電廠碳氧循環(huán)利用裝置及其工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，涉及CO2與O2的循環(huán)利用，尤其涉及電廠碳氧循環(huán)利用裝置及其工藝，包括：送煤器（17）、CO2回流器（6）、等離子炬催化器（1）、節(jié)能鍋爐（2）、熱交換器（3）、CO2捕集分離器（12）、脫氧器（14）、遠程防爆總控檢測系統(tǒng)（18）、煙囪（13），采用載體風送煤方式將反應(yīng)原料送入等離子炬催化器（1）進行催化，將催化后的反應(yīng)物與送入節(jié)能鍋爐（2）同O2充分燃燒，產(chǎn)生的CO2進行脫氧后循環(huán)利用。本發(fā)明的有益效果在于：一是低成本純氧燃燒，二是CO2回流催化與脫氧循環(huán)利用，三是降低設(shè)備投入，減少鍋爐、以及除塵、脫硝、脫硫等環(huán)節(jié)設(shè)備容積70—80%，四是節(jié)約用煤45—70%，五是熱能凈轉(zhuǎn)化率提高1倍以上。
【專利說明】電廠碳氧循環(huán)利用裝置及其工藝【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，涉及C02與02的循環(huán)利用，尤其涉及電廠碳氧循環(huán)利
用裝置及其工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]電廠發(fā)電產(chǎn)生溫室效應(yīng)罪魁禍首C02，不利于現(xiàn)行的環(huán)保要求，同時現(xiàn)行傳統(tǒng)電廠技術(shù)除了 IGCC發(fā)電外，還存在以下缺陷:
[0003]1、空氣燃燒，熱能凈轉(zhuǎn)化率低，主要反應(yīng)式為:C+02+N2——C02+N2 ；
[0004]燃燒I噸標煤需約2.7噸02，并帶進約10噸N2，在燃燒排放煙氣中，N2含量78—`85%，C02含量僅8 —15%。煙氣中N2含量高，一是造成熱能凈轉(zhuǎn)化率低的直接原因，二是造成鍋爐與除塵、脫硝、脫硫、煙?等配套工程設(shè)備容積大，浪費電廠投資成本與運行成本。
[0005]2、C02資源浪費，污染環(huán)境:因為煙氣中C02含量太低，加大C02捕集成本，造成電廠C02資源普遍浪費。
[0006]3、熱量損失大，熱能凈轉(zhuǎn)化率低:傳統(tǒng)電廠煙氣中500— 1000°C的熱能，幾乎在除塵、脫硝、脫硫過程被全部消耗掉和被煙?排放掉，是造成電廠熱能凈轉(zhuǎn)化率低于40%的主要原因之一。
[0007]因此在節(jié)能減排的同時提高熱能凈轉(zhuǎn)化率是現(xiàn)行電廠的主要發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為克服上述的不足之處，目的在于提供電廠碳氧循環(huán)利用裝置及其工藝，解決現(xiàn)有電廠熱能轉(zhuǎn)化率低、C02和02資源浪費、污染環(huán)境等問題，實現(xiàn)電廠碳氧循環(huán)利用，提高熱能轉(zhuǎn)化率。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案達到上述目的:電廠碳氧循環(huán)利用裝置，包括:送煤器、C02回流器、等離子炬催化器、節(jié)能鍋爐、熱交換器、C02捕集分離器、脫氧器、遠程防爆總控檢測系統(tǒng)、煙? ;所述等離子炬催化器一端連接送煤器、C02回流器，另一端與節(jié)能鍋爐下部的煙氣進口連通，節(jié)能鍋爐頂端設(shè)有出口，頂端的出口與C02回流器連通，節(jié)能鍋爐下部還設(shè)有煙氣出口，下部的煙氣出口與熱交換器的煙氣進口煙道連接；所述熱交換器的煙氣出口煙道與C02捕集分離器連接，C02捕集分離器通過脫氧器、鼓風機與熱交換器的進氧口連接，脫氧器與碳回收器連接，C02捕集分離器還與煙?連接；所述遠程防爆總控檢測系統(tǒng)與各個裝置連接并實時檢測。
[0010]作為優(yōu)選，電廠碳氧循環(huán)利用裝置包括有脫硫脫硝系統(tǒng)，所述脫硫脫硝系統(tǒng)包括脫硫裝置、脫硝裝置；脫硫裝置連通于熱交換器的煙氣出口煙道和C02捕集分離器之間，所述脫硝裝置安裝在節(jié)能鍋爐頂端的出口與C02回流器之間；所述脫硫裝置包括:除塵器、弓丨風機、脫硫渣液、脫硫塔、熱換器，所述熱交換器的煙氣出口煙道依次通過除塵器、引風機、脫硫渣液、脫硫塔、熱換器與C02捕集分離器連接。
[0011]作為優(yōu)選，碳氧循環(huán)利用裝置還包括有水蒸氣箱、凈化器、硫基復(fù)合肥生產(chǎn)線，所述水蒸氣箱連通節(jié)能鍋爐與增壓風機，增壓風機連通C02回流器與等離子炬催化器；所述凈化器連通熱交換器的煙氣出口煙道及C02捕集分離器，所述凈化器還與硫基復(fù)合肥生產(chǎn)線連接。
