本發(fā)明屬于廢氣處理裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問題之一，而工業(yè)排放的二氧化碳被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟總量的迅速增長，一次能源和二次能源的co2排放具有增長快、總量大的特點，而當(dāng)前碳減排和應(yīng)對氣候變化的ccs(carboncaptureandstorage,碳捕獲與封存)或ccus(carboncapture,utilizationandstorage,碳捕獲、利用與封存)技術(shù)的高投資、高捕集成本的運氣經(jīng)濟性成為了推廣應(yīng)用的嚴(yán)重障礙，現(xiàn)有的ccs或ccus技術(shù)的研究及示范應(yīng)用主要集中在必須分離去除高濃度co2的煤化工、合成氣與煤電領(lǐng)域，而煤電領(lǐng)域集中在以igcc(integratedgasificationcombinedcycle，整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng))煤氣化、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用中。

由于目前最大的co2排放點源主要是以煤為原料的電廠，在co2捕集技術(shù)領(lǐng)域或ccs技術(shù)方面將co2的捕獲技術(shù)方法及系統(tǒng)稱之為燃燒前捕集、燃燒中捕集和燃燒后捕集。

(1)燃燒前捕集：主要是以igcc煤氣化、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(igcc)技術(shù)為基礎(chǔ)，先將煤氣化，得到co和h2，再經(jīng)過水蒸氣變換，co轉(zhuǎn)為co2，然后通過分離或co2捕獲技術(shù)，分別得到高濃度的h2和co2，h2可以燃燒發(fā)電或作為無碳能源輸出。igcc技術(shù)中實施co2的捕集將使能源消耗增加10～40％，噸co2捕集成本達20～50美元，其中co2捕集液再生能源約占60％。

(2)燃燒中捕集：又稱富氧燃燒捕集技術(shù)，先經(jīng)利用空分系統(tǒng)，將空氣中所含大量的氮氣除去，得到高純度的o2，然后將高濃度o2引入燃燒系統(tǒng)，利于co2的進一步捕獲和處理，或以純氧作為助燃劑，同時在燃燒過程中對鍋爐內(nèi)加壓，使得燃燒后煙氣中的主要成分為co2和水，分離水后，這樣煙氣中高濃度的co2氣體可以直接進行壓縮捕捉。富氧燃燒捕集技術(shù)除投資高、運行成本高外，增加能源消耗20～50％，噸co2捕集成本達50～90美元。

(3)燃燒后捕集：指直接對電廠燃燒后的煙氣實施co2的分離和捕集，捕集裝置位于電廠煙氣排放下游，可分為化學(xué)吸收法、物理吸附法、膜分離法、化學(xué)鏈分離法等。由于電廠排放的co2濃度低、壓力小，導(dǎo)致能耗及成本過大，尚不適宜大規(guī)模推廣。

目前，co2捕集即co2的分離和提純過程，已實現(xiàn)工業(yè)化的方法包括溶劑吸收法、吸附法、膜法和低溫分離法等，這些方法大多能采用的是間隙式捕集。其中的溶劑吸收法包括化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法，已經(jīng)被證實是目前所有co2吸收方法當(dāng)中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛，而且具有適合進行大規(guī)模co2捕捉潛力的技術(shù)方案。但捕獲工藝復(fù)雜，投資大，易產(chǎn)生二次污染且有些溶劑具有毒性，溶劑需要再生需消耗大量能源，捕集成本高。其中的膜分離技術(shù)是借助混合氣體中各組分在膜中滲透速率的不同而獲得分離的方法，目前用于分離co2的膜材料主要有醋酸纖維素、聚砜、聚碳酸酯等聚合物。對于大規(guī)模的co2捕集系統(tǒng)，膜方法在成本上及可靠性要求上還有較大的差距。其中的變壓吸附法(pressureswingadsorption,psa)的基本原理是利用吸附劑對不同氣體的吸附量隨壓力的變化而不同，該技術(shù)具有工藝過程相對簡單，能耗較低，能夠從合成氨變換氣中脫除和回收co2。其中的低溫分餾分離技術(shù)是在低溫下將氣體中各種組分按照工藝和要求冷凝下來，然后用蒸餾法將其中各類物質(zhì)按照蒸發(fā)溫度的不同逐一加以分離。該方法適用于天然氣中co2、h2s含量較高，以及在用co2進行3次采油時，采出氣中co2含量和流量出現(xiàn)較大波動等情形，工藝設(shè)備投資費用較大，能耗較高。

迄今為止，大多數(shù)的co2捕集技術(shù)仍處于研發(fā)階段，即便是實施igcc的煤氣化、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，co2捕集電廠與未實施捕集技術(shù)的電廠相比，需要多消耗10％～40％的能源，co2捕集的高成本造成燃煤電廠也難有實施co2捕集的積極意愿。而當(dāng)前各國ccs或ccus技術(shù)的co2應(yīng)用技術(shù)也集中于液化c0驅(qū)油、驅(qū)氣、地質(zhì)與海洋封注的研究與應(yīng)用，而地質(zhì)與海洋封注客觀上造成的環(huán)境危害不可預(yù)期。

