一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法与流程
本发明涉及二氧化碳捕集，特别是一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法。
背景技术：
1、随着社会的不断发展人们的生活水平不断提高，伴随而来的人们对于电力供应的需求也在不断增大，目前虽然在不断的开发新能源，但是火力发电仍然是主要的供电来源。火力发电厂通常采用煤炭作为燃料，煤炭燃烧后会释放出大量二氧化碳以及其它有害成分随着烟气一并排放入大气。而在现如今的市场环境中，对二氧化碳的需求量呈现升高趋势，如工业焊接保护气、钢渣矿化制建材、化工用二氧化碳、食品级二氧化碳市场。涉及到的现有技术包括：
2、1、公开号为cn216677687u的中国专利（发明创造名称：一种火力发电厂烟气二氧化碳捕捉装置），其二氧化碳捕捉装置包括烟气过滤单元、烟气冷却提水单元、动力单元和二氧化碳吸收单元；烟气过滤单元的一端连接火力发电厂烟囱，另一端连接动力单元，烟气冷却提水单元设置在动力单元和烟气过滤单元之间；动力单元连接二氧化碳吸收单元；能够收集火电厂烟囱排出的二氧化碳等污染环境的酸性废气，并进行利用。所得产品主要为碳酸钠，具有一定的应用价值；但是该专利文件中，仅利用吸收剂对二氧化碳进行处理吸收，对于烟气量大的情况来说，会导致大量的吸收剂消耗，增加了成本；
3、2、公开号为cn117942724a的中国专利（发明创造名称：一种基于碳捕集的三级膜分离系统），其三级膜分离系统包括：进气预处理模块，用于对原料气进行冷却及气液分离；二氧化碳膜分离模块，包括依次连接的一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元，所述一级膜分离单元与所述进气预处理模块连接；气体供压模块，分别设于所述一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元的上游，用于对进入到所述一级膜分离单元、二级膜分离单元和三级膜分离单元的气体分别进行压缩。本技术能够同时满足高捕集率、高捕集纯度及低能耗的要求；但是该专利文件中，仅通过膜分离的方式进行二氧化碳的分离，若是膜需要维护时，则不能进行二氧化碳捕集工作，不能实现二氧化碳的连续捕集，导致二氧化碳的捕集效率低。
4、基于以上，现有的二氧化碳捕集系统通常仅设置一种方式进行二氧化碳的捕集，一方面会消耗大量的吸收剂，另一方面还会发生在捕集过程中暂停二氧化碳的捕集情况，导致二氧化碳的捕集效率低，使用不便，因此设计一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法，解决了现有的二氧化碳捕集系统通常仅设置一种方式进行二氧化碳的捕集，一方面会消耗大量的吸收剂，另一方面还会发生在捕集过程中暂停二氧化碳的捕集情况，导致二氧化碳的捕集效率低，使用不便的问题。
2、为实现上述目的，根据本发明的实施例的一个方面，提出的本发明的技术方案为：一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，包括除尘单元、脱硫脱硝单元、化学处理单元，所述除尘单元用于对废气进行除尘得到无尘废气，所述脱硫脱硝单元用于对所述无尘废气进行脱硫脱硝得到清洁废气：
3、还包括捕集单元，除尘单元、脱硫脱销单元、捕集单元在废气流动方向上依次布置，所述捕集单元设有三个工作模式，所述三个工作模式分别为模式一、模式二以及模式三，捕集单元设置有气处理结构和封闭结构，封闭结构用于隔离气处理结构；
4、在所述捕集单元以所述模式一的状态工作的情况下，捕集单元捕集二氧化碳气体以及二氧化碳富液；
5、在所述捕集单元以所述模式二的状态工作的情况下，捕集单元仅通过气处理结构捕集二氧化碳气体；
6、在所述捕集单元以模式三的状态工作的情况下，所述封闭结构工作使气处理结构被隔离，捕集单元捕集二氧化碳富液；
7、所述化学处理单元用于对捕集单元在模式一以及模式三状态下工作时产生的二氧化碳富液进行后续处理。
8、可选地，当流入捕集单元的所述清洁废气的流量超过设定值时，所述捕集单元以所述模式一的状态工作；当流入捕集单元的所述清洁废气的流量不大于设定值时，所述捕集单元以所述模式二的状态工作。进一步可选地，所述捕集单元通过流量计与脱硫脱硝单元相互连通，流量计用于检测到所述捕集单元的所述清洁废气的流量。
9、可选地，在所述捕集单元以所述模式一的状态工作的情况下，捕集单元利用气处理结构与吸收剂捕集二氧化碳气体以及二氧化碳富液；
10、在所述捕集单元以所述模式二的状态工作的情况下，捕集单元仅通过气处理结构捕集二氧化碳气体；
11、在捕集单元需要维护的情况下，捕集单元以模式三的状态工作，其中封闭结构工作使气处理结构被隔离，捕集单元捕集二氧化碳富液。
