一种水泥窑烟气中CO2的捕集方法与流程

本发明属于废气处理
技术领域：
，具体涉及一种水泥窑烟气中co2的捕集方法。
背景技术：
：气候变化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，以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，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，而当前碳减排和应对气候变化的ccs(carboncaptureandstorage,碳捕获与封存)或ccus(carboncapture,utilizationandstorage,碳捕获、利用与封存)技术的高投资、高捕集成本的运气经济性成为了推广应用的严重障碍，现有的ccs或ccus技术的研究及示范应用主要集中在必须分离去除高浓度co2的煤化工、合成气与煤电领域，而煤电领域集中在以igcc(integratedgasificationcombinedcycle，整体煤气化联合循环发电系统)煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电技术的应用中。由于目前最大的co2排放点源主要是以煤为原料的电厂，在co2捕集
技术领域：
或ccs技术方面将co2的捕获技术方法及系统称之为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。(1)燃烧前捕集：主要是以igcc煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电(igcc)技术为基础，先将煤气化，得到co和h2，再经过水蒸气变换，co转为co2，然后通过分离或co2捕获技术，分别得到高浓度的h2和co2，h2可以燃烧发电或作为无碳能源输出。igcc技术中实施co2的捕集将使能源消耗增加10～40％，吨co2捕集成本达20～50美元，其中co2捕集液再生能源约占60％。(2)燃烧中捕集：又称富氧燃烧捕集技术，先经利用空分系统，将空气中所含大量的氮气除去，得到高纯度的o2，然后将高浓度o2引入燃烧系统，利于co2的进一步捕获和处理，或以纯氧作为助燃剂，同时在燃烧过程中对锅炉内加压，使得燃烧后烟气中的主要成分为co2和水，分离水后，这样烟气中高浓度的co2气体可以直接进行压缩捕捉。富氧燃烧捕集技术除投资高、运行成本高外，增加能源消耗20～50％，吨co2捕集成本达50～90美元。(3)燃烧后捕集：指直接对电厂燃烧后的烟气实施co2的分离和捕集，捕集装置位于电厂烟气排放下游，可分为化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、化学链分离法等。由于电厂排放的co2浓度低、压力小，导致能耗及成本过大，尚不适宜大规模推广。目前，co2捕集即co2的分离和提纯过程，已实现工业化的方法包括溶剂吸收法、吸附法、膜法和低温分离法等，这些方法大多能采用的是间隙式捕集。其中的溶剂吸收法包括化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法，已经被证实是目前所有co2吸收方法当中技术最成熟、应用最广泛，而且具有适合进行大规模co2捕捉潜力的技术方案。但捕获工艺复杂，投资大，易产生二次污染且有些溶剂具有毒性，溶剂需要再生需消耗大量能源，捕集成本高。其中的膜分离技术是借助混合气体中各组分在膜中渗透速率的不同而获得分离的方法，目前用于分离co2的膜材料主要有醋酸纤维素、聚砜、聚碳酸酯等聚合物。对于大规模的co2捕集系统，膜方法在成本上及可靠性要求上还有较大的差距。其中的变压吸附法(psa)的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附量随压力的变化而不同，该技术具有工艺过程相对简单，能耗较低，能够从合成氨变换气中脱除和回收co2。其中的低温分馏分离技术是在低温下将气体中各种组分按照工艺和要求冷却下来，然后用蒸馏法将其中各类物质按照蒸发温度的不同逐一加以分离。