CN219079111U - 基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，该系统包括碳化塔内顶部设有氨水喷淋件，氨水喷淋件通过第一氨水泵和第一氨水输送管与氨水槽连通，侧壁连通输气管，顶部连接第一排气管，底部连通排浆管，排浆管与颗粒状复合氮肥生产系统连接；洗氨塔连接第一排气管，顶部连通第二排气管与第一鼓风机，内部喷淋件与进水管连通，底部连通第一排液管；气体分离塔连通第二排气管，出气口连通氩气储罐，顶部连通第三排气管和第二鼓风机；精制塔入口连通第四排气管，顶部连通气体压缩机，底部连接第五排气管；氨合成塔顶部与第五排气管连通，侧壁入口连接氢气输送管，底部出口与液氨储槽连通。本实用新型实现了烟道气的全资源化利用。

Description

基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统

技术领域

本实用新型涉及环保化工技术领域，具体涉及基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统。

背景技术

烟道气包括且不限于石油、石蜡、煤炭、生物质、生活垃圾作为能源燃料燃烧或石油、石蜡、煤炭、生物质、生活垃圾作为原材料生产化工产品或工业生产或石灰石煅烧过程中由烟道或烟囱排出的对环境有污染的气态物质。烟道气的组成也非常复杂，以燃煤或生物质发电为例，气体成分主要有粉尘(烟尘)、氮气(N₂)、碳氧化物(CO、CO₂)、硫氧化物(SO₂、SO₃)、氮氧化物(NO、NO₂)、硫化氢(H₂S)、氩气(Ar)、有机质(碳氢化合物)等。

而上述烟道气所含物质中，除氮气、氩气基本无毒害外，其余物质排入大气，均会对环境造成严重危害。其中氮气是合成氨的主要原料，氮肥的生产离不开氮气。由于其本身化学性质稳定，因此也是良好的保护气体，若排入大气，则是对资源的巨大浪费；氩气是一种化学性质很稳定的惰性气体，也是工业上应用很广的稀有气体，在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门，对特殊金属，例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时，往往用氩作为焊接保护气，防止焊接件被空气氧化或氮化。此外，对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼，以及电子工业中也需要用氩作保护气。因此，氩气排入大气也是对资源的巨大浪费。所以建立基于碳中和的脱除烟道气中粉尘(烟尘)、二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物，并将氩气、氮气分离利用的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统具有十分重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中存在的问题，提供基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统。

本实用新型提供了基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，包括：

碳化塔，内顶部设有氨水喷淋组件，该氨水喷淋组件通过第一氨水泵和第一氨水输送管与氨水槽连通，侧壁连通输气管，顶部连接第一排气管，底部连通排浆管；

氧化剂发送器，与氧化剂输送管连通，所述氧化剂输送管通过三通管分别连接输气管和烟道气输送总管连通；

洗氨塔，侧壁连通第一排气管和引风机，所述洗氨塔的顶部连通第二排气管与第一鼓风机，内部设有与进水管连通的喷淋组件，底部连通第一排液管；

气体分离塔，侧壁入口与第二排气管连通，侧壁气体出口通过管路与氩气储罐连通，顶部连通第三排气管和第二鼓风机；

精制塔，入口与第三排气管连通，顶部通过第四排气管连通气体压缩机；

氨合成塔，顶部与第四排气管连通，侧壁入口连接压缩氢气输送管，底部出口通过第二排液管和第一液氨泵与液氨储槽连通。

优选地，所述液氨储槽通过第二液氨泵和液氨输送管与氨水槽连通。

优选地，所述第一排液管与氨水槽连通。

优选地，所述烟道气输送总管通过除尘器与烟气发生源连通，所述除尘器通过输送带与集尘室连通。

优选地，所述碳化塔侧壁底部还通过输风管与第三鼓风机。

优选地，所述烟道气输送总管、输气管、第一排气管、第二排气管、第三排气管以及第四排气管均为碳钢管；所述第一氨水输送管、排浆管、第一排液管、第二排液管以及液氨输送管均为PE管；所述氧化剂输送管为PE管、钢衬塑管或不锈钢管的任意一种。

