CN206823510U - 一种适用于水泥窑烟气中co2连续捕集的装备*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，包括窑尾排风机、烟囱、烟气氧化净化器、N2/CO2膜分离装置、冷却器、烟气压缩机、CO2循环捕集塔、脱水干燥器、CO2冷却器、CO2压缩机、液化CO2储罐，窑尾排风机连通所述烟气氧化净化器的进气口，烟气氧化净化器的净化烟气出口连通N2/CO2膜分离装置的进气口，N2/CO2膜分离装置的富N2排出口连通烟囱、富CO2排出口依次通过冷却器和烟气压缩机连通所述CO2循环捕集塔，CO2循环捕集塔包括CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，交替连续进行CO2捕集和CO2离释。本实用新型不仅结构简单，具有工业实用性，而且实现了水泥生产线烟气的洁净化排放，实现了水泥企业的有效减排和低碳化生产，还实现了高效连续的CO2捕集分离。

Description

一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***
技术领域
本实用新型属于废气处理装置技术领域，具体涉及一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***。
背景技术
气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因，我国作为世界上最大的发展中国家，以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的CO2排放具有增长快、总量大的特点，而当前碳减排和应对气候变化的CCS(Carbon Captureand Storage,碳捕获与封存)或CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕获、利用与封存)技术的高投资、高捕集成本的运气经济性成为了推广应用的严重障碍，现有的CCS或CCUS技术的研究及示范应用主要集中在必须分离去除高浓度CO2的煤化工、合成气与煤电领域，而煤电领域集中在以IGCC(Integrated Gasification Combined Cycle，整体煤气化联合循环发电***)煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电技术的应用中。
由于目前最大的CO2排放点源主要是以煤为原料的电厂，在CO2捕集技术领域或CCS技术方面将CO2的捕获技术方法及***称之为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。
(1)燃烧前捕集：主要是以IGCC煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电(IGCC)技术为基础，先将煤气化，得到CO和H2，再经过水蒸气变换，CO转为CO2，然后通过分离或CO2捕获技术，分别得到高浓度的H2和CO2，H2可以燃烧发电或作为无碳能源输出。IGCC技术中实施CO2的捕集将使能源消耗增加10～40％，吨CO2捕集成本达20～50美元，其中CO2捕集液再生能源约占60％。
(2)燃烧中捕集：又称富氧燃烧捕集技术，先经利用空分***，将空气中所含大量的氮气除去，得到高纯度的O2，然后将高浓度O2引入燃烧***，利于CO2的进一步捕获和处理，或以纯氧作为助燃剂，同时在燃烧过程中对锅炉内加压，使得燃烧后烟气中的主要成分为CO2和水，分离水后，这样烟气中高浓度的CO2气体可以直接进行压缩捕捉。富氧燃烧捕集技术除投资高、运行成本高外，增加能源消耗20～50％，吨CO2捕集成本达50～90美元。
(3)燃烧后捕集：指直接对电厂燃烧后的烟气实施CO2的分离和捕集，捕集装置位于电厂烟气排放下游，可分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等。由于电厂排放的CO2浓度低、压力小，导致能耗及成本过大，尚不适宜大规模推广。
目前，CO2捕集即CO2的分离和提纯过程，已实现工业化的方法包括溶剂吸收法、吸附法、膜法和低温分离法等，这些方法大多能采用的是间隙式捕集。其中的溶剂吸收法包括化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法，已经被证实是目前所有CO2吸收方法当中技术最成熟、应用最广泛，而且具有适合进行大规模CO2捕捉潜力的技术方案。但捕获工艺复杂，投资大，易产生二次污染且有些溶剂具有毒性，溶剂需要再生需消耗大量能源，捕集成本高。其中的膜分离技术是借助混合气体中各组分在膜中渗透速率的不同而获得分离的方法，目前用于分离CO2的膜材料主要有醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯等聚合物。对于大规模的CO2捕集***，膜方法在成本上及可靠性要求上还有较大的差距。其中的变压吸附法(Pressure Swing Adsorption,PSA)的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附量随压力的变化而不同，该技术具有工艺过程相对简单，能耗较低，能够从合成氨变换气中脱除和回收CO2。其中的低温分馏分离技术是在低温下将气体中各种组分按照工艺和要求冷凝下来，然后用蒸馏法将其中各类物质按照蒸发温度的不同逐一加以分离。该方法适用于天然气中CO2、H2S含量较高，以及在用CO2进行3次采油时，采出气中CO2含量和流量出现较大波动等情形，工艺设备投资费用较大，能耗较高。
