一种用于水泥厂碳捕集的N2/CO2膜分离富集装置的制作方法

本实用新型涉及环保装备技术领域，具体涉及一种用于水泥厂碳捕集的n2/co2膜分离富集装置。

背景技术：

气候变暖已成为影响人类生存和发展的问题之一，而工业排放的二氧化碳被认为是导致气候变暖的主要原因，我国作为世界上最大的发展中国家，能源结构现状是：一次能源以煤炭为主，二次能源以火力发电为主。随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的co2排放具有增长快、总量大的特点，而高污染、高能耗的水泥生产企业更是co2排放的主要源之一。当前，碳减排及ccs(碳捕获与封存）或ccus（碳捕集、利用与封存）技术是解决气候变暖的主要方法，但其高投资及高运行成本，成为水泥厂推广运用碳捕集技术的严重障碍。

众所周知，以石灰石为主要原料、以煤为燃料的水泥窑系统废气流量超大且其成分复杂，但其窑系统排放废气主要为n2和co2两大组分，是目前co2排放的主要行业点源之一，亦是可大规模进行co2捕集减排的主要领域之一，但当前的工业碳捕集无论是火电厂co2捕集还是水泥厂的co2捕集，因烟道废气流量大、co2浓度都在30%以下，缺少一种co2浓度富集减量方法和装置，导致co2捕集的效率偏低，运行成本很高。因此，开发一种工业烟气co2富集装置是降低co2捕集成本所迫切需要的。

现有碳减排和碳捕集技术主要包括以实现工业化的溶剂吸收法、吸附法、膜分离法和低温分离法等。至今，现有的各类膜分离装置均不适应工业烟气大流量的膜分离，究其主要原因，是因为结构特征和功能不适宜于工业大流量烟气的分离。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种低投资和低运行成本的、用于水泥厂中对窑系统烟气进行碳捕集减排的n2/co2膜分离富集装置。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，一种用于水泥厂碳捕集的n2/co2膜分离富集装置，包括n2或co2分离富集膜或膜组件、烟气入口、n2富集出口、co2富集出口及壳体，所述烟气入口、n2富集出口、co2富集出口均与壳体连接，所述n2或co2分离富集膜或膜组件固定在壳体内，并由n2或co2分离富集膜或膜组件形成n2富集区和co2富集区，所述n2富集出口与n2富集区连通，co2富集出口与co2富集区连通。

进一步,所述n2或co2分离富集膜为中空纤维富集膜、管式富集膜、平板式富集膜及卷式富集膜中的一种。

进一步,所述壳体包括端壳ⅰ、固定架、端壳ⅱ、密封件，所述n2或co2分离富集膜通过密封件安装在固定架上，所述固定架固定在端壳ⅱ内，所述端壳ⅰ与端壳ⅱ通过连接件密封连接。

进一步,所述烟气入口连接尾排风机，以尾排风机鼓进的风压正压力为烟气聚集区提供正压力，所述n2富集出口连接烟囱，以烟囱负压抽吸力作为n2富集区的动力，所述co2富集出口以co2收集压缩产生的负压抽吸力作为co2富集区的动力，有效利用现有设备作为动力，降低碳捕集的运行能耗。

所述烟气入口进入的气体主要为氮气和二氧化碳的混合气体。

所述n2富集区及n2富集出口的气体以氮气为主，二氧化碳为辅。

所述co2富集区及co2富集出口的气体以二氧化碳为主，氮气为辅。

本实用新型有以下有益效果：1.可极大的提高co2捕集的效率，降低运行成本；2.有效解决水泥厂的低成本co2捕集减排问题，解决窑系统烟气的n2、co2的低成本分离富集问题；3.装置结构简单、投资小，同时，还可利用现有水泥厂设备作为碳捕集减排的动力，减少碳捕集过程中的能耗；4.可将窑系统中的co2进行大量富集，为碳捕集、减排、减量提供了一种工业化高效装备。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为沿图1中a-a线的剖视图；

图3为本实用新型实施例2的结构示意图；

图4为沿图3中b-b线的剖视图；

图5为本实用新型实施例3的结构示意图。

图中，1-n2或co2分离富集膜或膜组件，101-n2分离富集膜，102-co2分离富集膜，103-co2分离富集模组，2-烟气入口，3-n2富集出口，301-n2富集区，4-co2富集出口，401-co2富集区，5-壳体，501-端壳ⅰ，502-固定架，503-端壳ⅱ，504-密封件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

参照图1、图2，本实施包括十四组n2分离富集膜101、烟气入口2、n2富集出口3、co2富集出口4及壳体5，烟气入口2、n2富集出口3、co2富集出口4均与壳体5连接，n2分离富集膜101固定在壳体5内，n2分离富集膜101在壳体5内部分隔形成n2富集区301和co2富集区401。n2富集出口3与n2富集区301连通，co2富集出口4与co2富集区401连通。

n2分离富集膜101的材料为中空纤维氮气富集膜；壳体包括端壳ⅰ501、固定架502、端壳ⅱ503、密封件504，n2或co2分离富集膜通过密封件504安装在固定架502上，固定架502固定在端壳ⅱ503内，端壳ⅰ501与端壳ⅱ503通过连接件密封连接；烟气入口2外接有尾排风机，以尾排风机鼓进的风压正压力为烟气聚集区提供正压力，n2富集出口3外接有烟囱，以烟囱负压抽吸力作为n2富集区301的动力，co2富集出口4以co2收集压缩产生的负压抽吸力作为co2富集区401的动力，有效利用现有设备作为动力，降低碳捕集的运行能耗。

实施例2

参照图3及图4，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的n2或co2分离富集膜1为co2分离富集膜102，co2分离富集膜102采用五块平板式富集膜构成。余同实施例1。

实施例3

参照图5，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的n2或co2分离富集膜1为四十组co2分离富集膜组103，co2分离富集膜组103为卷式富集膜。余同实施例1。

本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也仍在本实用新型专利的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。