12、可选地，所述捕集单元包括捕集箱，所述捕集箱上端开口处安装有两个密封顶盖，两个所述密封顶盖中心部位封闭贴合有中心固定板，所述捕集箱侧壁面上插装有二氧化碳排气阀，所述捕集箱侧壁面上、且位于二氧化碳排气阀一侧还插装有杂气排出阀，所述捕集箱侧壁面上还插装有富液排出阀，所述捕集箱侧壁面上插装有进液阀，所述中心固定板上安装有气处理结构，所述捕集箱内侧壁面上安装有封闭结构；
13、所述气处理结构包括分气流通管，所述分气流通管插装于中心固定板中心部位，所述分气流通管侧壁面上连通有横向进气管，所述横向进气管一端安装有第一阀门，所述第一阀门一端安装有主进气管，所述主进气管一端安装有流量计，所述主进气管另一端安装有第二阀门，所述第二阀门一端安装有底部进气管，所述底部进气管一端插装于捕集箱侧壁面底端部位，所述分气流通管一端套装有密封帽，所述密封帽上插装有杂气排管，所述杂气排管一端安装有气压启闭阀，所述捕集箱内侧壁面上安装有固定架，所述固定架上安装有与分气流通管同轴的分离排气管；
14、所述气处理结构还包括四个分离部，四个所述分离部以分气流通管为中心呈圆形阵列状安装于中心固定板下壁面上，每个所述分离部均包括驱动连接组件，所述驱动连接组件上安装有外圈套架，所述外圈套架内侧顶面上安装有内圈连接架，所述内圈连接架侧壁面上设有分离膜，四个所述分离部中的外圈套架封闭拼接在分气流通管一端以及分离排气管一端，四个所述分离部中的内圈连接架封闭拼接在分气流通管一端。
15、可选地，所述驱动连接组件包括滑槽，所述滑槽开设于中心固定板下壁面上，所述滑槽上活动安装有滑架，所述滑架上安装有第一气缸，所述第一气缸固定安装于中心固定板下壁面上，所述滑架下壁面安装有固定座以及电机，所述电机的驱动端活动插装于固定座上，所述电机的驱动端上固定套装有转架，所述外圈套架法兰连接于转架上。
16、可选地，所述封闭结构包括两个c型架，两个所述c型架对称安装于捕集箱内侧壁面上，两个所述c型架上均活动插装有封闭板，所述封闭板对准分气流通管一端，所述封闭板上开设有与分气流通管相匹配的豁口，所述封闭板与c型架之间安装有第二气缸。
17、可选地，所述封闭结构还包括两个第三气缸，两个所述第三气缸对称插装于捕集箱上，两个所述第三气缸的伸缩端均安装有活动连接罩，两个所述第三气缸上的活动连接罩封闭拼接在分气流通管一端以及分离排气管一端。
18、可选地，所述底部进气管一端安装有第一止逆阀。
19、可选地，所述分离排气管一端安装有第二止逆阀。
20、可选地，所述滑槽的横截面形状为t形结构。
21、可选地，所述第一气缸与中心固定板之间安装有稳固架。
22、可选地，所述杂气排管的外径尺寸大小小于分气流通管的内径尺寸大小。
23、为实现上述目的，根据本发明的实施例的另一个方面，提出的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集方法，包括以下操作步骤；
24、步骤1：火力发电厂产生的废气进入除尘单元中，除尘单元对废气中携带的灰尘进行清除，得到无尘废气；
25、步骤2：无尘废气进入脱硫脱硝单元中，脱硫脱硝单元对无尘废气中的硫、氮元素进行脱除，得到清洁废气；
26、步骤3：清洁废气进入捕集单元中，步骤3包括步骤：
27、步骤3.1.1：在所述捕集单元以所述模式一的状态工作的情况下，捕集单元捕集二氧化碳气体以及二氧化碳富液；
28、步骤3.2.1：在所述捕集单元以所述模式二的状态工作的情况下，捕集单元仅通过气处理结构捕集二氧化碳气体；
29、步骤3.3.1：在所述捕集单元以模式三的状态工作的情况下，所述封闭结构工作使气处理结构被隔离，捕集单元捕集二氧化碳富液。
30、可选地，在上述方法中，在步骤3.1.1中，当所述清洁废气的流量超过设定值时，所述捕集单元以所述模式一的状态工作；在步骤3.2.1中，当所述清洁废气的流量不大于设定值时，所述捕集单元以所述模式二的状态工作。进一步可选地，所述捕集单元通过流量计与脱硫脱硝单元相互连通，流量计用于检测到所述捕集单元的所述清洁废气的流量。
31、可选地，步骤3.1.1中，当流量计检测到清洁废气的流量超过设定值时，捕集单元以模式一工作，第一阀门开启，清洁废气通过横向进气管进入分气流通管与杂气排管之间部位，再从分气流通管的开口处排入由四个内圈连接架相互密封拼接的空间中，经过分离膜分离得到的二氧化碳进入由四个外圈套架相互密封拼接的空间与四个内圈连接架相互密封拼接的空间之间部位，再从分气流通管处排入捕集箱中，此时其它成分的气体留存在四个内圈连接架相互密封拼接的空间中，当其内气压值到达设定值时，气压启闭阀开启，其它成分的气体从杂气排管中排出，同时进液阀开启，吸收剂进入捕集箱中，第二阀门开启，清洁废气从底部进气管处进入捕集箱中，清洁废气与分离得到的二氧化碳气体共同接触吸收剂，得到二氧化碳富液，二氧化碳富液从富液排出阀处排出捕集箱，同时杂气排出阀开启，其余气体从杂气排出阀处排出；
32、所述方法还包括步骤3.1.2：化学处理单元工作，得到二氧化碳；
33、在步骤3.2.1中，当流量计检测到清洁废气的流量不大于设定值时，捕集单元以模式二工作，第一阀门与二氧化碳排气阀开启且第二阀门、进液阀、富液排出阀、杂气排出阀关闭，清洁废气仅经过分离膜分离二氧化碳，分离得到的二氧化碳气体从二氧化碳排气阀处排出；