该方法适用于天然气中co2、h2s含量较高，以及在用co2进行3次采油时，采出气中co2含量和流量出现较大波动等情形，工艺设备投资费用较大，能耗较高。迄今为止，大多数的co2捕集技术仍处于研发阶段，即便是实施igcc的煤气化、燃气-蒸汽联合循环发电，co2捕集电厂与未实施捕集技术的电厂相比，需要多消耗10％～40％的能源，co2捕集的高成本造成燃煤电厂也难有实施co2捕集的积极意愿。而当前各国ccs或ccus技术的co2应用技术也集中于液化c0驱油、驱气、地质与海洋封注的研究与应用，而地质与海洋封注客观上造成的环境危害不可预期。至今，在世界范围内的水泥生产领域虽有强调水泥企业的低碳减排问题，但尚未见任何具体的二氧化碳捕集、封闭和应用的研究或实践报道。而我国的水泥实际产能已逾35亿吨，干法回转窑生产线达1700多条。水泥生产企业为公认的高耗能高污染企业，是二氧化碳的主要排放源之一，不仅一次能源(煤)和二次能源(电)消耗大，且有大量的废弃余热和废气污染物排放，烟气环保达标排放时其排放的废气中污染物成份大多波动在co212～29％、so280～200mg/nm3、nox100～400mg/nm3、粉尘10～30mg/nm3，且含有少量碳氢化合物、氟氯化合物和重金属，水泥生产因其工艺过程特性其窑炉烟气成分及性质与煤化工合成气、天然气、煤电烟气乃至igcc气有显著的差异。水泥生产的co2排放可分为原料碳酸盐的分解和燃料的燃烧产生的co2的直接排放、及生产工艺过程消耗的外部电力等产生的间接排放。据中国建筑材料科学研究总院对我国水泥工业co2排放分析，我国水泥生产过程原料分解、燃料燃烧和电力消耗的co2排放量分别占水泥生产总排放量的59％、26％、12％，综合co2排放系数为0.8045t/t，水泥行业co2排放因子干法水泥为0.867t/t。我国水泥产能逾35亿吨，由此推断我国水泥工业的co2年排放量达30亿吨。可见，我国水泥企业实施co2减排更凸显紧迫性和必要性，但因尚缺失针对水泥窑烟气具体的co2捕集技术的研究开发，加之现有co2捕集技术应用的高成本问题已经远远超出水泥企业可承受的能力极限，且水泥生产因其工艺过程特性其窑炉烟气成分及流体性质与煤化工合成气、天然气、煤电烟气乃至igcc气有显著的差异，对于本身价低(水泥价格低)利薄的水泥行业，至今尚未见任何水泥窑烟气中co2捕集和应用技术的具体研究和实践报道。为促进水泥企业节能减排，水泥企业虽政策性地要求建设了废弃余热锅炉发电系统，但由于现应用的窑头及窑尾的水介质余热锅炉的特点一般只能利用其中300℃以上的废弃余热，大量的80℃～300℃的废弃余热不能利用而直接排空造成热污染，同时，还有大量的其他高温设备辐射余热如水泥生产的主要设备—回转窑胴体的高温热辐射污染，回转窑的高温段胴体温度高达300℃～500℃，低温段胴体温度也达150℃～300℃，这些水泥生产中的高温设备现有的余热锅炉不能直接用来产生高温高压水蒸汽。综上所述，降低水泥企业生产过程中对外界能耗(电、煤)的需求、降低环境污染物排放是必要的，迫切需要针对水泥生产工艺装备特点，开发一种能利用水泥生产过程中大量产生的废弃余热、结构简单、降低成本、适用于水泥窑烟气co2捕集的技术方法及装备系统，以解决水泥生产的节能减排问题。申请号为201510579908.7的发明专利申请公开了一种基于膜法分级捕集燃煤烟气中co2的装置和方法，分两步捕集脱硫净烟气中co2：燃煤烟气净脱硫装置后，由增压风机升压进入分离膜组件，通过调节增压风机与引风机之间的匹配关系保证分离膜组件的渗余侧处于正压状态；同时，调节渗透侧引风机，保证分离膜组件的渗透侧保持所需的负压状态；在增压风机、引风机、渗透侧引风机的共同作用下，在膜的两侧形成压差，压差驱动渗余侧烟气中的co2向渗透侧渗透，实现对烟气中co2的分离；渗余侧气体在引风机作用下由烟囱排出，渗透侧的小气量、高浓度co2富集气体，在渗透侧引风机作用下进入深度co2捕集装置，进一步被捕集。该申请中分离膜组件两侧的风压必须由增压风机、引风机和渗透侧引风机的调节才能实现,采用该装置能耗成本过大,不宜推广使用，而且其并未公开如何实现co2的深度捕集。