一種磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃煤煙氣中二氧化碳的捕集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國主要能源來自于煤，煤炭燃燒后排放的煙氣中含有大量的二氧化碳，過量的二氧化碳引起的溫室效應(yīng)已經(jīng)導(dǎo)致了冰雪融化、海水水位升高、氣候紊亂、動(dòng)植物分布改變等現(xiàn)象，對人類生存環(huán)境產(chǎn)生了不可估量的影響。當(dāng)前主要采用二氧化碳捕集、存儲(chǔ)和利用技術(shù)(CCS)控制二氧化碳排放。氨法脫碳技術(shù)具有脫除效率高、單位質(zhì)量吸收能力強(qiáng)、再生能耗低、原料價(jià)格低、對裝置腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越多的重視。
[0003]現(xiàn)階段，氨法脫除二氧化碳的裝置主要有篩板塔反應(yīng)器、填料塔反應(yīng)器、噴霧塔反應(yīng)器等。篩板塔中液體是連續(xù)相而氣體是分散相，借助于氣相通過塔板分散成小氣泡而與板上液體接觸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，適用于快速和中速反應(yīng)過程。但篩板塔傳質(zhì)面積較小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大多數(shù)篩板塔的應(yīng)用都需要在加壓的條件下。填料塔中液體在填料表面形成液膜而與氣相接觸進(jìn)行反應(yīng)。由于生產(chǎn)能力大，分離效率高，填料塔廣泛應(yīng)用于帶有化學(xué)反應(yīng)的氣體凈化過程。如中國專利文獻(xiàn)CN101423214A采用填料塔進(jìn)行脫碳，但如果氨水濃度很高，與二氧化碳反應(yīng)后會(huì)生成結(jié)晶物從而堵塞填料，所以為了提高脫除率和氨氣逃逸，一些專利設(shè)計(jì)了多層填料層和噴霧裝置，但是這都增加了系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)成本，不能根本上提高脫除效率。噴霧塔結(jié)構(gòu)簡單，不用擔(dān)心堵塞的問題，且散熱好，適用于反應(yīng)熱較高的情況。如中國專利文獻(xiàn)CN102218261A采用細(xì)噴霧塔進(jìn)行脫碳，其具有相接觸面積大和氣相壓降小等優(yōu)點(diǎn)。但反應(yīng)時(shí)氣體為連續(xù)相，液體為分散相，當(dāng)氣量大時(shí)候，氣液接觸時(shí)間短，脫除率難以提高，且容易使氨水揮發(fā)出更多氨氣。所以噴霧塔僅適用于瞬間、界面和快速反應(yīng)。
[0004]隨著氨水脫除二氧化碳研究的進(jìn)一步深入，氨水中氨逃逸的問題引起了研究者們越來越多的關(guān)注，在反應(yīng)過程中，氨水吸收二氧化碳的同時(shí)，氨氣也會(huì)從氨水中逸出。針對此氨逃逸，中國專利CN1356156A采用冷凍氨法脫碳，但冷凍氨法需要投入更高的制冷能耗，這無疑將提高脫碳成本，設(shè)備系統(tǒng)也更復(fù)雜，提高了運(yùn)行維護(hù)的成本。而中國專利CN103495339A提出添加金屬離子等添加劑抑制氨逃逸，此方法效果明顯，但金屬離子的存在使得系統(tǒng)廢液的處理更加復(fù)雜，有進(jìn)一步增加環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)的可能。
[0005]現(xiàn)階段在吸收式制冷領(lǐng)域有研究表明:通過添加磁場，使水溶液吸收氨氣的過程得到了強(qiáng)化，并且隨著磁場強(qiáng)度的增加，氨氣的吸收率相應(yīng)增加。這研究結(jié)果同樣適用于氨法脫碳過程，在反應(yīng)器區(qū)域添加磁場后，氨的溶解度增加，揮發(fā)出的氨氣將減少，同時(shí)揮發(fā)的部分氨氣在磁場的作用下又被再度被溶液吸收。此過程減少了氨逃逸，使得更多的氨用于吸收反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)。該設(shè)備各部分裝置連接簡單合理，脫碳效率高，吸收速度快，針對燃煤電站尾部煙氣量大、二氧化碳濃度低的特點(diǎn)，該設(shè)備可以高效捕集電站鍋爐尾部煙氣中的二氧化碳。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)，包括加磁二氧化碳吸收裝置、富液再生裝置、逃逸氨氣水洗裝置、檢測裝置及二氧化碳儲(chǔ)存裝置，所述加磁二氧化碳吸收裝置包括吸收塔、氨水栗、磁感線圈和電源，吸收塔內(nèi)從下至上依次設(shè)有第一煙氣進(jìn)口、第一布風(fēng)孔板、加磁填料段和第一噴霧裝置，加磁填料段外部繞制有磁感線圈，磁感線圈與電源連接，加磁填料段內(nèi)填充有磁性材料;第一噴霧裝置通過氨水栗連接到氨水罐;所述富液再生裝置包括再生塔、換熱器、恒溫水浴槽、所述氨水罐及濃氨水補(bǔ)充系統(tǒng)，所述吸收塔的底部出口通過富液栗連接到換熱器，換熱器與再生塔上部的第二噴霧裝置連接，第二噴霧裝置下方設(shè)有加熱段，所述恒溫水浴槽位于加熱段的下方;所述再生塔的底部出口通過換熱器連接到所述氨水罐，所述氨水罐與濃氨水補(bǔ)充系統(tǒng)相連;所述逃逸氨氣水洗裝置包括水洗塔、水栗和水箱，水洗塔內(nèi)從下至上依次設(shè)有第二煙氣進(jìn)口、第二布風(fēng)孔板、填料段和第三噴霧裝置，第二煙氣進(jìn)口連接到所述吸收塔的頂部出口，第三噴霧裝置通過水栗連接到水箱;所述水洗塔底部的出液口連接到所述氨水罐;所述檢測裝置包括氨氣分析儀和煙氣分析儀，分別設(shè)置在所述吸收塔的頂部出口處和所述水洗塔的頂部出口處;所述二氧化碳儲(chǔ)存裝置包括壓縮機(jī)及二氧化碳儲(chǔ)存罐，所述再生塔的頂部出口通過壓縮機(jī)連接到二氧化碳儲(chǔ)存觸。
