[发明专利]一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法

说明书

本发明涉及燃煤/气机组碳捕集与利用技术领域，具体是一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，所述系统包括膜组件、吸收液配水箱、换热器、冷却结晶装置、干燥装置和吸收液循环水箱。所述方法包括：采用膜吸收法捕集烟道气中的二氧化碳，膜内流通氢氧化钠/碳酸钠混合水溶液；吸收液循环水箱内吸收液部分进入膜组件循环，部分通过换热器后进入冷却结晶系统；吸收液经冷却结晶后，结晶体进入干燥装置干燥，上清液经换热后进入吸收液配水箱，向吸收液配水箱投加氢氧化钠，搅拌溶解，导入吸收液循环水箱循环利用。本发明碳捕集率高，运行成本低，无二次污染，产物碳酸钠可实现可观价值。

技术领域

本发明涉及燃煤/气机组碳捕集与利用技术领域，具体是一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法。

背景技术

随着全球经济的不断快速发展，大量化石能源消耗释放不可估量的二氧化碳，研究表明，二氧化碳是造成温室效应的主要因素。温室效应导致气温变暖，极低冰川融化，近100年海平面上升14-15cm，全球平均气温升高0.6℃，并且有不断变坏的趋势，对人类的生存环境产生了极大的影响和破坏。

随着环境问题的加重，全球各国相继提出碳中和、碳减排目标，我国在2021年也提出“30•60”碳达峰、碳中和目标，二氧化碳的捕集、利用与封存技术列为国家重点支持、集中攻关和示范的重点技术领域。烟道气中二氧化碳的捕集、利用被认为是应对温室效应、控制温室气体排放的重要对策之一。

目前已有的二氧化碳捕集方法主要包括燃烧前捕集、富氧燃烧和燃烧后捕集，燃烧后捕集应用较为普遍。燃烧后捕集主要是利用EMA等碱性化学吸收剂对烟道气中二氧化碳进行吸收，随后加热分离获取高纯度二氧化碳的过程。但EMA等化学药剂吸收存在吸收杂质多、价格较高、再生能耗大、投资运行成本高和设备腐蚀严重等问题。

发明内容

为解决现有技术存在的实际问题，本发明提供一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，包括：膜组件、吸收液循环水箱、换热器、冷却结晶装置、干燥装置、吸收液配水箱。

根据本发明的一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，其中，所述用于捕集烟道气中二氧化碳的膜组件通过螺栓或焊接形式固定于烟道中，膜材料为有机膜或氧化铝陶瓷中空膜，多个膜组件个体以首尾相连的形式串联在一起，整个膜组件的进出水口通过管道与吸收液循环水箱进出水口相连，吸收液循环水箱通过管道、提升泵与换热器热料进口相连，换热器热料出口通过管道与冷却结晶装置进液口相连，冷却结晶装置底部有碳酸钠出料口，冷却结晶装置析出碳酸钠落入干燥装置进行干燥，冷却结晶装置上部出液口通过管道与吸收液配水箱相连，吸收液配水箱通过管道、提升泵与吸收液循环水箱相连。

根据本发明的一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，其中，所述吸收液循环水箱内吸收液为氢氧化钠和碳酸钠混合液，吸收液通过提升泵送入膜组件，与膜外烟道气逆流通过，烟道气中二氧化碳通过膜孔被吸收液吸收，吸收二氧化碳后吸收液通过出水管回流至吸收液循环水箱进行循环吸收。

根据本发明的一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，其中，所述吸收液循环水箱内吸收液经换热器换热后进入冷却结晶装置，通过冷却结晶装置降温，吸收液中碳酸钠结晶析出，剩余上清液经冷却干燥结晶装置出水口排入换热器冷液进口，随后进入吸收液配水箱。

根据本发明的一种燃煤/气机组碳捕集与利用系统及方法，其中，所述吸收液通过冷却结晶装置降温后析出的结晶投入到干燥装置，经干燥后得到碳酸钠粉末产品。

进一步的，系统启动时所述吸收液循环水箱内吸收液为浓度30%的氢氧化钠溶液，稳定运行后为氢氧化钠/碳酸钠混合液。

进一步的，所述吸收液配水箱、吸收液循环水箱为钢筋混凝土防腐水池或钢衬胶水罐。

进一步的，所述冷却结晶干燥装置采用空气冷却、水冷或液氨冷却。