迄今为止，大多数的CO2捕集技术仍处于研发阶段，即便是实施IGCC的煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电，CO2捕集电厂与未实施捕集技术的电厂相比，需要多消耗10％～40％的能源，CO2捕集的高成本造成燃煤电厂也难有实施CO2捕集的积极意愿。而当前各国CCS或CCUS技术的CO2应用技术也集中于液化C0驱油、驱气、地质与海洋封注的研究与应用，而地质与海洋封注客观上造成的环境危害不可预期。
至今，在世界范围内的水泥生产领域虽有强调水泥企业的低碳减排问题，但尚未见任何具体的二氧化碳捕集、封闭和应用的研究或实践报道。而我国的水泥实际产能已逾35亿吨，干法回转窑生产线达1700多条。水泥生产企业为公认的高耗能高污染企业，是二氧化碳的主要排放源之一，不仅一次能源(煤)和二次能源(电)消耗大，且有大量的废弃余热和废气污染物排放，烟气环保达标排放时其排放的废气中污染物成份大多波动在CO212～29％、SO2 80～200mg/Nm3、NOx 100～400mg/Nm3、粉尘10～30mg/Nm3，且含有少量碳氢化合物、氟氯化合物和重金属，水泥生产因其工艺过程特性其窑炉烟气成分及性质与煤化工合成气、天然气、煤电烟气乃至IGCC气有显著的差异。水泥生产的CO2排放可分为原料碳酸盐的分解和燃料的燃烧产生的CO2的直接排放、及生产工艺过程消耗的外部电力等产生的间接排放。据中国建筑材料科学研究总院对我国水泥工业CO2排放分析，我国水泥生产过程原料分解、燃料燃烧和电力消耗的CO2排放量分别占水泥生产总排放量的59％、26％、12％，综合CO2排放系数为0.8045t/t，水泥行业CO2排放因子干法水泥为0.867t/t。我国水泥产能逾35亿吨，由此推断我国水泥工业的CO2年排放量达30亿吨。可见，我国水泥企业实施CO2减排更凸显紧迫性和必要性，但因尚缺失针对水泥窑烟气具体的CO2捕集技术的研究开发，加之现有CO2捕集技术应用的高成本问题已经远远超出水泥企业可承受的能力极限，且水泥生产因其工艺过程特性其窑炉烟气成分及流体性质与煤化工合成气、天然气、煤电烟气乃至IGCC气有显著的差异，对于本身价低(水泥价格低)利薄的水泥行业，至今尚未见任何水泥窑烟气中CO2捕集和应用技术的具体研究和实践报道。
为促进水泥企业节能减排，水泥企业虽政策性地要求建设了废气余热锅炉发电***，但由于现应用的窑头及窑尾的水介质余热锅炉的特点一般只能利用其中300℃以上的废气余热，大量的80℃～300℃的废气余热不能利用而直接排空造成热污染，同时，还有大量的其他高温设备辐射余热如水泥生产的主要设备—回转窑胴体的高温热辐射污染，回转窑的高温段胴体温度高达300℃～500℃，低温段胴体温度也达150℃～300℃，这些水泥生产中的高温设备现有的余热锅炉不能直接用来产生高温高压水蒸汽。
综上所述，降低水泥企业生产过程中对外界能耗(电、煤)的需求、降低环境污染物排放是必要的，迫切需要针对水泥生产工艺装备特点，开发一种能利用水泥生产过程中大量产生的废弃余热、降低成本、适用于水泥窑烟气CO2捕集的技术方法及装备***，以实现水泥生产的节能减排问题。
申请号为201510579908.7的实用新型专利申请公开了一种基于膜法分级捕集燃煤烟气中CO2的装置和方法，它是采用“先富集、后捕集”方法，分两步捕集脱硫净烟气中CO2：燃煤烟气净经脱硫装置后，由增压风机升压进入分离膜组件，通过调节增压风机与引风机之间的匹配关系保证分离膜组件的渗余侧处于正压状态；同时，调节渗透侧引风机，保证分离膜组件的渗透侧保持所需的负压状态；在增压风机、引风机、渗透侧引风机的共同作用下，在膜的两侧形成压差，压差驱动渗余侧烟气中的CO2向渗透侧渗透，实现对烟气中CO2的分离；渗余侧气体在引风机作用下由烟囱排出，渗透侧的小气量、高浓度CO2富集气体，在渗透侧引风机作用下进入深度CO2捕集装置，进一步被捕集。
该申请虽然公布了采用分离膜组件对燃煤烟气中CO2进行分离后再捕集，但是该分离膜组件两侧的风压必须由增压风机、引风机和渗透侧引风机的调节增压和提供风压才能实现,采用该装置能耗成本过大,不宜推广使用。
发明内容
