一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法及设备技术

本发明专利技术属于环保领域，公开了一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法及设备，其中方法包括：第一步、将固废破碎成颗粒状并均匀混合；第二步、将混合后固废颗粒输入一个固废处理装置并以螺旋输送机构输送；第三步、从固废处理装置的出料端以输送的相反方向通入含二氧化碳的高温干燥气体；第四步、从中空转轴一端通入加热介质；第五步、对输送中的固废颗粒均匀喷洒有助于碳吸收反应的液体；第六步、固废处理装置排出尾气和经过干湿循环的碳吸收反应的干燥固废颗粒；第七步、将干燥固废颗粒输入下一个固废处理装置。本发明专利技术能充分利用低品位的余热资源实现对固废颗粒的矿化处理，实现有效加热，满足温度要求。满足温度要求。满足温度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法及设备


[0001]本专利技术属于环保
，具体涉及一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法及设备。

技术介绍

[0002]二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)被认为是在全世界范围内实现碳达峰、碳中和的最关键技术之一。二氧化碳资源化技术把CO2捕获后，投入新的生产过程进行循环再利用。将二氧化碳资源化，不仅可以减少二氧化碳排放，还能产生经济效益，所以更具有现实操作性。经过多年的发展，CCUS技术已在全球范围内得到接受与使用。
[0003]二氧化碳矿化可以分为原位二氧化碳矿化和非原位二氧化碳矿化。原位矿化是通过具有反应活性的地层岩石原位完成矿物吸收过程，即将工厂产生的二氧化碳进行捕集后直接注入富含钙镁碱土金属的硅酸盐矿物层。非原位矿化是指利用然钙镁硅酸盐矿物(橄榄石、蛇纹石等)以及工业固体废弃物等经破碎、筛选等预处理后，在二氧化碳气氛中进行矿化反应产生稳定碳酸盐过程。而钢渣、废弃混凝土微粉等大宗固废在直接掺入混凝土时会对混凝土性能带来较大的负面影响。在碳化反应处理后，钢渣等工业固废中的游离氧化钙、氧化镁等会被消耗生成碳酸盐，从而避免掺入混凝土引发的体积安定性问题。碳化反应处理大宗固废被认为是一种极具规模化潜力的低成本减排路线。
[0004]然而，现阶段利用大宗固废固定二氧化碳时碳化反应速度较慢，为了加快碳化反应速率，国内外采用的方法包括：提升反应温度、提升气体压力、提升二氧化碳浓度等。但这些方法需要特殊的反应容器来维持反应条件，工艺复杂，且采用浓缩二氧化碳所需成本高昂。国内外也有在液体浸泡中进行碳化反应的技术，但尚不成熟，仅停留在实验室研究阶段，一般是将固废浸入有助于反应的液体中，在持续搅拌的同时再向液体中通入二氧化碳。然而二氧化碳在水中的溶解度相对较小、溶解速率慢，并且溶解生成的碳酸根离子在液体中的扩散缓慢，较大的固废颗粒沉降于底部更难以与碳酸根离子充分接触并反应，后续固液分离、干燥的过程会造成极大的额外成本。
[0005]目前300℃以上的烟气在水泥、钢铁、冶金行业的应用已经较为成熟，可直接利用换热器产蒸汽发电或用于厂区内部消化，当用于二氧化碳矿化过程时，可以减少矿化过程的能耗和成本。而低于250℃的低品位余热资源虽然量大，但存在焓值低的问题，直接发电的经济性较差，投资回收期较长的问题，整个系统的能量消耗大，因此低品位余热资源的利用受到极大制约。目前将低品位余热转换为机械能、电能的效率低下，且相关技术成本高昂，而目前尚未有将低品位余热用于二氧化碳矿化固废的技术，水泥厂等厂区有大量低品位余热被浪费。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，用于解决现有技术中固废进行碳吸收的矿化反应速率较低，碳化程度和固碳率较低，反应和后续
处理成本较高，并且无法利用低于250℃的低品位余热资源减少能耗和成本的问题。
[0007]所述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，包括下列步骤：
[0008]第一步、将固废破碎成颗粒状并均匀混合；
[0009]第二步、将混合后固废颗粒输入一个固废处理装置并以螺旋输送机构输送；
[0010]第三步、从固废处理装置的出料端以输送的相反方向通入含二氧化碳的高温干燥气体；
[0011]第四步、从中空转轴一端通入加热介质，经中空转轴和中空螺旋桨叶加热固废颗粒后从中空转轴另一端排出；
[0012]第五步、对输送中的固废颗粒均匀喷洒有助于碳吸收反应的液体，在高温干燥气体的环境下，固废颗粒、有助于碳吸收反应的液体与二氧化碳反应；
[0013]第六步、固废处理装置排出尾气和经过干湿循环的碳吸收反应的干燥固废颗粒；
[0014]第七步、将干燥固废颗粒输入下一个固废处理装置；
[0015]重复第二至第七步的干湿循环的碳吸收反应，直至将固废处理完毕。
[0016]优选的，所述第三步中，所述含二氧化碳气体的二氧化碳浓度为1％
‑
95％，所述含二氧化碳的干燥气体的温度为20
‑
350℃，所述含二氧化碳的干燥气体的气体流量为1
‑
100000Nm3/h。
