一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种利用未脱水脱硫石膏脱除电厂烟气中CO2的装置和方法，该装置包括超重力旋转填料床、第一反应釜和第二反应釜，所述超重力旋转填料床输入端送入脱硫石膏、氨水和含CO2的电厂烟气，输出端连接第一反应釜；所述第一反应釜的输入端送入制备脱硫剂的浆液，输出端与第二反应釜相连；所述第二反应釜的输入端与电厂氨站连接，输出端与超重力旋转填料床连接。本发明专利技术的方法利用湿法脱硫工艺的废弃产物（未脱水的脱硫石膏）有效捕集烟气中CO2，通过对燃煤电厂现有资源充分利用，可提供系统运转所需的反应物料和条件，有效地提高了系统能源利用效率，节约成本，降低能耗。

Removal of CO from power plant by using dewatered desulfurized gypsum

The invention provides a method for removing CO from flue gas of a power plant by using dewatered desulfurized gypsum

【技术实现步骤摘要】
一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置和方法
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用和能源利用过程中污染物防治领域，尤其涉及一种利用未脱水脱硫石膏脱除电厂烟气中CO2的装置和方法，属于二氧化碳减排

技术介绍
随着温室效应对世界气候的影响日益显现，CO2排放问题已经成为公众最为关注的焦点之一。当前，CO2排放速度正随着人类对能源利用需求的增长而迅速增长。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，人类活动产生的当量CO2将从1997年的271亿t/a增长到2100年的950亿t/a。而大气中的CO2浓度也将从现有的400ppm增长到2100年的1150ppm。如何有效降低CO2排放是关系到人类社会持续发展的重要问题。在人类活动排放的CO2中，燃煤电厂等能源密集型行业是最大最集中的CO2排放源，如何有效控制能源密集型行业CO2排放是实现CO2减排的关键。碳捕集、利用和封存(CCUS)技术是控制燃煤电厂CO2排放的有效途径。从燃煤电厂烟气中捕集CO2的技术路线众多，具体可分为：燃烧前CO2分离技术、富氧燃烧技术和燃烧后CO2捕集技术。其中，燃烧后CO2捕集技术具有不影响上游燃烧工艺，且不受烟气中CO2浓度影响，无需对现有电厂设备进行改造等优势，可直接用于传统或新建燃煤电厂烟气CO2分离。当前，燃烧后CO2捕集技术主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法和生物净化法。其中，以乙醇胺法为典型的化学吸收法是当前商业化应用最成熟的主流技术。但是，乙醇胺法具有CO2吸收容量有限、腐蚀性强、系统脱碳和再生能耗高等缺陷。为克服液态胺脱碳技术的上述缺陷，研究人员近年来开始着手于利用固体吸收剂进行燃烧后CO2捕集。如：固态胺吸收剂具有脱碳效率高、循环性能稳定、活性时间长和再生能耗低等优势；碱金属基固体吸收剂具有脱碳容量高、反应能耗低、循环利用效率高、对设备无腐蚀、无二次污染等优势。相比于液态胺脱碳技术而言，固态胺和碱金属基固体吸收剂在燃烧后CO2捕集应用中具有潜在优势。但是，用于燃烧后CO2捕集的固体吸收剂其原料来源、成本、制备工艺等因素及其在杂质气氛下易失活等特点，在一定程度上制约了其在燃煤电厂烟气脱碳中大规模应用。因此，开发高效率、低能耗和低成本的固体CO2吸收剂势在必行。为有效降低固体CO2吸收剂的成本，研究人员近年来开始致力于采用含碱性或碱土金属氧化物(Ca、Mg、K、Na)的废弃物固化储存CO2，即碳酸化矿化封存。其具体的工艺主要可分为干法和湿法碳酸化反应，其中干法碳酸化反应是直接的气固反应，通常要在非常严苛的条件下进行，反应能耗高，反应速率和转化率低；湿法碳酸化工艺中，反应时间近年来已明显缩短，其所需的CO2分压也显著降低，其对应的碳酸化转化率明显提高。相比而言，湿法碳酸化工艺是目前的研究热点。SO2作为燃煤电厂烟气中主要污染物之一，其直接排放引发的环境污染问题同样备受关注。目前应用的脱硫技术主要为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。其中，燃烧后脱硫即烟气脱硫技术(FGD)是控制火电厂SO2排放的末端技术，也是目前唯一大规模商业化应用的SO2减排技术。烟气脱硫技术种类较多，一般按照脱硫的形态可分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫工艺。湿法烟气脱硫(WFGD)工艺在溶液或浆液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态。湿式石灰石-石膏法是目前商业化应用最广的湿法烟气脱硫技术，其采用石灰为脱硫剂，价格低廉，具有脱硫反应速度快，脱硫效率高(95％以上)和技术成熟等优势。但该技术同样面临着设备复杂、运行成本高、湿态脱硫产物不易处理(废液处理难度高)等缺陷。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术虽能有效脱除烟气SO2，但其产生的废弃石膏酸液副产物不易处理，其直接排放易造成水土污染。该工艺副产物废弃石膏酸液含有多种重金属离子，可添加碱剂调节废水pH值呈碱性，使多数重金属离子以氢氧化物沉淀形式从废水中分离。经上述处理后的废液中含大量碱性活性组分，具有一定的脱碳潜力。但是，利用湿法脱硫工艺的废弃石膏废液脱除烟气中CO2的装置方法鲜见相关专利报导。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种利用工业固体废弃物脱硫石膏脱除电厂烟气中CO2的装置和方法，该装置与燃煤电厂有机结合，以电厂烟气湿法脱硫工艺的废弃物脱硫石膏作为吸收剂捕集燃烧烟气中的CO2，可实现固体废弃物的资源化利用，同时降低其直接排放引发的环境污染问题。技术方案：一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，包括超重力旋转填料床、第一反应釜和第二反应釜；所述超重力旋转填料床输入端送入脱硫石膏、氨水和含CO2的电厂烟气，输出端连接第一反应釜；所述第一反应釜的输入端送入制备脱硫剂的浆液，输出端与第二反应釜相连；所述第二反应釜的输入端与电厂氨站连接，输出端与超重力旋转填料床连接。进一步地，在超重力旋转填料床和第一反应釜之间还设有第一水力旋流器和第一真空带。进一步地，所述超重力旋转填料床的输出端连接第一水力旋流器；所述第一水力旋流器的输出端分别与第一真空带、第一反应釜相连；所述第一真空带的输出端连接第一反应釜。进一步地，在第一反应釜和第二反应釜之间还设有第二水力旋流器和第二真空带。进一步地，所述第一反应釜的输出端分别与第二水力旋流器、第二反应釜相连；所述第二水力旋流器的输出端分别与第二真空带、第二反应釜相连；所述第二真空带的输出端连接第二反应釜。进一步地，第二反应釜内设有散热埋管。一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的方法，包括以下步骤：将脱硫石膏、氨水和含CO2的电厂烟气送入超重力旋转填料床进行烟气CO2脱除；将烟气CO2脱除的反应产物进行液固分离，分离出的液体送入第一反应釜进行再生反应；将再生反应产生的氨气送入第二反应釜，其余反应产物经液固分离，分离出的氨水送入第二反应釜；经再生反应产生的氨气和氨水与电厂氨站的液氨在第二反应釜混合后送入超重力旋转填料床循环反应。进一步地，超重力旋转填料床中烟气CO2脱除的反应过程为：2NH4OH+CO2+CaSO4(imp)→CaCO3(s)+(NH4)2SO4(aq)+H2O。进一步地，第一反应釜中再生反应的反应过程为：(NH4)2SO4+Ca(OH)2→CaSO4(p)+2NH3+2H2O。有益效果：1.本专利技术方法中利用脱硫石膏作为吸收剂脱除电厂烟气中CO2，可变废为宝，实现固体废弃物资源化利用，有利于节约系统成本。此外，系统脱碳效率高、能耗低、对设备腐蚀小、设备和运行成本低，是高效且节能环保的优化方案。2.使用散热埋管，由空气预热器鼓风机中引出冷空气作为散热介质，维持反应釜内温度恒定，充分利用了电厂余热资源，提高了能源利用效率。3.本专利技术利用未脱水的脱硫石膏进行燃烧后烟气CO2捕集，脱碳反应产物纳米CaCO3和脱硫石膏再生反应产物CaSO4，经分离提纯可回收利用，应用于工业生产，具有一定的经济价值。4.本专利技术利用未脱水的脱硫石膏和氨水混合捕集CO2，所述反应物氨水可再生循环利用，节约成本，提高企业的生产效益。5.本专利技术利用火力发电厂烟气湿法脱硫工艺的副产物脱硫石膏进行烟气CO2脱除，解决了该工艺中废渣废水难以处理的重大技术难题，避免了资源浪费和其直接排放引发的环境污染问题。6.本专利技术使用超重力旋转填料床技术脱除烟气CO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO

【技术特征摘要】
1.一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，其特征在于：包括超重力旋转填料床(1)、第一反应釜(4)和第二反应釜(7)；所述超重力旋转填料床(1)输入端送入脱硫石膏、氨水和含CO2的电厂烟气，输出端连接第一反应釜；所述第一反应釜(4)的输入端送入制备脱硫剂的浆液，输出端与第二反应釜相连；所述第二反应釜(7)的输入端与电厂氨站连接，输出端与超重力旋转填料床连接。2.根据权利要求1所述的利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，其特征在于：在超重力旋转填料床(1)和第一反应釜(4)之间还设有第一水力旋流器(2)和第一真空带(3)。3.根据权利要求2所述的利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，其特征在于：所述超重力旋转填料床(1)的输出端连接第一水力旋流器(2)；所述第一水力旋流器(2)的输出端分别与第一真空带(3)、第一反应釜相连(4)；所述第一真空带(3)的输出端连接第一反应釜(4)。4.根据权利要求1所述的利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，其特征在于：在第一反应釜(4)和第二反应釜(7)之间还设有第二水力旋流器(5)和第二真空带(6)。5.根据权利要求4所述的利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中CO2的装置，其特征在于：所述第一反应釜(4)的输出端分别与第二水力旋流...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琳，李蔚玲，郭亚飞，赵传文，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32