本實用新型專利技術(shù)提供一種采用濕法礦化封存的燃煤電廠煙氣CO2減排裝置，該裝置完整緊湊、裝置操作簡單，可對煙氣CO2的非分離永久穩(wěn)定封存，環(huán)境和經(jīng)濟效益優(yōu)異。該系統(tǒng)包括富鎂溶液制備、CO2吸收反應(yīng)及輔助三個單元，主要裝置包括富鎂溶液制備塔1和CO2吸收反應(yīng)塔2，可分為富鎂溶液制備單元、CO2吸收與反應(yīng)單元和輔助單元。本實用新型專利技術(shù)直接對燃煤電廠煙氣中的CO2進行礦物碳酸化封存，省去了CO2分離環(huán)節(jié)，大大簡化了CO2捕集與封存過程，同時利用電廠余熱對設(shè)備供熱，減少了額外能量供應(yīng)。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)屬于能源與環(huán)保
，具體涉及對燃煤電廠煙氣中的二氧化碳進行直接礦物碳酸化封存，以減少二氧化碳排放的一套裝置。
技術(shù)介紹
燃煤電廠是我國最大的二氧化碳(CO2)排放源，排放量約占全國總量的一半。特殊的資源稟賦決定了煤電在我國電力結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位，隨著火電裝機容量的持續(xù)增長，煤電CO2排放的絕對數(shù)量和相對比例還將進一步增加。因此，電力行業(yè)尤其是煤電對我國CO2減排擔(dān)負著主要任務(wù)，也面臨著巨大壓力。電力行業(yè)CO2減排的主要措施有(I)調(diào)整電源結(jié)構(gòu)，提高低碳或無碳的清潔能源電力比例；(2)提高能源效率，減少煤炭的消耗量；(3)對燃煤電廠煙氣中的CO2進行捕集 與封存(CCS)。其中CO2捕集與封存被認為是實現(xiàn)CO2減排最現(xiàn)實、最有效的手段。目前主要研究和采用的CO2封存方案有地質(zhì)封存、海洋封存、生態(tài)封存和礦化封存等。其中地質(zhì)封存和海洋封存受到明顯的地域、地質(zhì)條件限制，而且仍有CO2泄露重新釋放到大氣環(huán)境中的風(fēng)險；一個500MW的燃煤電廠約需新增2000平方公里(300萬畝)的森林來吸收其所排放的CO2，故此生態(tài)封存亦不可能作為主要封存方式；礦化封存避免了以上封存方式的問題，擁有原料易得、原理簡單、產(chǎn)物穩(wěn)定并可資源化等優(yōu)點，綜合環(huán)境效益最優(yōu)。研究表明碳酸鹽中的碳在各種形態(tài)碳中能態(tài)最低，富鎂礦石、水鎂石、硅灰石等富鎂或富鈣硅酸鹽礦在自然條件下即可發(fā)生碳酸化反應(yīng)，只是反應(yīng)速度極為緩慢，但是通過探索和研究，已在加速富鎂礦碳酸化反應(yīng)等方面取得了進展，只要進一步要突破關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)計和開發(fā)出合適的捕集封存系統(tǒng)及裝置，CO2礦化封存技術(shù)將具有廣闊的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的CO2減排技術(shù)大部分是采用先捕集，再封存的分步式工藝，如申請?zhí)枮?00810018343. 5的中國專利文件提出的一種燃煤電廠煙氣中二氧化碳捕集方法和裝置，在該方法中，煙氣進入CO2吸收塔，采用吸收液捕集CO2，吸收了 CO2的富液流入再生塔進行吸收液再生，釋放出的CO2進入壓縮機壓縮至150bar運送至處理場所，再進行后續(xù)封存處理，其實質(zhì)是僅解決了 CO2的捕集問題。