CN219502382U - 适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置，涉及烟气净化与温室气体减排技术领域，包括用于洗去烟气中的二氧化硫的预处理洗涤***、用于利用有机溶液胺液吸收烟气中二氧化碳的吸收***、用于加热富液分离再生胺液和二氧化碳的再生***、用于移走二氧化碳捕集***中反应产生的热量的换热***和用于去除胺液中无法再生的盐类的胺净化***；二氧化碳捕集***成模块化、小型化设计，将主要设备分别布置在集装箱内，将多个集装箱连接起来得到二氧化碳捕集装置，便于移动运输和现场快速组装；可通过增减集装箱的组合连接实现用户不同的捕集量需求，具有良好的适应性，为减少二氧化碳排放作出灵活的市场补充。

Description

适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置

技术领域

本实用新型属于烟气净化与温室气体减排技术领域，尤其涉及适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置。

背景技术

中国专利CN103143249公开了一种电站锅炉烟气中二氧化碳捕集方法与装置，适合于大规模化应用、运行稳定可靠、低能耗、高洁净的电站锅炉烟气中二氧化碳大规模捕集方法与装置。中国专利CN113813744B针对现有燃煤电站中溶液吸收法碳捕集经济性差的问题公开了一种提升燃煤锅炉烟气中CO₂捕集经济性的***和方法，都在为大规模二氧化碳捕集技术寻求解决方案。但是，大规模产业化二氧化碳捕集装置是固定的不能移动，最大负荷为设计值的110％，投资较大。

目前还有一些较小规模分散式或非连续排放二氧化碳的装置需要灵活实现碳捕集存在的市场空白。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置，减少二氧化碳排放，作出灵活的市场补充。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过如下的技术方案来实现：适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，包括预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***，所述预处理洗涤***用于洗去烟气中的二氧化硫，包括依次连接的水洗塔、分离器和引风机，所述吸收***用于利用胺液吸收烟气中的二氧化碳，包括依次连接的A段吸收塔、B段吸收塔和C段吸收塔，所述再生***用于分离再生胺液和二氧化碳，包括溶液煮沸器、A段再生塔、B段再生塔和气液分离器，所述换热***用于移走二氧化碳捕集***中反应产生的热量，所述胺净化***用于去除胺液中无法再生的盐类。

进一步地，所述换热***包括水洗塔冷却器，所述预处理洗涤***还包括水洗塔泵，所述水洗塔的下部与所述水洗塔泵连接，所述水洗塔泵与所述水洗塔冷却器连接，所述水洗塔冷却器与所述水洗塔的上部连接，所述引风机与所述A段吸收塔的下部连接。

进一步地，所述换热***还包括贫液冷却器和贫液泵，所述再生***还包括溶液贮槽和补液泵，所述吸收***还包括过滤器，所述溶液贮槽用于储存胺液，所述溶液贮槽、贫液泵和贫液冷却器依次连接，所述贫液冷却器的出口分别与所述胺净化***的入口、过滤器的入口连接，所述胺净化***的出口与所述贫液冷却器和所述过滤器连接的管道连接，所述过滤器的出口与所述A段吸收塔的上部连接，将用于吸收烟气中二氧化碳的胺液从所述A段吸收塔的上部喷出。

进一步地，所述换热***还包括内循环冷却泵、吸收塔间冷却器和洗涤液冷却器，所述吸收***还包括尾气洗涤泵；所述A段吸收塔的顶部与所述B段吸收塔的下部连接，所述A段吸收塔的下部与所述内循环冷却泵连接，所述内循环冷却泵与所述吸收塔间冷却器连接，所述吸收塔间冷却器与所述B段吸收塔的上部连接，所述B段吸收塔的顶部与所述C段吸收塔的下部连接，将去除二氧化碳后的烟气排入所述C段吸收塔，所述C段吸收塔用于去除烟气中的胺液，所述C段吸收塔的下部与所述尾气洗涤泵连接，所述尾气洗涤泵与所述洗涤液冷却器连接，所述洗涤液冷却器与所述C段吸收塔的上部连接，从而将用于去除烟气中胺液的脱盐水从所述C段吸收塔的上部喷出。