优选地，所述气体分离塔、精制塔为碳钢材质，所述氨合成塔为不锈钢材质。

优选地，所述排浆管通过碳化塔出料口及液浆泵与稠厚器的入口连通，所述稠厚器排液口通过第三排液管和母液泵与氨水槽连通，所述稠厚器出料口通过第一皮带机与干燥器的进料口连通，所述干燥器排液口连通第四排液管和第二氨水泵与氨水槽连通，干燥器出料口通过第二皮带机与混合搅拌机连通，所述混合搅拌机的顶部通过输送带与复合稳定剂存储器连通，所述混合搅拌机出口通过第三皮带机与造粒机进口连通，所述造粒机的出口通过第四皮带机与滚动筛分机连通，所述滚动筛分机通过第五皮带机与包装机连通。

优选地，所述碳化塔、氨水槽、稠厚器、干燥器以及液氨罐的内衬均为PE或不锈钢材质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过除尘器将烟气中的粉尘(烟尘)收集起来，用于生产建筑材料或土壤调理剂或道路路基；

2.本实用新型在氧化剂存在下将烟气中的一氧化氮、二氧化硫氧化为二氧化氮和三氧化硫，以氨水为吸收中和剂，将碳化塔烟气中的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物与氨水发生化学反应，生成由碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵组成的复合氮肥，用于农林和饲草等；

3.本实用新型在分子筛存在下，通过气体分离塔将烟气中剩余的氮气和氩气分离，分离出的氩气用于飞机制造、造船、原子能工业、机械工业、电子工业和冶炼业，作为保护气体；分离出的氮气，通过精制塔精制纯化，在催化剂存在下，通过氨合成塔与氢气合成氨，通过液氨罐再将其送入氨水槽配制氨水，用于吸收碳化塔内的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物，生成含有碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的复合氮肥，还可用作化学工业的基础原料，实现了氩气和氮气的循环利用，避免了氩气和氮气的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的实际生产工艺流程图；

附图标记说明：

1烟道气产生源，2.烟道气输送总管，3.除尘器，4.集尘室，5.输气管，6.氧化剂发送器，7.氧化剂输送管，8.碳化塔，9.第一氨水泵，10.氨水槽，11.第三鼓风机，12.液浆泵，13.稠厚器，14.母液泵，15.干燥器，16.第二氨水泵，17.第二皮带机，18.混合搅拌机，19.复合稳定剂存储器，20.第三皮带机，21.造粒机，22.第四皮带机，23.滚动筛分机，24.包装机，25.引风机，26.洗氨塔，27.第一鼓风机，28.气体分离塔，29.氩气储罐，30.第二鼓风机，31.精制塔，32.气体压缩机，33.氨合成塔，34.第一液氨泵，35.液氨储槽，36.第二液氨泵。

具体实施方式

下面结合附图1，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。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的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。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，包括：

碳化塔8，内顶部设有氨水喷淋组件，该氨水喷淋组件通过第一氨水泵9和第一氨水输送管与氨水槽10连通，侧壁连通输气管5，顶部连接第一排气管，底部连通排浆管；

氧化剂发送器6，与氧化剂输送管7连通，所述氧化剂输送管7通过三通管分别连接输气管5和烟道气输送总管2连通；

洗氨塔26，侧壁连通第一排气管和引风机25，所述洗氨塔26的顶部连通第二排气管与第一鼓风机27，内部设有与进水管连通的喷淋组件，底部连通第一排液管；

气体分离塔28，侧壁入口与第二排气管连通，侧壁气体出口通过管路与氩气储罐29连通，顶部连通第三排气管和第二鼓风机30；

精制塔31，入口与第三排气管连通，顶部通过第四排气管连通气体压缩机32；

氨合成塔33，顶部与第四排气管连通，侧壁入口连接压缩氢气输送管，底部出口通过第二排液管和第一液氨泵34与液氨储槽35连通。

具体地，所述液氨储槽35通过第二液氨泵36和液氨输送管与氨水槽10连通，用于将液氨储槽35内的液氨配制成氨水作为碳化塔8内喷淋烟气中的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物的原料。

具体地，所述第一排液管与氨水槽10连通，用于将洗氨液送入氨水槽10调制氨水，再由第一氨水泵9打入碳化塔8的顶部，与逆流向上的烟道气进行气-液吸收反应。

具体地，所述所述烟道气输送总管2通过除尘器3与烟气发生源1连通，所述除尘器3通过输送带与集尘室4连通；本实用新型通过除尘器3将烟气中的粉尘(烟尘)收集起来，用于生产建筑材料或土壤调理剂或道路路基。

