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CN104923011A - 一种燃煤废气的捕获装置及综合利用 - Google Patents

一种燃煤废气的捕获装置及综合利用 Download PDF

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CN104923011A
CN104923011A CN201510236206.9A CN201510236206A CN104923011A CN 104923011 A CN104923011 A CN 104923011A CN 201510236206 A CN201510236206 A CN 201510236206A CN 104923011 A CN104923011 A CN 104923011A
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刘仲明
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Abstract

本发明为一种燃煤废气的捕获装置及其综合利用方法,在工业上属于大气污染控制技术。它是把当前的高架竖式排烟道将燃煤废气直接排入大气层中,导致产生温室效应的直接排污烟囱改变为箱式弯烟道将燃煤废气捕获后利用现代气体分离技术把废气净化,提纯,进而综合利用的一种变废为宝充分利用资源的新工艺。该工艺操作简单,设备投资少,节能减排效果特别明显。在彻底根治二氧化碳排放导致温室效应的同时,还能充分利用排放的废气为人类造福,从而变废为宝。使资源得到充分利用。该工艺适合于采用高架烟囱排放废气的各类企业。

Description

一种燃煤废气的捕获装置及综合利用
技术领域
本发明涉及一种燃煤废气的捕获及综合利用的技术领域,特指燃煤锅炉的废气捕获和综合利用。
背景技术
由于煤的高碳性和利用技术的落后,煤作为主要的能源和化工原料的同时也是环境污染的主要污染源。世界煤碳的80%用于火力发电,其碳排放成为国际难题。2013年我国全年煤炭生产量达到37亿吨,煤炭占总能消耗的66%。至2014年2月3日,我国2000米以内探明的煤炭资源总量为5.9万亿吨,预测的煤炭资源量为3.88万亿吨。我国是一个煤炭资源非常丰富的国家,这就决定了我国将实施“节约优先,立足国内,煤为基础,多元替代”的切实可行的能源政策。煤炭资源仍将是主要能源之一。
目前,全球每年有200亿吨的CO2被排放到大气层中,导致大气中CO2含量增加。工业化初期的CO2浓度为0.027~0.028%,现已增加到0.037~0.038%,并且还在以更快的速度增加。二氧化碳排放产生的温室效应可能对地球上的气侯和生态环境产生不利影响。因此,联合国倡导下的《京都议定书》要求世界各国大大的限制CO2的排放量。
欧洲,澳洲,美国,加拿大等国政府都大笔投资碳封存技术。碳封存技术似乎是一个可行的温室气体解决方案,但能否取得经济效益,这是值得质疑的一个项目。其理由是:地层底部的地质构造相当复杂,即使选择到理想的深埋项地,将CO2注入深层进行封存。看似理想,但如果板块运动,若干年后构造运动将封存的CO2泄露产生爆炸,这对地球和人类将是一项灭顶之灾。
当前的以煤作燃料的电厂,钢铁冶金,供热,水泥,化工等行大多采用布袋除尘及湿式电除尘器,前者除尘不彻底,后者设备投资太高,致使大部分企业望而却步。
目前全世界都在“限排减排”,同时还在用煤制造CO2用于各行各业。如尿素和氨是由CO2合成的,制糖,制硷,石油开采,金属冶炼和机器制造,陶瓷,饮料,制冷及农业等行业都离不开CO2的应用,但CO2的捕获和综合利用都是空白。大量的CO2被排入大气层中。
发明内容
本发明的目的就是针对我国的燃煤锅炉采用高架竖式煤囱直接向大气层排放浓烟导致大气污染,产生严重的雾霾;为此提出把当前采用的高架竖式烟囱改造为箱式弯烟道,将燃煤产生的废气捕获并利用现代分离技术把废气净化,提纯,然后合成各种具有市场前景的化工产品,从而达到根治CO2排放导致的温室效应和雾霾。
为达到上述目的,本发明的技术方案为:一种燃煤废气的捕获装置及综合利用,它包括:(1)燃煤锅炉排出废气的箱式弯管式烟道,烟尘捕获装置,制砖装置,烟气脱硫装置,二氧化碳和氮氧化物的分离装置。(2)碳酸氢氨合成装置,二氧化碳的罐装设施及制氢气装置。CO2+H2制甲醇的合成装置。
所述燃煤锅炉排出废气的箱式弯管式烟道是指在当前普遍使用的高架竖式排烟烟囱的基础上将其改造为箱式弯管式排烟道。此烟道将原竖式烟囱排放的废气(其成份主要为未曾燃尽的微细粒烟尘。SO2,NOX,CO2等)全部捕获收集起来,综合利用。
所述的烟尘捕获装置是指用膜材料和水喷头组合方式将烟尘与气体进行分离捕获的装置。
所述的制砖装置复合肥制造装置的废料粉尘由燃煤锅炉的燃烧产生的粉尘制造路面砖或制造复合肥料。
所述烟气脱硫装置是指煤燃烧后的混合气体进入第二排气道,其中的SO2溶入硫化物沉积池,从而制造出高浓度硫酸盐,使其SO2得到充分的利用。
所述二氧化碳和氮氧化物的分离装置是指煤燃烧后的混合气体从第二排气道脱硫后进入PSA气体分离设备或气体深冷分离设备内,使NOX,CO2混合气体分离提纯成NOX,CO2高纯度的单一气体。
所述的二氧化碳罐装设施是指将提纯后的CO2通过罐装设施压入罐内,以供各单位选用。高纯度的CO2具有极其广阔的市场。
所述的碳酸氢氨合成装置,制氢装置,甲醇合成装置是指提纯后的CO2,NOX气体经氨合成装置和甲醇合成装置可合成农业和林业上广泛使用的碳酸氢氨和化工上使用的氨,还可合成车用甲醇,用以替代汽车用燃料。
图1,图2为本发明的结构示意断面图
具体实施方式
如图1,图2所示,一种燃煤废气的捕获装置及综合利用,包括有:排出废气的第一排烟道6,烟气分离膜4,除烟尘装置的水喷头5,烟尘沉降池7,第二排气道8,湿法除硫的硫化物沉积池9,废烟气排烟口3,在最后的排烟口3处安装PSA或气体深冷分离设备,将排出的NOX,CO2混合气体进行分离提纯后分别进入碳酸氢氨合成装置和甲醇合成装置10.通过该工艺,使燃煤后产生的废气(烟尘,SO2,NOX,CO2等)合成氨和甲醇等得以充分的利用。从而可以彻底解决燃煤废气(CO2)经高架烟囱排入大气层产生温室效应和污染环境的难题。
所述燃煤锅炉排出的废气的厢式弯管式烟道是指附图中第一排烟6和第二排气道8所组成的箱式排烟道(图1),弯管式排烟道(图2)的结构图式。
所述的烟尘捕获装是指由第一排烟6,烟气分离膜4,除烟尘水喷头5组成,烟气分离膜孔径小于烟尘的最小半径,从而使烟尘在水雾的作用下自然沉降至烟尘沉降池中。
所述的制砖装置和复合肥制造装置是指连接在烟尘沉淀池一侧的根据所捕获的烟尘成分和市场状况最后确定其制砖装置或是复合肥制造装置。
所述的烟气脱硫装置是指由第二排气道8和第二排气道下部的硫化物沉积池9所组成,SO2进入硫化物沉积池后制得高浓度硫酸盐,从而达到脱硫和硫化物充分利用之目的。
所述的CO2和NOX的分离装置是指在排气口3与PSA装置或气体深冷分离装置10,所捕获的混合气体经脱硫后进入分离装置,将CO2和NOX混合气体分离提纯得到纯度高的CO2和NOX气体。
所述的二氧化碳罐装设施是指将获得的高纯度CO2经液化或固化后经罐装装置10装入特定的罐中。以至方便的运送到各使用单位。如温室大棚中的农作物在成熟期可消耗大量的CO2,从而使农作物大幅增产。
所述制氢装置及甲醇的合成装置是将分离提纯后的CO2气体与制氢装置制得的高纯度氢气经甲醇合成装置制得纯度较高的汽车用甲醇燃料,从而使甲醇燃料替代石油燃料,降低CO2的温室效应。
所述氨合成装置是指经脱硫后的CO2,NOX混合气体后经氨合成装置制取碳酸氢氨化肥,用于农业生产。