申请号为201110093838.6的发明专利申请公开了一种氨水细喷雾捕集烟气中二氧化碳的方法及其设备，该方法包括：氨水喷淋吸收co2、解吸出co2气体、水洗除nh3、氨水提浓、调配喷淋氨水浓度，不仅该方法采用的设备由多个塔体构成，结构复杂，而且吸收塔、水洗塔、再沸塔、蒸氨塔、吸氨塔等分结构之间连接并没有考虑各塔体内反应的速度快慢，各塔体管道之间气体流通不连贯不连续，二氧化碳捕集效率低。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种水泥窑烟气中co2的捕集方法，旨在解决现有的烟气中co2捕集方法能源消耗大、工艺复杂、且捕集效率低的问题。为实现上述目的，本发明提出一种水泥窑烟气中co2的捕集方法，包括如下步骤：s1，水泥窑烟气通过尾排风机鼓入烟气氧化净化器，所述烟气氧化净化器将所述水泥窑烟气中的氟、氯、硫、硝、碳氢化合物、重金属及粉尘污染物去除，得到含n2、co2和o2的混合净化烟气；s2，将所述混合净化烟气送入n2/co2膜分离装置，所述n2/co2膜分离装置将所述混合净化烟气进行二氧化碳和氮气分离，分离出的一股富n2烟气体经烟囱排放，另一股富co2烟气体依次经冷却器、烟气压缩机抽吸至co2循环捕集塔，其中，所述n2/co2膜分离装置以所述尾排风机鼓进的风压作为进气侧的正压力、以烟囱的负压抽吸力作为富n2烟气体侧的动力、以烟气压缩机的负压抽吸力作为富co2烟气体侧的动力；s3，所述co2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的co2循环捕释器a和co2循环捕释器b,所述co2循环捕释器a和co2循环捕释器b对经步骤s2分离出的富co2烟气体交替连续进行co2捕集和co2离释,包括：s31，经步骤s2分离出的富co2烟气体进入co2循环捕释器a、不进入co2循环捕释器b，富co2烟气体与co2循环捕释器a内的co2捕集剂充分接触进行水合反应，所述富co2烟气体中的co2形成co2水合物结晶体留于co2循环捕释器a内，同时通过冷却/加热装置内输入冷能流体吸除反应热，所述富co2烟气体捕集分离co2后剩下的富n2气体排出；此时，所述co2循环捕释器b内进行co2离释，排出纯co2气体；s32，当所述co2循环捕释器a内水合反应接近完全时，经步骤s2分离出的富co2烟气体进入co2循环捕释器b、不进入co2循环捕释器a，所述co2循环捕释器a内的冷却/加热装置内输入热能流体进行加热，所述co2循环捕释器a内经步骤s31生成的co2水合物结晶体受热分解离释脱除co2，脱除的co2气流经气液分离后制得纯co2气体排出；此时，所述co2循环捕释器b内进行co2捕集，排出富n2气体；s33，当所述co2循环捕释器a内的co2水合物结晶体分解完后，经步骤s2分离出的富co2烟气体又切换进入co2循环捕释器a、不进入co2循环捕释器b，所述co2循环捕释器a再次转入co2捕集程序，所述co2循环捕释器b转入co2离释程序，如此循环，实现富co2烟气体的连续送入、co2气体的连续捕集、富n2气体的连续排出和纯co2气体的连续排出；其中，所述热能流体来自废热蓄能装置，所述废热蓄能装置所蓄热能来自水泥生产过程中产生的废弃余热或高温热能。s4，将步骤s3制得的富n2气体通过烟囱直接排放或送至n2储罐进行储存，将步骤s3制得的纯co2气体排至脱水干燥器内进行干燥脱水，再依次经co2冷却器冷却、co2压缩机压缩后转化为液态co2送入液化co2储罐进行储存。优选地，所述步骤s1中：所述尾排风机和所述烟气氧化净化器、所述烟囱之间设有电动三通风阀，所述水泥窑烟气通过所述电动三通风阀来调节送入所述烟气氧化净化器或烟囱的气流的启闭及大小。优选地，所述步骤s1中：所述烟气氧化净化器通过氧化法将所述水泥窑烟气中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氢化合物及重金属氧化固化为主要含硫酸盐、硝酸盐、氟盐、氯盐的废弃物，所述废弃物通过设于所述烟气氧化净化器底部的污水净化分离装置进行固液分离，分离出的固体废弃物于所述烟气氧化净化器的底部排出收集，分离出的净化水通过净化液循环喷淋装置重新引入所述烟气氧化净化器中部进行循环喷淋。