具体地，所述碳化塔8侧壁底部还联通输风管与第三鼓风机11，用于通过第三鼓风机11将空气通入碳化塔8的底部对反应生成物进一步氧化。

具体地，所述烟道气输送总管2、输气管5、第一排气管、第二排气管、第三排气管以及第四排气管均为碳钢管；所述第一氨水输送管、排浆管、第一排液管、第二排液管以及液氨输送管均为PE管；所述氧化剂输送管7为PE管、钢衬塑管或不锈钢管的任意一种。

具体地，所述气体分离塔28、精制塔31为碳钢材质，所述氨合成塔33为不锈钢材质。

具体地，所述排浆管通过碳化塔8出料口及液浆泵12与稠厚器13的入口连通，所述稠厚器13排液口通过第三排液管和母液泵14与氨水槽10连通，所述稠厚器13出料口通过第一皮带机与干燥器15的进料口连通，所述干燥器15排液口连通第四排液管和第二氨水泵16与氨水槽10连通，干燥器15出料口通过第二皮带机17与混合搅拌机18连通，所述混合搅拌机18的顶部通过输送带与复合稳定剂存储器19连通，所述混合搅拌机18出口通过第三皮带机20与造粒机21进口连通，所述造粒机21的出口通过第四皮带机22与滚动筛分机23连通，所述滚动筛分机23通过第五皮带机与包装机24连通，用于将碳化塔8内烟气中的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物与氨水发生化学反应，生成由碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵组成的复合氮肥，用于农林和饲草等。

具体地，所述碳化塔8、氨水槽10、稠厚器13、干燥器15以及液氨罐(35)的内衬均为PE或不锈钢材质。

本实用新型在氧化剂存在下将烟气中的一氧化氮、二氧化硫氧化为二氧化氮和三氧化硫，以氨水为吸收中和剂，将碳化塔烟气中的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物与氨水发生化学反应，生成由碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵组成的复合氮肥，用于农林和饲草等；

本实用新型在分子筛存在下，通过气体分离塔将烟气中剩余的氮气和氩气分离，分离出的氩气用于飞机制造、造船、原子能工业、机械工业、电子工业和冶炼业，作为保护气体；分离出的氮气，通过精制塔精制纯化，在催化剂存在下，通过氨合成塔与氢气合成氨，通过液氨罐再将其送入氨水槽配制氨水，用于吸收碳化塔内的二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物，生成含有碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的复合氮肥，还可用作化学工业的基础原料，实现了氩气和氮气的循环利用，避免了氩气和氮气的浪费。

具体的工作原理：

烟道气从烟气发生源(如燃烧炉等)1由烟道气输送总管2引出，进入除尘器3除尘，并将除尘后的粉尘送往集尘室4(收集的粉尘可用作建筑材料和制备土壤调理剂，用于农、林、草、绿地及酸性土壤的改良)，除尘后的烟道气由输气管5引出，由氧化剂发送器6制备的氧化剂经氧化剂输送管7将氧化剂喷入输气管5内，将烟气中的一氧化氮、二氧化硫氧化为二氧化氮和三氧化硫，经氧化后的烟道气送入碳化塔8的底部，并与由第一氨水泵9从氨水槽10将氨水打入碳化塔8顶部，并经氨水喷淋组件喷淋下落的氨水进行中和化学反应，同时再由第三鼓风机11将空气通入碳化塔8的底部对反应生成物进一步氧化生成碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵的混合浆液。

当混合浆液达到一定浓度时由液浆泵12抽出，并打入稠厚器13进行固液分离，分离出的母液经氨水泵14打入氨水槽10内，将仍含有较高水分的固体送入干燥器15进一步脱除液体部分(氨水)，脱除的液体经第二氨水泵16打入氨水槽10内，经干燥后的固体(含有碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵的粉状混合物，含水量符合国家相关肥料标准)经第二皮带机17送入混合搅拌机18内与来自复合稳定剂存储装置19的铵离子复合稳定剂进行混合，将混匀后的物料经第三皮带机20送入造粒机21进行造粒将造粒后的颗粒经第四皮带机22送入滚动筛分机23，将筛分出的粉末再次送入造粒机21重新造粒，将符合粒度要求的颗粒送入包装机24进行包装，即得到多元素粒状复合氮肥；

