一种富氧燃烧烟气中CO2的捕集装置的制作方法

本发明涉及一种烟气中co2的捕集装置。

背景技术

co2的过量排放是造成温室气体的主要原因，而燃煤电站又是co2、so2和no排放的集中点。如何减少co2的排放已经成为国内外研究者的研究热点，其中富氧燃烧捕集co2是目前认为最具有发展潜力的技术之一。

虽然，富氧燃烧技术可以降低单位质量燃煤的so2、no排放量并使得烟气中co2的浓度达到90％以上，但是排放出的烟气中so2和no的浓度值依然较高，甚至高于空气燃烧的排放值，并且烟气中还含有少量的o2和h2o，如果不对烟气中杂质气体进行脱除，则会对后续的co2液化利用造成许多问题，因此，富氧燃烧烟气的净化问题不容忽视，然而目前还没有在回收co2的同时快速且高效地脱硫脱硝的方法。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述富氧燃烧烟气净化过程中不能在回收co2的同时快速且高效地脱硫脱硝的问题，目的在于提供一种富氧燃烧烟气中co2的捕集装置。

本发明提供的一种富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，用于在回收富氧燃烧烟气中co2的同时脱除富氧燃烧烟气中的so2和no，其特征在于，包括：冷却塔，用于冷却富氧燃烧烟气；脱硫脱硝装置，与冷却塔连通，用于脱除降温后的富氧燃烧烟气中的so2和no；以及加压冷却装置，与脱硫脱硝装置连通，用于对脱除so2和no的富氧燃烧烟气进行加压冷却，液化回收co2，其中，脱硫脱硝装置具有电解水槽和高压鼓泡吸收塔，电解水槽，用于富氧燃烧烟气中so2的脱除；高压鼓泡吸收塔，用于富氧燃烧烟气中no的脱除。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，电解水槽具有进气端和出气端，高压鼓泡吸收塔具有进气口和出气口，进气端与冷却塔连通，出气端与进气口连通，出气口与加压冷却装置连通。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，电解水槽还具有槽体以及设置在槽体内部的多根排烟管道、正电极板和负电极板，多根排烟管道平行间隔设置，其一端均与进气端连通，另一端没入被容纳在槽体中的水体里，正电极板固定在排烟管道的外侧壁上，正电极板和负电极板均部分没入水体中。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，正电极板的厚度为5mm，正电极板固定在50-80根排烟管道上。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：排烟管道的外侧壁以及正电极板和负电极板位于水体上方部分的外表面均设置有绝缘层。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，电解水槽采用直流电进行电解水，直流电的电压为50-100v。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，高压鼓泡吸收塔中采用h2o2溶液作为氧化剂进行no的脱除，h2o2溶液的质量百分比浓度为10％-20％。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，高压鼓泡吸收塔中富氧燃烧烟气的气压为1-5mpa。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，冷却后的富氧燃烧烟气的温度为30℃。

本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置，还可以具有这样的特征：其中，冷却塔与电解水槽之间设置有节流阀，用于对进入电解水槽的富氧燃烧烟气的流量进行调节。

发明的作用与效果

由于本发明涉及的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中的脱硫脱硝装置具有用于so2脱除的电解槽和用于no脱除的高压鼓泡吸收塔，采用分级依次进行脱硫和脱硝的方法，将富氧燃烧烟气中的so2和no分离出来，生成h2so4溶液和hno3溶液并分别存储，本发明涉及的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中还具有与脱硫脱硝装置连通的加压冷却装置，用于从脱除so2和no的富氧燃烧烟气中回收co2，故回收到的co2中杂质含量低，基本不含有so2和no气体，因此，本发明的co2的捕集装置不但能够有效地回收到高纯度且含杂量低的co2，而且能够分别单独回收成h2so4溶液和hno3溶液，以方便后续使用。

附图说明

图1是本发明的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置的组成、工作原理以及有益效果作具体阐述。

图1是本发明的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置的示意图。

如图1所示，本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置100用于在回收富氧燃烧烟气中co2的同时脱除富氧燃烧烟气中的so2和no，包括冷却塔10、节流阀20、脱硫脱硝装置、加压冷却装置30。

冷却塔10用于将富氧燃烧烟气冷却至30℃。

脱硫脱硝装置包括电解水槽40和高压鼓泡吸收塔50。

节流阀20安装在冷却塔与电解水槽40之间，用于对进入电解水槽40的富氧燃烧烟气的流量进行调节。

电解水槽40具有槽体41以及设置在槽体41内部的多根排烟管道42、正电极板43和负电极板44。

槽体41上设置有进气端、出气端以及氢气回收口。进气端分别与冷却塔和多根排烟管道42连通，用于让冷却的富氧燃烧烟气流入排烟管道42中。出气端用于排出脱硫后的富氧燃烧烟气。氢气回收口用于回收电解水产生的氢气。

多根排烟管道42平行间隔设置，其一端均与进气端连通，另一端没入被容纳在槽体41中的水体里，用于将富氧燃烧烟气导入水中。

正电极板43和负电极板44均部分没入水中，并与外接电源导通，用于采用直流电对水体进行电解产生高纯度的氢气和氧气。正电极板43固定在50-80根排烟管道42的外侧壁上，正电极板43的厚度为5mm。

