[發(fā)明專利]一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111297255.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116059799A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李萌;韓少科;鄞鈴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京新林環(huán)境科技有限公司
• 主分類號(hào): B01D53/22
• 分類號(hào): B01D53/22;B01D53/18;B01D53/14;B01D53/26;B01D9/00;C01B32/50;C01D7/16;C01D7/22;C01D7/24
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本發(fā)明涉及燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括膜組件、吸收液配水箱、換熱器、冷卻結(jié)晶裝置、干燥裝置和吸收液循環(huán)水箱。所述方法包括：采用膜吸收法捕集煙道氣中的二氧化碳，膜內(nèi)流通氫氧化鈉/碳酸鈉混合水溶液；吸收液循環(huán)水箱內(nèi)吸收液部分進(jìn)入膜組件循環(huán)，部分通過(guò)換熱器后進(jìn)入冷卻結(jié)晶系統(tǒng)；吸收液經(jīng)冷卻結(jié)晶后，結(jié)晶體進(jìn)入干燥裝置干燥，上清液經(jīng)換熱后進(jìn)入吸收液配水箱，向吸收液配水箱投加氫氧化鈉，攪拌溶解，導(dǎo)入吸收液循環(huán)水箱循環(huán)利用。本發(fā)明碳捕集率高，運(yùn)行成本低，無(wú)二次污染，產(chǎn)物碳酸鈉可實(shí)現(xiàn)可觀價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，大量化石能源消耗釋放不可估量的二氧化碳，研究表明，二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要因素。溫室效應(yīng)導(dǎo)致氣溫變暖，極低冰川融化，近100年海平面上升14-15cm，全球平均氣溫升高0.6℃，并且有不斷變壞的趨勢(shì)，對(duì)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生了極大的影響和破壞。

隨著環(huán)境問(wèn)題的加重，全球各國(guó)相繼提出碳中和、碳減排目標(biāo)，我國(guó)在2021年也提出“30?60”碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，二氧化碳的捕集、利用與封存技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)支持、集中攻關(guān)和示范的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。煙道氣中二氧化碳的捕集、利用被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)溫室效應(yīng)、控制溫室氣體排放的重要對(duì)策之一。

目前已有的二氧化碳捕集方法主要包括燃燒前捕集、富氧燃燒和燃燒后捕集，燃燒后捕集應(yīng)用較為普遍。燃燒后捕集主要是利用EMA等堿性化學(xué)吸收劑對(duì)煙道氣中二氧化碳進(jìn)行吸收，隨后加熱分離獲取高純度二氧化碳的過(guò)程。但EMA等化學(xué)藥劑吸收存在吸收雜質(zhì)多、價(jià)格較高、再生能耗大、投資運(yùn)行成本高和設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的實(shí)際問(wèn)題，本發(fā)明提供一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，包括：膜組件、吸收液循環(huán)水箱、換熱器、冷卻結(jié)晶裝置、干燥裝置、吸收液配水箱。

根據(jù)本發(fā)明的一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，其中，所述用于捕集煙道氣中二氧化碳的膜組件通過(guò)螺栓或焊接形式固定于煙道中，膜材料為有機(jī)膜或氧化鋁陶瓷中空膜，多個(gè)膜組件個(gè)體以首尾相連的形式串聯(lián)在一起，整個(gè)膜組件的進(jìn)出水口通過(guò)管道與吸收液循環(huán)水箱進(jìn)出水口相連，吸收液循環(huán)水箱通過(guò)管道、提升泵與換熱器熱料進(jìn)口相連，換熱器熱料出口通過(guò)管道與冷卻結(jié)晶裝置進(jìn)液口相連，冷卻結(jié)晶裝置底部有碳酸鈉出料口，冷卻結(jié)晶裝置析出碳酸鈉落入干燥裝置進(jìn)行干燥，冷卻結(jié)晶裝置上部出液口通過(guò)管道與吸收液配水箱相連，吸收液配水箱通過(guò)管道、提升泵與吸收液循環(huán)水箱相連。

根據(jù)本發(fā)明的一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，其中，所述吸收液循環(huán)水箱內(nèi)吸收液為氫氧化鈉和碳酸鈉混合液，吸收液通過(guò)提升泵送入膜組件，與膜外煙道氣逆流通過(guò)，煙道氣中二氧化碳通過(guò)膜孔被吸收液吸收，吸收二氧化碳后吸收液通過(guò)出水管回流至吸收液循環(huán)水箱進(jìn)行循環(huán)吸收。

根據(jù)本發(fā)明的一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，其中，所述吸收液循環(huán)水箱內(nèi)吸收液經(jīng)換熱器換熱后進(jìn)入冷卻結(jié)晶裝置，通過(guò)冷卻結(jié)晶裝置降溫，吸收液中碳酸鈉結(jié)晶析出，剩余上清液經(jīng)冷卻干燥結(jié)晶裝置出水口排入換熱器冷液進(jìn)口，隨后進(jìn)入吸收液配水箱。

根據(jù)本發(fā)明的一種燃煤/氣機(jī)組碳捕集與利用系統(tǒng)及方法，其中，所述吸收液通過(guò)冷卻結(jié)晶裝置降溫后析出的結(jié)晶投入到干燥裝置，經(jīng)干燥后得到碳酸鈉粉末產(chǎn)品。

進(jìn)一步的，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)所述吸收液循環(huán)水箱內(nèi)吸收液為濃度30%的氫氧化鈉溶液，穩(wěn)定運(yùn)行后為氫氧化鈉/碳酸鈉混合液。

進(jìn)一步的，所述吸收液配水箱、吸收液循環(huán)水箱為鋼筋混凝土防腐水池或鋼襯膠水罐。

進(jìn)一步的，所述冷卻結(jié)晶干燥裝置采用空氣冷卻、水冷或液氨冷卻。