CN115025593A - 一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及烟道气二氧化碳捕集技术领域，尤其为一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，包括固定板和转动连接在所述固定板的内侧的转动杆，所述转动杆的外侧固定连接有转轮吸附脱附床，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有外壳，位于右侧的所述固定板的左端固定连接有变频电机，本发明中由哌嗪溶液浸渍过的13X沸石构成的转轮吸附脱附床在吸附区吸附潮湿高温烟道气中的二氧化碳并脱水，在脱附区通过热空气对转轮吸附脱附床吸附的二氧化碳进行脱附，进而高温二氧化碳通过间壁换热器与冷空气换热降温，进而将换热后的热空气再次进行脱附，同时冷凝后的二氧化碳和降温后的二氧化碳气体分别回收，增加二氧化碳的捕集效率。
Description
技术领域
本发明涉及烟道气二氧化碳捕集技术领域，具体为一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***。
背景技术
二氧化碳是引起全球气候变暖温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献达到55%。目前，全世界每年向大气中排放的二氧化碳总量达到近300亿吨，二氧化碳利用量则仅为1亿吨左右，远不到排放总量的百分之一。
捕集二氧化碳的方法主要有4种，包括物理吸收法、吸附法、膜分离法及化学吸收法。其中，物理吸附的材料主要有活性炭、多孔类物质和分子筛等，化学吸附的材料主要有胺类物质和碱土金属氧化物及碱金属碳酸盐，这些吸附剂按照吸附温度的不同又可分为低温吸附剂和高温吸附剂。目前主流的工艺为低温吸附工艺，常用的吸收剂为胺类溶液。但是这类吸收剂在吸收前需对被吸附气体进行降温，使得能耗较大，同时存在一定的腐蚀性，因此极大地限制了应用及发展。然而在实际的CO2捕获过程中，吸收剂的吸附性能弱，捕集效率低，工业烟气温度一般在55～80℃，使用成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，以解决上述背景技术中提出的吸附性能弱、捕集效率低、成本高和对设备腐蚀性大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，包括固定板和转动连接在所述固定板内侧的转动杆，所述转动杆的外侧固定连接有转轮吸附脱附床，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有外壳，位于右侧的所述固定板的左端固定连接有变频电机，所述变频电机的主轴末端固定连接有第二链轮，所述第二链轮的外侧啮合有链带，所述转动杆的右端外侧固定连接有第一链轮，且第一链轮与链带啮合，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有主引风机，所述主引风机的出风口连通有烟囱，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有脱附风机，所述脱附风机的出风口连通有间壁换热器，所述间壁换热器的出气口连通有辅助升温器，且辅助升温器的另一端与转轮吸附脱附床连通，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有第一控制器。
优选的，所述主引风机的出风口连通有筒体，且烟囱通过筒体与主引风机的出风口连通，所述筒体的顶端内侧固定连接有水筒，所述水筒的外侧固定连接有螺旋片，且螺旋片与筒体固定连接，所述筒体的顶端外侧螺旋连接有第一筒盖，所述水筒的顶端外侧螺旋连接有第二筒盖，所述水筒的后端固定连接有温度传感器，所述水筒的内侧设置有水位传感器，所述筒体的右端固定连接有第二控制器，所述筒体的右侧设置有水泵，且水泵的出水口与水筒连通，所述筒体的右端固定连接有报警器。
优选的，所述转轮吸附脱附床包含吸附区和脱附区，所述主引风机的进风口通过吸附区与转轮吸附脱附床连通，所述脱附风机的进气口通过脱附区与转轮吸附脱附床连通，所述辅助升温器的出气口通过脱附区与转轮吸附脱附床连通。
优选的，所述水筒的左端内侧连通有出水管，所述出水管的内侧设置有蝶阀，所述出水管贯穿筒体并与其固定连接。