本实用新型的主要目的是提供一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，旨在解决现有的CO2捕集装置结构复杂、洁净化不够、能耗高、造价高不易推广的问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，包括窑尾排风机、烟囱、烟气氧化净化器、N2/CO2膜分离装置、冷却器、烟气压缩机、CO2循环捕集塔、脱水干燥器、CO2冷却器、CO2压缩机、液化CO2储罐；所述尾排风机的排风口连通所述烟气氧化净化器的进气口，所述烟气氧化净化器用于脱除水泥窑烟气中的SO2、NOx、氯化物、氟化物、碳氢化合物、重金属及粉尘污染物，所述烟气氧化净化器的净化烟气出口连通所述N2/CO2膜分离装置的进气口，所述N2/CO2膜分离装置的富N2排出口连通烟囱、富CO2排出口依次通过冷却器和烟气压缩机连通所述CO2循环捕集塔；CO2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B交替连续进行CO2捕集和CO2离释，所述CO2循环捕释器A包括壳体、设于壳体底部的布气与排液装置和由上至下设于壳体内的气液分离装置、雾化喷淋装置、丝网捕获床装置、冷却/加热装置，所述壳体顶部还设有温压感应器；所述布气与排液装置连接所述烟气压缩机的出口，用于向壳体内送入富CO2烟气体，所述雾化喷淋装置用于雾化喷入CO2捕集剂，所述丝网捕获床装置包括设于支撑架上的水平丝网、垂直丝网和斜置丝网，所述冷却/加热装置连接废热蓄能装置，所述废热蓄能装置所蓄热能为水泥生产过程中产生的废弃余热，所述壳体A01顶部设有富N2气排出管路和CO2排出管路，所述富N2气排出管路中设有CO2传感器；所述富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，所述CO2排出管路依次连通脱水干燥器、CO2冷却器、CO2压缩机、液化CO2储罐。
优选地，所述窑尾排风机和所述烟气氧化净化器、所述烟囱之间设有电动三通风阀，所述电动三通风阀的进气口连通所述窑尾排风机，所述电动三通风阀的第一排气口连通所述烟气氧化净化器，所述电动三通风阀的第二排气口连通所述烟囱。
优选地，所述烟气氧化净化器包括净化器壳体、设于净化器壳体底部的污水净化分离装置、设于净化器壳体内的氧化剂雾化喷淋装置和氧化净化与水气分离主体装置、设于所述氧化净化与水气分离主体装置中部的净化液循环喷淋装置，所述净化液循环喷淋装置连通所述污水净化分离装置的净化水出口。
优选地，所述雾化喷淋装置包括环形管道、设于环形管道上的多个雾化喷嘴、连接所述环形管道的捕集剂进液管。
优选地，所述布气与排液装置包括设于所述壳体底部的CO2烟气体进气管和捕集剂排出管，所述捕集剂排出管依次连接捕集剂循环罐、循环泵，所述循环泵的出口连接所述捕集剂进液管。
优选地，所述捕集剂进液管上设有捕集剂进液管阀，所述CO2烟气体进气管上设有烟气进气阀，所述捕集剂排出管上设有捕集剂排出管阀，所述所述CO2烟气体进气管上设有烟气进气阀的进气端还设有烟气总阀。
优选地，所述冷却/加热装置包括盘管、热流进管道、热流出管道、冷流进管道、冷流出管道，所述盘管的蓄能流体进口连接所述热流进管道和所述冷流进管道的一端，所述盘管的蓄能流体出口连接所述热流出管道和所述冷流出管道的一端，所述热流进管道的另一端、所述热流出管道的另一端分别连接所述废热蓄能装置的两端，所述冷流进管道的另一端、所述冷流出管道的另一端分别连接蓄冷装置，所述蓄冷装置采用温度为0℃～20℃的冷能流体流体，包括地下水或NH3或CO2。
优选地，所述废热蓄能装置包括蓄集水泥生产过程中产生的300℃以上废弃余热或高温热能的蓄能装置、蓄集100℃～300℃废弃余热的蓄能装置、蓄集现有水介质余热发电后的100℃～170℃废弃余热的蓄能装置、蓄集高温设备150℃～500℃辐射热或传导废热的蓄能装置中的至少一种。
优选地，所述CO2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的若干套，所述烟气压缩机同时连接所述若干套CO2循环捕集塔，每一所述CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，每一所述CO2循环捕集塔的CO2排出管路依次连通所述脱水干燥器。
优选地，所述CO2循环捕集塔包括结构相同且串联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的若干套，所述烟气压缩机依次连接所述若干套CO2循环捕集塔，每一所述CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通N2储罐，位于上游的所述CO2循环捕集塔的CO2排出管路连通位于下游的所述CO2循环捕集塔的布气与排液装置。
与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：