Claims (5)

1.一种燃煤废气的捕获装置及综合利用,其特征在于把当前的高架竖式排烟烟囱改造为箱式弯烟道,将燃煤产生的废气捕获并利用现代分离技术把废气净化提纯,配制成各种化工产品,达到变废为宝,控制环境污染,根治二氧化碳排放导致的温室效应和二氧化硫,氮氧化物排放引起的酸雨之目的。
2.根据权利要求1所述,首先将高架竖式排烟烟囱拆除,改造成箱式弯烟道,在第一排烟道上部安装除烟尘水喷头及与第二排气道连接处安装烟气分离膜,使排出的PM2.5微粒全部落入烟尘沉降池中。
3.根据权利要求1所述,将进入第二烟道区的SO2,NOX,CO2等混合气体中的SO2分离溶入硫化物沉积池。
4.根据权利要求1所述,将进入第二烟道内的NOX,,CO2从下部吸入PSA分离设备或深冷分离设备内,使NOX,,CO2分离提纯,加工成化肥或汽车用燃料。
5.根据权利要求1所述,落入烟尘沉淀池的微粒烟尘可制作路面砖或复合肥料;落入硫化物沉积池中的SO2可加工成化工产品硫酸盐;吸入PSA分离设备或深冷分离设备中的NOX,CO2经分离提纯后,其NOX可合成氨系列产品;CO2提纯后装罐可成塑料大棚内的优质肥料,提纯后的CO2与H2气混合可合成甲醇成为车用燃料。
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