进一步地，所述换热***还包括贫富液换热器和再生气冷却器，所述吸收***还包括富液泵，所述再生***还包括再生塔间泵；所述B段吸收塔的下部与所述富液泵连接，所述富液泵分别与所述A段再生塔的上部、所述贫富液换热器的冷端进口连接，所述贫富液换热器的冷端出口与所述A段再生塔的中部连接，所述A段再生塔的下部通过所述再生塔间泵与所述B段再生塔的上部连接，所述溶液煮沸器与所述B段再生塔的下部连接，所述B段再生塔的顶部与所述A段再生塔的下部连接，所述A段再生塔的顶部与所述再生气冷却器连接，所述再生气冷却器与所述气液分离器连接，分离产出二氧化碳，所述B段再生塔的下部与所述贫富液换热器的热端入口连接，所述贫富液换热器的热端出口连接至所述溶液贮槽和贫液泵连接的管道上，使得再生胺液循环利用。

本申请提供适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，将上述的二氧化碳捕集***装设在至少五个集装箱内，各集装箱与外部留有接管口，各集装箱之间通过可拆卸管道连接，连接工艺物料及公用工程物料。

进一步地，二氧化碳捕集***中，预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***分别对应的集装箱的数量小于等于五个。

进一步地，二氧化碳捕集装置共包括五个集装箱，预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***分别装设在一个集装箱内。

进一步地，单套二氧化碳捕集装置二氧化碳捕集量不大于3万吨/年，可通过不同集装箱的组合连接实现用户不同的捕集量需求；比如一套碳捕集量为2万吨/年的***是5个集装箱，如果需要实现4万吨/年的碳捕集量，就需要再增加一套***5个集装箱。

适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***中，有机溶液胺液吸收烟气中的二氧化碳，受热后二氧化碳与胺液分离，二氧化碳作为产品进入下游工艺，胺液作为吸收剂再次循环利用。二氧化碳捕集***成模块化、小型化合理设计，将主要设备分别布置在集装箱内，将多个集装箱连接起来得到适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，便于移动运输和现场快速组装。可通过增减集装箱的组合连接实现用户不同的捕集量需求，具有良好的适应性；集装箱可选用国际标准集装箱常见的尺寸，视现场场地情况可以依次排列也可以相互叠放，为了最大化利用空间，降低主要塔设备的高度，将吸收塔、再生塔等设备进行分段设计、小型化设计，使设备在集装箱内合理而紧凑布置。

有益效果：

(1)本实用新型提供的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，将吸收塔、再生塔进行分段化、小型化设计，并将相关设备合理布置集成到集装箱内，最大化利用空间，占地面积小，便于移动运输和现场快速拆装，形式灵活，使产品具有良好的适应性。同时，产品采用模块化设计，可通过不同集装箱之间的组合连接实现用户不同的捕集量需求，更节省投资成本。

(2)本实用新型提供的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置通过集装箱可实现二氧化碳捕集装置的撬装设计，有效针对现有存量市场小容量分散式排放源进行批量捕集，减少二氧化碳排放。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型优选的实施例的结构示意图；

附图标记：1、水洗塔；2、水洗塔冷却器；3、水洗塔泵；4、分离器；5、引风机；6-A、A段吸收塔；6-B、B段吸收塔；6-C、C段吸收塔；7、内循环冷却泵；8、吸收塔间冷却器；9、洗涤液冷却器；10、尾气洗涤泵；11、过滤器；12、胺净化***；13、贫液冷却器；14、贫液泵；15、富液泵；16、补液泵；17、溶液贮槽；18、贫富液换热器；19-A、A段再生塔；19-B、B段再生塔；20、再生气冷却器；21、气液分离器；22、再生塔间泵；23、溶液煮沸器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

实施例：

如图1所示，在一个较佳的实施例中，本实用新型提供适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，包括预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***12，预处理洗涤***用于洗去烟气中的二氧化硫，吸收***用于利用有机溶液胺液吸收烟气中的二氧化碳，再生***用于加热富液分离再生胺液和二氧化碳，二氧化碳作为产品进入下游工艺，胺液作为吸收剂再次循环利用，换热***用于移走二氧化碳捕集***中反应产生的热量，胺净化***12用于去除胺液中无法再生的盐类，换热***和胺净化***12可提高二氧化碳在胺液中的吸收率。