一、本实用新型是结合水泥生产线工艺装备特点而开发，先对水泥窑烟气进行氧化净化，然后对制得的主要含N2、CO2和O2的混合净化烟气进行二氧化碳和氮分离，从而分理处分压升高的CO2气体，然后将该气体送入CO2循环捕集塔进行CO2连续捕集，得到纯CO2，不仅能实现水泥生产线烟气的洁净化排放，没有二次污染，实现水泥企业的有效减排和低碳生产，解决了现有的水泥行业烟气直接排放污染环境以及现有的CO2捕集设备易产生二次污染的问题，而且装备结构较简单，投资小，具有工业实用性，适于推广使用，解决了现有的CO2捕集设备工艺复杂、投资大、不易推广使用的问题。
二、本实用新型充分利用了水泥生产过程中尾排风机、70余米高的烟囱等这些现有的正常运行的设备设施，利用其正常的动力消耗作为主要动力，使得本实用新型整个装备***新增能耗极低，从而降低了运营成本，突破了现有CCS技术***包括IGCC***中CO2捕集的高投资、高能耗、高成本的瓶颈，具有经济性，解决了现有的CO2捕集设备能耗高、运营成本大的问题。
三、本实用新型CO2循环捕集塔采用双塔式设计，当所述CO2循环捕释器A进行CO2捕集时，所述CO2循环捕释器B进行CO2离释，当所述CO2循环捕释器A CO2捕集水合反应接近完全时，所述CO2循环捕释器B进行CO2捕集，由此交替循环进行，可连续不间断制得CO2进行储存，整个工艺过程不仅气流流通稳定，而且实现了CO2的连续高效捕集。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。
图2为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中CO2循环捕集塔的结构示意图。
图3为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中雾化喷淋装置的结构示意图。
图4为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中冷却/加热装置的结构示意图。
图5为本实用新型实施例二提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。
图6为本实用新型实施例三提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。
本实用新型的附图标号说明：
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型提出一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***。
实施例一
图1为本实用新型实施例一提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。图2为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中CO2循环捕集塔的结构示意图。图3为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中雾化喷淋装置的结构示意图。图4为图1提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***中冷却/加热装置的结构示意图。
请参阅图1至图4，适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，包括窑尾排风机1、烟囱3、烟气氧化净化器4、N2/CO2膜分离装置5、冷却器6、烟气压缩机7、CO2循环捕集塔8、脱水干燥器10、CO2冷却器11、CO2压缩机12、液化CO2储罐13；所述尾排风机1的排风口连通所述烟气氧化净化器4的进气口，所述烟气氧化净化器4用于脱除水泥窑烟气中的SO2、NOx、氯化物、氟化物、碳氢化合物、重金属及粉尘污染物，所述烟气氧化净化器4的净化烟气出口连通所述N2/CO2膜分离装置5的进气口，所述N2/CO2膜分离装置5的富N2排出口连通烟囱3、富CO2排出口依次通过冷却器6和烟气压缩机7连通所述CO2循环捕集塔8；CO2循环捕集塔8包括结构相同且并联设置的CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B交替连续进行CO2捕集和CO2离释，所述CO2循环捕释器A包括壳体A01/B01、设于壳体底部的布气与排液装置A02/B02和由上至下设于壳体内的气液分离装置A06/B06、雾化喷淋装置A03/B03、丝网捕获床装置A04/B04、冷却/加热装置A05/B05，所述壳体顶部还设有温压感应器A09/B09；所述布气与排液装置A02/B02连接所述烟气压缩机7的出口，用于向壳体内送入富CO2烟气体，所述雾化喷淋装置A03/B03用于雾化喷入CO2捕集剂，所述丝网捕获床装置A04/B04包括设于支撑架41上的水平丝网42、垂直丝网43和斜置丝网，所述冷却/加热装置A05/B05连接废热蓄能装置9，所述废热蓄能装置9所蓄热能为水泥生产过程中产生的废弃余热，所述壳体A01/B01顶部设有富N2气排出管路A07/B07和CO2排出管路A08/B08，所述富N2气排出管路中设有CO2传感器；所述富N2气排出管路连通烟囱3或N2储罐14，所述CO2排出管路依次连通脱水干燥器10、CO2冷却器11、CO2压缩机12、液化CO2储罐13。