至今，在世界范圍內(nèi)的水泥生產(chǎn)領(lǐng)域雖有強調(diào)水泥企業(yè)的低碳減排問題，但尚未見任何具體的二氧化碳捕集、封閉和應(yīng)用的研究或?qū)嵺`報道。而我國的水泥實際產(chǎn)能已逾35億噸，干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線達1700多條。水泥生產(chǎn)企業(yè)為公認(rèn)的高耗能高污染企業(yè)，是二氧化碳的主要排放源之一，不僅一次能源(煤)和二次能源(電)消耗大，且有大量的廢棄余熱和廢氣污染物排放，煙氣環(huán)保達標(biāo)排放時其排放的廢氣中污染物成份大多波動在co212～29％、so280～200mg/nm³、nox100～400mg/nm³、粉塵10～30mg/nm³，且含有少量碳?xì)浠衔铩⒎然衔锖椭亟饘?，水泥生產(chǎn)因其工藝過程特性其窯爐煙氣成分及性質(zhì)與煤化工合成氣、天然氣、煤電煙氣乃至igcc氣有顯著的差異。水泥生產(chǎn)的co2排放可分為原料碳酸鹽的分解和燃料的燃燒產(chǎn)生的co2的直接排放、及生產(chǎn)工藝過程消耗的外部電力等產(chǎn)生的間接排放。據(jù)中國建筑材料科學(xué)研究總院對我國水泥工業(yè)co2排放分析，我國水泥生產(chǎn)過程原料分解、燃料燃燒和電力消耗的co2排放量分別占水泥生產(chǎn)總排放量的59％、26％、12％，綜合co2排放系數(shù)為0.8045t/t，水泥行業(yè)co2排放因子干法水泥為0.867t/t。我國水泥產(chǎn)能逾35億噸，由此推斷我國水泥工業(yè)的co2年排放量達30億噸?？梢?，我國水泥企業(yè)實施co2減排更凸顯緊迫性和必要性，但因尚缺失針對水泥窯煙氣具體的co2捕集技術(shù)的研究開發(fā)，加之現(xiàn)有co2捕集技術(shù)應(yīng)用的高成本問題已經(jīng)遠遠超出水泥企業(yè)可承受的能力極限，且水泥生產(chǎn)因其工藝過程特性其窯爐煙氣成分及流體性質(zhì)與煤化工合成氣、天然氣、煤電煙氣乃至igcc氣有顯著的差異，對于本身價低(水泥價格低)利薄的水泥行業(yè)，至今尚未見任何水泥窯煙氣中co2捕集和應(yīng)用技術(shù)的具體研究和實踐報道。

為促進水泥企業(yè)節(jié)能減排，水泥企業(yè)雖政策性地要求建設(shè)了廢氣余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)，但由于現(xiàn)應(yīng)用的窯頭及窯尾的水介質(zhì)余熱鍋爐的特點一般只能利用其中300℃以上的廢氣余熱，大量的80℃～300℃的廢氣余熱不能利用而直接排空造成熱污染，同時，還有大量的其他高溫設(shè)備輻射余熱如水泥生產(chǎn)的主要設(shè)備—回轉(zhuǎn)窯胴體的高溫?zé)彷椛湮廴?，回轉(zhuǎn)窯的高溫段胴體溫度高達300℃～500℃，低溫段胴體溫度也達150℃～300℃，這些水泥生產(chǎn)中的高溫設(shè)備現(xiàn)有的余熱鍋爐不能直接用來產(chǎn)生高溫高壓水蒸汽。

綜上所述，降低水泥企業(yè)生產(chǎn)過程中對外界能耗(電、煤)的需求、降低環(huán)境污染物排放是必要的，迫切需要針對水泥生產(chǎn)工藝裝備特點，開發(fā)一種能利用水泥生產(chǎn)過程中大量產(chǎn)生的廢棄余熱、降低成本、適用于水泥窯煙氣co2捕集的技術(shù)方法及裝備系統(tǒng)，以實現(xiàn)水泥生產(chǎn)的節(jié)能減排問題。

