同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统及方法，系统包括：脱碳脱硝炉、煅烧炉和热解积碳炉；脱碳脱硝炉，其气体进口与燃煤锅炉的烟气排放口连接；煅烧炉，设置有碳酸钙补给口，其氧化钙排放口与热解积碳炉连接；热解积碳炉，设置有生物质补给口，其固体排放口与脱碳脱硝炉连接。在钙循环捕集CO

【技术实现步骤摘要】
同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统及方法
本专利技术属于环境污染物防治与清洁燃烧
，具体涉及一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统及方法，利用积碳氧化钙/生物质焦同时脱除二氧化碳和氮氧化物。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。燃煤电站一直是人为二氧化碳排放的主要源头，降低燃煤电站二氧化碳的排放是节能减排的一项重要工作。钙循环技术是目前最有希望实现大规模二氧化碳捕集的技术之一。钙循环包含两个流化床，分别作为碳酸化炉和煅烧炉。碳酸钙首先被送到800-950℃的煅烧炉中，分解生成二氧化碳和氧化钙(如(1)式所示)。随后，氧化钙再被送入600-700℃的碳酸化炉中，与烟气中的二氧化碳发生碳酸化反应，生成碳酸钙(如(2)式所示)。最后，碳酸钙再被送回煅烧炉中进行分解反应，释放二氧化碳并实现氧化钙的再生。煅烧炉排出的二氧化碳浓度可达95％以上，高浓度二氧化碳可以直接被封存或利用。钙基吸收剂不断在两个流化床中循环，实现烟气中二氧化碳的捕集和富集。同时失活的吸收剂将被及时从煅烧炉排出，新鲜的吸收剂及时补充入钙循环中，保证钙循环的高效运行。钙循环具有运行成本低、钙基吸收剂来源广泛和技术成熟等优点。CaCO3→CaO+CO2(1)CaO+CO2→CaCO3(2)氮氧化物是燃煤电站烟气中的主要污染物之一，钙循环并不能实现氮氧化物脱除。当前，燃煤电站氮氧化物脱除主要依靠SCR和SNCR等技术实现。SNCR技术所需温度较高(870-1000℃)，且效率较低(50％左右)。SCR技术的脱硝效率可达90％以上，但其催化剂例如钒钛等成本较高，且易中毒和失活。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统及方法。在现有的钙循环捕集二氧化碳系统中，在煅烧炉和碳酸化炉之间加入一个热解积碳炉，利用碳酸化炉和煅烧炉之间流动的高温氧化钙作为热源，对生物质进行热解，高温氧化钙和生物质在热解积碳炉中混合均匀，在生物质热解的过程中生成积碳氧化钙/生物质焦。在脱碳脱硝炉中，氧化钙作为脱硝催化剂和二氧化碳吸收剂，积碳和生物质焦炭作为脱硝还原剂，可同时实现二氧化碳和氮氧化物的高效脱除。为解决以上技术问题，本专利技术的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，包括：脱碳脱硝炉、煅烧炉和热解积碳炉；脱碳脱硝炉，其气体进口与燃煤锅炉的烟气排放口连接；煅烧炉，设置有碳酸钙补给口，其氧化钙排放口与热解积碳炉连接；热解积碳炉，设置有生物质补给口，其固体排放口与脱碳脱硝炉连接。第二方面，本专利技术提供一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的方法，包括如下步骤：碳酸钙在煅烧炉中煅烧，制得高温氧化钙；将高温氧化钙输送至热解积碳炉中，同时向其中送入生物质，对生物质热解，在氧化钙上积碳，形成积碳氧化钙和生物质焦；将积碳氧化钙和生物质焦输送至脱碳脱硝炉中，对烟气进行催化脱碳脱硝。与现有技术相比，本专利技术的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：(1)在现有的钙循环系统中加入一个热解积碳炉，制备积碳氧化钙/生物质焦，即可实现二氧化碳和氮氧化物的同时高效脱除，脱碳效率高于80％，脱硝效率约为100％；与其他脱硝技术相比，经济成本较低，而且不产生难处理废弃物。(2)仅在一个反应器内实现燃煤电站烟气中二氧化碳和氮氧化物的同时高效脱除，反应器集中，空间利用率高。(3)利用碳中性的生物质制备积碳和焦炭，且脱硝过程中生成的二氧化碳可被脱碳脱硝炉中的氧化钙吸收，几乎不产生额外的二氧化碳排放，是一种零碳排放的脱硝技术。(4)利用煅烧炉流出的高温氧化钙作为热源热解生物质，不用给热解积碳炉提供其他热源，未产生新的能耗，甚至提高了系统整体的能源利用效率。(5)能同时解决燃煤锅炉烟气中二氧化碳和氮氧化物脱除问题，实现多种污染物的同时脱除。