预处理洗涤***包括水洗塔1、水洗塔泵3、分离器4和引风机5；

吸收***包括A段吸收塔6-A、B段吸收塔6-B、C段吸收塔6-C、尾气洗涤泵10、富液泵15和过滤器11；

再生***包括溶液煮沸器23、A段再生塔19-A、B段再生塔19-B、气液分离器2l、溶液贮槽17、补液泵16和再生塔间泵22；

换热***包括水洗塔冷却器2、洗涤液冷却器9、贫液冷却器13、吸收塔间冷却器8、内循环冷却泵7、贫富液换热器18、贫液泵14和再生气冷却器20；

胺净化***12采用离子交换设备，去除胺液中无法再生的盐，该***为现有成套设备。

各设备之间采用管道连接。

水洗塔l、分离器4和引风机5依次连接，引风机5放置在水洗塔1后面可防止风机腐蚀，水洗塔1的下部与水洗塔泵3连接，水洗塔泵3与水洗塔冷却器2连接，水洗塔冷却器2与水洗塔l的上部连接，水洗塔l的下部设置烟气入口、碱水补入口和排污口，水洗塔l下方补入碱水，通过水洗塔泵3和水洗塔冷却器2将水洗塔l底部补入的碱水抽入水洗塔l上方并冷却碱水。

引风机5与A段吸收塔6-A的下部连接，A段吸收塔6-A、B段吸收塔6-B和C段吸收塔6-C依次连接，通过补液泵16补入胺液，溶液贮槽17用于储存胺液，溶液贮槽17、贫液泵14和贫液冷却器13依次连接，贫液冷却器13的出口分别与胺净化***12的入口、过滤器11的入口连接，胺净化***12的出口与贫液冷却器13和过滤器11连接的管道连接，过滤器11的出口与A段吸收塔6-A的上部连接，将用于吸收烟气中二氧化碳的胺液从A段吸收塔6-A的上部喷出。

A段吸收塔6-A的顶部与B段吸收塔6-B的下部连接，A段吸收塔6-A的下部与内循环冷却泵7连接，内循环冷却泵7与吸收塔间冷却器8连接，吸收塔间冷却器8与B段吸收塔6-B的上部连接，B段吸收塔6-B的顶部与C段吸收塔6-C的下部连接，将去除二氧化碳后的烟气排入C段吸收塔6-C，C段吸收塔6-C用于去除烟气中的胺液，C段吸收塔6-C的下部与尾气洗涤泵10连接，在C段吸收塔6-C的下部与尾气洗涤泵10连接的管道上补入洗去烟气中胺液的脱盐水，C段吸收塔6-C的下部设置排污口，尾气洗涤泵10与洗涤液冷却器9连接，洗涤液冷却器9与C段吸收塔6-C的上部连接，从而将用于去除烟气中胺液的脱盐水从C段吸收塔6-C的上部喷出。

B段吸收塔6-B的下部与富液泵15连接，为了节能，富液泵15分别与A段再生塔19-A的上部、贫富液换热器18的冷端进口连接，贫富液换热器18的冷端出口与A段再生塔19-A的中部连接，A段再生塔19-A的下部通过再生塔间泵22与B段再生塔19-B的上部连接，泵加压增强循环，溶液煮沸器23与B段再生塔19-B的下部连接，B段再生塔19-B的顶部与A段再生塔19-A的下部连接，A段再生塔19-A的顶部与再生气冷却器20连接，再生气冷却器20与气液分离器2l连接，分离产出二氧化碳，B段再生塔19-B的下部与贫富液换热器18的热端入口连接，贫富液换热器18的热端出口连接至溶液贮槽17和贫液泵14连接的管道上，使得再生胺液循环利用。

利用上述二氧化碳捕集***捕集二氧化碳的包括如下过程：

洗涤：来自外界的烟气经引风机5升压后从水洗塔1下部进入水洗塔1，与从塔顶喷淋而下的碱性洗涤水逆流接触，烟气中的SO₂被洗去，同时温度降至40℃，除去SO₂的40℃烟气从水洗塔1顶流出，经分离器4进行气液分离后气体进入A段吸收塔6-A；