34、所述方法还包括步骤3.2.2：在二氧化碳排气阀处收集二氧化碳气体；
35、在步骤3.3.1中，当气处理结构需要维护时，捕集单元以模式三工作，将两个密封顶盖从捕集箱顶部拆卸下来，随后控制第一气缸伸长，使滑架在滑槽中移动，四个外圈套架因此分离，随后电机工作，电机的驱动端带动转架转动，四个外圈套架因此转动，形成十字形状；
36、所述方法还包括步骤3.3.2：第二气缸伸长，使两侧的封闭板相互密封贴合且与分气流通管相互封闭贴合，两侧的c型架以及两侧的封闭板将捕集箱开口处进行密封遮挡，此时四个外圈套架位于两侧相互密封拼接的封闭板上方部位；
37、所述方法还包括步骤3.3.3：两个第三气缸的伸缩端进行伸长，使两侧的活动连接罩相互密封拼接，且与分气流通管一端以及分离排气管一端密封贴合；
38、所述方法还包括步骤3.3.4：第一阀门、第二阀门、进液阀、富液排出阀、杂气排出阀开启，吸收剂进入捕集箱中，清洁废气从分气流通管与底部进气管处共同进入捕集箱中，清洁废气与吸收剂接触，得到二氧化碳富液，再从富液排出阀处排出捕集箱其余气体从杂气排出阀处排出；
39、所述方法还包括步骤3.3.5：化学处理单元对二氧化碳富液进行处理，对二氧化碳进行捕集。
40、利用本发明的技术方案制作的适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法具有以下有益效果：
41、本系统包括除尘单元、脱硫脱硝单元、捕集单元、化学处理单元，其中的捕集单元具有三种工作模式，捕集单元例如通过流量计与脱硫脱硝单元相互连通，流量计检测到清洁废气的流量较大（例如超过设定值）时，捕集单元以模式一工作，利用气处理结构（例如气处理结构中的分离膜）与吸收剂同时对废气进行二氧化碳的捕集，再进入化学处理单元进行二氧化碳的捕集，提高了捕集效率；在流量计检测到清洁废气的流量较小（例如不大于设定值）时，捕集单元以模式二工作，仅通过气处理结构中的分离膜进行二氧化碳的捕集，节约了吸收剂的使用；当气处理结构需要维护时，捕集单元以模式三工作，封闭结构工作，使气处理结构被隔离，而捕集单元通过吸收剂正常对清洁废气进行处理，从而无需停止清洁废气的处理工作，且使用人员还可以正常维护气处理结构，提高了废气处理的效率。
技术特征：
1.一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，包括除尘单元、脱硫脱硝单元、化学处理单元，所述除尘单元用于对废气进行除尘得到无尘废气，所述脱硫脱硝单元用于对所述无尘废气进行脱硫脱硝得到清洁废气，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
9.根据权利要求5所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
10.根据权利要求5所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
11.根据权利要求6所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
12.根据权利要求6所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
13.根据权利要求5所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
14.一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集方法，利用权利要求1-13任一项所述的一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统，其特征在于，
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
技术总结
本发明公开了一种适用于火力发电厂的二氧化碳捕集系统以及方法，包括除尘单元、脱硫脱硝单元、化学处理单元及捕集单元。除尘单元、脱硫脱销单元、捕集单元在废气流动方向上依次布置，捕集单元具有三种工作模式。在清洁废气的流量较大时，捕集单元以模式一工作，同时对废气进行二氧化碳的捕集。在清洁废气的流量较小时，捕集单元以模式二工作，仅通过气处理结构进行二氧化碳的捕集，节约了吸收剂的使用。当气处理结构需要维护时，捕集单元以模式三工作，使气处理结构被隔离，而捕集单元仅通过吸收剂正常对清洁废气进行处理，这无需停止清洁废气的处理工作，且使用人员还可以正常维护气处理结构，提高了废气处理的效率。
技术研发人员：傅腾,高继录,曾光,周闯,赵笑言,张华君,郭波,徐漠北,雷凯超,林春雨,王昊
受保护的技术使用者：中电投东北能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23