本实用新型一方面提出了一种由烟气氧化净化器4、N2/CO2膜分离装置5和CO2循环捕集塔8构成的新***，从水泥厂窑尾收尘器后的窑尾排风机1排出的水泥窑烟气，先进入所述烟气氧化净化器4中脱除其中的氟、氯、硫、硝、碳氢化合物和重金属及粉尘污染物得到含N2、CO2和O2的混合净化烟气，然后进入所述N2/CO2膜分离装置5中进行二氧化碳和氮气分离，分离出富CO2烟气体，所述富CO2烟气体再进入所述CO2循环捕集塔8内通过水合物法或物理-化学吸附法进行CO2捕集和CO2离释，即可分离出纯CO2，整个装备***不仅结构简单，造价成本低，具有工业实用性，而且实现了水泥生产线烟气的洁净化排放，实现了水泥企业的有效减排和低碳化生产。
另一方面，本实用新型所述N2/CO2膜分离装置5的进气侧直接与所述窑尾排风机1连接，可以利用窑尾排风机1的鼓风作为正动力，出CO2侧与冷却器6和烟气压缩机7连接，可以利用烟气压缩机的负压抽吸力作为动力，出N2侧直接与高70余米的烟囱3连通，由于烟囱效应也会产生富N2侧的动力，由此本实用新型无需再消耗另外的能量来促进二氧化碳和氮的渗透分离，相比于现有的膜分离装置必须设增压风机和引风机必定需要消耗能量，本实用新型充分利用了水泥生产过程中窑尾排风机1、70余米高的烟囱3等这些现有的正常运行的设备设施，利用其正常的动力消耗作为主要动力，使得本实用新型采用的装备***新增能耗极低，大大降低了整个工艺过程中的能量消耗，从而降低了运营成本。
再一方面，本实用新型CO2循环捕集塔8采用双塔式设计，当所述CO2循环捕释器A进行CO2捕集时，所述CO2循环捕释器B进行CO2离释，当所述CO2循环捕释器A内水合反应接近完全，即当所述富N2气排出管路中通过CO2传感器监测到塔内CO2含量上升时，所述CO2循环捕释器A切换至CO2离释程序，所述CO2循环捕释器B切换进行CO2捕集，由此交替循环进行，可连续不间断制得CO2进行储存，整个工艺过程不仅气流流通稳定，实现了CO2的连续高效捕集，特别适用于气体流量大的水泥窑排放烟气中CO2的捕集。
还一方面，本实用新型所述丝网捕获床装置A04/B04内设有水平丝网和垂直/斜置丝网构成捕集-离释床大空间，与雾化喷淋装置A03/B03结合，使CO2捕集剂呈无数小液滴与富CO2烟气流接触，更以大流量通过捕集-离释床大空间内的水平丝网和垂直/斜置丝网与逆向流动的液膜接触，且以烟气在丝网间直接产生并湮灭无数的布膜与膜泡效应，一则强制性改变了液气运行轨迹和接触反应状态，借产生的无数复杂的液膜和膜泡，以超大比表面积的薄薄的液膜与烟气流中的CO2充分接触、快速高效地进行水合反应，二则借大丝网空间遍设的丝网的丝网诱导成核作用快速形成大量的CO2水合物晶核；与此同时，以冷却/加热装置A05/B05的冷能流体冷却连续移除强化吸收水合反应放出的大量化合热，维持捕集塔A内温度0℃～20℃(视情选择)；快速而高效的水合反应生成大量CO2水合物晶体聚集在捕集塔内的丝网大空间捕集-离释床/空间内，最后选择性捕集分离CO2后剩下的富N2气流继续向上经气液分离装置A06/B06将塔内大空间气液广泛融合的液气分离，液体沿塔内壁流下，富N2气体连续排出，直至水合反应接近完全。由此本实用新型采用CO2捕集剂对CO2进行吸收，且反应中采用水泥生产过程的废弃余热作为CO2离释所需的热能，大大降低了整个装备***的新增能耗，不仅具有较高的净化分离效果，而且有良好的节能效果。
进一步地，所述窑尾排风机1和所述烟气氧化净化器4、所述烟囱3之间设有电动三通风阀2，所述电动三通风阀2的进气口连通所述窑尾排风机1，所述电动三通风阀2的第一排气口连通所述烟气氧化净化器4，所述电动三通风阀2的第二排气口连通所述烟囱3。
所述电动三通风阀2在进行水泥窑烟气中CO2的捕集时导通所述烟气氧化净化器4、切断与所述烟囱3的连通，当不进行CO2捕集时，可使水泥窑烟气导通连接所述烟囱3，用于烟囱3内进出气体通道的安全检修。
进一步地，所述烟气氧化净化器4包括净化器壳体、设于净化器壳体底部的污水净化分离装置404、设于净化器壳体内的氧化剂雾化喷淋装置402和氧化净化与水气分离主体装置401、设于所述氧化净化与水气分离主体装置401中部的净化液循环喷淋装置403，所述净化液循环喷淋装置403连通所述污水净化分离装置404的净化水出口。
所述氧化剂雾化喷淋装置402用于雾化喷淋氧化净化剂，所述水泥窑烟气中的SO2、NOx、氯化物、氟化物、碳氢化合物及重金属于所述氧化净化与水气分离主体装置401内氧化固化为主要含硫酸盐、硝酸盐、氟盐、氯盐的废弃物，所述废弃物通过污水净化分离装置404进行固液分离，分离出的固体废弃物于底部排出收集，分离出的净化水通过净化液循环喷淋装置403重新引入所述烟气氧化净化器4中部进行循环喷淋，由此使得，经氧化固化脱污后产生的固体废弃物可作为水泥生产或化工原料利用，脱污产生的净化水可重新引入烟气氧化净化器4中进行雾化喷淋，实现了废弃物的循环再利用。