优选地，所述步骤s31中，所述富co2烟气体从设于所述co2循环捕释器a底部的布气与排液装置向上进入所述co2循环捕释器a内，所述co2循环捕释器a内设有温压感应器，控制塔内压强为0.1013～1mpa，且进行冷却吸热的冷能流体温度为0℃～20℃，包括地下水或nh3或co2，所述co2捕集剂从所述co2循环捕释器a内顶部的雾化喷淋装置向下雾化喷淋至丝网捕获床装置中，所述富co2烟气体上升通过所述丝网捕获床装置内水平、垂直、倾斜的丝网构成的捕集-离释床大空间，与雾状的co2捕集剂接触形成无数液膜和膜泡，所述富co2烟气体中的co2与该无数液膜和膜泡在丝网诱导成核作用下形成co2水合物结晶体聚集于丝网上，捕集分离co2后剩下的富n2气体继续向上通过设于co2循环捕释器a顶部的气液分离装置，经气液分离出的液体沿塔内壁流下、富n2气体通过富n2气排出管路连续排出。优选地，所述步骤s32中，所述co2循环捕释器a根据所述富n2气排出管道中co2传感器监测co2含量上升时，判断所述co2循环捕释器a内水合反应接近完全，将所述co2循环捕释器a底部的富co2烟气体切换输入至所述co2循环捕释器b底部的布气与排液装置，控制所述co2循环捕释器a内的冷却/加热装置切换输入热能流体，当排出所述co2循环捕释器a内的富n2气体后，关闭所述富n2气排出管路、开启co2排出管路，对co2循环捕释器a内进行降压和加热，经步骤s31固化好的co2水合物结晶体受热分解离释脱除co2，脱除的co2气流向上通过气液分离装置，经气液分离出的含co2捕集剂液体沿塔内壁流下供循环使用，分离出的纯co2气体通过co2排出管路连续排出。优选地，所述步骤s3中，所述co2循环捕释器a和co2循环捕释器b内的co2捕集剂在离释脱除co2后通过布气与排液装置排至一捕集剂循环泵内，当所述co2循环捕释器a或co2循环捕释器b进入co2捕集时再通过循环泵从捕集剂循环罐中将co2捕集剂泵至相应的雾化喷淋装置内循环使用。优选地，所述步骤s4之后，还包括：s5，将步骤s4制得的液化co2用作制干冰、药剂浸取、化工合成，或供co2发动机/co2发电机组做工作介质。优选地，所述步骤s3中，所述废热蓄能装置包括蓄集水泥生产过程中产生的300℃以上废弃余热或高温热能的蓄能装置、蓄集100℃～300℃废弃余热的蓄能装置、蓄集现有水介质余热发电后的100℃～170℃废弃余热的蓄能装置、蓄集高温设备150℃～500℃辐射热或传导废热的蓄能装置中的至少一种。优选地，所述步骤s3中，所述co2循环捕集塔包括结构相同且并联设置的由所述co2循环捕释器a和co2循环捕释器b构成的若干套，经步骤s2分离出的富co2烟气体分成若干股同时分别通过该若干套所述co2循环捕集塔进行co2捕集和co2离释。优选地，所述步骤s3中，所述co2循环捕集塔包括结构相同且串联设置的由所述co2循环捕释器a和co2循环捕释器b构成的若干套，经步骤s2分离出的富co2烟气体依次连续通过该若干套所述co2循环捕集塔进行co2捕集和co2离释。与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：一、本发明采用了“烟气氧化净化+膜分离+co2捕集”的工艺过程，不仅整个工艺流程工序简单，采用的系统装备结构简单，造价成本低，易于生产操作，具有工业实用性，适合广泛推广，而且整个过程是一次性分离捕集提纯即可制得纯度较高的co2气体，无需再采用其他的除杂提纯工序即可直接用作其他用途，实现了水泥生产线烟气的洁净化排放，实现了水泥企业的有效减排和低碳化生产。二、本发明利用水泥生产工艺的特点，针对现有水泥生产线窑尾烟气排放是先经窑尾收尘器收尘后，再经尾排风机、烟道送入70余米高的烟囱排放的情况，在尾排风机和烟囱之间的管道上设置电动风阀，以原有的尾排风机的动力将烟气连续送入烟气氧化净化器中进行脱污，采用以所述尾排风机鼓进的风压为正压力、以烟囱的负压抽吸力作为富n2气体侧的动力、以烟气压缩机的负压抽吸力作为富co2气体侧的动力，充分利用了水泥生产过程中尾排风机、70余米高的烟囱等这些现有的正常运行的设备设施，利用其正常的动力消耗作为主要动力，使得本发明整个装备系统新增能耗极低，大大降低了整个工艺过程中的能量消耗，从而降低了运营成本。