[发明专利]一种利用加磁气液固三相床的烟气脱碳系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染物治理技术领域，具体涉及一种利用加磁气液固三相床的烟气脱碳系统及方法。

背景技术

当今人类的主要能源是矿物燃料，但矿物燃料燃烧会产生大量的CO₂排放，导致全球气候变暖。在CO₂集中排放行业(如燃煤电厂)推行碳捕集与存储技术(CCS)，是解决能源需求和气候变化这一对矛盾最有效的途径。CCS技术由碳捕集、输送与存储等环节组成，其中碳捕集所耗费用占总费用的70～80％，是最为关键的环节。碳捕集技术包括燃烧前碳分离技术、富氧燃烧技术、化学链燃烧技术和烟气脱碳技术等。烟气脱碳技术不需改变现有电厂布局，技术和经济可行性较高。在吸收法、吸附法、低温法和膜法等烟气脱碳技术中，工业化程度最高的是化学吸收法。

化学吸收法实质是利用碱性吸收剂吸收烟气中的CO2，形成不稳定的盐类；而盐类在一定条件下逆向分解释放出CO2，同时吸收剂的吸收能力得到再生。脱碳过程在吸收塔中发生，吸收塔的传质效率和吸收剂的吸收能力都直接影响着脱碳溶剂的循环量和脱碳效果，从而影响着脱碳的成本。吸收塔的传质效率低、吸收剂的吸收能力弱，会导致脱碳溶剂的循环量大，脱碳工艺的再生负荷提高，系统能耗增加。因此，提高吸收塔的传质效率，同时增强吸收剂的吸收能力，是降低化学吸收法脱碳成本，提高经济效益的有效方法。

现阶段，化学吸收法所用到的气体吸收设备主要采用筛板塔、填料塔和喷雾塔等。筛板塔传质面积较小，结构复杂，大多数工作于加压条件下。中国专利文献CN101423214A采用填料塔进行脱碳，填料塔生产能力大，分离效率高，但是采用氨水吸收剂时，氨水与CO₂的反应产物会生成结晶物从而堵塞填料。为此设计多层填料和喷雾装置，这都增加了系统运行和维护成本，不能根本上提高脱除效率。中国专利文献CN102218261A采用喷雾塔进行脱碳，喷雾塔结构简单，不用担心堵塞的问题，且散热好，接触面积大、气相压降小。但烟气流量很大时，气液接触时间短，CO₂脱除率难以提高。

发明内容

鉴于上述情况，本发明旨在将加磁气液固三相床引入化学吸收法烟气脱碳工艺，即在吸收剂中添加磁性颗粒，使得吸收剂在外加磁场和磁性颗粒的双重作用下吸收CO2，气液间的接触效率、传热、传质和化学反应都能得到强化，从而达到降低脱碳溶剂循环量和再生能耗的效果。同时，部分颗粒随含碳富液流经换热器，并流入再生塔，这些颗粒可有效提高换热器和再生塔的换热效率，可进一步降低再生能耗。

本发明的目的是提供一种利用加磁气液固三相床的烟气脱碳系统。

本发明的另一目的是提供一种基于上述烟气脱碳系统的烟气脱碳方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用加磁气液固三相床的烟气脱碳系统，包括加磁三相床吸收塔、贫富液换热器、再生塔和CO₂储存装置，其中，加磁三相床吸收塔设有烟气入口、烟气出口、贫液入口和富液出口，富液出口连接富液泵，通过富液泵连接至贫富液换热器，贫富液换热器连接再生塔的富液入口，再生塔另设有贫液出口，回连至贫富液换热器，贫富液换热器还连接贫液泵，通过贫液泵连接至加磁三相床吸收塔的贫液入口，再生塔还设有CO₂出口，连接CO₂储存装置；所有设备之间采用管道的方式连接；

所述加磁三相床吸收塔由磁场发生装置和三相床吸收塔组成，其中，磁场发生装置设置在三相床吸收塔外部，三相床吸收塔内部包含吸收剂和磁性颗粒床料，所述烟气入口、烟气出口、贫液入口和富液出口均设置于三相床吸收塔上。

所述磁场发生装置由磁场发生线圈和电源组成，磁场发生线圈选用亥姆霍兹线圈。

所述磁性颗粒床料选用铁、钴、镍及其合金。

所述吸收剂选用乙醇胺类溶液或氨水。

所述三相床布置为流化床、滴流床或浆态床。

所述再生塔内部包含热源，热源采用电阻丝或导热油。

所述CO₂储存装置包括CO₂压缩泵和CO₂储罐，所述再生塔通过管道依次连接CO₂压缩泵和CO₂储罐。

基于利用加磁气液固三相床的烟气脱碳系统的烟气脱碳方法，包括以下步骤：