[發明專利]一種基于CO2循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO2的方法及裝置

無效

• 申請號: 200910054784.5
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN101607165A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 刁永發;沈猛;劉赟;張春陽;許潔
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01D50/00
• 分類號: B01D50/00
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬燃煤煙氣的凈化技術領域，特別是涉及一種基于CO₂循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO₂的方法及裝置。

背景技術

大氣溫室效應已是人類所面臨的最主要的環境問題之一。二氧化碳是主要的溫室氣體，而火電廠是二氧化碳的集中排放源，其二氧化碳排放量約占人類活動引起的二氧化碳總排放量的30％。一個600MW的火電廠每小時排放的二氧化碳量可達500噸。因此，為了減少大氣中的二氧化碳含量，首要的是減少電站鍋爐尾部煙氣向大氣排放的二氧化碳量，世界各國特別是發達國家都非常重視二氧化碳控制技術的研究和開發。我國是二氧化碳排放大國，尤其是燃煤電站二氧化碳的排放控制同樣已經到了刻不容緩的地步。

鑒于燃煤煙氣中二氧化碳的嚴重危害，找到一種能夠有效控制二氧化碳氣體排放的技術已迫在眉睫。

目前燃煤二氧化碳氣體排放控制技術主要可以分為三大類，一類是燃燒后控制技術，包括化學方法、物理方法等，物理方法主要包括溶劑吸收法、吸附分離法、薄膜滲透法以及低溫蒸餾法等，化學方法主要指化學吸收法，其原理是使二氧化碳氣體與化學溶劑發生化學反應而被吸收；一類是燃燒前控制技術，主要是煤氣化技術；一類是富氧燃燒技術。一般認為化學吸附法具有更高的二氧化碳脫除效率，然而技術經濟性也是選擇二氧化碳減排方式的重要因素，大規模減排二氧化碳方式對于技術經濟性提出了更高的要求。各種二氧化碳分離回收方法存在的主要問題是：能耗高，會大幅度降低電廠的發電效率；吸收速度慢，脫除二氧化碳的操作成本高；吸收容量小；二氧化碳脫除率低等。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于CO₂循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO₂的方法及裝置，該脫除方法過程簡單，降低了系統運行成本，可實現二氧化碳的近零排放，對環境的改善起到了相當重要的作用。

本發明的一種基于CO2循環載氣的脫除燃煤煙氣中CO2的方法，包括下列步驟：

(1)經脫除顆粒物或脫硫脫硝處理后的燃煤煙氣通過第一級流化床反應器1底部的煙氣進口進入第一級流化床反應器，同時，收集在儲氣罐中部分二氧化碳作為第一級流化床反應器的流態化氣體，經第一級流化床反應器底部的流態化氣體入口進入第一級流化床反應器；

(2)在第一級流化床反應器中，煙氣中的二氧化碳氣體和作為第一級流化床反應器載氣的二氧化碳氣體與鉀基吸收劑進行充分的混合并發生反應，其主要反應方程式為：

K₂CO₃+CO₂+H₂O→2KHCO₃+heat；

(3)充分反應后經第一級流化床反應器上端出口進入第一級氣旋分離器，在第一級氣旋分離器中分離成凈化后的煙氣和鉀基再生劑，凈化后的煙氣經第一級氣旋分離器上部的凈化氣體出口排出，鉀基再生劑經過第一級氣旋分離器的下端分離物出口進入第二級流化床反應器，在第二級流化床反應器中，進行鉀基吸收劑的再生反應，其主要反應方程式為；

2KHCO₃→K₂CO₃+CO₂+H₂O-heat；

(4)在第二級流化床反應器中生成的鉀基吸收劑通過第二級流化床反應器的下端鉀基吸收劑出口被送回第一級流化床反應器，再與第一級流化床反應器中的二氧化碳進行反應，脫除二氧化碳氣體，以達到其循環使用；

(5)第二級流化床反應器3中生成的二氧化碳混合物經連接管進入第二級氣旋分離器，經第二氣旋分離器分離成二氧化碳和其它的物質，二氧化碳經第二氣旋分離器上端的連接管送入二氧化碳儲氣罐儲存，其它分離物經第二級氣旋分離器的下端分離物出口進入第二級流化床反應器。

所述步驟(2)中的鉀基吸收劑的噴入量可根據入口燃煤煙氣檢測的情況和流態化氣體的使用量進行確定和控制；