申請?zhí)枮?00910063076的中國專利文件提出了一種非分離煙氣中二氧化碳的直接礦化隔離方法，將鈣或鎂硅酸鹽礦物粉末置于填充有水的反應(yīng)器中，向反應(yīng)器內(nèi)通入煙氣，保持反應(yīng)器中的壓力為1.0 6. OMPa，溫度為80°C 200°C，反應(yīng)時間60min，煙氣中的CO2與硅酸鹽礦物在水溶液中反應(yīng)得到碳酸鹽，該方法采用的鈣或鎂硅酸鹽礦物粉末需要高溫(30(T650°C處理3小時)或酸液(2 10%酸溶液浸泡2飛小時)預(yù)處理，增加了工序，而且巨量的煙氣在反應(yīng)器中保持高溫高壓的條件極為苛刻，各個高溫過程所消耗熱量帶來的CO2排放增加大大抵消了有效的CO2減排量，反應(yīng)塔中的反應(yīng)時間長達60min，對于煙氣量巨大的燃煤電廠，即使為一臺300MW規(guī)模的機組，僅積累的煙氣體積就將達到150萬 200萬m3，反應(yīng)器體積則需要高達到數(shù)萬至十萬m3，在將來總裝機規(guī)模普遍都達數(shù)千MW的電廠基本上沒有操作的可能性，其離工業(yè)化應(yīng)用還十分遙遠。如何在簡化工藝、降低反應(yīng)條件、提高原料循環(huán)利用率、降低能耗等基礎(chǔ)上一步到位地將燃煤電廠煙氣CO2永久穩(wěn)定的封存起來，開發(fā)出一套切實可行的系統(tǒng)及裝置是目前實現(xiàn)CO2實質(zhì)上的減排急需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于針對礦化封存煙氣二氧化碳技術(shù)在電廠可操作性不足的現(xiàn)狀，提供一種在電廠或其他工業(yè)鍋爐上切實可行的富鎂礦直接礦化封存燃煤電廠及其他工業(yè)鍋爐煙氣CO2裝置，該裝置完整緊湊、裝置操作簡單，可對煙氣CO2的非分離永久穩(wěn)定封存，環(huán)境、經(jīng)濟效益優(yōu)異。本技術(shù)的目的是通過以下措施實現(xiàn)的一種采用濕法礦化封存的燃煤電廠煙氣CO2減排裝置，包括富鎂溶液制備、CO2吸收反應(yīng)及輔助三個單元，主要裝置包括富鎂溶液制備塔和CO2吸收反應(yīng)塔，其特征是 濕式球磨機的出料口經(jīng)磨機漿液循環(huán)箱及旋流器，再經(jīng)漿液輸送泵連接富鎂溶液制備塔的進液口 ；富鎂溶液制備塔的塔頂設(shè)有催化劑或添加劑加料口及氨氣出氣口 ；富鎂溶液制備塔的底部出口經(jīng)控制閥連接礦渣排漿旋流器，礦渣排漿旋流器的富鎂溶液出液口經(jīng)輸送泵連接CO2吸收反應(yīng)塔的進液口，礦渣排漿旋流器的礦渣出料口經(jīng)脫水機連接富鎂礦渣倉，脫水機排水進入回收水箱；CO2吸收反應(yīng)塔的頂部設(shè)有潔凈煙氣出氣口和催化劑或添加劑加料口，CO2吸收反應(yīng)塔還設(shè)有原煙氣進口，該進口經(jīng)導(dǎo)管連接至CO2吸收反應(yīng)塔內(nèi)下方，CO2吸收反應(yīng)塔底部出口經(jīng)控制閥連接菱鎂礦排漿旋流器，旋流器的漿液出口連接介質(zhì)溶液回收箱，礦渣出口經(jīng)脫水機接至菱鎂礦倉。該技術(shù)的進一步設(shè)計在于，裝置還設(shè)有礦石料倉、給料機和儲液罐，礦石料倉的出料口經(jīng)給料機連接所述濕式球磨機的進料口，儲液罐的出口也連接濕式球磨機的進料□。所述旋流器的漿液出口與漿液輸送泵之間管路還設(shè)有富鎂礦漿液箱。所述回收水箱經(jīng)泵連接CO2吸收反應(yīng)塔塔頂噴淋層進液口。所述漿液輸送泵與富鎂溶液制備塔連接的管路上設(shè)有貧/富鎂溶液換熱裝置，礦渣排漿旋流器的富鎂溶液出口經(jīng)該換熱裝置后再輸送泵接至CO2吸收反應(yīng)塔，同時利用制備好的富鎂溶液的熱量預(yù)熱送入富鎂溶液制備塔的富鎂礦漿。所述輸送泵的進液口一側(cè)的管路上還設(shè)有冷卻裝置，以進一步冷卻富鎂溶液。所述脫水機采用真空皮帶脫水機。本技術(shù)型的有益效果體現(xiàn)在I、本技術(shù)直接對燃煤電廠煙氣中的CO2進行礦物碳酸化封存，省去了 CO2分離環(huán)節(jié)，大大簡化了 CO2捕集與封存過程；利用電廠余熱對設(shè)備供熱，減少了額外能量供應(yīng)。