申請?zhí)枮?01510579908.7的發(fā)明專利申請公開了一種基于膜法分級捕集燃煤煙氣中co2的裝置和方法，它是采用“先富集、后捕集”方法，分兩步捕集脫硫凈煙氣中co2：燃煤煙氣凈經(jīng)脫硫裝置后，由增壓風(fēng)機升壓進入分離膜組件，通過調(diào)節(jié)增壓風(fēng)機與引風(fēng)機之間的匹配關(guān)系保證分離膜組件的滲余側(cè)處于正壓狀態(tài)；同時，調(diào)節(jié)滲透側(cè)引風(fēng)機，保證分離膜組件的滲透側(cè)保持所需的負(fù)壓狀態(tài)；在增壓風(fēng)機、引風(fēng)機、滲透側(cè)引風(fēng)機的共同作用下，在膜的兩側(cè)形成壓差，壓差驅(qū)動滲余側(cè)煙氣中的co2向滲透側(cè)滲透，實現(xiàn)對煙氣中co2的分離；滲余側(cè)氣體在引風(fēng)機作用下由煙囪排出，滲透側(cè)的小氣量、高濃度co2富集氣體，在滲透側(cè)引風(fēng)機作用下進入深度co2捕集裝置，進一步被捕集。

該申請雖然公布了采用分離膜組件對燃煤煙氣中co2進行分離后再捕集，但是該分離膜組件兩側(cè)的風(fēng)壓必須由增壓風(fēng)機、引風(fēng)機和滲透側(cè)引風(fēng)機的調(diào)節(jié)增壓和提供風(fēng)壓才能實現(xiàn),采用該裝置能耗成本過大,不宜推廣使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提供一種適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的co2捕集裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、潔凈化不夠、能耗高、造價高不易推廣的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)，包括窯尾排風(fēng)機、煙囪、煙氣氧化凈化器、n2/co2膜分離裝置、冷卻器、煙氣壓縮機、co2循環(huán)捕集塔、脫水干燥器、co2冷卻器、co2壓縮機、液化co2儲罐；所述尾排風(fēng)機的排風(fēng)口連通所述煙氣氧化凈化器的進氣口，所述煙氣氧化凈化器用于脫除水泥窯煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳?xì)浠衔?、重金屬及粉塵污染物，所述煙氣氧化凈化器的凈化煙氣出口連通所述n2/co2膜分離裝置的進氣口，所述n2/co2膜分離裝置的富n2排出口連通煙囪、富co2排出口依次通過冷卻器和煙氣壓縮機連通所述co2循環(huán)捕集塔；co2循環(huán)捕集塔包括結(jié)構(gòu)相同且并聯(lián)設(shè)置的co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b，所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b交替連續(xù)進行co2捕集和co2離釋，所述co2循環(huán)捕釋器a包括殼體、設(shè)于殼體底部的布?xì)馀c排液裝置和由上至下設(shè)于殼體內(nèi)的氣液分離裝置、霧化噴淋裝置、絲網(wǎng)捕獲床裝置、冷卻/加熱裝置，所述殼體頂部還設(shè)有溫壓感應(yīng)器；所述布?xì)馀c排液裝置連接所述煙氣壓縮機的出口，用于向殼體內(nèi)送入富co2煙氣體，所述霧化噴淋裝置用于霧化噴入co2捕集劑，所述絲網(wǎng)捕獲床裝置包括設(shè)于支撐架上的水平絲網(wǎng)、垂直絲網(wǎng)和斜置絲網(wǎng)，所述冷卻/加熱裝置連接廢熱蓄能裝置，所述廢熱蓄能裝置所蓄熱能為水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄余熱，所述殼體a01頂部設(shè)有富n2氣排出管路和co2排出管路，所述富n2氣排出管路中設(shè)有co2傳感器；所述富n2氣排出管路連通煙囪或n2儲罐，所述co2排出管路依次連通脫水干燥器、co2冷卻器、co2壓縮機、液化co2儲罐。

優(yōu)選地，所述窯尾排風(fēng)機和所述煙氣氧化凈化器、所述煙囪之間設(shè)有電動三通風(fēng)閥，所述電動三通風(fēng)閥的進氣口連通所述窯尾排風(fēng)機，所述電動三通風(fēng)閥的第一排氣口連通所述煙氣氧化凈化器，所述電動三通風(fēng)閥的第二排氣口連通所述煙囪。

優(yōu)選地，所述煙氣氧化凈化器包括凈化器殼體、設(shè)于凈化器殼體底部的污水凈化分離裝置、設(shè)于凈化器殼體內(nèi)的氧化劑霧化噴淋裝置和氧化凈化與水氣分離主體裝置、設(shè)于所述氧化凈化與水氣分離主體裝置中部的凈化液循環(huán)噴淋裝置，所述凈化液循環(huán)噴淋裝置連通所述污水凈化分離裝置的凈化水出口。

優(yōu)選地，所述霧化噴淋裝置包括環(huán)形管道、設(shè)于環(huán)形管道上的多個霧化噴嘴、連接所述環(huán)形管道的捕集劑進液管。

優(yōu)選地，所述布?xì)馀c排液裝置包括設(shè)于所述殼體底部的co2煙氣體進氣管和捕集劑排出管，所述捕集劑排出管依次連接捕集劑循環(huán)罐、循環(huán)泵，所述循環(huán)泵的出口連接所述捕集劑進液管。