三、本发明co2循环捕集塔采用双塔式设计，当所述co2循环捕释器a进行co2捕集时，所述co2循环捕释器b进行co2离释，当所述co2循环捕释器a内co2水合反应接近完全时，所述co2循环捕释器b进行co2捕集，所述co2循环捕释器a转入进行co2离释，由此交替循环进行，可连续不间断制得co2进行储存，整个工艺过程不仅气流流通稳定，实现了co2的连续高效捕集，特别适用于气体流量大的水泥窑排放烟气中co2的捕集。四、本发明co2循环捕集塔采用丝网捕获床装置，捕集分离出的co2不仅纯净度高，而且co2离释过程采用水泥生产过程中产生的废弃余热来加热，减少了多余的能量消耗，使得本发明的能源消耗大大降低。五、本发明对捕集的高纯co2实施连续的干燥、冷却、压缩液化储存，能耗低，且以液化co2作为产品或动力工质，具有较好的经济性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本发明实施例一提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。图2图1提出的的水泥窑烟气中co2的捕集方法采用的co2循环捕集塔的结构示意图。图3为本发明实施例二提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。图4为本发明实施例三提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。本发明的附图标号说明：标号名称标号名称a、bco2循环捕释器a4、b4丝网捕获床装置a1、b1捕释器壳体a5、b5冷却/加热装置a2、b2气液分离装置a6、b6布气与排液装置a3、b3雾化喷淋装置a7、b7温压感应器具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本发明提出一种水泥窑烟气中co2的捕集方法。实施例一图1为本发明实施例一提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。图2图1提出的的水泥窑烟气中co2的捕集方法采用的co2循环捕集塔的结构示意图。请参阅图1至图2，水泥窑烟气中co2的捕集方法，包括如下步骤：s1，脱污：以原有的设于出水泥厂窑尾收尘器后的尾排风机的动力先将烟气连续送入烟气氧化净化器，以氧化法将烟气中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氢化合物及重金属氧化固化为硫酸盐、硝酸盐、氟盐、氯盐等固体废弃物，水泥窑炉烟气脱除其中的氟、氯、硫、硝、碳氢化合物和重金属及粉尘污染物后，得到含n2、co2、o2的混合物净化烟气从氧化净化器的净化气出口连续排出；s2，膜分离富集：将步骤s1所得的含n2、co2、o2的混合物净化烟气连续送入n2/co2膜分离装置，利用与n2/co2膜分离装置的co2出口相连的后段冷却器和压缩机产生的负压抽吸力作为副co2气体侧的动力、与n2/co2膜分离装置的n2出口相连的70余米高的烟囱的负压抽吸力作为富n2侧的动力，将所述混合净化烟气分离为两股气流，一股为富n2烟气体直接经烟囱排放，另一股为大幅提升了co2分压、被抽吸进入冷却器的富co2烟气体；s3，co2捕集：将步骤s2所得的富co2烟气体经冷却器冷却和压缩机压缩连续送入co2循环捕集塔，所述co2循环捕集塔为双塔式循环捕集塔，所述的双塔式循环捕集塔为相同机构的co2循环捕释器a和co2循环捕释器b，塔底设有进布气与排液切换装置，塔内依次设有冷却/加热装置、一至多级丝网大空间捕集-离释床、一至多级雾化喷淋装置、液气分离装置，且塔顶设有富n2气排出切换管路、co2排出切换管路、温压感应装置，通过烟气进布气与排液切换管路、富n2气排出切换管路、co2排出切换管路、热交换切换管路、雾化喷淋切换管路的相连构成，co2循环捕释器a和co2循环捕释器b通过连接管路同步循环切换运行co2捕集程序或co2离释程序，实现工业窑炉连续烟气流中co2的连接捕集分离，即：当富co2烟气流连续送入co2循环捕释器a中连续捕集co2形成co2水合物晶体、固化于丝网床/空间内、连续分离排出富n2气流时段(连续烟气流中的co2捕集程序)时，co2循环捕释器b中的丝网床/空间内的co2水合物结晶体处于分解离释脱除co2并连续排出co2时段(co2水合物晶体的原位离释程序)，当co2循环捕释器b完成离释程序后，经相连的气液进出管道阀同步切换，co2循环捕释器b转入连续送入烟气流捕集co2、连续排出富n2气流时段(连续烟气流中的co2捕集程序)，co2循环捕释器a转入原位离释脱除co2并连续排出co2时段(co2水合物晶体的原位分解离释程序)，如此循环，双塔式循环捕集器系统实现连续烟气流的co2连续捕集、连续分离并连续排出富n2气流和co2气流。