CN219209408U - 一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，具体涉及二氧化碳捕集技术领域，包括原料气鼓风机、除尘降温设备、冷却器以及气液分离罐，原料气鼓风机的入口连通烟道，原料气鼓风机的出口连通除尘降温设备的入口，除尘降温设备的出口连通冷却器的入口，冷却器的出口连通有气液分离罐的入口，气液分离罐的底部通过第一排水管线连通除尘降温设备的顶部，除尘降温设备顶部的一侧连通喷淋管线，除尘降温设备底部通过第二排水管线与废水管线连通，冷却器设置有冷却水进水管线和冷却水出水管线。目的是通过降低烟道气中游离水和烟尘，提高吸附剂吸附效率和使用寿命，避免游离水和SO₂结合腐蚀管道和设备，降低管道和设备材质，从而减少成本。

Description

一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统

技术领域

本实用涉及二氧化碳捕集技术领域，具体为一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统。

背景技术

火电厂(含燃煤、燃油、燃气火电厂)会产生大量高温烟道气，其中含有大量粉尘和10％～15％的二氧化碳，直接排放，既污染环境，又造成资源浪费。国内外常用变压吸附工艺捕集烟气中的二氧化碳，作为合成化学品的碳源。目前，电厂烟道气捕集技术中，较为成熟的是醇胺溶液吸收法和变压吸附法。变压吸附法具有能耗低、腐蚀性弱的优点，受到广泛关注。变压吸附技术的核心在吸附剂，吸附容量和选择性是恒量吸附剂的重要指标，然而烟气中的粉尘、游离水会降低吸附剂的选择性和吸附容量。因此，变压吸附捕集二氧化碳对烟气的预处理要求较高。

根据燃料种类、脱硫脱硝工艺不同，火电厂烟道气的组分不尽相同，但大多情况下，烟道气中二氧化碳浓度为10％～15％(V)，水含量4％～9％(V)、尘含量7～10mg/m³，游离水中CO₂含量230mg/L，还含有一定量的盐分、COD。变压吸附过程中，烟道气中游离水会与二氧化碳争夺吸附点位，并破坏吸附剂的结构，烟尘会堵塞吸附剂的孔隙和吸附剂间的间隙，上述情况会降低吸附剂的吸附效率和使用寿命。此外，烟气中游离水与SO₂结合，对管道和设备腐蚀性较大。因此，变压吸附捕集二氧化碳之前，对烟气进行预处理，除去烟气中的游离水和粉尘是十分必要的。

其中公布号为CN102872677A的专利文件公开了一种变频变压吸附净化富集糖厂烟道气中二氧化碳的方法，其中对烟道气预处理方法为，烟道气经水洗塔除尘、除渣后，经过复合分子筛深度精脱水干燥。该方法仅仅通过复合分子筛进行除水，没有用冷却器先除去大部分水，对于含水量较高的烟道气，除水效率不高。公布号为CN106731443A的专利文件公开了降低燃煤烟道气CO₂捕集能耗的烟气预处理系统，设计了一种布置于脱硫塔烟气出口烟道气上的直接接触式换热器，换热器内部设置有喷淋层和除雾器，外侧设有真空闪蒸装置和蒸汽压缩装置，实现脱硫后烟气温度降低，含湿量降低并将余热再次利用的效果。但该申请采用接触式换热，烟气与喷淋水接触换热后通过除雾器除去携带的液滴，且没有用分子筛深度脱水，除水并不充分。

因此，本领域技术人员提供了一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是通过降低烟道气中游离水以及烟尘，提高吸附剂吸附效率和使用寿命，避免游离水和SO₂结合腐蚀管道和设备，降低管道和设备材质，从而减少投资。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，包括原料气鼓风机、除尘降温设备、冷却器以及气液分离罐，所述原料气鼓风机的入口连通烟道，所述原料气鼓风机的出口通过进气管线连通所述除尘降温设备的入口，所述除尘降温设备的出口连通所述冷却器的入口，所述冷却器的出口连通有所述气液分离罐的入口，所述冷却器底部出口高于气液分离罐的入口，所述气液分离罐的底部通过第一排水管线连通除尘降温设备的顶部，预处理后的烟气从所述气液分离罐的顶部排出，所述除尘降温设备顶部的一侧连通喷淋管线，所述除尘降温设备底部通过第二排水管线与废水管线连通，所述冷却器上的两侧分别设置有冷却水进水管线和冷却水出水管线。