優(yōu)選地，所述捕集劑進液管上設(shè)有捕集劑進液管閥，所述co2煙氣體進氣管上設(shè)有煙氣進氣閥，所述捕集劑排出管上設(shè)有捕集劑排出管閥，所述所述co2煙氣體進氣管上設(shè)有煙氣進氣閥的進氣端還設(shè)有煙氣總閥。

優(yōu)選地，所述冷卻/加熱裝置包括盤管、熱流進管道、熱流出管道、冷流進管道、冷流出管道，所述盤管的蓄能流體進口連接所述熱流進管道和所述冷流進管道的一端，所述盤管的蓄能流體出口連接所述熱流出管道和所述冷流出管道的一端，所述熱流進管道的另一端、所述熱流出管道的另一端分別連接所述廢熱蓄能裝置的兩端，所述冷流進管道的另一端、所述冷流出管道的另一端分別連接蓄冷裝置，所述蓄冷裝置采用溫度為0℃～20℃的冷能流體流體，包括地下水或nh3或co2。

優(yōu)選地，所述廢熱蓄能裝置包括蓄集水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的300℃以上廢棄余熱或高溫?zé)崮艿男钅苎b置、蓄集100℃～300℃廢棄余熱的蓄能裝置、蓄集現(xiàn)有水介質(zhì)余熱發(fā)電后的100℃～170℃廢棄余熱的蓄能裝置、蓄集高溫設(shè)備150℃～500℃輻射熱或傳導(dǎo)廢熱的蓄能裝置中的至少一種。

優(yōu)選地，所述co2循環(huán)捕集塔包括結(jié)構(gòu)相同且并聯(lián)設(shè)置的由所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b構(gòu)成的若干套，所述煙氣壓縮機同時連接所述若干套co2循環(huán)捕集塔，每一所述co2循環(huán)捕集塔的富n2氣排出管路連通煙囪或n2儲罐，每一所述co2循環(huán)捕集塔的co2排出管路依次連通所述脫水干燥器。

優(yōu)選地，所述co2循環(huán)捕集塔包括結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)設(shè)置的由所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b構(gòu)成的若干套，所述煙氣壓縮機依次連接所述若干套co2循環(huán)捕集塔，每一所述co2循環(huán)捕集塔的富n2氣排出管路連通n2儲罐，位于上游的所述co2循環(huán)捕集塔的co2排出管路連通位于下游的所述co2循環(huán)捕集塔的布?xì)馀c排液裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果：

一、本發(fā)明是結(jié)合水泥生產(chǎn)線工藝裝備特點而開發(fā)，先對水泥窯煙氣進行氧化凈化，然后對制得的主要含n2、co2和o2的混合凈化煙氣進行二氧化碳和氮分離，從而分理處分壓升高的co2氣體，然后將該氣體送入co2循環(huán)捕集塔進行co2連續(xù)捕集，得到純co2，不僅能實現(xiàn)水泥生產(chǎn)線煙氣的潔凈化排放，沒有二次污染，實現(xiàn)水泥企業(yè)的有效減排和低碳生產(chǎn)，解決了現(xiàn)有的水泥行業(yè)煙氣直接排放污染環(huán)境以及現(xiàn)有的co2捕集設(shè)備易產(chǎn)生二次污染的問題，而且裝備結(jié)構(gòu)較簡單，投資小，具有工業(yè)實用性，適于推廣使用，解決了現(xiàn)有的co2捕集設(shè)備工藝復(fù)雜、投資大、不易推廣使用的問題。

二、本發(fā)明充分利用了水泥生產(chǎn)過程中尾排風(fēng)機、70余米高的煙囪等這些現(xiàn)有的正常運行的設(shè)備設(shè)施，利用其正常的動力消耗作為主要動力，使得本發(fā)明整個裝備系統(tǒng)新增能耗極低，從而降低了運營成本，突破了現(xiàn)有ccs技術(shù)系統(tǒng)包括igcc系統(tǒng)中co2捕集的高投資、高能耗、高成本的瓶頸，具有經(jīng)濟性，解決了現(xiàn)有的co2捕集設(shè)備能耗高、運營成本大的問題。

三、本發(fā)明co2循環(huán)捕集塔采用雙塔式設(shè)計，當(dāng)所述co2循環(huán)捕釋器a進行co2捕集時，所述co2循環(huán)捕釋器b進行co2離釋，當(dāng)所述co2循環(huán)捕釋器aco2捕集水合反應(yīng)接近完全時，所述co2循環(huán)捕釋器b進行co2捕集，由此交替循環(huán)進行，可連續(xù)不間斷制得co2進行儲存，整個工藝過程不僅氣流流通穩(wěn)定，而且實現(xiàn)了co2的連續(xù)高效捕集。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例一提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中co2循環(huán)捕集塔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中霧化噴淋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中冷卻/加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例二提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實施例三提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明的附圖標(biāo)號說明：