进一步地，所述雾化喷淋装置A03/B03包括环形管道31、设于环形管道31上的多个雾化喷嘴32、连接所述环形管道31的捕集剂进液管33。
CO2捕集剂通过所述捕集剂进液管33、环形管道31流至所述多个雾化喷嘴32处进行雾化喷洒。
进一步地，所述布气与排液装置A02/B02包括设于所述壳体底部的CO2烟气体进气管21和捕集剂排出管22，所述捕集剂排出管22依次连接捕集剂循环罐23、循环泵24，所述循环泵24的出口连接所述捕集剂进液管33。
从所述烟气压缩机7送来的富CO2烟气体通过所述CO2烟气体进气管21进入所述CO2循环捕集塔8内进行CO2捕集，CO2捕集离释后剩下的CO2捕集液由所述捕集剂排出管22排至所述捕集剂循环罐23内进行统一收集，待塔内下次CO2捕集要开始时，所述循环泵24将CO2捕集剂又重新泵入塔内所述雾化喷淋装置A03/B03进行CO2捕集剂的雾化喷淋，由此实现了原材料的循环利用。
进一步地，所述捕集剂进液管33上设有捕集剂进液管阀331，所述CO2烟气体进气管21上设有烟气进气阀211，所述捕集剂排出管22上设有捕集剂排出管阀221，所述所述CO2烟气体进气管21上设有烟气进气阀的进气端还设有烟气总阀212，所述富N2气排出管路A07/B07上设有N2气排出切换阀71，所述CO2排出管路A08/B08上设有CO2排出切换阀81。
所述捕集剂进液管阀331用于控制CO2捕集剂的输入，烟气总阀212用于控制从所述烟气压缩机7送来的富CO2烟气体的总通断，所述烟气进气阀211用于控制所述富CO2烟气体在所述CO2循环捕释器A(或CO2循环捕释器B)进行CO2捕集时开启、进行CO2离释时关闭，所述捕集剂排出管阀221用于塔内CO2离释完后CO2捕集剂及废液的排出，所述N2气排出切换阀71用于控制所述富N2气排出管路A07/B07在所述CO2循环捕释器A(或CO2循环捕释器B)进行CO2捕集时导通、进行CO2离释时切断，所述CO2排出切换阀81用于控制所述CO2排出管路A08/B08在所述CO2循环捕释器A(或CO2循环捕释器B)进行CO2捕集时切断、进行CO2离释时导通，由此保证CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B稳定地交替进行CO2捕集和CO2离释，实现高效连续的CO2捕集分离。
进一步地，所述冷却/加热装置A05/B05包括盘管51、热流进管道52、热流出管道53、冷流进管道54、冷流出管道55，所述盘管51的蓄能流体进口51m连接所述热流进管道52和所述冷流进管道54的一端，所述盘管51的蓄能流体出口51n连接所述热流出管道53和所述冷流出管道54的一端，所述热流进管道52的另一端、所述热流出管道53的另一端分别连接所述废热蓄能装置的两端，所述冷流进管道54的另一端、所述冷流出管道55的另一端分别连接蓄冷装置，所述蓄冷装置采用温度为0℃～20℃的冷能流体，包括地下水或NH3或CO2。
所述冷却/加热装置A05/B05除了可以为盘管式换热器，还可以为排管式换热器，对换热器的换热通道形状不做限定。所述热流进管道52、热流出管道53、冷流进管道54、冷流出管道55上分别设有相应的管道阀来控制管道的导通或关闭,以在塔内进行CO2捕集时输进冷能流体对塔内进行降温、塔内进行CO2离释时输入热能流体进行加热。
不限定地，所述冷能流体采用温度为0℃～20℃的冷能流体，用于吸收CO2捕集释放的反应热，能使塔内温度降下来即可。
进一步地，所述废热蓄能装置9包括蓄集水泥生产过程中产生的300℃以上废弃余热或高温热能的蓄能装置、蓄集100℃～300℃废弃余热的蓄能装置、蓄集现有水介质余热发电后的100℃～170℃废弃余热的蓄能装置、蓄集高温设备150℃～500℃辐射热或传导废热的蓄能装置中的至少一种。
所述废热蓄能装置9利用了水泥生产线废弃的大量余热作为CO2捕集的能源，降低了整个装备***的新增能耗，降低了运营成本，突破了现有CCS技术***中CO2捕集的高投资、高能耗、高成本的瓶颈，具有经济性。
实施例二
图5为本实用新型实施例二提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。
请参阅图5，本实施例二与实施例一的不同之处在于：所述CO2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的两套，第一套CO2循环捕集塔8包括CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，第二套CO2循环捕集塔8’包括CO2循环捕释器A’和CO2循环捕释器B’，每一所述CO2循环捕释器(A、B、A’、B’)的富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，每一所述CO2循环捕释器(A、B、A’、B’)的CO2排出管路依次连通所述脱水干燥器。