本实用新型的有益效果是：

1、经过烟气预处理系统，控制气体中水的露点，避免气体中含有游离水，消除了游离水对对吸附剂选择性的干扰和结构的破坏，提高吸附剂的吸附效率和使用寿命，避免游离水和SO₂、NO_X结合生成腐蚀性物质，可以降低管道和设备材质等级，减少投资成本；同时，避免盐分、COD进入吸附系统，保证吸附剂吸附效率和吸附剂寿命，同时减少盐分对管道和设备的腐蚀；

2、烟气通过所述除尘降温设备进行除尘，控制烟气的含量＜1mg/m3可解决烟尘堵塞吸附剂孔隙和填装间隙，避免造成气体在塔内分布不均匀，和短路，有效解决吸附效率降低和吸附剂寿命缩短的问题；

3、烟气除尘降温后，冷凝下的水通过水气分离后送入除尘降温设备做喷淋水，既能减少外界补加的喷淋水量，又能充分利用低温水，提高除尘降温的效果，降低能耗；

4、烟气的处理流程短，除游离水和除粉尘的效率高。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述除尘降温设备的顶部远离所述喷淋管线的一侧连通有喷淋液循环管线的一端，所述喷淋液循环管线的另一端连通有循环泵的出口，所述循环泵的入口连通有所述除尘降温设备的底部。

采取上述进一步方案的有益效果是，循环泵将含尘量较低的洗涤烟气的喷淋水循环使用，可减少洗涤水用量，降低能耗。

进一步，所述喷淋液循环管线上连接有喷淋液外排管线。

采取上述进一步方案的有益效果是，当喷淋液含尘量较高时，仅靠除尘降温设备底部第二排水管线，难以及时将喷淋液排出，利用阀门控制喷淋液流向，借助循环泵将喷淋液通过喷淋液外排管线排出，提高除尘降温效果。

进一步，所述的第一排水管线上靠近所述气液分离罐底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第一排净口。

采取上述进一步方案的有益效果是，通过第一排水管线上的“U”形管段形成的液封，可以防止净化后的烟气从底部排水管线排出，取代排液控制系统，节省投资，且稳定可靠。

进一步，所述的第二排水管线上靠近所述除尘降温设备底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第二排净口，所述第二排水管线的最高处低于所述进气管线与所述除尘降温设备的入口，并高于所述循环泵的入口。

采取上述进一步方案的有益效果是，通过第二排水管线上的“U”形管段形成的液封，既可以确保除尘降温设备内保持一定的液位，防止循环泵抽空，又可以防止烟气通过第二排水管线排出，取代排液控制系统，节省投资，且稳定可靠。

进一步，所述气液分离罐罐内顶部设置有除沫器或除雾器。

采取上述进一步方案的有益效果是，除沫器能减少原料气夹带游离水，提高除水效果。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、原料气鼓风机；2、除尘降温设备；3、冷却器；4、气液分离罐；5、废水管线；6、喷淋管线；7、循环泵；8、除沫器；9、进气管线；10、第一排水管线；11、第二排水管线；12、喷淋液循环管线；13、喷淋液外排管线；14、冷却水进水管线；15、冷却水出水管线；16、第一排净口；17、第二排净口。

具体实施方式

以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，包括原料气鼓风机1、除尘降温设备2、冷却器3以及气液分离罐4，所述原料气鼓风机1的入口连通烟道，所述原料气鼓风机1的出口通过进气管线9连通所述除尘降温设备2的入口，所述除尘降温设备2的出口连通所述冷却器3的入口，所述冷却器3的出口连通有所述气液分离罐4的入口，所述冷却器3底部出口高于气液分离罐4的入口，所述气液分离罐4的底部通过第一排水管线10连通所述除尘降温设备2的顶部，预处理后的烟气从所述气液分离罐4的顶部排出，所述除尘降温设备2顶部的一侧连通喷淋管线6，所述除尘降温设备2底部通过第二排水管线11与废水管线5连通，所述冷却器3的两侧分别设置有冷却水进水管线14和冷却水出水管线15。