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提出一種適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)。

實施例一

圖1為本發(fā)明實施例一提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中co2循環(huán)捕集塔的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中霧化噴淋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)中冷卻/加熱裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

請參閱圖1至圖4，適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)，包括窯尾排風(fēng)機1、煙囪3、煙氣氧化凈化器4、n2/co2膜分離裝置5、冷卻器6、煙氣壓縮機7、co2循環(huán)捕集塔8、脫水干燥器10、co2冷卻器11、co2壓縮機12、液化co2儲罐13；所述尾排風(fēng)機1的排風(fēng)口連通所述煙氣氧化凈化器4的進氣口，所述煙氣氧化凈化器4用于脫除水泥窯煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳?xì)浠衔铩⒅亟饘偌胺蹓m污染物，所述煙氣氧化凈化器4的凈化煙氣出口連通所述n2/co2膜分離裝置5的進氣口，所述n2/co2膜分離裝置5的富n2排出口連通煙囪3、富co2排出口依次通過冷卻器6和煙氣壓縮機7連通所述co2循環(huán)捕集塔8；co2循環(huán)捕集塔8包括結(jié)構(gòu)相同且并聯(lián)設(shè)置的co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b，所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b交替連續(xù)進行co2捕集和co2離釋，所述co2循環(huán)捕釋器a包括殼體a01/b01、設(shè)于殼體底部的布?xì)馀c排液裝置a02/b02和由上至下設(shè)于殼體內(nèi)的氣液分離裝置a06/b06、霧化噴淋裝置a03/b03、絲網(wǎng)捕獲床裝置a04/b04、冷卻/加熱裝置a05/b05，所述殼體頂部還設(shè)有溫壓感應(yīng)器a09/b09；所述布?xì)馀c排液裝置a02/b02連接所述煙氣壓縮機7的出口，用于向殼體內(nèi)送入富co2煙氣體，所述霧化噴淋裝置a03/b03用于霧化噴入co2捕集劑，所述絲網(wǎng)捕獲床裝置a04/b04包括設(shè)于支撐架41上的水平絲網(wǎng)42、垂直絲網(wǎng)43和斜置絲網(wǎng)，所述冷卻/加熱裝置a05/b05連接廢熱蓄能裝置9，所述廢熱蓄能裝置9所蓄熱能為水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄余熱，所述殼體a01/b01頂部設(shè)有富n2氣排出管路a07/b07和co2排出管路a08/b08，所述富n2氣排出管路中設(shè)有co2傳感器；所述富n2氣排出管路連通煙囪3或n2儲罐14，所述co2排出管路依次連通脫水干燥器10、co2冷卻器11、co2壓縮機12、液化co2儲罐13。

本發(fā)明一方面提出了一種由煙氣氧化凈化器4、n2/co2膜分離裝置5和co2循環(huán)捕集塔8構(gòu)成的新系統(tǒng)，從水泥廠窯尾收塵器后的窯尾排風(fēng)機1排出的水泥窯煙氣，先進入所述煙氣氧化凈化器4中脫除其中的氟、氯、硫、硝、碳?xì)浠衔锖椭亟饘偌胺蹓m污染物得到含n2、co2和o2的混合凈化煙氣，然后進入所述n2/co2膜分離裝置5中進行二氧化碳和氮氣分離，分離出富co2煙氣體，所述富co2煙氣體再進入所述co2循環(huán)捕集塔8內(nèi)通過水合物法或物理-化學(xué)吸附法進行co2捕集和co2離釋，即可分離出純co2，整個裝備系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)簡單，造價成本低，具有工業(yè)實用性，而且實現(xiàn)了水泥生產(chǎn)線煙氣的潔凈化排放，實現(xiàn)了水泥企業(yè)的有效減排和低碳化生產(chǎn)。

另一方面，本發(fā)明所述n2/co2膜分離裝置5的進氣側(cè)直接與所述窯尾排風(fēng)機1連接，可以利用窯尾排風(fēng)機1的鼓風(fēng)作為正動力，出co2側(cè)與冷卻器6和煙氣壓縮機7連接，可以利用煙氣壓縮機的負(fù)壓抽吸力作為動力，出n2側(cè)直接與高70余米的煙囪3連通，由于煙囪效應(yīng)也會產(chǎn)生富n2側(cè)的動力，由此本發(fā)明無需再消耗另外的能量來促進二氧化碳和氮的滲透分離，相比于現(xiàn)有的膜分離裝置必須設(shè)增壓風(fēng)機和引風(fēng)機必定需要消耗能量，本發(fā)明充分利用了水泥生產(chǎn)過程中窯尾排風(fēng)機1、70余米高的煙囪3等這些現(xiàn)有的正常運行的設(shè)備設(shè)施，利用其正常的動力消耗作為主要動力，使得本發(fā)明采用的裝備系統(tǒng)新增能耗極低，大大降低了整個工藝過程中的能量消耗，從而降低了運營成本。