[0017]优选的，所述第四步中，所述加热介质源自低于250℃的低品位余热资源，为70℃以上的热水、水蒸气或工业尾气。
[0018]4.根据权利要求1所述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第五步中，喷头喷洒的液体为水、饱和石灰水、碱性工业废液和工业废渣浸出液中的任意一种或多种的组合。
[0019]优选的，所述固废为含钙、镁离子的碱性工业固废或废弃混凝土。
[0020]优选的，所述螺杆搅拌机的转速为0
‑
180转/min。
[0021]本专利技术还提供了一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理设备，用于根据上述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，包括若干固废处理装置，所述固废处理装置包括壳体、设于壳体中的螺旋输送机构和液体喷淋装置，所述壳体上设有固废进料口和固废出料口，还设有气体进气口和尾气排放口，所述螺旋输送机构的进料端位于所述固废进料口的下方，所述螺旋输送机构的出料端位于所述固废出料口的上方，所述气体进气口和所述尾气排放口分别设于所述壳体的出料端和进料端，所述螺旋输送机构内部为空心结构，且所述空心结构用于输送源自低品位余热资源的加热介质；一个固废处理装置的固废出料口向相邻的下一个固废处理装置的固废进料口送料。
[0022]优选的，所述螺旋输送机构包括中空转轴、安装在所述中空转轴上的中空螺旋桨叶，所述中空转轴和所述中空螺旋桨叶内部的中空腔体相连通形成所述中空结构，所述中空转轴的两端分别穿出所述壳体的两端，所述中空转轴一端与电机传动连接，所述中空转轴一端输入所述加热介质而另一端输出所述加热介质。
[0023]优选的，螺旋输送机构有两组水平并排设置的中空转轴和中空螺旋桨叶，电机通过传动机构同时驱动两个中空转轴转动。
[0024]优选的，所述液体喷淋装置的喷头设于邻近所述固废进料口的位置，所述喷头位于所述固废进料口和固废出料口之间。
[0025]本专利技术具有以下优点：
[0026](1)对固废颗粒均匀喷洒液体，使氢氧化钙、氧化钙、硅酸钙等颗粒表面形成水膜，不仅有利于二氧化碳的溶解，还有利于钙离子的溶解和传输，避免碳化产物碳酸钙在固废颗粒表面形成致密的包覆层，避免致密包覆层阻碍后续的碳化反应，因此可以提高固废的碳化程度，提高单位固废的固碳量。
[0027](2)对喷洒的液体进行干燥的过程，可以带走由碳化反应产生的水分。由于二氧化碳在空气中的传输速率远大于碳酸根离子在液体中的扩散速率，干燥过程可以避免过量水分阻碍二氧化碳在空气中的传输，包括二氧化碳穿过穿过不同颗粒之间的间隙、二氧化碳通过废弃混凝土中微孔传输至内部等，从而提高碳化速率。通过干湿循环的方法，使碳化反应界面上的水膜及二氧化碳的传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：包括下列步骤：第一步、将固废破碎成颗粒状并均匀混合；第二步、将混合后固废颗粒输入一个固废处理装置(1)并以螺旋输送机构输送；第三步、从固废处理装置(1)的出料端以输送的相反方向通入含二氧化碳的高温干燥气体；第四步、从中空转轴(6)一端通入加热介质，经中空转轴(6)和中空螺旋桨叶(7)加热固废颗粒后从中空转轴(6)另一端排出；第五步、对输送中的固废颗粒均匀喷洒有助于碳吸收反应的液体，在高温干燥气体的环境下，固废颗粒、有助于碳吸收反应的液体与二氧化碳反应；第六步、固废处理装置(1)排出尾气和经过干湿循环的碳吸收反应的干燥固废颗粒；第七步、将干燥固废颗粒输入下一个固废处理装置(1)；重复第二至第七步的干湿循环的碳吸收反应，直至将固废处理完毕。2.根据权利要求1所述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第三步中，所述含二氧化碳气体的二氧化碳浓度为1％
‑
95％，所述含二氧化碳的干燥气体的温度为20
‑
350℃，所述含二氧化碳的干燥气体的气体流量为1
‑
100000Nm3/h。3.根据权利要求1所述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第四步中，所述加热介质源自低于250℃的低品位余热资源，为70℃以上的热水、水蒸气或工业尾气。4.根据权利要求1所述的一种利用低品位余热吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第五步中，喷头喷洒的液体为水、饱和石灰水、碱性工业废液和工业废渣浸出液中的任意一种或多种的组合。5.根据权利要求1所述的一种吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第一步中，所述固废为含钙、镁离子的碱性工业固废或废弃混凝土。6.根据权利要求1所述的一种吸收二氧化碳的固废处理方法，其特征在于：所述第二步中，所述螺杆搅拌机的转速为0
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘致远，马明，徐晓亮，
申请(专利权)人：三碳安徽科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：