[0012]作為優(yōu)選，所述的等離子炬催化器包括:空心陰極底座、凹凸陰極、一陽極、二陽極、長增壓筒、陰極冷卻循環(huán)水、陽極冷卻循環(huán)水、長增壓筒冷卻循環(huán)水、載體風、電極催化芯、絕緣體、直流電源、高壓脈沖電源、高壓脈沖器；所述載體風包括:第一路載體風、第二路載體風、第三路載體風、第四路載體風、第五路載體風；所述空心陰極底座、凹凸陰極、一陽極、二陽極、長增壓筒依次排列并且左右對稱，所述直流電源的陰極與一側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極連接，直流電源的陽極與同側(cè)的一陽極、二陽極連接；所述高壓脈沖電源的陰極與另一側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極連接，高壓直流脈沖電源的陽極與同側(cè)的一陽極、二陽極連接；蜂窩狀的電極催化芯插在等離子炬催化器中央，一端通過絕緣體與高壓脈沖器連接；陰極冷卻循環(huán)水流經(jīng)左右兩側(cè)的空心陰極底座、凹凸陰極，陽極冷卻循環(huán)水流經(jīng)左右兩側(cè)的一陽極、二陽極，長增壓筒冷卻循環(huán)水流經(jīng)兩側(cè)的長增壓筒。
[0013]電廠碳氧循環(huán)利用工藝，包括以下方法:
[0014]步驟一:打開遠程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)開關(guān)。并依次按操作規(guī)程打開各系統(tǒng)開關(guān)；
[0015]步驟二:采用載體風送煤方式將反應(yīng)原料送入等離子炬催化器進行催化，將催化后的反應(yīng)物與送入節(jié)能鍋爐同02充分燃燒；
[0016]步驟三:節(jié)能鍋爐燃燒后產(chǎn)生500— 1000°C的煙氣，一部分返回C02回流器循環(huán)利用；另一部分經(jīng)除塵、脫硝、脫硫后送C02捕集分離器分離出C02，脫硫脫硝產(chǎn)生的N2經(jīng)煙囪排放，C02捕集分離器分離出的C02送脫氧器脫氧，02經(jīng)熱交換器加熱后送節(jié)能鍋爐燃燒，碳送碳回收器回收，做碳黑出售，或供送煤器循環(huán)利用。
[0017]作為優(yōu)選，載體風送煤類型為C02送煤粉、或C02+H20 (水蒸汽)送煤粉、02送煤粉；優(yōu)選第一路載體風、第二路載體風、第三路載體風為C02送煤粉，第四路載體風、第五路載體風為水蒸汽(H20)送煤粉；或優(yōu)選第一路載體風為C02送煤粉，第二路載體風、第三路載體風、第四路載體風為水蒸汽(H20)送煤粉，第五路載體風為C02+水蒸汽(H20)送煤；或優(yōu)選第一路載體風、第二路載體風、第三路載體風為C02+水蒸汽(H20)送煤粉，第四路載體風、第五路載體風為送02 ;所述載體風風壓優(yōu)選:第一路載體風> IKPa,第二路載體風≥5KPa，第三路載體風> IOKPa,第四路載體風> 15KPa，第五路載體風> 20KPa。
[0018]作為優(yōu)選，節(jié)能鍋爐內(nèi)設(shè)有一層或多層燃區(qū)，節(jié)能鍋爐內(nèi)的溫度達1300°C。
[0019]作為優(yōu)選，熱交換器以傳熱方式利用500— 1000°C的煙氣將02加熱到80°C以上，預(yù)熱后的02送入節(jié)能鍋爐燃燒。
[0020]作為優(yōu)選，C02回流器直接將節(jié)能鍋爐出來的500— 1000°C煙氣循環(huán)返回和水蒸汽一起，把送煤器輸出的煤粉混合送入等離子炬催化器進行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
[0021]作為優(yōu)選，脫氧器輸出電壓10 — 120KV，疊加高頻脈沖200— 1600KV，脈沖電源I 一500A。[0022]本發(fā)明的有益效果在于:一是低成本純氧燃燒，二是C02回流催化與脫氧循環(huán)利用，三是降低設(shè)備投入，減少鍋爐、以及除塵、脫硝、脫硫等環(huán)節(jié)設(shè)備容積70—80%，四是節(jié)約用煤45— 70%，五是熱能凈轉(zhuǎn)化率提高I倍以上?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]圖1是實施例1的電廠碳氧循環(huán)利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是實施例2的電廠碳氧循環(huán)利用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是等離子炬催化器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是節(jié)能鍋爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是脫氧器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此:
[0029]實施例1:如圖1所示， 電廠碳氧循環(huán)利用裝置由送煤器17、C02回流器6、等離子炬催化器1、節(jié)能鍋爐2、脫硝器5、熱交換器3、除塵器7、增壓風機16、引風機8、脫硫渣液
10、脫硫塔11、熱換器9、C02捕集分離器12、脫氧器14、鼓風機4、碳回收器15、遠程防爆總控檢測系統(tǒng)18、煙? 13組成；所述等離子炬催化器I 一端連接送煤器17、C02回流器6，另一端與節(jié)能鍋爐2下部的煙氣進口連通，節(jié)能鍋爐2頂端設(shè)有出口，頂端的出口與C02回流器6連通，節(jié)能鍋爐2下部還設(shè)有煙氣出口，下部的煙氣出口與熱交換器3的煙氣進口煙道連接；所述熱交換器3的煙氣出口煙道與C02捕集分離器12連接，C02捕集分離器12通過脫氧器14、鼓風機4與熱交換器3的進氧口連接，脫氧器14與碳回收器15連接，C02捕集分離器12還與煙囪13連接；所述遠程防爆總控檢測系統(tǒng)18與各個裝置連接并實時檢測；所述脫硝器5安裝在節(jié)能鍋爐2頂端的出口與C02回流器6之間；所述熱交換器3的煙氣出口煙道依次通過除塵器7、引風機8、脫硫渣液10、脫硫塔11、熱換器9與C02捕集分離器12連接。
[0030]電廠碳氧循環(huán)利用工藝原理化學(xué)轉(zhuǎn)化式為:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.電廠碳氧循環(huán)利用裝置，其特征在于包括:送煤器(17)、C02回流器(6)、等離子炬催化器(I)、節(jié)能鍋爐(2)、熱交換器(3)、C02捕集分離器(12)、脫氧器(14)、遠程防爆總控檢測系統(tǒng)(18)、煙囪(13);所述等離子炬催化器(I) 一端連接送煤器(17)、C02回流器(6)，另一端與節(jié)能鍋爐(2)下部的煙氣進口連通，節(jié)能鍋爐(2)頂端設(shè)有出口，頂端的出口與C02回流器(6 )連通，節(jié)能鍋爐(2 )下部還設(shè)有煙氣出口，下部的煙氣出口與熱交換器(3 )的煙氣進口煙道連接；所述熱交換器(3)的煙氣出口煙道與C02捕集分離器(12)連接，C02捕集分離器(12)通過脫氧器(14)、鼓風機(4)與熱交換器(3)的進氧口連接，脫氧器(14)與碳回收器(15)連接，C02捕集分離器(12)還與煙囪(13)連接；所述遠程防爆總控檢測系統(tǒng)(18)與各個裝置連接并實時檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠碳氧循環(huán)利用裝置，其特征在于，還包括有脫硫脫硝系統(tǒng)，所述脫硫脫硝系統(tǒng)包括脫硫裝置、脫硝裝置；脫硫裝置連通于熱交換器(3)的煙氣出口煙道和C02捕集分離器(12)之間，所述脫硝裝置安裝在節(jié)能鍋爐(2)頂端的出口與C02回流器(6)之間；所述脫硫裝置包括:除塵器(7)、引風機(8)、脫硫渣液(10)、脫硫塔(11)、熱換器(9)，所述熱交換器(3)的煙氣出口煙道依次通過除塵器(7)、引風機(8)、脫硫渣液(10 )、脫硫塔(11)、熱換器(9 )與C02捕集分離器(12 )連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠碳氧循環(huán)利用裝置，其特征在于，還包括有水蒸氣箱 (19)、凈化器(20)、硫基復(fù)合肥生產(chǎn)線(21)，所述水蒸氣箱(19)連通節(jié)能鍋爐(2)與增壓風機(16)，增壓風機(16)連通C02回流器(6)與等離子炬催化器(I);所述凈化器(20)連通熱交換器(3 )的煙氣出口煙道及C02捕集分離器(12)，所述凈化器(20 )還與硫基復(fù)合肥生產(chǎn)線(21)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電廠碳氧循環(huán)利用裝置，其特征在于，所述的等離子炬催化器(I)包括:空心陰極底座(22)、凹凸陰極(23)、一陽極(24)、二陽極(25)、長增壓筒(26)、陰極冷卻循環(huán)水(27)、陽極冷卻循環(huán)水(28)、長增壓筒冷卻循環(huán)水(29)、載體風、電極催化芯(35)、絕緣體(36)、直流電源(37)、高壓脈沖電源(38)、高壓脈沖器(39);所述載體風包括:第一路載體風(30)、第二路載體風(31)、第三路載體風(32)、第四路載體風(33)、第五路載體風(34);所述空心陰極底座(22)、凹凸陰極(23)、一陽極(24)、二陽極(25)、長增壓筒(26)依次排列并且左右對稱，所述直流電源(37)的陰極與一側(cè)的空心陰極底座(22)、凹凸陰極(23)連接，直流電源(37)的陽極與同側(cè)的一陽極(24)、二陽極(25)連接；所述高壓脈沖電源(38 )的陰極與另一側(cè)的空心陰極底座(22 )、凹凸陰極(23 )連接，高壓直流脈沖電源(38)的陽極與同側(cè)的一陽極(24)、二陽極(25)連接；蜂窩狀的電極催化芯(35)插在等離子炬催化器(I)中央，一端通過絕緣體(36)與高壓脈沖器(39)連接；陰極冷卻循環(huán)水(27)流經(jīng)左右兩側(cè)的空心陰極底座(22 )、凹凸陰極(23 )，陽極冷卻循環(huán)水(28 )流經(jīng)左右兩側(cè)的一陽極(24)、二陽極(25)，長增壓筒冷卻循環(huán)水(29)流經(jīng)兩側(cè)的長增壓筒(26)。
5.利用上述裝置實現(xiàn)的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于包括以下方法: 步驟一:打開遠程防爆總控監(jiān)測系統(tǒng)(18)開關(guān)。并依次按操作規(guī)程打開各系統(tǒng)開關(guān)； 步驟二:采用載體風送煤方式將反應(yīng)原料送入等離子炬催化器(I)進行催化，將催化后的反應(yīng)物與送入節(jié)能鍋爐(2)同02充分燃燒； 步驟三:節(jié)能鍋爐(2)燃燒后產(chǎn)生500— 1000°C的煙氣，一部分返回C02回流器(6)循環(huán)利用；另一部分經(jīng)除塵、脫硝、脫硫后送C02捕集分離器(12)分離出C02，脫硫脫硝產(chǎn)生的N2經(jīng)煙? (13)排放，C02捕集分離器(12)分離出的C02送脫氧器(14)脫氧，02經(jīng)熱交換器(3)加熱后送節(jié)能鍋爐(2)燃燒，碳送碳回收器(15)回收，做碳黑出售，或供送煤器(17)循環(huán)利用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于，載體風送煤類型為C02送煤粉、或C02+H20 (水蒸汽)送煤粉、02送煤粉；優(yōu)選第一路載體風(30)、第二路載體風(31)、第三路載體風(32)為C02送煤粉，第四路載體風(33)、第五路載體風(34)為水蒸汽(H20)送煤粉；或優(yōu)選第一路載體風(30)為C02送煤粉，第二路載體風(31)、第三路載體風(32)、第四路載體風(33)為水蒸汽(H20)送煤粉，第五路載體風為(34)C02+水蒸汽(H20)送煤；或優(yōu)選第一路載體風(30)、第二路載體風(31)、第三路載體風(32)為C02+水蒸汽(H20)送煤粉，第四路載體風(33)、第五路載體風(34)為送02;所述載體風風壓優(yōu)選:第一路載體風(30)≥IKPa,第二路載體風(31)≥5KPa，第三路載體風(32)≥IOKPa,第四路載體風(33)≥15KPa，第五路載體風(34)≥20KPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于，節(jié)能鍋爐(2)內(nèi)設(shè)有一層或多層燃區(qū)，節(jié)能鍋爐(2)內(nèi)的溫度達1300°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于，熱交換器(3)以傳熱方式利用500— 1000°C的煙氣將02加熱到80°C以上，預(yù)熱后的02送入節(jié)能鍋爐(2)燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于，C02回流器(6)直接將節(jié)能鍋爐(2)出來的500— 1000°C煙氣循環(huán)返回和水蒸汽一起，把送煤器(17)輸出的煤粉混合送入等離子炬催化器(I)進行催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電廠碳氧循環(huán)利用工藝，其特征在于，脫氧器(14)輸出電壓10—1201KV，疊加高頻脈沖200— 1600KV，脈沖電源I一 500A。
【文檔編號】F23C9/00GK103453542SQ201310397102
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月3日
【發(fā)明者】程禮華 申請人:程禮華