再一方面，本發(fā)明co2循環(huán)捕集塔8采用雙塔式設(shè)計，當(dāng)所述co2循環(huán)捕釋器a進行co2捕集時，所述co2循環(huán)捕釋器b進行co2離釋，當(dāng)所述co2循環(huán)捕釋器a內(nèi)水合反應(yīng)接近完全，即當(dāng)所述富n2氣排出管路中通過co2傳感器監(jiān)測到塔內(nèi)co2含量上升時，所述co2循環(huán)捕釋器a切換至co2離釋程序，所述co2循環(huán)捕釋器b切換進行co2捕集，由此交替循環(huán)進行，可連續(xù)不間斷制得co2進行儲存，整個工藝過程不僅氣流流通穩(wěn)定，實現(xiàn)了co2的連續(xù)高效捕集，特別適用于氣體流量大的水泥窯排放煙氣中co2的捕集。

還一方面，本發(fā)明所述絲網(wǎng)捕獲床裝置a04/b04內(nèi)設(shè)有水平絲網(wǎng)和垂直/斜置絲網(wǎng)構(gòu)成捕集-離釋床大空間，與霧化噴淋裝置a03/b03結(jié)合，使co2捕集劑呈無數(shù)小液滴與富co2煙氣流接觸，更以大流量通過捕集-離釋床大空間內(nèi)的水平絲網(wǎng)和垂直/斜置絲網(wǎng)與逆向流動的液膜接觸，且以煙氣在絲網(wǎng)間直接產(chǎn)生并湮滅無數(shù)的布膜與膜泡效應(yīng)，一則強制性改變了液氣運行軌跡和接觸反應(yīng)狀態(tài)，借產(chǎn)生的無數(shù)復(fù)雜的液膜和膜泡，以超大比表面積的薄薄的液膜與煙氣流中的co2充分接觸、快速高效地進行水合反應(yīng)，二則借大絲網(wǎng)空間遍設(shè)的絲網(wǎng)的絲網(wǎng)誘導(dǎo)成核作用快速形成大量的co2水合物晶核；與此同時，以冷卻/加熱裝置a05/b05的冷能流體冷卻連續(xù)移除強化吸收水合反應(yīng)放出的大量化合熱，維持捕集塔a內(nèi)溫度0℃～20℃(視情選擇)；快速而高效的水合反應(yīng)生成大量co2水合物晶體聚集在捕集塔內(nèi)的絲網(wǎng)大空間捕集-離釋床/空間內(nèi)，最后選擇性捕集分離co2后剩下的富n2氣流繼續(xù)向上經(jīng)氣液分離裝置a06/b06將塔內(nèi)大空間氣液廣泛融合的液氣分離，液體沿塔內(nèi)壁流下，富n2氣體連續(xù)排出，直至水合反應(yīng)接近完全。由此本發(fā)明采用co2捕集劑對co2進行吸收，且反應(yīng)中采用水泥生產(chǎn)過程的廢棄余熱作為co2離釋所需的熱能，大大降低了整個裝備系統(tǒng)的新增能耗，不僅具有較高的凈化分離效果，而且有良好的節(jié)能效果。

進一步地，所述窯尾排風(fēng)機1和所述煙氣氧化凈化器4、所述煙囪3之間設(shè)有電動三通風(fēng)閥2，所述電動三通風(fēng)閥2的進氣口連通所述窯尾排風(fēng)機1，所述電動三通風(fēng)閥2的第一排氣口連通所述煙氣氧化凈化器4，所述電動三通風(fēng)閥2的第二排氣口連通所述煙囪3。

所述電動三通風(fēng)閥2在進行水泥窯煙氣中co2的捕集時導(dǎo)通所述煙氣氧化凈化器4、切斷與所述煙囪3的連通，當(dāng)不進行co2捕集時，可使水泥窯煙氣導(dǎo)通連接所述煙囪3，用于煙囪3內(nèi)進出氣體通道的安全檢修。

進一步地，所述煙氣氧化凈化器4包括凈化器殼體、設(shè)于凈化器殼體底部的污水凈化分離裝置404、設(shè)于凈化器殼體內(nèi)的氧化劑霧化噴淋裝置402和氧化凈化與水氣分離主體裝置401、設(shè)于所述氧化凈化與水氣分離主體裝置401中部的凈化液循環(huán)噴淋裝置403，所述凈化液循環(huán)噴淋裝置403連通所述污水凈化分離裝置404的凈化水出口。