具体包括如下步骤：s31，co2捕集启动双塔式循环捕集器的co2循环捕集塔a的捕集程序，将co2捕集剂通过雾化喷淋装置雾化喷入co2循环捕释器a内的丝网大空间捕集-离释床中，冷却/加热装置输入冷能流体、关闭co2排出管路、开启富n2气排出管路，将窑炉烟气从co2循环捕释器a底部的布气与排液装置连续鼓入，以布气与排液装置强制连续送入烟气与co2捕集剂直接均匀接触反应，并防止co2水合物晶体造成可能的堵塞，其间，维持压力为0.1013～1.0mpa；以特设的水平丝网、垂直丝网、斜置丝网构成捕集-离释床大空间与雾化喷淋结合，使捕集剂呈无数小液滴与烟气流接触，更以大流量烟气流通过该捕集-离释床大空间内的水平/垂直/斜置丝网与逆向流动的液膜接触,且以烟气在丝网间直接产生并湮灭无数的布膜与膜泡效应，一则强制性改变液气运行轨迹和接触反应状态，借产生的无数复杂的液膜和膜泡，以超大比表面积的薄薄的液膜与烟气流中的co2充分接触快速、高效的进行水合反应，二则借大丝网空间遍设的丝网的丝网诱导成核作用快速形成大量的co2水合物晶核；以冷却/加热装置的冷能冷却连接移除强化吸收水合反应放出的大量化合热，进行冷却吸热的冷能流体温度为0℃～20℃，包括地下水或nh3或co2，以维持co2循环捕释器a内温度0℃～20℃；快速而高效的水合反应生成的大量co2水合物晶体聚集在co2循环捕释器a内的丝网大空间捕集-离释床/空间内，选择性捕集分离co2后剩下的富n2气流继续向上经液气分离装置将塔内大空间气液广泛融合的液气分离，液体沿塔内壁流下，富n2气体从富n2气排出管道连续排出，直至水合反应接近完全(捕捉co2能力下降则富n2气排出管道中co2含量迅速上升)；s32，离释脱除co2co2循环捕释器a内捕集剂水合反应接近完全时(富n2气排出管道中co2含量迅速上升)，co2循环捕释器a底部的连续烟气流切换至捕集塔b的进布气与排液装置，co2循环捕释器b进入co2捕集程序捕集固化连续烟气流中的co2，co2循环捕释器a进入离释程序，冷却/加热装置切换输入热能，排出co2循环捕释器a内的余量富n2后关闭富n2气排出管路、co2排出管路开启，以降压和加热方式，将步骤s31固化于co2循环捕释器a内的丝网捕集-离释床/空间内的固态结晶水合物受热离释脱除co2，脱除的co2气流向上经液气分离装置实施气液分离，液体沿塔内壁流下供循环，co2气体从co2排出管道连续排出经冷却压缩储存，或送入下一级捕集-离释装置进一步纯化；s33，连续循环捕集与离释co2循环捕释器a内的co2晶体水合物分解完后，离释程序终止，co2循环捕释器a再次转入co2捕集程序，co2循环捕释器a内脱除co2的捕集剂循环用于捕集分离co2；co2循环捕释器b转入离释程序；co2循环捕释器a和co2循环捕释器b构成一个捕集-离释循环单元，用原位循环水合物促进剂、以双塔式循环捕集器工艺，有效实现连续的工业窑炉烟气流的连续送入、co2的连续捕集、及富n2气流的连续排出、和co2气流的连续排出；经所述co2循环捕集塔分离排出的纯co2气体被抽吸至脱水干燥器内进行干燥脱水，其中，所述co2连续捕集以水泥生产过程中产生的废气余热作为co2循环捕集塔内热交换装置的能源。s4，将步骤s3制得的富n2气体通过烟囱直接排放或送至n2储罐进行储存，制得的纯co2气体通过co2排出切换管路排至脱水干燥器内进行干燥脱水，并依次经co2冷却器冷却、co2压缩机压缩后转化为液态co2送入液化co2储罐进行储存。