用于热发电厂的固碳装置及固碳工艺方法与流程

本发明涉及热发电厂固碳技术领域，更具体地说是指用于热发电厂的固碳装置及固碳工艺方法。

背景技术：

为了缓解温室效应对生态环境的影响，目前二氧化碳减排技术可大致分为三类：燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。

燃烧前捕集技术主要运用于整体煤气化联合循环发电(igcc)系统中，具体可细化为两部分，第一部分首先将燃料进行气化与净化，然后将净化后的燃气与蒸汽联合循环发电，第二部分为燃气轮机发电系统，余热锅炉-蒸汽轮机发电系统一次共同进行联合循环发电，由于igcc一般为高压富氧气化，产生的煤气经过水煤气变换后，主要含有氢气和二氧化碳，气体压力和二氧化碳浓度都很高，具有捕集系统小、能耗低等特点；

燃烧中捕集技术为氧气/二氧化碳富氧燃烧技术，用氧气和部分循环烟气代替传统空气进行燃烧，由于助燃气体中氧气浓度较高，燃烧比较完全，大大降低了烟气黑度，也因为氮气量的减少而减少了热损失；

燃烧后捕集技术为在燃烧后的烟气中分离二氧化碳，其主要为吸收法、吸附法和膜分离法，吸收法分物理吸收和化学吸收，物理吸收是指利用对二氧化碳具有较大溶解度的有机溶剂，通过加减压的方式，交替完成二氧化碳的捕获分离；化学吸收法是指利用碱性溶液对二氧化碳进行溶解捕获，再通过脱析作用完成二氧化碳的分离；吸附法是通过吸附剂在一定条件下对二氧化碳进行选择性吸附，再将二氧化碳解析分离。膜分离法又称分子筛法，利用不同的聚合材料对不同的其他具有不同的渗透率，将二氧化碳从锅炉尾部烟气中分离；

但是上述方法，普遍存在运行能耗高，造成生产经济效益低下的难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供用于热发电厂的固碳装置及固碳工艺方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

用于热发电厂的固碳装置，包括具有输入端和输出端的吸氨塔，具有输入端和输出端的碳化器，具有输入端和输出端的管式微滤膜，具有输入端和输出端的蒸发浓缩器，及具有输入端和输出端的降温结晶器；所述吸氨塔的输出端与所述碳化器的输入端连接，所述碳化器的输出端与所述管式微滤膜的输入端连接，所述管式微滤膜的输出端与所述蒸发浓缩器的输入端连接，所述蒸发浓缩器的输出端与所述降温结晶器的输入端连接。

其进一步技术方案为：所述吸氨塔的输入端用于热发电厂废气和氨水输入。

其进一步技术方案为：所述碳化器的输出端还连接有分离器。

其进一步技术方案为：所述碳化器的输出端还连接有酸洗塔。

其进一步技术方案为：所述蒸发浓缩器的输出端还连接有换热器。

其进一步技术方案为：所述降温结晶器的输出端还与碳化器的输入端连接。

用于热发电厂的固碳工艺方法，基于上述的用于热发电厂的固碳装置，包括以下步骤：

将热发电厂废气和氨水输入吸氨塔中，废气中的二氧化碳和氨水进行化合反应生成碳酸氢氨饱和溶液，并将碳酸氢氨饱和溶液和剩余的混合溶液输入碳化器中；

向碳化器中加入硫酸钠，碳酸氢氨溶液与硫酸钠发生复分解反应，生成碳酸氢钠和硫酸铵；

将碳酸氢钠析出，并将硫酸铵和剩余的混合溶液进行过滤；

将过滤后的硫酸铵和混合溶液进行蒸发浓缩，形成浓稠液体；

将浓稠液体进行降温结晶，析出硫酸铵晶体，并形成浓缩母液。

其进一步技术方案为：所述混合溶液包含混合油硫酸钠、碳酸根、及悬浮物。

其进一步技术方案为：所述将过滤后的硫酸铵和混合溶液进行蒸发浓缩，形成浓稠液体步骤中，蒸发的温度为110度以上。

其进一步技术方案为：所述浓缩母液中的主要成分为硫酸钠。

本发明与现有技术相比的有益效果是：可有效地降低二氧化碳的排放，还可以产生工业副产品，降低成本，提高了经济效益，能够更好地满足了需求。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明用于热发电厂的固碳装置的方框示意图；

图2为本发明用于热发电厂的固碳工艺方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1至图2所示的具体实施例，其中，如图1所示，本发明公开了一种用于热发电厂的固碳装置，包括具有输入端和输出端的吸氨塔10，具有输入端和输出端的碳化器20，具有输入端和输出端的管式微滤膜30，具有输入端和输出端的蒸发浓缩器40，及具有输入端和输出端的降温结晶器50；所述吸氨塔10的输出端与所述碳化器20的输入端连接，所述碳化器20的输出端与所述管式微滤膜30的输入端连接，所述管式微滤膜30的输出端与所述蒸发浓缩器40的输入端连接，所述蒸发浓缩器40的输出端与所述降温结晶器50的输入端连接。