优选的，所述变频电机、辅助升温器、间壁换热器、主引风机和脱附风机均与第一控制器电连接，所述水泵、温度传感器和水位传感器均与第二控制器电连接。
优选的，所述间壁换热器的第一流体进气口与外界大气连通，所述间壁换热器的第一流体出气口与辅助升温器连通，所述间壁换热器的第二流体进气口与脱附风机的出风口连通，所述间壁换热器的第二流体出气口与二氧化碳回收***连通，所述间壁换热器的第二流体的出水口与二氧化碳冷凝水回收箱连通。
优选的，所述转轮吸附脱附床的外侧设置有传动机构，所述传动机构包含变频电机、第一链轮、第二链轮和链带。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，通过设置的第一控制器、变频电机、第一链轮、第二链轮、链带、转轮吸附脱附床、主引风机、脱附风机、间壁换热器和辅助升温器，可以保证烟道气二氧化碳的可靠捕集，避免高温的二氧化碳直接排入空气造成温室效应，同时增加热量损失，由哌嗪溶液浸渍过的13X沸石构成的转轮吸附脱附床在吸附区吸附潮湿高温烟道气中的二氧化碳并脱水，在脱附区通过热空气对转轮吸附脱附床吸附的二氧化碳进行脱附，进而高温二氧化碳通过间壁换热器与冷空气换热降温，进而将换热后的热空气再次进行脱附，同时冷凝后的二氧化碳和降温后的二氧化碳气体分别回收，增加装置的实用性。
2、本发明中，通过设置的水泵、温度传感器、水位传感器、蝶阀、螺旋片、主引风机、筒体、外筒、第二控制器和报警器，可以保证净化后烟气热量的可靠回收，同时便捷取用水筒里的热水，除去二氧化碳并脱湿后的烟道气通过加热凉水降温进行烟道气余热回收，同时对水筒里的水温和水位实时监测并反馈给第二控制器，增加装置的实用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明图1的A处结构示意图；
图3为本发明图1的B处结构示意图；
图4为本发明图1的C处结构示意图；
图5为本发明中烟道气处理的工艺流程图。
图中：1-转轮吸附脱附床、2-第一控制器、3-外壳、4-主引风机、5-脱附风机、6-间壁换热器、7-第二控制器、8-烟囱、9-辅助升温器、10-水泵、11-转动杆、12-固定板、13-链带、14-第一链轮、15-第二链轮、16-变频电机、17-筒体、18-螺旋叶、19-水筒、20-水位传感器、21-温度传感器、22-报警器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：
一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，包括固定板12，所述固定板12的内侧转动连接有转动杆11，所述转动杆11的外侧固定连接有转轮吸附脱附床1，转轮吸附脱附床1的外侧设置有外壳3，位于右侧的固定板12的左端固定连接有变频电机16，变频电机16的主轴末端固定连接有第二链轮15，第二链轮15的外侧啮合有链带13，转动杆11的右端外侧固定连接有第一链轮14，且第一链轮14与链带13啮合，转轮吸附脱附床1的外侧设置有主引风机4，主引风机4的出风口连通有烟囱8，转轮吸附脱附床1的外侧设置有脱附风机5，脱附风机5的出风口连通有间壁换热器6，间壁换热器6的出气口连通有辅助升温器9，且辅助升温器9的另一端与转轮吸附脱附床1连通，转轮吸附脱附床1的外侧设置有第一控制器2，使用过程中低温再生吸附转轮采用了特殊的无机硅酸盐材料，疏水基团采用特殊处理，固体吸附材料加强了在干燥空气中对二氧化碳的捕捉功能，提高了毛细管效应，脱附不需太高的能耗40-70℃即可。
沸石分子筛选用哌嗪溶液浸渍过的13X沸石，孔道尺寸为 0.5-1.2nm ，其每立方厘米的小孔足可吸附0.31g的二氧化碳，使用过程中吸附转轮***不仅消除主烟道白色烟雨，而且脱附时不会产生白色烟雨，同时沸石分子筛采用特殊处理的疏水基团，使用过程中第一控制器2是与转轮框架变频电机16及配套的变频电机16控制器，采用直流无刷变频电机16，增加稳定性和控制精度，显示屏可以直接显示准确的转轮转速r/h，使用时也可以直接输入设定转速进行调节。
