[实用新型]一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及烟气二氧化碳捕集与利用技术领域，特别涉及一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床系统。

背景技术

大气中温室气体浓度升高引发的全球温室效应，造成冰山融化、海平面上升、物种减少、全球各地多种气候灾害频发，带来严重经济损失并威胁人类生存。二氧化碳(CO₂)作为最主要的温室气体其未来的总量控制和排放权分配已经成为国际气候谈判的重点。各国政府和能源企业已经越来越重视CO₂排放控制技术的研究，一些国家已经率先开始了实质性的脱碳工作。随着我国碳排放量超过美国以及国际减排的呼声的加强，我国政府在2009年对世界做出承诺到2020年单位GDP碳排放量降低40-45％。我国“富煤，少油，有气”的资源格局决定了煤炭是我国能源供应的主体，我国一次能源中燃煤发电所占比例接近65％，所以CO₂排放主要来自燃煤电厂，约占总排放的40-50％。电厂二氧化碳捕集与封存技术必然成为我国低碳发展战略中长期的技术需求。

CO₂矿化封存即将CO₂与矿石或固体废弃物中的碱土金属在一定条件下反应生产碳酸盐来实现固碳的技术。该技术可实现CO₂的永久封存，环境风险性小，可利用矿物资源广，封存能力强，是一种非常有潜力的温室气体减排技术。然而，由于目前已开发的CO₂矿化工艺存在流程长，反应速率低，设备尺寸大，反应条件苛刻、能耗高，化学试剂回收困难、产生二次污染等缺点，并且国外主要研究的适合作矿化原料的蛇纹石、橄榄石等矿石在我国常作为有工艺品加工原料，导致原料价格高。这些都妨碍了CO₂矿化封存技术在我国的商业化进程。

另一方面，我国燃煤电厂粉煤灰的年排放量已经达到1亿吨，有些粉煤灰氧化钙(CaO)含量较高(质量分数可达20％以上)，非常适合用于矿化封存燃煤烟气中的CO₂。此外，还有大量电石、水泥和钢铁企业所产的固体废弃物，也富含CaO，也可作为矿化的原料。所以，在我国可因地制宜选用固体废弃物作为CO₂矿化封存的原料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床系统，利用高钙废弃物(粉煤灰、电石渣、钢渣、废旧水泥)为原料，采用气固相直接反应流化床工艺捕集并矿化烟气中CO₂，能有效提高粉煤灰的利用并且能够降低CO₂排放，是一种非常适合我国国情的新型温室气体减排技术。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种直接捕集矿化烟气中二氧化碳的流化床系统，包括：

预处理单元7，包括用于研磨的干粉研磨器和/或用于加热处理的加热焚烧炉和/或用于碱法脱硅的搅拌反应釜、压滤机和转鼓干燥器；

烟气温度湿度调节单元9，设置于烟道的旁路上，包括装有液体的鼓泡塔15，出旁路的烟气进入鼓泡塔15实现温湿度调节；

流化床反应器10，接出预处理单元7的固体物料和出烟气温度湿度调节单元9的烟气；

旋风分离器11，接出流化床反应器10的含尘气体实现气固分离，其中所得气体送至烟道自烟囱13排出。

所述鼓泡塔15的出口管道设置保温装置。

所述烟道上沿烟气流动方向依次设置有SCR反应器5、静电除尘器6和FGD吸收塔8，所述静电除尘器6所得粉尘送至预处理单元7作为固体物料，静电除尘器6所得烟气进入FGD吸收塔8进行脱硫，所述旁路设置于脱硫后的烟道上，旁路中设置有压缩机14，压缩机14设置于鼓泡塔15之前。

所述旋风分离器11的固体产品的一部分回送至流化床反应器10循环使用。

本实用新型的装置支持如下工艺：

第一步，收集高钙废弃物研磨待用；

第二步，在烟气排放烟道上开旁路引一股烟气经温湿调节器调节温度和湿度，温度调节范围为40-90℃，湿度的调节范围为5-60％(相对湿度)；

第三步，在流化床反应器中将温湿度调节后的烟气与所述高钙废弃物并向接触反应；

第四步，反应后出流化床反应器的含尘气体送入旋风分离器进行气固分离，所得气体送回原烟气排放烟道进烟囱排放。