其中，所述吸氨塔10的输入端用于热发电厂废气和氨水输入。

其中，所述碳化器20的输出端还连接有分离器60，分离器60用于析出碳酸氢氢钠晶体。

其中，所述碳化器20的输出端还连接有酸洗塔70，酸洗塔70用于吸收外排烟气的游离氨，一方面通过硫酸溶液吸收了游离铵离子，同时也吸收了烟气中的水分，实现了降低雾霾的效果，同时吸收塔采用低阻的气液分离器，实现高效的气液分离，避免了酸的逃逸、回收了烟气中的外排水分，实现了水回收。

其中，所述蒸发浓缩器40的输出端还连接有换热器80，换热器80用于热气交换。

其中，所述降温结晶器50的输出端还与碳化器20的输入端连接，用于将硫酸钠溶液返回碳化器20进行复分解反应，实现循环利用。

其中，如图2所示，本发明还公开了一种用于热发电厂的固碳工艺方法，基于上述的用于热发电厂的固碳装置，包括以下步骤：

s1，将热发电厂废气和氨水输入吸氨塔中，废气中的二氧化碳和氨水进行化合反应生成碳酸氢氨饱和溶液，并将碳酸氢氨饱和溶液和剩余的混合溶液输入碳化器中；

其中，热发电厂废气首先进入吸氨塔、液态的氨通过与水稀释，在吸氨塔内与二氧化碳进行化合反应，其反应的原理如下：

nh3·h2o+co2＝nh4hco3+h2o

所用吸氨塔为工业化产品，技术成熟。

s2，向碳化器中加入硫酸钠，碳酸氢氨溶液与硫酸钠发生复分解反应，生成碳酸氢钠和硫酸铵；

其中，由于通入的烟气持续和接触，碳的吸收率保持60％以上，形成液态的碳酸氢氨饱和溶液，饱和溶液进入碳化器，在碳化器内，加入工业副产的硫酸钠进入碳化器内，硫酸钠与碳酸氢氨溶液发生复分解反应，生成碳酸氢钠和硫酸铵，由于硫酸氨的溶解度高，碳酸氢钠的溶解度低，因此，碳酸氢氢钠以晶体状态不断析出，通过分离器的分离，实现了晶体脱水、渗出，作为一般工业级的产品。

s3，将碳酸氢钠析出，并将硫酸铵和剩余的混合溶液进行过滤；

其中，硫酸铵和剩余的混合溶液进入管式微滤膜，经过精密的过滤，去除悬浮物等杂质，对溶液进行了提纯。

其中，在本实施例中，混合溶液包含混合油硫酸钠、碳酸根、及悬浮物。

s4，将过滤后的硫酸铵和混合溶液进行蒸发浓缩，形成浓稠液体；

其中，蒸发浓缩器采用多效梯级热能利用的蒸发器，其一次端口进入一次蒸汽，蒸汽温度高于110度以上，二次端口出二次蒸汽，二次蒸汽与换热器连接，换热器的输出端口进入电厂的助燃风一级电厂的凝结水，经过换热，蒸汽冷凝，热量通过加热电厂的助燃风以及凝结水，热能回收到电厂锅炉系统，从而实现了热能梯级利用，降低了电厂的热能损耗，相比现有碳固化的技术相比，提高热能利用效率至少60％，因此极大的降低了蒸发溶液的成本。

s5，将浓稠液体进行降温结晶，析出硫酸铵晶体，并形成浓缩母液。

其中，经过蒸发浓缩的浓稠液体，经过降温结晶器，进行降温，以硫酸铵为主的晶体析出，经过提纯后，作为工业品外售，浓缩的母液含硫酸钠为主，返回碳化器内进行复分解反应，实现循环利用。

本发明实施例对于蒸发浓缩器，采用余热回收的办法，将反应后的热能回收到电厂系统内，从而极大的降低了碳化反应的成本，是一种与电厂高效耦合，热能梯级利用的低成本碳化反应器；采用管式微滤膜，从而有效的去除溶液中的杂质、过滤精度高，从而达到提出结晶盐纯度的目的；采用酸洗塔，吸收外排烟气的游离氨、一方面通过硫酸溶液吸收了游离铵离子，同时也吸收了烟气中的水分，实现了降低雾霾的效果，同时吸收塔采用低阻的气液分离器，实现高效的气液分离，避免了酸的逃逸、回收了烟气中的外排水分、实现了水回；复分解反应所用的硫酸钠为工业副产盐，从而解决了工业副产盐去向难，无法解决的难题，实现了以废治废的目的，具备显著的经济效益。

本发明可有效地降低二氧化碳的排放，还可以产生工业副产品，降低成本，提高了经济效益，能够更好地满足了需求。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。