所述除尘降温设备2的顶部远离所述喷淋管线6的一侧连通有喷淋液循环管线12的一端，所述喷淋液循环管线12的另一端连通有循环泵7的出口，所述循环泵7的入口连通有所述除尘降温设备2的底部，除尘、除水后的烟气从所述气液分离罐4顶端排出。

所述喷淋液循环管线12上连接有喷淋液外排管线13。

所述的第一排水管线10上靠近所述气液分离罐4底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第一排净口16。

所述的第二排水管线11上靠近所述除尘降温设备2底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第二排净口17，所述第二排水管线11的最高处低于所述进气管线9与所述除尘降温设备2的入口，并高于所述循环泵7的入口。

所述气液分离罐4内顶部设置有除沫器8，也可设置有除雾器，所述除沫器8或除雾器可采用折流板式除沫器。

本实施案例中，使用时，脱硫脱硝后电厂烟气经过原料气鼓风机1加压至0.03MPa.G～0.2MPa.G，加压后的烟气进入除尘降温设备2通过喷淋管线6内的喷淋水进行除尘和降温，且与喷淋液循环管线12连通的循环泵7可实现对喷淋水的循环使用，喷淋水含尘量较高时，从除尘降温设备2底部连通的废水管线5排出界外，或借助循环泵7通过喷淋液外排管线13排出界外，并将烟气中的含尘量控制在小于1mg/m3，除尘降温后的烟气随后进行冷却器3进行冷却，烟气需冷却至0～20℃除去凝水，随后进入气液分离罐4将被冷却器3冷凝的游离水从原料气中除去，并经过第一排水管线10送到除尘降温设备2的顶部作为喷淋水，气液分离罐4内顶部设置有除沫器8，可以减少烟气夹带水分。通过第一排水管线10上的“U”形管段形成的液封，可以防止净化后的烟气从底部排水管线排出，取代排液控制系统，节省投资，且稳定可靠，通过第二排水管线11上的“U”形管段形成的液封，既可以确保除尘降温设备内保持一定的液位，防止循环泵7抽空，又可以防止烟气通过第二排水管线11排出，取代排液控制系统，节省投资，且稳定可靠。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，包括原料气鼓风机(1)、除尘降温设备(2)、冷却器(3)以及气液分离罐(4)，其特征在于，所述原料气鼓风机(1)的入口连通烟道，所述原料气鼓风机(1)的出口通过进气管线(9)连通所述除尘降温设备(2)的入口，所述除尘降温设备(2)的出口连通所述冷却器(3)的入口，所述冷却器(3)的出口连通有所述气液分离罐(4)的入口，所述冷却器(3)底部出口高于所述气液分离罐(4)的入口，所述气液分离罐(4)的底部通过第一排水管线(10)连通所述除尘降温设备(2)的顶部，预处理后的烟气从所述气液分离罐(4)的顶部排出，所述除尘降温设备(2)顶部的一侧连通喷淋管线(6)，所述除尘降温设备(2)底部通过第二排水管线(11)与废水管线(5)连通，所述冷却器(3)的两侧分别设置有冷却水进水管线(14)和冷却水出水管线(15)。

2.根据权利要求1所述一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，其特征在于，所述除尘降温设备(2)的顶部远离所述喷淋管线(6)的一侧连通有喷淋液循环管线(12)的一端，所述喷淋液循环管线(12)的另一端连通有循环泵(7)的出口，所述循环泵(7)的入口连通有所述除尘降温设备(2)的底部。

3.根据权利要求2所述的一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，其特征在于，所述喷淋液循环管线(12)上连接有喷淋液外排管线(13)。

4.根据权利要求2所述一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，其特征在于，所述的第一排水管线(10)靠近所述气液分离罐(4)底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第一排净口(16)。

5.根据权利要求2所述一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，其特征在于，所述的第二排水管线(11)靠近所述除尘降温设备(2)底部出口的一侧呈“U”形，并在“U”形管道的最低点设置有第二排净口(17)，所述第二排水管线(11)的最高处低于所述进气管线(9)与所述除尘降温设备(2)的入口，并高于所述循环泵(7)的入口。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种变压吸附捕集烟气二氧化碳的预处理系统，其特征在于，所述气液分离罐(4)内顶部设置有除沫器(8)。

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