所述氧化劑霧化噴淋裝置402用于霧化噴淋氧化凈化劑，所述水泥窯煙氣中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳?xì)浠衔锛爸亟饘儆谒鲅趸瘍艋c水氣分離主體裝置401內(nèi)氧化固化為主要含硫酸鹽、硝酸鹽、氟鹽、氯鹽的廢棄物，所述廢棄物通過污水凈化分離裝置404進行固液分離，分離出的固體廢棄物于底部排出收集，分離出的凈化水通過凈化液循環(huán)噴淋裝置403重新引入所述煙氣氧化凈化器4中部進行循環(huán)噴淋，由此使得，經(jīng)氧化固化脫污后產(chǎn)生的固體廢棄物可作為水泥生產(chǎn)或化工原料利用，脫污產(chǎn)生的凈化水可重新引入煙氣氧化凈化器4中進行霧化噴淋，實現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)再利用。

進一步地，所述霧化噴淋裝置a03/b03包括環(huán)形管道31、設(shè)于環(huán)形管道31上的多個霧化噴嘴32、連接所述環(huán)形管道31的捕集劑進液管33。

co2捕集劑通過所述捕集劑進液管33、環(huán)形管道31流至所述多個霧化噴嘴32處進行霧化噴灑。

進一步地，所述布?xì)馀c排液裝置a02/b02包括設(shè)于所述殼體底部的co2煙氣體進氣管21和捕集劑排出管22，所述捕集劑排出管22依次連接捕集劑循環(huán)罐23、循環(huán)泵24，所述循環(huán)泵24的出口連接所述捕集劑進液管33。

從所述煙氣壓縮機7送來的富co2煙氣體通過所述co2煙氣體進氣管21進入所述co2循環(huán)捕集塔8內(nèi)進行co2捕集，co2捕集離釋后剩下的co2捕集液由所述捕集劑排出管22排至所述捕集劑循環(huán)罐23內(nèi)進行統(tǒng)一收集，待塔內(nèi)下次co2捕集要開始時，所述循環(huán)泵24將co2捕集劑又重新泵入塔內(nèi)所述霧化噴淋裝置a03/b03進行co2捕集劑的霧化噴淋，由此實現(xiàn)了原材料的循環(huán)利用。

進一步地，所述捕集劑進液管33上設(shè)有捕集劑進液管閥331，所述co2煙氣體進氣管21上設(shè)有煙氣進氣閥211，所述捕集劑排出管22上設(shè)有捕集劑排出管閥221，所述所述co2煙氣體進氣管21上設(shè)有煙氣進氣閥的進氣端還設(shè)有煙氣總閥212，所述富n2氣排出管路a07/b07上設(shè)有n2氣排出切換閥71，所述co2排出管路a08/b08上設(shè)有co2排出切換閥81。

所述捕集劑進液管閥331用于控制co2捕集劑的輸入，煙氣總閥212用于控制從所述煙氣壓縮機7送來的富co2煙氣體的總通斷，所述煙氣進氣閥211用于控制所述富co2煙氣體在所述co2循環(huán)捕釋器a(或co2循環(huán)捕釋器b)進行co2捕集時開啟、進行co2離釋時關(guān)閉，所述捕集劑排出管閥221用于塔內(nèi)co2離釋完后co2捕集劑及廢液的排出，所述n2氣排出切換閥71用于控制所述富n2氣排出管路a07/b07在所述co2循環(huán)捕釋器a(或co2循環(huán)捕釋器b)進行co2捕集時導(dǎo)通、進行co2離釋時切斷，所述co2排出切換閥81用于控制所述co2排出管路a08/b08在所述co2循環(huán)捕釋器a(或co2循環(huán)捕釋器b)進行co2捕集時切斷、進行co2離釋時導(dǎo)通，由此保證co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b穩(wěn)定地交替進行co2捕集和co2離釋，實現(xiàn)高效連續(xù)的co2捕集分離。

進一步地，所述冷卻/加熱裝置a05/b05包括盤管51、熱流進管道52、熱流出管道53、冷流進管道54、冷流出管道55，所述盤管51的蓄能流體進口51m連接所述熱流進管道52和所述冷流進管道54的一端，所述盤管51的蓄能流體出口51n連接所述熱流出管道53和所述冷流出管道54的一端，所述熱流進管道52的另一端、所述熱流出管道53的另一端分別連接所述廢熱蓄能裝置的兩端，所述冷流進管道54的另一端、所述冷流出管道55的另一端分別連接蓄冷裝置，所述蓄冷裝置采用溫度為0℃～20℃的冷能流體，包括地下水或nh3或co2。

