电厂碳氧循环利用装置及其工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及节能环保领域，涉及CO2与O2的循环利用，尤其涉及电厂碳氧循环利用装置及其工艺，包括：送煤器（17）、CO2回流器（6）、等离子炬催化器（1）、节能锅炉（2）、热交换器（3）、CO2捕集分离器（12）、脱氧器（14）、远程防爆总控检测系统（18）、烟囱（13），采用载体风送煤方式将反应原料送入等离子炬催化器（1）进行催化，将催化后的反应物与送入节能锅炉（2）同O2充分燃烧，产生的CO2进行脱氧后循环利用。本发明的有益效果在于：一是低成本纯氧燃烧，二是CO2回流催化与脱氧循环利用，三是降低设备投入，减少锅炉、以及除尘、脱硝、脱硫等环节设备容积70—80%，四是节约用煤45—70%，五是热能净转化率提高1倍以上。
【专利说明】电厂碳氧循环利用装置及其工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及节能环保领域，涉及C02与02的循环利用，尤其涉及电厂碳氧循环利
用装置及其工艺。
【背景技术】
[0002]电厂发电产生温室效应罪魁祸首C02，不利于现行的环保要求，同时现行传统电厂技术除了 IGCC发电外，还存在以下缺陷:
[0003]1、空气燃烧，热能净转化率低，主要反应式为:C+02+N2——C02+N2 ；
[0004]燃烧I吨标煤需约2.7吨02，并带进约10吨N2，在燃烧排放烟气中，N2含量78—`85%，C02含量仅8 —15%。烟气中N2含量高，一是造成热能净转化率低的直接原因，二是造成锅炉与除尘、脱硝、脱硫、烟?等配套工程设备容积大，浪费电厂投资成本与运行成本。
[0005]2、C02资源浪费，污染环境:因为烟气中C02含量太低，加大C02捕集成本，造成电厂C02资源普遍浪费。
[0006]3、热量损失大，热能净转化率低:传统电厂烟气中500— 1000°C的热能，几乎在除尘、脱硝、脱硫过程被全部消耗掉和被烟?排放掉，是造成电厂热能净转化率低于40%的主要原因之一。
[0007]因此在节能减排的同时提高热能净转化率是现行电厂的主要发展方向。
【发明内容】
[0008]本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供电厂碳氧循环利用装置及其工艺，解决现有电厂热能转化率低、C02和02资源浪费、污染环境等问题，实现电厂碳氧循环利用，提高热能转化率。
[0009]本发明是通过以下技术方案达到上述目的:电厂碳氧循环利用装置，包括:送煤器、C02回流器、等离子炬催化器、节能锅炉、热交换器、C02捕集分离器、脱氧器、远程防爆总控检测系统、烟? ;所述等离子炬催化器一端连接送煤器、C02回流器，另一端与节能锅炉下部的烟气进口连通，节能锅炉顶端设有出口，顶端的出口与C02回流器连通，节能锅炉下部还设有烟气出口，下部的烟气出口与热交换器的烟气进口烟道连接；所述热交换器的烟气出口烟道与C02捕集分离器连接，C02捕集分离器通过脱氧器、鼓风机与热交换器的进氧口连接，脱氧器与碳回收器连接，C02捕集分离器还与烟?连接；所述远程防爆总控检测系统与各个装置连接并实时检测。
[0010]作为优选，电厂碳氧循环利用装置包括有脱硫脱硝系统，所述脱硫脱硝系统包括脱硫装置、脱硝装置；脱硫装置连通于热交换器的烟气出口烟道和C02捕集分离器之间，所述脱硝装置安装在节能锅炉顶端的出口与C02回流器之间；所述脱硫装置包括:除尘器、弓丨风机、脱硫渣液、脱硫塔、热换器，所述热交换器的烟气出口烟道依次通过除尘器、引风机、脱硫渣液、脱硫塔、热换器与C02捕集分离器连接。
[0011]作为优选，碳氧循环利用装置还包括有水蒸气箱、净化器、硫基复合肥生产线，所述水蒸气箱连通节能锅炉与增压风机，增压风机连通C02回流器与等离子炬催化器；所述净化器连通热交换器的烟气出口烟道及C02捕集分离器，所述净化器还与硫基复合肥生产线连接。
