置。

8.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述胺法捕集系统包括依次连接的吸收塔、胺液系统和解吸塔。

9.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述二氧化碳捕集系统与压缩提纯系统相连。

10.根据权利要求1所述的碳捕集系统中烟气二氧化碳浓度调节的装置系统，其特征在于，所述第二管道上设置有控制阀门。

Images