将碳化塔8内中和反应后的气体(主要是氮气和少量氩气和氨等)用引风机25送入洗氨塔26内，用于将气体夹带的氨洗除；洗氨液送入氨水槽10调制氨水，再由氨水泵9打入碳化塔8的顶部，与逆流向上的烟道气进行中和反应，生产含有碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵的混合液浆，循环往复。

洗氨后的气体主要是氮气和氩气，由第一鼓风机27送入装有分子筛的气体分离塔28进行氮气和氩气的分离，分离出的氩气送入氩气储罐29内；分离后的氮气中含有微量杂质，由第二鼓风机30送入精制塔31进行除杂纯化；经除杂纯化后的气体即为纯净氮气，将纯净的氮气送入气体气体压缩机32升压，升压后的氮气送入氨合成塔33，在氨催化剂存在下，与通入的压缩氢气发生合成反应生产液态氨，液氨由第一液氨泵34将液态氨送入液氨储槽35，再由第二液氨泵36抽出送入氨水槽10调制氨水，循环往复，以此即实现了基于碳中和的烟道气全资源化综合利用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，包括：

碳化塔(8)，内顶部设有氨水喷淋组件，该氨水喷淋组件通过第一氨水泵(9)和第一氨水输送管与氨水槽(10)连通，侧壁连通输气管(5)，顶部连接第一排气管，底部连通排浆管；

氧化剂发送器(6)，与氧化剂输送管(7)连通，所述氧化剂输送管(7)通过三通管分别连接输气管(5)和烟道气输送总管(2)连通；

洗氨塔(26)，侧壁连通第一排气管和引风机(25)，所述洗氨塔(26)的顶部连通第二排气管与第一鼓风机(27)，内部设有与进水管连通的喷淋组件，底部连通第一排液管；

气体分离塔(28)，侧壁入口与第二排气管连通，侧壁气体出口通过管路与氩气储罐(29)连通，顶部连通第三排气管和第二鼓风机(30)；

精制塔(31)，入口与第三排气管连通，顶部通过第四排气管连通气体压缩机(32)；

氨合成塔(33)，顶部与第四排气管连通，侧壁入口连接压缩氢气输送管，底部出口通过第二排液管和第一液氨泵(34)与液氨储槽(35)连通。

2.如权利要求1所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述液氨储槽(35)通过第二液氨泵(36)和液氨输送管与氨水槽(10)连通。

3.如权利要求2所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述第一排液管与氨水槽(10)连通。

4.如权利要求3所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述烟道气输送总管(2)通过除尘器(3)与烟气发生源(1)连通，所述除尘器(3)通过输送带与集尘室(4)连通。

5.如权利要求4所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述碳化塔(8)侧壁底部还通过输风管与第三鼓风机(11)。

6.如权利要求5所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述烟道气输送总管(2)、输气管(5)、第一排气管、第二排气管、第三排气管以及第四排气管均为碳钢管；所述第一氨水输送管、排浆管、第一排液管、第二排液管以及液氨输送管均为PE管；所述氧化剂输送管(7)为PE管、钢衬塑管或不锈钢管的任意一种。

7.如权利要求6所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述气体分离塔(28)、精制塔(31)为碳钢材质，所述氨合成塔(33)为不锈钢材质。

8.如权利要求7所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述排浆管通过碳化塔(8)出料口及液浆泵(12)与稠厚器(13)的入口连通，所述稠厚器(13)排液口通过第三排液管和母液泵(14)与氨水槽(10)连通，所述稠厚器(13)出料口通过第一皮带机与干燥器(15)的进料口连通，所述干燥器(15)排液口连通第四排液管和第二氨水泵(16)与氨水槽(10)连通，干燥器(15)出料口通过第二皮带机(17)与混合搅拌机(18)连通，所述混合搅拌机(18)的顶部通过输送带与复合稳定剂存储器(19)连通，所述混合搅拌机(18)出口通过第三皮带机(20)与造粒机(21)进口连通，所述造粒机(21)的出口通过第四皮带机(22)与滚动筛分机(23)连通，所述滚动筛分机(23)通过第五皮带机与包装机(24)连通。

9.如权利要求8所述的基于碳中和的烟道气全资源化综合利用耦合循环系统，其特征在于，所述碳化塔(8)、氨水槽(10)、稠厚器(13)、干燥器(15)以及液氨储槽(35)的内衬均为PE或不锈钢材质。

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