[0012]作为优选，所述的等离子炬催化器包括:空心阴极底座、凹凸阴极、一阳极、二阳极、长增压筒、阴极冷却循环水、阳极冷却循环水、长增压筒冷却循环水、载体风、电极催化芯、绝缘体、直流电源、高压脉冲电源、高压脉冲器；所述载体风包括:第一路载体风、第二路载体风、第三路载体风、第四路载体风、第五路载体风；所述空心阴极底座、凹凸阴极、一阳极、二阳极、长增压筒依次排列并且左右对称，所述直流电源的阴极与一侧的空心阴极底座、凹凸阴极连接，直流电源的阳极与同侧的一阳极、二阳极连接；所述高压脉冲电源的阴极与另一侧的空心阴极底座、凹凸阴极连接，高压直流脉冲电源的阳极与同侧的一阳极、二阳极连接；蜂窝状的电极催化芯插在等离子炬催化器中央，一端通过绝缘体与高压脉冲器连接；阴极冷却循环水流经左右两侧的空心阴极底座、凹凸阴极，阳极冷却循环水流经左右两侧的一阳极、二阳极，长增压筒冷却循环水流经两侧的长增压筒。
[0013]电厂碳氧循环利用工艺，包括以下方法:
[0014]步骤一:打开远程防爆总控监测系统开关。并依次按操作规程打开各系统开关；
[0015]步骤二:采用载体风送煤方式将反应原料送入等离子炬催化器进行催化，将催化后的反应物与送入节能锅炉同02充分燃烧；
[0016]步骤三:节能锅炉燃烧后产生500— 1000°C的烟气，一部分返回C02回流器循环利用；另一部分经除尘、脱硝、脱硫后送C02捕集分离器分离出C02，脱硫脱硝产生的N2经烟囱排放，C02捕集分离器分离出的C02送脱氧器脱氧，02经热交换器加热后送节能锅炉燃烧，碳送碳回收器回收，做碳黑出售，或供送煤器循环利用。
[0017]作为优选，载体风送煤类型为C02送煤粉、或C02+H20 (水蒸汽)送煤粉、02送煤粉；优选第一路载体风、第二路载体风、第三路载体风为C02送煤粉，第四路载体风、第五路载体风为水蒸汽(H20)送煤粉；或优选第一路载体风为C02送煤粉，第二路载体风、第三路载体风、第四路载体风为水蒸汽(H20)送煤粉，第五路载体风为C02+水蒸汽(H20)送煤；或优选第一路载体风、第二路载体风、第三路载体风为C02+水蒸汽(H20)送煤粉，第四路载体风、第五路载体风为送02 ;所述载体风风压优选:第一路载体风> IKPa,第二路载体风≥5KPa，第三路载体风> IOKPa,第四路载体风> 15KPa，第五路载体风> 20KPa。
[0018]作为优选，节能锅炉内设有一层或多层燃区，节能锅炉内的温度达1300°C。
[0019]作为优选，热交换器以传热方式利用500— 1000°C的烟气将02加热到80°C以上，预热后的02送入节能锅炉燃烧。
[0020]作为优选，C02回流器直接将节能锅炉出来的500— 1000°C烟气循环返回和水蒸汽一起，把送煤器输出的煤粉混合送入等离子炬催化器进行催化转化反应。
[0021]作为优选，脱氧器输出电压10 — 120KV，叠加高频脉冲200— 1600KV，脉冲电源I 一500A。[0022]本发明的有益效果在于:一是低成本纯氧燃烧，二是C02回流催化与脱氧循环利用，三是降低设备投入，减少锅炉、以及除尘、脱硝、脱硫等环节设备容积70—80%，四是节约用煤45— 70%，五是热能净转化率提高I倍以上。【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是实施例1的电厂碳氧循环利用装置的结构示意图；
[0024]图2是实施例2的电厂碳氧循环利用装置的结构示意图；
[0025]图3是等离子炬催化器的结构示意图；
[0026]图4是节能锅炉的结构示意图；
[0027]图5是脱氧器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此:
[0029]实施例1:如图1所示， 电厂碳氧循环利用装置由送煤器17、C02回流器6、等离子炬催化器1、节能锅炉2、脱硝器5、热交换器3、除尘器7、增压风机16、引风机8、脱硫渣液
10、脱硫塔11、热换器9、C02捕集分离器12、脱氧器14、鼓风机4、碳回收器15、远程防爆总控检测系统18、烟? 13组成；所述等离子炬催化器I 一端连接送煤器17、C02回流器6，另一端与节能锅炉2下部的烟气进口连通，节能锅炉2顶端设有出口，顶端的出口与C02回流器6连通，节能锅炉2下部还设有烟气出口，下部的烟气出口与热交换器3的烟气进口烟道连接；所述热交换器3的烟气出口烟道与C02捕集分离器12连接，C02捕集分离器12通过脱氧器14、鼓风机4与热交换器3的进氧口连接，脱氧器14与碳回收器15连接，C02捕集分离器12还与烟囱13连接；所述远程防爆总控检测系统18与各个装置连接并实时检测；所述脱硝器5安装在节能锅炉2顶端的出口与C02回流器6之间；所述热交换器3的烟气出口烟道依次通过除尘器7、引风机8、脱硫渣液10、脱硫塔11、热换器9与C02捕集分离器12连接。
[0030]电厂碳氧循环利用工艺原理化学转化式为:
[0031]
【权利要求】
1.电厂碳氧循环利用装置，其特征在于包括:送煤器(17)、C02回流器(6)、等离子炬催化器(I)、节能锅炉(2)、热交换器(3)、C02捕集分离器(12)、脱氧器(14)、远程防爆总控检测系统(18)、烟囱(13);所述等离子炬催化器(I) 一端连接送煤器(17)、C02回流器(6)，另一端与节能锅炉(2)下部的烟气进口连通，节能锅炉(2)顶端设有出口，顶端的出口与C02回流器(6 )连通，节能锅炉(2 )下部还设有烟气出口，下部的烟气出口与热交换器(3 )的烟气进口烟道连接；所述热交换器(3)的烟气出口烟道与C02捕集分离器(12)连接，C02捕集分离器(12)通过脱氧器(14)、鼓风机(4)与热交换器(3)的进氧口连接，脱氧器(14)与碳回收器(15)连接，C02捕集分离器(12)还与烟囱(13)连接；所述远程防爆总控检测系统(18)与各个装置连接并实时检测。
2.根据权利要求1所述的电厂碳氧循环利用装置，其特征在于，还包括有脱硫脱硝系统，所述脱硫脱硝系统包括脱硫装置、脱硝装置；脱硫装置连通于热交换器(3)的烟气出口烟道和C02捕集分离器(12)之间，所述脱硝装置安装在节能锅炉(2)顶端的出口与C02回流器(6)之间；所述脱硫装置包括:除尘器(7)、引风机(8)、脱硫渣液(10)、脱硫塔(11)、热换器(9)，所述热交换器(3)的烟气出口烟道依次通过除尘器(7)、引风机(8)、脱硫渣液(10 )、脱硫塔(11)、热换器(9 )与C02捕集分离器(12 )连接。
3.根据权利要求1所述的电厂碳氧循环利用装置，其特征在于，还包括有水蒸气箱 (19)、净化器(20)、硫基复合肥生产线(21)，所述水蒸气箱(19)连通节能锅炉(2)与增压风机(16)，增压风机(16)连通C02回流器(6)与等离子炬催化器(I);所述净化器(20)连通热交换器(3 )的烟气出口烟道及C02捕集分离器(12)，所述净化器(20 )还与硫基复合肥生产线(21)连接。
4.根据权利要求1所述的电厂碳氧循环利用装置，其特征在于，所述的等离子炬催化器(I)包括:空心阴极底座(22)、凹凸阴极(23)、一阳极(24)、二阳极(25)、长增压筒(26)、阴极冷却循环水(27)、阳极冷却循环水(28)、长增压筒冷却循环水(29)、载体风、电极催化芯(35)、绝缘体(36)、直流电源(37)、高压脉冲电源(38)、高压脉冲器(39);所述载体风包括:第一路载体风(30)、第二路载体风(31)、第三路载体风(32)、第四路载体风(33)、第五路载体风(34);所述空心阴极底座(22)、凹凸阴极(23)、一阳极(24)、二阳极(25)、长增压筒(26)依次排列并且左右对称，所述直流电源(37)的阴极与一侧的空心阴极底座(22)、凹凸阴极(23)连接，直流电源(37)的阳极与同侧的一阳极(24)、二阳极(25)连接；所述高压脉冲电源(38 )的阴极与另一侧的空心阴极底座(22 )、凹凸阴极(23 )连接，高压直流脉冲电源(38)的阳极与同侧的一阳极(24)、二阳极(25)连接；蜂窝状的电极催化芯(35)插在等离子炬催化器(I)中央，一端通过绝缘体(36)与高压脉冲器(39)连接；阴极冷却循环水(27)流经左右两侧的空心阴极底座(22 )、凹凸阴极(23 )，阳极冷却循环水(28 )流经左右两侧的一阳极(24)、二阳极(25)，长增压筒冷却循环水(29)流经两侧的长增压筒(26)。
5.利用上述装置实现的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于包括以下方法: 步骤一:打开远程防爆总控监测系统(18)开关。并依次按操作规程打开各系统开关； 步骤二:采用载体风送煤方式将反应原料送入等离子炬催化器(I)进行催化，将催化后的反应物与送入节能锅炉(2)同02充分燃烧； 步骤三:节能锅炉(2)燃烧后产生500— 1000°C的烟气，一部分返回C02回流器(6)循环利用；另一部分经除尘、脱硝、脱硫后送C02捕集分离器(12)分离出C02，脱硫脱硝产生的N2经烟? (13)排放，C02捕集分离器(12)分离出的C02送脱氧器(14)脱氧，02经热交换器(3)加热后送节能锅炉(2)燃烧，碳送碳回收器(15)回收，做碳黑出售，或供送煤器(17)循环利用。
6.根据权利要求5所述的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于，载体风送煤类型为C02送煤粉、或C02+H20 (水蒸汽)送煤粉、02送煤粉；优选第一路载体风(30)、第二路载体风(31)、第三路载体风(32)为C02送煤粉，第四路载体风(33)、第五路载体风(34)为水蒸汽(H20)送煤粉；或优选第一路载体风(30)为C02送煤粉，第二路载体风(31)、第三路载体风(32)、第四路载体风(33)为水蒸汽(H20)送煤粉，第五路载体风为(34)C02+水蒸汽(H20)送煤；或优选第一路载体风(30)、第二路载体风(31)、第三路载体风(32)为C02+水蒸汽(H20)送煤粉，第四路载体风(33)、第五路载体风(34)为送02;所述载体风风压优选:第一路载体风(30)≥IKPa,第二路载体风(31)≥5KPa，第三路载体风(32)≥IOKPa,第四路载体风(33)≥15KPa，第五路载体风(34)≥20KPa。
7.根据权利要求5所述的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于，节能锅炉(2)内设有一层或多层燃区，节能锅炉(2)内的温度达1300°C。
8.根据权利要求5所述的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于，热交换器(3)以传热方式利用500— 1000°C的烟气将02加热到80°C以上，预热后的02送入节能锅炉(2)燃烧。
9.根据权利要求5所述的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于，C02回流器(6)直接将节能锅炉(2)出来的500— 1000°C烟气循环返回和水蒸汽一起，把送煤器(17)输出的煤粉混合送入等离子炬催化器(I)进行催化转化反应。
10.根据权利要求5所述的电厂碳氧循环利用工艺，其特征在于，脱氧器(14)输出电压10—1201KV，叠加高频脉冲200— 1600KV，脉冲电源I一 500A。
【文档编号】F23C9/00GK103453542SQ201310397102
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】程礼华 申请人:程礼华