[发明专利]中间补水管束式二氧化碳吸附捕集塔

说明书

本发明公开了一种中间补水管束式二氧化碳吸附捕集塔，包括塔体、烟气入口和出口，塔体下端设有换热介质出口，塔体上端和中部均设有换热介质进口，塔体内设有换热装置，换热装置包括自下而上间隔的布置在塔体内的与换热介质出口连通的合流腔室、与中部换热介质进口连通的补水腔室和与上端换热介质进口连通的分流腔室，合流腔室与补水腔室之间并联有下管束，补水腔室与分流腔室之间并联有上管束，塔体内除换热装置之外的空间填充有吸附剂材料。本发明通过换热管束加大换热介质与吸附剂材料接触面积，强化换热能力、高效变温解吸；中间补水管路的设计实现了灵活调控加热介质流量，减少对吸附塔上部未吸附饱和吸附剂材料过余加热造成的热量损失。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳吸附捕集装置，尤其是涉及一种中间补水管束式二氧化碳吸附捕集塔，能更高效、能耗更低的进行CO₂的吸附和解吸附过程。

背景技术

二氧化碳捕集与封存技术(CCS)是解决二氧化碳排放问题的有效技术，受到了广泛地关注。目前二氧化碳的分离及捕集技术主要有化学吸收法、物理吸收法和膜分离技术。化学吸收法需要耗费大量的吸收剂，其制备的耗能巨大，而膜吸收法正处于起步阶段，目前尚无法用于商业化使用。而物理吸收法中的吸附剂吸附法具有吸收效果好、能耗低、分离回收率高的特点，是一种十分有潜力的二氧化碳吸附方法。其中的变温吸附法实施简单，对设备的工艺要求不高，并且可以用于结合太阳能以及工业余热，从而实现能量的多级高效利用。目前的二氧化碳变温吸附方法主要采用的是利用热能，如热水或其他中低温热工质或采用电能，如电加热法，从而达到变温吸附的目的。电能作为高品质能源，以电制热的电加热方法既不经济也不环保。而对于能量利用较科学的中低温工质热交换变温吸附的方法，其能量利用效率便成为了节能减排的一项重要指标。二氧化碳吸附效率与吸附塔能量利用效率两项指标共同决定吸附塔的经济性。本专利在以上两个方面综合考虑，研发出一款发明变温吸附塔。

现有的变温二氧化碳捕集塔在应用中存在如下问题：

1、由于吸附塔的吸附作用使吸附剂在烟气入口与烟气出口区域吸附剂材料捕集的二氧化碳浓度不同，对于如公告号为CN205435405U的中国实用新型专利中披露了一种等截面结构的变温吸附塔，其解吸附过程中所耗费的能量不同，造成热能的浪费或入口处吸附剂解吸附不足。

2、吸附塔管路结构复杂，如大量使用弯管，螺旋管束等结构，造成制造成本巨大，且维修保养困难的结果。

2、采用外部加水套的换热方式进行换热的吸附塔在解吸附过程中，换热介质与空气直接接触，造成大量热损失。

4、吸附塔内部采用折流式、翅片式、横式等结构，大大增加了塔内阻力，增加了泵功。而对于大流量的烟气处理情况流动阻力巨大。如公告号为CN204958392U的中国实用新型专利披露了一种在吸附塔中加入了大量折流板等强化对流传热装置，耗散烟气的动能，增加泵功率。采用公告号为CN104930879A的中国发明专利申请中披露的一种在吸附塔中垂直换热管的外部增加大量翅片，限制了二氧化碳的横向扩散增大阻力。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种中间补水管束式二氧化碳吸附捕集塔，具有节能、高效制造装配简单、阻力小的特点，适用于新形势下节能减排的要求。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种中间补水管束式二氧化碳吸附捕集塔，包括塔体，所述塔体的底部设有烟气入口，所述塔体的顶部设有烟气出口，所述塔体的下端设有换热介质出口，所述塔体的上端和中部均设有换热介质进口，所述塔体的腔内设有换热装置，所述换热装置包括自下而上间隔的布置在塔体内的合流腔室、补水腔室和分流腔室，所述合流腔室与所述补水腔室之间并联有下管束，所述补水腔室与所述分流腔室之间并联有上管束，所述合流腔室与所述换热介质出口连通；所述补水腔室与所述塔体中部的换热介质进口连通，所述分流腔室与所述塔体上端的换热介质进口连通；所述换热装置与塔体之间的空间内填充有吸附剂材料；所述换热装置与所述烟气入口之间及所述换热装置与所述烟气出口均设有过滤网。