由此使得，经N2/CO2膜分离装置分离出的富CO2烟气体分成两股同时连续分别送入第一套CO2循环捕集塔和第二套CO2循环捕集塔中，第一套CO2循环捕集塔和第二套CO2循环捕集塔分别排出的N2气流都通过所述烟囱排放，第一套CO2循环捕集塔和第二套CO2循环捕集塔分离排出的CO2气流都被后段的干燥冷却压缩装置负压抽吸连续送入干燥器脱水，随后进行CO2储存。
采用两套并联设置的CO2循环捕集塔，可以倍增富CO2烟气的处理量，提高了CO2的收集效率。
实施例三
图6为本实用新型实施例三提出的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***的结构示意图。
请参阅图6，本实施例三与实施例一的不同之处在于：所述CO2循环捕集塔包括结构相同且串联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的两套，第一套CO2循环捕集塔包括CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，第二套CO2循环捕集塔包括CO2循环捕释器A”和CO2循环捕释器B”，所述烟气压缩机先连接第一套CO2循环捕集塔，第一套所述CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，第一套CO2循环捕集塔的CO2排出管路连通第二套CO2循环捕集塔的布气与排液装置，第二套CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通N2储罐，第二套CO2循环捕集塔的CO2排出管路连通脱水干燥器。
由此使得，经N2/CO2膜分离装置分离出的富CO2烟气体全部先送入第一套CO2循环捕集塔(A、B)进行CO2捕集离释，捕集分离出的N2气流直接通过烟囱排放或者送至N2储罐进行储存，捕集分离产生的富CO2气体送入第二套CO2循环捕集塔中再次进行CO2捕集离释，第二套CO2循环捕集塔分离排出的N2气流纯度高直接送至N2储罐进行储存，第二套CO2循环捕集塔分离排出的CO2气流被后段的干燥冷却压缩装置负压抽吸连续送入干燥器脱水，也进行CO2储存。
采用两套串联设置的CO2循环捕集塔单元，进一步有效提高了CO2收集的纯度。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，包括窑尾排风机、烟囱、烟气氧化净化器、N2/CO2膜分离装置、冷却器、烟气压缩机、CO2循环捕集塔、脱水干燥器、CO2冷却器、CO2压缩机、液化CO2储罐；
所述尾排风机的排风口连通所述烟气氧化净化器的进气口，所述烟气氧化净化器用于脱除水泥窑烟气中的SO2、NOx、氯化物、氟化物、碳氢化合物、重金属及粉尘污染物，所述烟气氧化净化器的净化烟气出口连通所述N2/CO2膜分离装置的进气口，所述N2/CO2膜分离装置的富N2排出口连通烟囱、富CO2排出口依次通过冷却器和烟气压缩机连通所述CO2循环捕集塔；
CO2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B，所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B交替连续进行CO2捕集和CO2离释，所述CO2循环捕释器A包括壳体、设于壳体底部的布气与排液装置和由上至下设于壳体内的气液分离装置、雾化喷淋装置、丝网捕获床装置、冷却/加热装置，所述壳体顶部还设有温压感应器；所述布气与排液装置连接所述烟气压缩机的出口，用于向壳体内送入富CO2烟气体，所述雾化喷淋装置用于雾化喷入CO2捕集剂，所述丝网捕获床装置包括设于支撑架上的水平丝网、垂直丝网和斜置丝网，所述冷却/加热装置连接废热蓄能装置，所述废热蓄能装置所蓄热能为水泥生产过程中产生的废弃余热，所述壳体顶部设有富N2气排出管路和CO2排出管路，所述富N2气排出管路中设有CO2传感器；
所述富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，所述CO2排出管路依次连通脱水干燥器、CO2冷却器、CO2压缩机、液化CO2储罐。
2.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述窑尾排风机和所述烟气氧化净化器、所述烟囱之间设有电动三通风阀，所述电动三通风阀的进气口连通所述窑尾排风机，所述电动三通风阀的第一排气口连通所述烟气氧化净化器，所述电动三通风阀的第二排气口连通所述烟囱。
3.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述烟气氧化净化器包括净化器壳体、设于净化器壳体底部的污水净化分离装置、设于净化器壳体内的氧化剂雾化喷淋装置和氧化净化与水气分离主体装置、设于所述氧化净化与水气分离主体装置中部的净化液循环喷淋装置，所述净化液循环喷淋装置连通所述污水净化分离装置的净化水出口。
4.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述雾化喷淋装置包括环形管道、设于环形管道上的多个雾化喷嘴、连接所述环形管道的捕集剂进液管。