吸收：为了最大化利用空间，降低主要塔设备的高度，将吸收塔分为3段：A段吸收塔6-A、B段吸收塔6-B和C段吸收塔6-C，A段吸收塔6-A和B段吸收塔之间用管道连接，B段吸收塔6-B和C段吸收塔6-C之间用管道连接；胺液吸收二氧化碳反应主要发生在A段吸收塔6-A和B段吸收塔6-B内，C段吸收塔6-C主要作用是洗涤气体中的夹带的胺液，防止胺挥发污染空气。主要来自溶液贮槽17补充的胺液和来自B段再生塔19-B解吸后可供重复利用的胺液经过贫液泵14和贫液冷却器13后，一部分经过胺净化***12除去溶液中杂质，剩下的一部分与经过胺净化***12除去溶液中杂质后的胺液一起进入过滤器11，经过滤后的贫液从A段吸收塔6-A上部喷出。贫液与经过水洗塔l预处理(脱硫冷却)后从A段吸收塔6-A下部进入吸收塔的烟气逆流接触，然后烟气进入B段吸收塔6-B，烟气中约90％以上的CO₂被贫液吸收，吸收CO₂后的富液从B段吸收塔6-B底部流出经富液泵15加压后进入贫富液换热器18。被吸收CO₂后的烟气中夹带着部分富液在B段吸收塔6-B中继续上升至C段吸收塔6-C上部，作为洗涤段，脱盐水从C段吸收塔6-C上部进入，与上升烟气逆流接触，烟气中的胺被洗去后从C段吸收塔6-C顶排空。洗涤胺后的洗涤水通过尾气洗涤泵10加压，进入洗涤液冷却器9，与循环冷却水换热冷却至40℃后进入C段吸收塔6-C上部再进行洗涤。由于胺液吸收CO₂是放热反应，为了维持吸收塔内40℃温度环境，需要利用吸收塔间冷却器8，使塔内胺液与循环冷却水换热，及时移走吸收塔内多余的热量。

贫液是没有吸收二氧化碳或者再次循环使用的胺液；富液是吸收了二氧化碳的胺液。

再生：为了最大化利用空间，降低主要塔设备的高度，将再生塔分为2段：A段再生塔19-A、B段再生塔19-B之间用管道连接；来自B段吸收塔6-B底部的富胺液经富液泵15后，一部分富胺液从A段再生塔19-A上部进入，另一部分经贫富液换热器18换热后的富胺液从A段再生塔19-A中部进入，在A段再生塔19-A和B段再生塔19-B内利用来自溶液煮沸器23中的蒸汽对富胺液进行加热，受热后胺液和CO₂与分离，再生胺液进入A段吸收塔6-A作为吸收剂循环利用，分离的CO₂经过再生气冷却器20冷却至40℃，汽水混合物进入气液分离器2l进行气液分离，气相作为产品气送出界区。

本实施例提供的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，将上述的二氧化碳捕集***装设在六个集装箱内，各设备之间通过管道连接成一个完整的***，各集装箱与外部留有接管口，各集装箱之间通过可拆卸管道连接，连接工艺物料及公用工程物料，各集装箱与管道均有编号，方便现场快速拆装施工。

设备选取最常用的集装箱(1AA型)进行二氧化碳捕集装置布置。集装箱尺寸12192(L)*2438(W)*2591(H)。本装置占地为3个立式集装箱及3个卧式集装箱，合计约80m²。

以燃气锅炉烟气5000吨/年模块化二氧化碳捕集装置为例二氧化碳捕集装置正常处理烟气量约4500Nm³/h(湿基)，与之匹配的烟气量为蒸发量约5t/h蒸汽的燃气锅炉。装置连续年操作时间8000小时，捕集率约90％。

烟气来自燃气锅炉，烟气分析数据见表1。

表1进入捕集装置的烟气分析数据

在保证原料气数量及质量的前提下，装置在额定生产能力的50～110％范围内平稳运行，装置设计最大负荷为正常的110％。装置连续年操作时间8000小时。

CO₂气体产量：323Nm³/h(干基)，CO₂干基含量大于99.5％。

其它技术指标见表2。

表2捕集装置技术指标

可见，本申请提供的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***及装置，锅炉烟气经过捕集装置后能达到二氧化碳产品气CO₂≥99.5％(干基)浓度，设备选取最常用的集装箱进行碳捕集装置布置，占地面积小，撬装式二氧化碳捕集装置便于现场拆装与移动运输，形式灵活，更节省投资。

本申请的捕集装置是撬装式，单套二氧化碳捕集装置碳捕集量较小，可以灵活移动，负荷可以根据现场需要通过增减***集装箱拼接数量的形式变化来实现。针对一些小规模分散式或非连续二氧化碳排放装置，新建固定碳捕集装置对二氧化碳气体进行处理的投资很大，本申请提供的撬装式的二氧化碳捕集装置可作出灵活的市场补充。

最后应说明的是：本实用新型不限于上述实施例，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本实用新型专利的保护范围内。

Claims (7)