[0009]進(jìn)一步地，所述吸收塔由不銹鋼材料制成;所述磁感線圈的骨架由有機(jī)玻璃制成，線圈為聚酯漆包銅線繞制而成。
[0010]進(jìn)一步地，所述線圈間的間隔可調(diào)。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述氨水罐設(shè)置有氨濃度儀實(shí)時(shí)檢測氨水濃度。
[0012]優(yōu)選地，所述濃氨水補(bǔ)充系統(tǒng)包括濃氨水罐與節(jié)流閥，所述濃氨水罐通過節(jié)流閥連接到濃氨水罐。
[0013]本實(shí)用新型磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)管路簡單，設(shè)計(jì)合理，在系統(tǒng)搭建、實(shí)用及維護(hù)中，操作簡單，系統(tǒng)運(yùn)行靈活，在高效脫碳的同時(shí)，減少溫室氣體，使得脫碳過程更加經(jīng)濟(jì)合理。在設(shè)定的操作條件下，可達(dá)到以下效果:
[0014](1)本實(shí)用新型的系統(tǒng)在脫碳反應(yīng)段添加磁場和磁性物質(zhì)，能夠提高脫碳反應(yīng)的效率和速率。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于磁性物質(zhì)和磁場的輔助，增大了氣液反應(yīng)接觸面，有效促進(jìn)氨水脫除二氧化碳過程中傳熱傳質(zhì)，推進(jìn)反應(yīng)進(jìn)程，提高反應(yīng)速率。
[0015](2)本實(shí)用新型的系統(tǒng)能減少氨氣逃逸帶來的損失和污染。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于磁性物質(zhì)和磁場的輔助，反應(yīng)區(qū)域內(nèi)氨水物性得到了改變，氨的溶解度增加，揮發(fā)出的氨氣將減少，同時(shí)揮發(fā)的部分氨氣在磁場的作用下又被再度被溶液吸收。此過程減少了氨損失和污染，使得更多的氨用于吸收反應(yīng)。
[0016](3)同時(shí)，設(shè)置在吸收塔出口的氨氣分析儀能在線監(jiān)測出口煙氣內(nèi)氨氣含量，一旦超量將協(xié)同水洗塔水栗調(diào)節(jié)水量用于脫氨，脫碳所得稀氨水溶液回收入氨水罐，既保證了尾氣的清潔，又回收了逸出的氨。
[0017](4)本實(shí)用新型的系統(tǒng)能降低二氧化碳捕集成本，提高經(jīng)濟(jì)性。相同質(zhì)量吸收劑條件下，氨水的吸收能力是MEA溶液的三倍，價(jià)格卻是MEA溶液的六分之一，此外氨水再生的能耗要小于MEA溶液，同時(shí)MEA溶液相較于氨水對設(shè)備更具有腐蝕性，且存在失效的問題，故本實(shí)用新型具有更高的成本優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖1中編號(hào)分別為:1、煙氣進(jìn)口；2、第一孔板;3、磁感線圈；4、加磁填料段;5、吸收塔;6、第一噴霧裝置;7、氨氣分析儀;8、第二孔板;9、填料段;10、第三噴霧裝置;11、水洗塔；12、煙氣分析儀；13、第一節(jié)流閥；14、氨水罐；15、氨水閥；16、氨水栗；17、富液閥；18、富液栗；19、換熱器;20、第二噴霧裝置;21、再生塔;22、加熱段;23、壓縮機(jī);24、二氧化碳儲(chǔ)存罐；25、濃氨水罐;26、第二節(jié)流閥；27、氨濃度儀;28、水箱;29、水栗。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合圖1對本實(shí)用新型磁場輔助氨法煙氣二氧化碳捕集系統(tǒng)【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。
[0021]系統(tǒng)包括加磁二氧化碳吸收裝置、富液再生裝置、逃逸氨氣水洗裝置、檢測裝置及二氧化碳儲(chǔ)存裝置。
[0022]加磁二氧化碳吸收裝置包括吸收塔5、氨水栗16、磁感線圈3和電源，煙氣從吸收塔5下部的煙氣進(jìn)口 1進(jìn)入后，通過第一孔板2均勻布風(fēng)，然后經(jīng)過加磁填料段4，加磁填料段4為空間內(nèi)分布的磁性材料，同時(shí)在此區(qū)域分布著一定強(qiáng)度的磁場，該磁場由繞制于塔外的He Imho ltz線圈通電后產(chǎn)生，在磁場和磁性材料的同時(shí)作用下，煙氣中的二氧化碳被吸收塔5內(nèi)上方第一噴霧裝置6噴出的氨