一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统

本发明涉及能源化工领域，具体为一种针对工业炉排烟中捕集二氧化碳的应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统。

背景技术：

1、碳减排、碳中和对于环境生态保护和经济健康发展具有重大意义。为了有效实现碳减排和碳中和，增加二氧化碳气体的吸收循环利用效率，实现减少直接向大气排放二氧化碳是其中一个手段之一。

2、现有工艺中，co2捕集工艺由烟气预处理系统、填料吸收再生塔、排气洗涤系统、溶液煮沸器、胺回收加热器、产品气处理系统(包括冷凝器、气液分离器和压缩机)以及系统水平衡维持系统等组成。处理流程主要是烟道气由引风机送入吸收塔，其中co2被胺溶液吸收，尾气由塔顶排入大气。吸收co2后的富液由塔底经泵送入换热器，回收热量后送入再生塔，解吸出的co2气，经处理后送入精处理系统，经过压缩加压、除湿、脱硫、制冷等工序，最终得到产品液态co2。

3、现有技术主要针对的是在吸收二氧化碳的过程中，减少次生有毒有害气体的产生，或是延长装置的耐久性。公开号为cn115350567a的中国发明专利申请公开的技术方案中将二氧化碳吸收塔排出的烟气加速进入新增涡卷状通道，通过离心使得水珠与烟气分离，减少了烟气中氨水的外泄。公告号为cn204973485u的中国实用新型专利，公开的技术方案中，一个液体动力源促使二氧化碳吸收液在填料层与二氧化碳发生对流，提高材料的吸附效率。公告号为cn210171192u的中国专利公开的技术方案中，采用保护气体分布器向塔体内通入保护气，在塔体内壁上形成气膜，使吸收液与塔壁隔离，有效抵抗吸收液冲刷塔壁，防止塔壁腐蚀，延长设备的使用寿命，减少设备的检修次数，有效节约检修费用。此外，公开号为cn101962186a的中国发明专利申请公开的技术方案中，通过增加一个供热装置为二氧化碳吸收塔提供能源，但是该供热装置仍需要额外的载氧剂参与，实际上仍然是高能耗的。

4、由以上现有技术可以看出，目前大部分co2捕集装置中使用的溶液煮沸器、胺回收加热器等大多需要消耗额外的能源以提供足够的动力，导致机组净热效率降低，同时很难实现完全脱除co2。尽管目前诸如燃煤电厂、垃圾焚烧厂等中锅炉燃烧产生的co2都会进行减碳处理，但仍有数量相当的co2气体排入大气。同时，传统的减碳装置也会产生额外的能源消耗，使得总的co2产生率增加。因此，对于二氧化碳捕集流程中涉及的装置诸如溶液煮沸器、胺回收加热器和换热器，需要进一步优化捕集流程使得其中的物质流和能量流能够最大程度的利用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统。

2、本发明解决其技术问题所采用技术方案为：一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，包括工业锅炉、第一换热器、第二换热器、复合胺砜吸收塔、解吸塔、生物质气化炉、冷却塔和二氧化碳储罐，所述工业锅炉的烟气排放管上依次安装第一换热器和第二换热器，所述第二换热器的烟气出口与复合胺砜吸收塔的烟气入口连接，所述复合胺砜吸收塔的吸附液出口与解吸塔的物料输入口连接，所述解吸塔的解析出口通过冷却塔与二氧化碳储罐连接。

3、所述复合胺砜吸收塔的废气出口与烟囱连接，将排烟中不会被吸收的n2通过烟囱排放。

4、所述解吸塔的加热套上的冷凝水出口通过管路与第一换热器冷水入口连接，所述第一换热器的第一蒸汽出口与所述解吸塔的加热套上的蒸汽入口连接。

5、所述第一换热器的第二蒸汽出口与生物质气化炉连接；所述第一换热器的冷水入口设置补充水管。

6、所述第二换热器的空气入口设置风机，所述第二换热器的空气出口与生物质气化炉连接。

7、所述第二换热器的空气出口设置另一分支管路与工业锅炉连接。

8、所述解吸塔的解析出口与生物质气化炉连接。

9、所述解吸塔的胺液出口与所述复合胺砜吸收塔连接，将解吸后产生的吸附剂回收至所述复合胺砜吸收塔内循环利用。

10、所述冷却塔与二氧化碳储罐之间设置加压器。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、(1)能耗低，可循环：通过用加热套以及换热器等装置，利用工业炉排出的烟气余热产生蒸汽为co2捕集装置的解析过程提供能量，构建起一个可循环，且能耗低的工艺流程：(2)可实现碳零排放：结合co2捕集装置和生物质气化炉，工业炉烟气中产生的co2进入捕集装置，捕集后的小部分co2用于生物质气化炉中的反应，另外大部分co2用于地质封存，也就是说，co2捕集装置和生物质气化炉的co2反应率等于该系统的co2产出率，意味着整个系统的co2排放为零，实现了工艺流程的零碳排放；

13、(3)流程简单，可控性好：对于被复合胺砜溶液吸收的气体而言，存在最佳的解吸温度和解析时间，因此，可以根据工艺流程的实际需要，调整温度以获得最佳纯度和浓度的气体。

技术特征：

1.一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，包括工业锅炉、第一换热器、第二换热器、复合胺砜吸收塔、解吸塔、生物质气化炉、冷却塔和二氧化碳储罐，所述工业锅炉的烟气排放管上依次安装第一换热器和第二换热器，所述第二换热器的烟气出口与复合胺砜吸收塔的烟气入口连接，所述复合胺砜吸收塔的吸附液出口与解吸塔的物料输入口连接，所述解吸塔的解析出口通过冷却塔与二氧化碳储罐连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述复合胺砜吸收塔的废气出口与烟囱连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述解吸塔的冷凝水出口通过管路与第一换热器冷水入口连接，所述第一换热器的第一蒸汽出口与所述解吸塔的蒸汽入口连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述第一换热器的第二蒸汽出口与生物质气化炉连接；所述第一换热器的冷水入口设置补充水管。

5.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述第二换热器的空气入口设置风机，所述第二换热器的空气出口与生物质气化炉连接。

6.根据权利要求5所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述第二换热器的空气出口设置另一分支管路与工业锅炉连接。

7.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述解吸塔的解析出口与生物质气化炉连接。

8.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述解吸塔的胺液出口与所述复合胺砜吸收塔连接。

9.根据权利要求1所述的一种应用于工业炉的二氧化碳气体可循环捕集系统，其特征在于，所述冷却塔与二氧化碳储罐之间设置加压器。

技术总结
本发明公开一种应用于工业炉排放烟气中的二氧化碳气体可循环捕集系统，包括工业炉、第一换热器、第二换热器、复合胺砜吸收塔、解吸塔、生物质气化炉、冷却塔和二氧化碳储罐，所述工业锅炉的烟气排放管上依次安装第一换热器和第二换热器，所述第二换热器的烟气出口与复合胺砜吸收塔的烟气入口连接，所述复合胺砜吸收塔的吸附液出口与解吸塔的物料输入口连接，所述解吸塔的解析出口通过冷却塔与二氧化碳储罐连接。本发明解决了给CO<subgt;2</subgt;吸收塔的能源供给问题，也有效解决了因为CO<subgt;2</subgt;气体大量排放引起的温室效应问题。

技术研发人员：陈穗宏
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23