本发明一方面采用了“烟气氧化净化+膜分离+co2捕集”的工艺过程，先采用烟气氧化净化器将窑尾烟气中的氟、氯、硫、硝、碳氢化合物、重金属及粉尘污染物去除，然后采用n2/co2膜分离装置将氧化固化后的混合净化烟气进行二氧化碳和氮分离，分离出富n2烟气体和富co2烟气体，再利用co2循环捕集塔进行co2捕集离释制得纯co2气体，不仅整个工艺流程工序简单，采用的系统装备结构简单，造价成本低，易于生产操作，具有工业实用性，适合广泛推广，而且整个过程是一次性分离捕集提纯即可制得纯度较高的co2气体，无需再采用其他的除杂提纯工序即可直接用作其他用途，实现了水泥生产线烟气的洁净化排放，实现了水泥企业的有效减排和低碳化生产。另一方面，本发明在进行二氧化碳和氮分离时，所述富n2侧是直接与70余米高的烟囱连接，所述烟囱内由于烟囱效应，为所述混合净化烟气的进入提供了动力，同时由于所述n2/co2膜分离装置连接于水泥厂窑尾收尘器后现有的尾排风机，尾排风机为n2/co2膜分离装置的进气侧提供了正向动力，连接于n2/co2膜分离装置出co2一侧的烟气压缩机也提供了抽吸力，使得所述n2/co2膜分离装置无需再利用多余的增压风机或引风机，无需再消耗另外的能量来促进二氧化碳和氮的渗透分离，相比于现有的膜分离装置必须设增压风机和引风机必定需要消耗能量，本发明中的n2/co2膜分离装置充分利用了水泥生产过程中尾排风机、70余米高的烟囱等这些现有的正常运行的设备设施，利用其正常的动力消耗作为主要动力，使得本发明采用的装备系统新增能耗极低，大大降低了整个工艺过程中的能量消耗，从而降低了运营成本。再一方面，本发明co2循环捕集塔采用双塔式设计，当所述co2循环捕释器a进行co2捕集时，所述co2循环捕释器b进行co2离释，当所述co2循环捕释器a内水合反应接近完全时切换转入进行co2离释，所述co2循环捕释器b切换进行co2捕集，由此交替循环进行，可连续不间断制得co2进行储存，整个工艺过程不仅气流流通稳定，实现了co2的连续高效捕集，特别适用于气体流量大的水泥窑排放烟气中co2的捕集。还一方面，本发明co2循环捕释器a和co2循环捕释器b中的丝网捕获床装置a4/b4内特设有水平丝网和垂直/斜置丝网构成捕集-离释床大空间，与雾化喷淋装置a3/b3结合，使co2捕集剂呈无数小液滴与富co2烟气流接触，更以大流量通过捕集-离释床大空间内的水平丝网和垂直/斜置丝网与逆向流动的液膜接触，且以烟气在丝网间直接产生并湮灭无数的布膜与膜泡效应，一则强制性改变了液气运行轨迹和接触反应状态，借产生的无数复杂的液膜和膜泡，以超大比表面积的薄薄的液膜与烟气流中的co2充分接触、快速高效地进行水合反应，二则借大丝网空间遍设的丝网的丝网诱导成核作用快速形成大量的co2水合物晶核；与此同时，以冷却/加热装置的冷能流体冷却连续移除强化吸收水合反应放出的大量化合热，维持捕集塔a内温度0℃～20℃(视情选择)；快速而高效的水合反应生成大量co2水合物晶体聚集在捕集塔a或b内的丝网大空间捕集-离释床/空间内，最后选择性捕集分离co2后剩下的富n2气流继续向上经液气分离装置将塔内大空间气液广泛融合的液气分离，液体沿塔内壁流下，富n2气体连续排出，直至水合反应接近完全。由此本发明采用co2捕集剂对co2进行吸收，反应中采用水泥生产过程的废弃余热作为co2离释所需的热能，不仅具有较高的净化效果，而且有良好的节能效果。具体地，co2循环捕释器a包括捕释器壳体a1，所述捕释器壳体a1内由上至下依次设有气液分离装置a2、雾化喷淋装置a3、丝网捕获床装置a4、布气与排液装置a6，所述co2循环捕释器a顶部还设有温压感应器a7，所述冷却/加热装置a5设于所述丝网捕获装置a4和所述布气与排液装置a6之间。所述co2循环捕释器b包括捕释器壳体b1，所述捕释器壳体b1内由上至下依次设有气液分离装置b2、雾化喷淋装置b3、丝网捕获床装置b4、布气与排液装置b6，所述co2循环捕释器a顶部还设有温压感应器b7，所述冷却/加热装置b5设于所述丝网捕获装置b4和所述布气与排液装置b6之间。进一步地，所述步骤s1中：所述尾排风机和所述烟气氧化净化器、所述烟囱3之间设有电动三通风阀，所述水泥窑烟气通过所述电动三通风阀来调节送入所述烟气氧化净化器或烟囱的气流的启闭及大小。所述电动三通风阀在进行水泥窑烟气中co2的捕集时导通所述烟气氧化净化器、切断与所述烟囱的连通，当不进行co2捕集时，可使水泥窑烟气导通连接所述烟囱，用于烟囱内进出气体通道的安全检修。