5.如权利要求4所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述布气与排液装置包括设于所述壳体底部的CO2烟气体进气管和捕集剂排出管，所述捕集剂排出管依次连接捕集剂循环罐、循环泵，所述循环泵的出口连接所述捕集剂进液管。
6.如权利要求5所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述捕集剂进液管上设有捕集剂进液管阀，所述CO2烟气体进气管上设有烟气进气阀，所述捕集剂排出管上设有捕集剂排出管阀，所述所述CO2烟气体进气管上设有烟气进气阀的进气端还设有烟气总阀。
7.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述冷却/加热装置包括盘管、热流进管道、热流出管道、冷流进管道、冷流出管道，所述盘管的蓄能流体进口连接所述热流进管道和所述冷流进管道的一端，所述盘管的蓄能流体出口连接所述热流出管道和所述冷流出管道的一端，所述热流进管道的另一端、所述热流出管道的另一端分别连接所述废热蓄能装置的两端，所述冷流进管道的另一端、所述冷流出管道的另一端分别连接蓄冷装置，所述蓄冷装置采用温度为0℃～20℃的冷能流体流体，包括地下水或NH3或CO2。
8.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述废热蓄能装置包括蓄集水泥生产过程中产生的300℃以上废弃余热或高温热能的蓄能装置、蓄集100℃～300℃废弃余热的蓄能装置、蓄集现有水介质余热发电后的100℃～170℃废弃余热的蓄能装置、蓄集高温设备150℃～500℃辐射热或传导废热的蓄能装置中的至少一种。
9.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述CO2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的若干套，所述烟气压缩机同时连接所述若干套CO2循环捕集塔，每一所述CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通烟囱或N2储罐，每一所述CO2循环捕集塔的CO2排出管路依次连通所述脱水干燥器。
10.如权利要求1所述的适用于水泥窑烟气中CO2连续捕集的装备***，其特征在于，所述CO2循环捕集塔包括结构相同且串联设置的由所述CO2循环捕释器A和CO2循环捕释器B构成的若干套，所述烟气压缩机依次连接所述若干套CO2循环捕集塔，每一所述CO2循环捕集塔的富N2气排出管路连通N2储罐，位于上游的所述CO2循环捕集塔的CO2排出管路连通位于下游的所述CO2循环捕集塔的布气与排液装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107115776A (zh) * 2017-04-18 2017-09-01 长沙紫宸科技开发有限公司 一种适用于水泥窑烟气中co2连续捕集的装备***
CN109632416A (zh) * 2018-12-18 2019-04-16 安徽海螺集团有限责任公司 二氧化碳捕集纯化装置食品级成品制备检测***
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CN113896441A (zh) * 2021-11-08 2022-01-07 湖南常德南方水泥有限公司 一种水泥加工用的煤磨选粉机冷却器
CN117085456A (zh) * 2023-10-16 2023-11-21 太原理工大学 一种井内烟气捕集装置及方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107115776A (zh) * 2017-04-18 2017-09-01 长沙紫宸科技开发有限公司 一种适用于水泥窑烟气中co2连续捕集的装备***
CN109632416A (zh) * 2018-12-18 2019-04-16 安徽海螺集团有限责任公司 二氧化碳捕集纯化装置食品级成品制备检测***
CN113385010A (zh) * 2021-05-10 2021-09-14 安徽省环境科学研究院 一种发电厂用烟气二氧化碳捕集***及捕集方法
CN113896441A (zh) * 2021-11-08 2022-01-07 湖南常德南方水泥有限公司 一种水泥加工用的煤磨选粉机冷却器
CN113896441B (zh) * 2021-11-08 2022-09-13 湖南常德南方水泥有限公司 一种水泥加工用的煤磨选粉机冷却器
CN117085456A (zh) * 2023-10-16 2023-11-21 太原理工大学 一种井内烟气捕集装置及方法
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