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术实施例的一种基于钙循环的利用积碳氧化钙/生物质焦同时脱除二氧化碳和氮氧化物的工艺流程示意图。图2为积碳氧化钙/松木焦和氧化钙/松木焦同时脱除一氧化氮和二氧化碳对比图：(a)流化床反应器出口一氧化氮浓度，(b)流化床反应器出口二氧化碳浓度(流化床反应器，氧化钙由石灰石煅烧得到，氧化钙质量为16g，生物质热解温度为800℃，热解时间为10min，热解气氛为100％氮气，同时脱除反应温度为650℃，流化数为2，入口气氛为15％二氧化碳/4％氧气/500×10-4％一氧化氮/氮气平衡)。图3为氧化钙与松木共同热解后TEM图(热解温度：800℃，热解时间：10min，热解气氛：100％氮气)图4氧化钙与松木质量比对同时脱除一氧化氮和二氧化碳的影响：(a)流化床反应器出口一氧化氮浓度，(b)流化床反应器出口二氧化碳浓度(流化床反应器，氧化钙由石灰石煅烧得到，氧化钙质量为16g，生物质热解温度为800℃，热解时间为10min，热解气氛为100％氮气，同时脱除反应温度为650℃，流化数为2，入口气氛为15％二氧化碳/4％氧气/500×10-4％一氧化氮/氮气平衡)。图5热解温度对同时脱除一氧化氮和二氧化碳的影响：(a)流化床反应器出口一氧化氮浓度，(b)流化床反应器出口二氧化碳浓度(流化床反应器，氧化钙由石灰石煅烧得到，氧化钙质量为16g，生物质与氧化钙质量比例为20:100，流化数为2，热解时间为10min，热解气氛为100％氮气，入口气氛为15％二氧化碳/4％氧气/500×10-4％一氧化氮/氮气平衡)。图6生物质种类对同时脱除一氧化氮和二氧化碳的影响：(a)流化床反应器出口一氧化氮浓度，(b)流化床反应器出口二氧化碳浓度(流化床反应器，氧化钙由石灰石煅烧得到，氧化钙质量为16g，生物质与氧化钙质量比例为20:100，热解温度为800℃，热解时间为10min，热解气氛为100％氮气，流化数为2，入口气氛为15％二氧化碳/4％氧气/500×10-4％一氧化氮/氮气平衡)。其中，1、燃煤锅炉；2、循环流化床脱碳脱硝炉；3、循环流化床煅烧炉；4、鼓泡流化床热解积碳炉；A、碳酸钙；B、经过循环流化床煅烧炉3煅烧后的高温氧化钙；C、生物质；D、氮气；E、热解C得到的积碳氧化钙/生物质焦混合物；F、热解C释放出的热解气；G、经历过脱碳脱硝后的碳酸钙；H、生物质；I、新鲜的碳酸钙；J、循环流化床煅烧炉3排出的失活氧化钙；K、从锅炉1流出的烟气；L、空气；M、从循环流化床脱碳脱硝炉2排出的烟气；N、从循环流化床煅烧炉3排出的高浓度二氧化碳；O、锅炉燃料；P、氧气；Q、锅炉排渣口。具体实施方式应该指出，以下详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：包括：脱碳脱硝炉、煅烧炉和热解积碳炉；/n脱碳脱硝炉，其气体进口与燃煤锅炉的烟气排放口连接；/n煅烧炉，设置有碳酸钙补给口，其氧化钙排放口与热解积碳炉连接；/n热解积碳炉，设置有生物质补给口，其固体排放口与脱碳脱硝炉连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：包括：脱碳脱硝炉、煅烧炉和热解积碳炉；
脱碳脱硝炉，其气体进口与燃煤锅炉的烟气排放口连接；
煅烧炉，设置有碳酸钙补给口，其氧化钙排放口与热解积碳炉连接；
热解积碳炉，设置有生物质补给口，其固体排放口与脱碳脱硝炉连接。


2.根据权利要求1所述的同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：热解积碳炉的气体出口与煅烧炉之间连通。


3.根据权利要求1所述的同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：脱碳脱硝炉上设置有空气入口；
进一步的，所述脱碳脱硝炉为循环流化床脱碳脱硝炉；
更进一步的，空气入口设置于循环流化床脱碳脱硝炉的稀相区。


4.根据权利要求1所述的同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：所述脱碳脱硝炉的固体出口与煅烧炉连通。


5.根据权利要求1所述的同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：所述煅烧炉为循环流化床煅烧炉。


6.根据权利要求1所述的同时脱除二氧化碳和氮氧化物的系统，其特征在于：所述热解...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英杰，张婉，钱钰其，韩奎华，赵建立，牛胜利，齐建荟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37