一种基于秸秆灰的半干法脱除二氧化碳的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃烧烟气污染物控制领域，具体涉及一种基于秸杆灰的半干法脱除二氧化碳的装置。
【背景技术】
[0002]温室效应是目前世界上公认的主要环境问题之一。研宄表明，近五十年的气候变暖主要是人类使用化石燃料排放的大量二氧化碳等温室气体造成的。因此，近年来二氧化碳等温室气体的排放问题已受到国际社会的广泛关注。中国政府向国际社会表明了中方在气候变化问题上的原则立场，明确提出了我国应对气候变化将采取的重大举措:到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳的排放将比2005年下降40% -45%。燃煤电厂二氧化碳排放是我国温室气体的最主要来源，约占总排放量的50%。随着燃煤火电机组装机容量的迅速增加，燃煤电厂二氧化碳排放量还将进一步增加。因此，积极开发有效的燃煤电厂二氧化碳减排技术具有十分重要的战略意义。
[0003]目前，国内外开发的主流二氧化碳脱除技术主要可分为物理吸收法、膜吸收法、化学吸收法、离子液体法、电化学法和o2/co2富氧燃烧法和化学链燃烧法等等。在这些技术中，吸附脱除法因吸附剂可再生利用和脱除过程无废液产生等优点收到国内学术界和工程界的广泛关注，已成为目前最有发展前景的二氧化碳脱除技术之一。吸附法脱除二氧化碳技术研宄最多的是采用碱性碳酸盐(碳酸钾、碳酸钠和碳酸钙)与烟气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成碳酸氢盐，然后在高温煅烧后回收二氧化碳并实现吸附剂的再生利用。
[0004]但目前存在的问题是，碱性碳酸盐价格昂贵，且吸附再生过程中损耗严重，导致应用成本很高。另外，其它一些学者还尝试采用碱性天然矿物材料吸附脱除二氧化碳，但天然矿物材料与二氧化碳的反应速率极慢，无法获得大规模应用。
[0005]综上所述，目前还没有一种适合于大规模应用的二氧化碳脱除技术。
【实用新型内容】
[0006]为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种基于秸杆灰的半干法脱除二氧化碳的装置。
[0007]采用生物质燃烧废弃物秸杆灰作为二氧化碳脱二氧化碳吸附剂，以次氯酸钠为催化剂在喷雾流化床反应器内吸附脱除二氧化碳；在分离再生器中回收二氧化碳并通过烟气余热高温再生吸附剂。
[0008]本实用新型的脱除过程原理:
[0009]由图1、图2和表1、表2所不，以水稻稻杆制取的稻杆灰吸附剂为代表，米用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和氮吸附法分别测定了吸附剂的表面形貌特征、主要成分及含量以及吸附剂的比表面积和孔径分布等关键物理和化学参数，并初步考察了吸附剂的吸附性能。
[0010]结果表明，水稻秸杆制取的秸杆灰吸附剂主要成分是K2C03、CaCO3, S12, MgO和Al2O3等碱金属盐和金属氧化物。其中，K2C0#P CaCO3均是良好的二氧化碳吸附材料。如果结合催化剂次氯酸钠联合使用，将获得良好的吸附脱除效果。因此，采用秸杆灰吸附剂结合次氯酸钠催化剂联合脱除二氧化碳在技术方法和原理上具有可行性。
[0011]为实现以上目的，根据上述原理，本实用新型采用的技术方案如下:
[0012]一种基于秸杆灰的半干法脱除二氧化碳的装置，所述装置设有烟道、烟气冷却器、喷雾流化床反应器、分离再生器、风机、喷雾泵、雾化喷嘴和阀门；所述喷雾流化床反应器顶部设有阀门C，阀门c下部依次设有砂芯分离板、电动刮灰板；所述喷雾流化床反应器的底部设有砂芯布气板；所述锅炉的烟道通过烟气冷却器与喷雾流化床反应器的底部的入口连接；所述喷雾流化床反应器的底部设有秸杆灰的出入口 a以及吸附饱和后的秸杆灰吸附剂的出口 n，出口 η与分离再生器的入口 d连接，分离再生器的出口 e与喷雾流化床的入口 m连通。
[0013]所述喷雾流化床内的上部设有雾化喷嘴，雾化喷嘴与储液器通过管道连接，所述管道上设有喷雾泵，所述储液罐储存催化剂次氯酸钠溶液。
[0014]所述分离再生器设有氮气出入口 f，所述出入口 f用于通入氮气冲洗和携带秸杆灰吸附剂上的二氧化碳，冲洗完毕后由氮气出入口 f排出并压缩回收利用；所述分离再生器设有高温烟气入口 h以及高温烟气出口 i ;所述分离再生器设有吸附剂入口 d和吸附剂出口 e。
[0015]所述锅炉设有两个烟气出口，两个烟气出口上均设有用于切换烟气的流动方向阀门V2，主烟道上设有为烟气流动提供动力风机；所述的喷雾流化床反应器对称布置，当一个喷雾流化床反应器再生时，烟气将自动切换流入另一个喷雾流化床反应器两个喷雾硫化床反应器相互交叉使用和再生。
[0016]喷雾流化床反应器底部设有砂芯布气板，主要用于分布烟气，砂芯布气板的平均孔径要求小于40微米，以实现均匀布气。顶部设有砂芯分离板，主要用于实现吸附剂和烟气的分离，砂芯分离板的平均孔径要求小于30微米，以防止吸附剂随烟气逃逸。砂芯分离板下部设有电动刮灰板，由一字毛刷和驱动轴构成，可由电动机驱动旋转，主要用于刮除砂芯分离板下部积累的吸附剂，防止堵塞。
[0017]采用的秸杆灰吸附剂是由锅炉、农村土灶或露天燃烧的植物秸杆制取的灰。所述的秸杆包括水稻、小麦、玉米、棉花、树木的秸杆中的一种或多种的混合体。吸附剂的投加量可按喷雾流化床反应器体积的每立方米投加2kg-12kg。
[0018]来自锅炉的烟气温度应由烟气冷却器降温到60°C -120°C,以保证最佳的吸附温度。来自锅炉烟气中二氧化碳的体积分数不大于30%。
[0019]储液器中次氯酸钠溶液的最佳摩尔浓度为0.01mol/L-l.0moI/L ;次氯酸钠溶液的最佳喷雾量是50g/h-300kg/h ;次氯酸钠溶液的雾化液滴粒径不大于20微米。
[0020]由吸附剂捕获的二氧化碳由分离再生器解析后回收利用，所述的分离再生器是一种兼顾高温活化和解析的分离再生器，即可利用烟气余热高温解析二氧化碳，并同时实现吸附剂活化再生。来自锅炉烟道的高温烟气(最佳温度为300°C-500°C，最佳流量为200-1000Nm3/h)，可通过分离再生器的高温烟气入口 h通入，并由高温烟气出口 i回到锅炉烟道。高温烟气中的热量由分离再生器中热管的蒸发段吸收并传递给另外一段的冷凝段(蒸发段与高温烟气段对应，冷凝段与吸附剂活化再生段对应)，该热量用于加热解析吸附的二氧化碳，并为秸杆灰吸附剂的活化和再生提供所需的热能。
[0021]本实用新型的优点及显著效果:
[0022]本实用新型涉及一种基于秸杆灰的半干法脱除二氧化碳的装置，采用生物质燃烧废弃物秸杆灰作为二氧化碳脱除的吸附剂，以次氯酸钠为催化剂在喷雾流化床反应器内吸附脱除二氧化碳，在分离再生器中回收二氧化碳并通过烟气余热高温再生吸附剂。该方法利用生物质燃烧废弃物脱除二氧化碳，吸附剂应用成本极低，脱除过程无废液产生，可实现以废治废，是一种具有广阔应用前景的二氧化碳脱除方法及装置。
【附图说明】
[0023]图1是秸杆灰吸附剂的扫描电镜(SEM)图。
[0024]图2是秸杆灰吸附剂的X射线衍射仪(XRD)图。
[0025]图3是本实用新型系统及装置的工艺流程图。
[0026]图4a是本实用新型砂芯分离板和电动刮灰板的俯视图。
[0027]图4b是本实用新型砂芯分离板和电动刮