主引风机4的出风口连通有筒体17，且烟囱8通过筒体17与主引风机4的出风口连通，筒体17的顶端内侧固定连接有水筒19，水筒19的外侧固定连接有螺旋片18，且螺旋片18与筒体17固定连接，筒体17的顶端外侧螺旋连接有第一筒盖，水筒19的顶端外侧螺旋连接有第二筒盖，水筒19的后端固定连接有温度传感器21，水筒19的内侧设置有水位传感器20，筒体17的右端固定连接有第二控制器7，筒体17的右侧设置有水泵10，且水泵10的出水口与水筒19连通，筒体17的右端固定连接有报警器22，使用过程中保证高温潮湿烟道气净化脱水后加热常温水进行烟气余热回收利用；转轮吸附脱附床1包含吸附区和脱附区，主引风机4的进风口通过吸附区与转轮吸附脱附床1连通，脱附风机5的进气口通过脱附区与转轮吸附脱附床1连通，辅助升温器9的出气口通过脱附区与转轮吸附脱附床1连通，使用过程中保证转轮吸附脱附床1在吸附区对潮湿的烟道气干燥吸附，进而在脱附区通过辅助升温器9排出的高温热空气对转轮吸附脱附床1上的二氧化碳进行脱水脱附；水筒19的左端内侧连通有出水管，出水管的内侧设置有蝶阀，出水管贯穿筒体17并与其固定连接，使用过程中保证水筒19内热水的可靠利用；变频电机16、辅助升温器9、间壁换热器6、主引风机4和脱附风机5均与第一控制器2电连接，水泵10、温度传感器21和水位传感器20均与第二控制器7电连接，使用过程中保证装置的自动控制；间壁换热器6的第一流体进气口与外界大气连通，间壁换热器6的第一流体出气口与辅助升温器9连通，间壁换热器6的第二流体进气口与脱附风机5的出风口连通，间壁换热器6的第二流体出气口与二氧化碳回收***连通，间壁换热器6的第二流体的出水口与二氧化碳冷凝水回收箱连通，使用过程中保证脱附后的高温二氧化碳气体与冷空气换热液化，保证二氧化碳的可靠回收，含有高热量脱附后的风与空气进行间壁式热交换，高热量脱附后的风释放显热和潜热，加热空气，空气冷凝高热量脱附后的风，使其温度下降并产生大量冷凝水；转轮吸附脱附床1的外侧设置有传动机构23，传动机构23包含变频电机16、第一链轮14、第二链轮15和链带13，使用过程中保证变频电机16稳定带动转轮吸附脱附床1转动。
工作流程：本发明装置在使用之前需通过外接电源供电，可以保证烟道气二氧化碳的可靠捕集，避免高温的二氧化碳直接排入空气造成温室效应，同时增加热量损失，使用过程中工作人员通过第二控制器7启动变频电机16带动第二链轮15转动，在链带13分别与第二链轮15和第一链轮14啮合传动的配合下，变频电机16通过第二链轮15带动链带13和第一链轮14转动，进而在转动杆11与固定板12转动连接的配合下第一链轮14带动转动杆11和转轮吸附脱附床1转动，转轮吸附脱附床1由外壳3罩住而与潮湿烟气直接接触，潮湿烟气由主引风机4提供动力，同时第一控制器2控制变频电机16带动转轮吸附脱附床1每小时旋转2到15 转，转轮上布满疏水性沸石分子筛，其为蜂窝状纵横排列的流道组成，烟道气正对转轮吸附脱附床1传送并流过这些流道时，二氧化碳就被吸附到吸附剂中，与此同时转轮本身的显热和吸附产生的吸附热使空气温度升高，进而使烟道气在吸附区除湿，烟道气净化除湿后被主引风机4排向烟囱8，这部分流道的吸附量随着转轮的旋转逐渐处于饱和，当这些吸附后的流道旋转到再生区时，辅助升温器9将冷空气升温到热空气，并在脱附风机5的配合下将热空气吸向转轮吸附脱附床1再生区，热空气流过这些蜂窝流道，含有固体吸附剂的流道壁受热，将吸附剂中的二氧化碳驱离出来，转轮分子筛吸附饱和后，由脱附风机5将干热空气抽向脱附区，将水脱除出来，然后浓缩后的潮湿烟气进入间壁式换热器与冷空气换热，冷凝成小液滴的同时加热了冷空气为干热空气，辅助升温器9将干热空气再热并通过脱附风机5鼓向脱附区进行脱附脱水，随着转轮的旋转和脱附的进行，蜂窝状的吸附剂流道恢复了吸附能力，又被旋转到吸附区，这样周而复始，吸附过程得以连续进行，沸石分子为哌嗪溶液浸渍过的13X沸石，孔道尺寸为 0.5-1.2nm ，其每立方厘米的小孔足可吸附0.31g的二氧化碳，吸附转轮***的吸附过程中，烟气经过转轮后，其中的二氧化碳被吸附于转轮沸石上，吸附效率一般为90%，然后对净化脱水后的烟气进行热量再回收，脱附过程中40到70℃的中高温脱附风将吸附在沸石上的二氧化碳脱附下来，脱附风量是吸附风量的几分之一至几十分之一，换热过程中含有高热量且脱附后的风通过间壁换热器6与空气进行间壁式热交换，高热量脱附后的风释放显热和潜热并加热空气，空气冷凝高热量脱附后的风，使其温度下降并产生冷凝水，而热空气再去对转轮吸附脱附床1再生区进行脱附，换热后的脱附风二氧化碳纯度在56%到80%并进入二氧化碳回收***，同时液化的二氧化碳气体进入二氧化碳冷凝水的回收水池，另外可以保证净化后烟气热量的可靠回收，同时便捷取用水筒19里的热水，主引风机4将烟道气鼓向转轮吸附脱附床1并对二氧化碳吸附后，主引风机4将净化脱水后的高温烟气鼓入筒体17，在筒体17和水筒19间螺旋片18的导向下，热气从筒体17顶侧螺旋下降对水筒19内侧的水进行加热，最后通过烟囱8鼓出，温度传感器21对水筒19内侧的水温实时监测并反馈给第二控制器7，若第二控制器7在净化后的烟气未鼓入筒体17时反馈的温度值较高并超过预定值，第二控制器7启动报警器22预警，提醒工作人员打开蝶阀及时收集热水，水位传感器20对水筒19里的水位实时监测并反馈给第二控制器7，若低于预定水位第二控制器7启动水泵10向水筒19内部泵水，水位传感器20实时监测水筒19里的水位，若达到预定值时第二控制器7停止水泵10泵水。