2、本技術(shù)的煙氣CO2減排裝置可利用天然富鎂礦對0)2進行封存，原料在自然界中儲量豐富、運輸方便、成本低廉；該套煙氣CO2減排裝置采用介質(zhì)溶液提取富鎂礦中的有效鎂元素，省去了原礦石的高溫、酸浸等預(yù)處理過程，且介質(zhì)溶液可循環(huán)利用，減少了能耗與物耗；富鎂礦主要成分是二氧化硅和鎂元素，還含有氧化鋁、氧化鈣等成分以及鐵、鎳、銅、鈷、鉬等伴生金屬元素，經(jīng)過提取有效鎂元素處理后，更易于礦渣中其他成分的綜合利用，仍有較高利用價值，可一礦多用。3、封存后的CO2以固體碳酸鹽的形式永久穩(wěn)定地封存在礦物中，產(chǎn)物菱鎂礦可資源化利用，只要是用于540°C以下條件下，菱鎂礦都不會分解再次釋放CO2,安全可靠，具有最優(yōu)的環(huán)境及經(jīng)濟效益和最低的環(huán)境風(fēng)險。4、本技術(shù)系統(tǒng)簡單、操作容易，對燃煤電廠適應(yīng)性強，并且同樣適合于燃油、燃氣電廠及其他工業(yè)鍋爐，對新廠建設(shè)和老廠改造均適用，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。附圖說明圖I本技術(shù)采用濕法礦化封存的燃煤電廠煙氣CO2減排裝置的示意圖。圖中1-富鎂溶液制備塔；2-C02吸收反應(yīng)塔；3-礦石料倉；4_給料機；5_儲液罐；6-濕式球磨機；7_磨機漿液循環(huán)箱；8_旋流器；9_富鎂礦漿液箱；10漿液輸送泵；11_礦渣排漿旋流器；12_貧/富鎂溶液換熱裝置；13_泵；14_輸送泵；15_菱鎂礦排漿旋流器；16-脫水機；17_介質(zhì)溶液回收箱；18-介質(zhì)固體添加斗；19-脫水機；20_回收水箱；21_輸送機；22_富鎂礦渣倉；23_輸送機；24_菱鎂礦倉；51_原煙氣；52_潔凈煙氣；53_富鎂 礦；54_介質(zhì)(銨鹽等，NH4+)溶液；55_介質(zhì)(銨鹽等，NH4+) ;56_富鎂礦漿液；5本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種采用濕法礦化封存的燃煤電廠煙氣CO2減排裝置，分為富鎂溶液制備、CO2吸收與反應(yīng)和輔助三個單元，它主要包括富鎂溶液制備塔（1）和CO2吸收反應(yīng)塔（2），其特征是：濕式球磨機（6）的出料口經(jīng)磨機漿液循環(huán)箱（7）及旋流器（8），再經(jīng)漿液輸送泵（10）連接富鎂溶液制備塔（1）的進液口；富鎂溶液制備塔（1）的塔頂設(shè)有催化劑或添加劑（61）加料口及氨氣（58）出氣口；富鎂溶液制備塔（1）的底部出口經(jīng)控制閥連接礦渣排漿旋流器（11），礦渣排漿旋流器（11）的富鎂溶液出液口經(jīng)輸送泵（14）連接CO2吸收反應(yīng)塔（2）的進液口，礦渣排漿旋流器（11）的礦渣出料口經(jīng)脫水機（19）連接富鎂礦渣倉（22），脫水機（19）排水進入回收水箱（20）；CO2吸收反應(yīng)塔（2）的頂部設(shè)有潔凈煙氣（52）出氣口和催化劑或添加劑（62）加料口，CO2吸收反應(yīng)塔（2）還設(shè)有原煙氣（51）進口，該進口經(jīng)導(dǎo)管連接至CO2吸收反應(yīng)塔（2）內(nèi)下方，CO2吸收反應(yīng)塔（2）底部出口經(jīng)控制閥連接菱鎂礦排漿旋流器（15），旋流器的漿液出口連接介質(zhì)溶液回收箱（17），礦渣出口經(jīng)脫水機（16）接至菱鎂礦倉（24）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李輝，劉建民，朱法華，薛建明，許月陽，管一明，
申請(專利權(quán))人：國電環(huán)境保護研究院，國電科學(xué)技術(shù)研究院，
類型：實用新型
國別省市：
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