所述冷卻/加熱裝置a05/b05除了可以為盤管式換熱器，還可以為排管式換熱器，對換熱器的換熱通道形狀不做限定。所述熱流進管道52、熱流出管道53、冷流進管道54、冷流出管道55上分別設(shè)有相應(yīng)的管道閥來控制管道的導(dǎo)通或關(guān)閉,以在塔內(nèi)進行co2捕集時輸進冷能流體對塔內(nèi)進行降溫、塔內(nèi)進行co2離釋時輸入熱能流體進行加熱。

不限定地，所述冷能流體采用溫度為0℃～20℃的冷能流體，用于吸收co2捕集釋放的反應(yīng)熱，能使塔內(nèi)溫度降下來即可。

進一步地，所述廢熱蓄能裝置9包括蓄集水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的300℃以上廢棄余熱或高溫?zé)崮艿男钅苎b置、蓄集100℃～300℃廢棄余熱的蓄能裝置、蓄集現(xiàn)有水介質(zhì)余熱發(fā)電后的100℃～170℃廢棄余熱的蓄能裝置、蓄集高溫設(shè)備150℃～500℃輻射熱或傳導(dǎo)廢熱的蓄能裝置中的至少一種。

所述廢熱蓄能裝置9利用了水泥生產(chǎn)線廢棄的大量余熱作為co2捕集的能源，降低了整個裝備系統(tǒng)的新增能耗，降低了運營成本，突破了現(xiàn)有ccs技術(shù)系統(tǒng)中co2捕集的高投資、高能耗、高成本的瓶頸，具有經(jīng)濟性。

實施例二

圖5為本發(fā)明實施例二提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

請參閱圖5，本實施例二與實施例一的不同之處在于：所述co2循環(huán)捕集塔包括結(jié)構(gòu)相同且并聯(lián)設(shè)置的由所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b構(gòu)成的兩套，第一套co2循環(huán)捕集塔8包括co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b，第二套co2循環(huán)捕集塔8’包括co2循環(huán)捕釋器a’和co2循環(huán)捕釋器b’，每一所述co2循環(huán)捕釋器(a、b、a’、b’)的富n2氣排出管路連通煙囪或n2儲罐，每一所述co2循環(huán)捕釋器(a、b、a’、b’)的co2排出管路依次連通所述脫水干燥器。

由此使得，經(jīng)n2/co2膜分離裝置分離出的富co2煙氣體分成兩股同時連續(xù)分別送入第一套co2循環(huán)捕集塔和第二套co2循環(huán)捕集塔中，第一套co2循環(huán)捕集塔和第二套co2循環(huán)捕集塔分別排出的n2氣流都通過所述煙囪排放，第一套co2循環(huán)捕集塔和第二套co2循環(huán)捕集塔分離排出的co2氣流都被后段的干燥冷卻壓縮裝置負(fù)壓抽吸連續(xù)送入干燥器脫水，隨后進行co2儲存。

采用兩套并聯(lián)設(shè)置的co2循環(huán)捕集塔，可以倍增富co2煙氣的處理量，提高了co2的收集效率。

實施例三

圖6為本發(fā)明實施例三提出的適用于水泥窯煙氣中co2連續(xù)捕集的裝備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

請參閱圖6，本實施例三與實施例一的不同之處在于：所述co2循環(huán)捕集塔包括結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)設(shè)置的由所述co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b構(gòu)成的兩套，第一套co2循環(huán)捕集塔包括co2循環(huán)捕釋器a和co2循環(huán)捕釋器b，第二套co2循環(huán)捕集塔包括co2循環(huán)捕釋器a”和co2循環(huán)捕釋器b”，所述煙氣壓縮機先連接第一套co2循環(huán)捕集塔，第一套所述co2循環(huán)捕集塔的富n2氣排出管路連通煙囪或n2儲罐，第一套co2循環(huán)捕集塔的co2排出管路連通第二套co2循環(huán)捕集塔的布?xì)馀c排液裝置，第二套co2循環(huán)捕集塔的富n2氣排出管路連通n2儲罐，第二套co2循環(huán)捕集塔的co2排出管路連通脫水干燥器。

由此使得，經(jīng)n2/co2膜分離裝置分離出的富co2煙氣體全部先送入第一套co2循環(huán)捕集塔(a、b)進行co2捕集離釋，捕集分離出的n2氣流直接通過煙囪排放或者送至n2儲罐進行儲存，捕集分離產(chǎn)生的富co2氣體送入第二套co2循環(huán)捕集塔中再次進行co2捕集離釋，第二套co2循環(huán)捕集塔分離排出的n2氣流純度高直接送至n2儲罐進行儲存，第二套co2循環(huán)捕集塔分離排出的co2氣流被后段的干燥冷卻壓縮裝置負(fù)壓抽吸連續(xù)送入干燥器脫水，也進行co2儲存。

采用兩套串聯(lián)設(shè)置的co2循環(huán)捕集塔單元，進一步有效提高了co2收集的純度。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。