排烟管道42的外侧壁以及正电极板43和负电极板44的位于水体上方部分的外表面均设置有绝缘层。

电解水使用的直流电压为50-100v。电解水产生的氢气被回收利用，产生的氧气用于与溶于水中的so2发生氧化反应。

在电解水槽40中脱硫过程发生的反应如下所示：

2h2o＝o2+h2；

so2+h2o＝h2so3；

2h2so3+o2＝2h2so4。

高压鼓泡吸收塔50具有压缩机51以及鼓泡吸收塔52。

鼓泡吸收塔52具有进气口和出气口，进气口与电解水槽40的出气端连通，用于将脱硫后的富氧燃烧烟气导入高压鼓泡吸收塔50。

压缩机51安装在出气端与进气口之间，用于将脱硫后的富氧燃烧烟气升压后送入高压鼓泡吸收塔50。升压后富氧燃烧烟气的气压为1-5mpa。

出气口与加压冷却装置30连通，用于将脱硫脱硝后的富氧燃烧烟气导入加压冷却装置30。

高压鼓泡吸收塔50中采用h2o2溶液作为氧化剂进行no的脱除，本实施例中h2o2溶液的质量百分比浓度为10％-20％。

高压鼓泡吸收塔50中还具有用于维持鼓泡吸收塔52中压力稳定的安全阀。

在高压鼓泡吸收塔50中脱硝过程发生的反应如下所示：

2h2o2＝2h2o+o2；

2no+o2＝2no2；

2no2＝n2o4；

n2o4+h2o＝hno2+hno3；

no+no2+h2o＝2hno2；

hno2+no2＝hno3+no；

3hno2＝hno3+2no+h2o。

加压冷却装置30用于对脱硫脱硝后的富氧燃烧烟气进行加压冷却，液化回收co2。

下结合实施例1-4来详细说明本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置的效果

<实施例1>

本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中电解水槽的直流电压为70-80v，外壁面固定有正电极板的排烟管道的个数为60-70个，进入高压鼓泡吸收塔的富氧燃烧烟气的压力为1-3mpa，双氧水的浓度为10％时可将硫氧化物的含量为1500-2000ppm，氮氧化物的含量低于1500ppm的富氧燃烧烟气进行有效的脱硫脱硝，脱硫效率大于99％，脱硝效率大于90％。

<实施例2>

本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中电解水槽的直流电压为50-60v，外壁面固定有正电极板的排烟管道的个数为50-60个，进入高压鼓泡吸收塔的富氧燃烧烟气的压力为3-4mpa，双氧水的浓度为16％时可将氮氧化物含量为1500-2000ppm，硫氧化物含量低于1500ppm的富氧燃烧烟气进行有效的脱硫脱硝，脱硫效率大于99％，脱硝效率大于92％。

<实施例3>

本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中电解水槽的直流电压为90-100v，外壁面固定有正电极板的排烟管道的个数为70-80个，进入高压鼓泡吸收塔的富氧燃烧烟气的压力为4-5mpa，双氧水的浓度为20％时可将氮氧化物和硫氧化物的含量都高于2000ppm的富氧燃烧烟气进行有效的脱硫脱硝，脱硫效率大于99％，脱硝效率大于94％。

<实施例4>

本实施例中的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中电解水槽的直流电压为50-60v，外壁面固定有正电极板的排烟管道的个数为50-60个，进入高压鼓泡吸收塔的富氧燃烧烟气的压力为1-3mpa，双氧水的浓度为10％时可将氮氧化物和硫氧化物的含量都低于1500ppm的富氧燃烧烟气进行有效的脱硫脱硝，脱硫效率大于99％，脱硝效率大于90％。

实施例的作用与效果

由于本发明实施例涉及的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中的脱硫脱硝装置具有用于so2脱除的电解槽和用于no脱除的高压鼓泡吸收塔，采用分级依次进行脱硫和脱硝的方法，将富氧燃烧烟气中的so2和no分离出来，生成h2so4溶液和hno3溶液并分别存储，本发明涉及的富氧燃烧烟气中co2的捕集装置中还具有与脱硫脱硝装置连通的加压冷却装置，用于从脱除so2和no的富氧燃烧烟气中回收co2，故回收到的co2中杂质含量低，基本不含有so2和no气体，因此，本发明的co2的捕集装置不但能够有效地回收到高纯度且含杂量低的co2，而且能够分别单独回收成h2so4溶液和hno3溶液，以方便后续使用。

进一步地，由于本实施例中电解水槽使用的直流电压和正电极板的面积都是可调节的，因此，可以通过控制电解水制氧的速率以及生成的氧气与富氧燃烧烟气接触的表面积，进而对脱硫的速率和效率进行控制。

由于本实施例中高压鼓泡吸收塔中使用h2o2溶液氧化吸收富氧燃烧烟气中no，因此，h2o2溶液既可以降低反应物液相传质阻力，提高总传质系数，又可以将液相中的hno2氧化为hno3，从而抑制hno2分解、增强气相hno2的吸收速率，最终提高脱硝的速率和效率。

由于本实施例中排烟管道外壁上、正电极板和负电极板的表面均设置有绝缘层，因此，既能够避免正电极板与排烟管道直接接触，相互导电啊，又能够隔绝电源与外界接触，防止触电。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。