进一步地，所述步骤s1中：所述烟气氧化净化器通过氧化法将所述水泥窑烟气中的so2、nox、氯化物、氟化物、碳氢化合物及重金属氧化固化为主要含硫酸盐、硝酸盐、氟盐、氯盐的废弃物，所述废弃物通过设于所述烟气氧化净化器底部的污水净化分离装置进行固液分离，分离出的固体废弃物于所述烟气氧化净化器的底部排出收集，分离出的净化水通过净化液循环喷淋装置重新引入所述烟气氧化净化器中部进行循环喷淋。由此，经氧化固化脱污后产生的固体废弃物可作为水泥生产或化工原料利用，脱污产生的净化水可重新引入烟气氧化净化器中进行雾化喷淋，实现了废弃物的循环再利用，绿色环保。同时，所述步骤s32中，所述co2捕集剂经离释分离后，通过循环泵重新引入所述co2循环捕释器a或co2循环捕释器b中部进行循环雾化喷入，也实现了原材料的循环利用。进一步地，所述步骤s3中，所述co2循环捕释器a和co2循环捕释器b内的co2捕集剂在离释脱除co2后通过布气与排液装置排至一捕集剂循环泵内，当所述co2循环捕释器a或co2循环捕释器b进入co2捕集时再通过循环泵从捕集剂循环罐中将co2捕集剂泵至相应的雾化喷淋装置内循环使用。进一步地，所述步骤s3中，所述废热蓄能装置包括蓄集水泥生产过程中产生的300℃以上废弃余热或高温热能的蓄能装置、蓄集100℃～300℃废弃余热的蓄能装置、蓄集现有水介质余热发电后的100℃～170℃废弃余热的蓄能装置、蓄集高温设备150℃～500℃辐射热或传导废热的蓄能装置中的至少一种。进一步地，所述步骤s4之后，还包括：s5，将步骤s4制得的液化co2用作制干冰、药剂浸取、化工合成，或供co2发动机/co2发电机组做工作介质。由此，本发明对捕集的高纯co2实施连续的干燥、冷却、压缩液化储存，能耗低，且以液化co2作为产品或动力工质，具有较好的经济性。实施例二图3为本发明实施例二提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。请参阅图3，本实施例二提出一种水泥窑烟气中co2的捕集方法，包括步骤s1-脱污、步骤s2-膜分离富集、步骤s3-co2捕集、步骤s4-co2储存、步骤s5-co2应用，本实施例二与实施例一的不同之处在于：所述步骤s3中，本实施例二采用2套结构相同且并联设置的co2循环捕集塔，第一套co2循环捕集塔包括co2循环捕释器a和co2循环捕释器b，第二套co2循环捕集塔包括co2循环捕释器a’和co2循环捕释器b’，经步骤s2分离出的富co2烟气体分成两股同时连续分别送入第一套co2循环捕集塔和第二套co2循环捕集塔中，第一套co2循环捕集塔和第二套co2循环捕集塔分离排出的n2气流直接通过所述烟囱3排放，第一套co2循环捕集塔和第二套co2循环捕集塔分离排出的co2气流都被后段的干燥冷却压缩装置负压抽吸连续送入干燥器脱水，随后进行co2储存。采用两套并联设置的co2循环捕集塔单元，可以倍增富co2烟气的处理量，提高了co2的收集效率。实施例三图4为本发明实施例三提出的水泥窑烟气中co2的捕集方法的流程图。请参阅图4，本实施例三提出一种水泥窑烟气中co2的捕集方法，包括步骤s1-脱污、步骤s2-膜分离富集、步骤s3-co2捕集、步骤s4-co2储存、步骤s5-co2应用，本实施例三与实施例一的不同之处在于：所述步骤s3中，本实施例三采用2套结构相同且串联设置的co2循环捕集塔，第一套co2循环捕集塔包括co2循环捕释器a和co2循环捕释器b，第二套co2循环捕集塔包括co2循环捕释器a”和co2循环捕释器b”，经步骤s2分离出的富co2烟气体全部先送入第一套co2循环捕集塔进行co2捕集离释，捕集分离出的n2气流直接通过烟囱排放或者送至n2储罐进行储存，捕集分离产生的富co2气体送入第二套co2循环捕集塔中再次进行co2捕集离释，第二套co2循环捕集塔分离排出的n2气流纯度高直接送至n2储罐进行储存，第二套co2循环捕集塔分离排出的co2气流被后段的干燥冷却压缩装置负压抽吸连续送入干燥器脱水，也进行co2储存。采用两套串联设置的co2循环捕集塔单元，可以有效提高co2收集的纯度。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12