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，包括固定板（12）和转动连接在所述固定板（12）内侧的转动杆（11），其特征在于：所述转动杆（11）的外侧固定连接有转轮吸附脱附床（1），所述转轮吸附脱附床（1）的外侧设置有外壳（3），位于右侧的所述固定板（12）的左端固定连接有变频电机（16），所述变频电机（16）的主轴末端固定连接有第二链轮（15），所述第二链轮（15）的外侧啮合有链带（13），所述转动杆（11）的右端外侧固定连接有第一链轮（14），且第一链轮（14）与链带（13）啮合，所述转轮吸附脱附床（1）的外侧设置有主引风机（4），所述主引风机（4）的出风口连通有烟囱（8），所述转轮吸附脱附床（1）的外侧设置有脱附风机（5），所述脱附风机（5）的出风口连通有间壁换热器（6），所述间壁换热器（6）的出气口连通有辅助升温器（9），且所述辅助升温器（9）的另一端与转轮吸附脱附床（1）连通，所述转轮吸附脱附床（1）的外侧设置有第一控制器（2）。
2.根据权利要求1所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述主引风机（4）的出风口连通有筒体（17），且烟囱（8）通过筒体（17）与主引风机（4）的出风口连通，所述筒体（17）的顶端内侧固定连接有水筒（19），所述水筒（19）的外侧固定连接有螺旋片（18），且螺旋片（18）与筒体（17）固定连接，所述筒体（17）的顶端外侧螺旋连接有第一筒盖，所述水筒（19）的顶端外侧螺旋连接有第二筒盖，所述水筒（19）的后端固定连接有温度传感器（21），所述水筒（19）的内侧设置有水位传感器（20），所述筒体（17）的右端固定连接有第二控制器（7），所述筒体（17）的右侧设置有水泵（10），且水泵（10）的出水口与水筒（19）连通，所述筒体（17）的右端固定连接有报警器（22）。
3.根据权利要求1所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述转轮吸附脱附床（1）包含吸附区和脱附区，所述主引风机（4）的进风口通过吸附区与转轮吸附脱附床（1）连通，所述脱附风机（5）的进气口通过脱附区与转轮吸附脱附床（1）连通，所述辅助升温器（9）的出气口通过脱附区与转轮吸附脱附床（1）连通。
4.根据权利要求2所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述水筒（19）的左端内侧连通有出水管，所述出水管的内侧设置有蝶阀，所述出水管贯穿筒体（17）并与其固定连接。
5.根据权利要求2所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述变频电机（16）、辅助升温器（9）、间壁换热器（6）、主引风机（4）和脱附风机（5）均与第一控制器（2）电连接，所述水泵（10）、温度传感器（21）和水位传感器（20）均与第二控制器（7）电连接。
6.根据权利要求1所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述间壁换热器（6）的第一流体进气口与外界大气连通，所述间壁换热器（6）的第一流体出气口与辅助升温器（9）连通，所述间壁换热器（6）的第二流体进气口与脱附风机（5）的出风口连通，所述间壁换热器（6）的第二流体出气口与二氧化碳回收***连通，所述间壁换热器（6）的第二流体的出水口与二氧化碳冷凝水回收箱连通。
7.根据权利要求1所述的一种高效捕集烟道气二氧化碳的沸石转轮***，其特征在于：所述转轮吸附脱附床（1）的外侧设置有传动机构（23），所述传动机构（23）包含变频电机（16）、第一链轮（14）、第二链轮（15）和链带（13）。
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