1.适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，其特征在于，包括预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***(12)，所述预处理洗涤***用于洗去烟气中的二氧化硫，包括依次连接的水洗塔(1)、分离器(4)和引风机(5)，所述吸收***用于利用胺液吸收烟气中的二氧化碳，包括依次连接的A段吸收塔(6-A)、B段吸收塔(6-B)和C段吸收塔(6-C)，所述再生***用于分离再生胺液和二氧化碳，包括溶液煮沸器(23)、A段再生塔(19-A)、B段再生塔(19-B)和气液分离器(21)，所述换热***用于移走二氧化碳捕集***中反应产生的热量，所述胺净化***(12)用于去除胺液中无法再生的盐类。

2.如权利要求1所述的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，其特征在于，所述换热***包括水洗塔冷却器(2)，所述预处理洗涤***还包括水洗塔泵(3)，所述水洗塔(1)的下部与所述水洗塔泵(3)连接，所述水洗塔泵(3)与所述水洗塔冷却器(2)连接，所述水洗塔冷却器(2)与所述水洗塔(1)的上部连接，所述引风机(5)与所述A段吸收塔(6-A)的下部连接。

3.如权利要求2所述的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，其特征在于，所述换热***还包括贫液冷却器(13)和贫液泵(14)，所述再生***还包括溶液贮槽(17)和补液泵(16)，所述吸收***还包括过滤器(11)，所述溶液贮槽(17)用于储存胺液，所述溶液贮槽(17)、贫液泵(14)和贫液冷却器(13)依次连接，所述贫液冷却器(13)的出口分别与所述胺净化***(12)的入口、过滤器(11)的入口连接，所述胺净化***(12)的出口与所述贫液冷却器(13)和所述过滤器(11)连接的管道连接，所述过滤器(11)的出口与所述A段吸收塔(6-A)的上部连接，将用于吸收烟气中二氧化碳的胺液从所述A段吸收塔(6-A)的上部喷出。

4.如权利要求3所述的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，其特征在于，所述换热***还包括内循环冷却泵(7)、吸收塔间冷却器(8)和洗涤液冷却器(9)，所述吸收***还包括尾气洗涤泵(10)；所述A段吸收塔(6-A)的顶部与所述B段吸收塔(6-B)的下部连接，所述A段吸收塔(6-A)的下部与所述内循环冷却泵(7)连接，所述内循环冷却泵(7)与所述吸收塔间冷却器(8)连接，所述吸收塔间冷却器(8)与所述B段吸收塔(6-B)的上部连接，所述B段吸收塔(6-B)的顶部与所述C段吸收塔(6-C)的下部连接，将去除二氧化碳后的烟气排入所述C段吸收塔(6-C)，所述C段吸收塔(6-C)用于去除烟气中的胺液，所述C段吸收塔(6-C)的下部与所述尾气洗涤泵(10)连接，所述尾气洗涤泵(10)与所述洗涤液冷却器(9)连接，所述洗涤液冷却器(9)与所述C段吸收塔(6-C)的上部连接，从而将用于去除烟气中胺液的脱盐水从所述C段吸收塔(6-C)的上部喷出。

5.如权利要求4所述的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集***，其特征在于，所述换热***还包括贫富液换热器(18)和再生气冷却器(20)，所述吸收***还包括富液泵(15)，所述再生***还包括再生塔间泵(22)；所述B段吸收塔(6-B)的下部与所述富液泵(15)连接，所述富液泵(15)分别与所述A段再生塔(19-A)的上部、所述贫富液换热器(18)的冷端进口连接，所述贫富液换热器(18)的冷端出口与所述A段再生塔(19-A)的中部连接，所述A段再生塔(19-A)的下部通过所述再生塔间泵(22)与所述B段再生塔(19-B)的上部连接，所述溶液煮沸器(23)与所述B段再生塔(19-B)的下部连接，所述B段再生塔(19-B)的顶部与所述A段再生塔(19-A)的下部连接，所述A段再生塔(19-A)的顶部与所述再生气冷却器(20)连接，所述再生气冷却器(20)与所述气液分离器(21)连接，分离产出二氧化碳，所述B段再生塔(19-B)的下部与所述贫富液换热器(18)的热端入口连接，所述贫富液换热器(18)的热端出口连接至所述溶液贮槽(17)和贫液泵(14)连接的管道上，使得再生胺液循环利用。

6.适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，其特征在于，将权利要求1～5任一项所述的二氧化碳捕集***装设在至少五个集装箱内，各集装箱与外部留有接管口，各集装箱之间通过可拆卸管道连接。

7.如权利要求6所述的适用小容量分散式烟气排放源的二氧化碳捕集装置，其特征在于，二氧化碳捕集装置共包括五个集装箱，预处理洗涤***、吸收***、再生***、换热***和胺净化***(12)分别装设在一个集装箱内。