一种双循环制造技术

本发明专利技术公开的一种双循环

【技术实现步骤摘要】
一种双循环CO2捕集方法与系统


[0001]本专利技术涉及
CO2捕集
，尤其涉及一种双循环
CO2捕集方法与系统
。

技术介绍

[0002]随着国家经济的发展，电力和工业部门燃烧化石燃料产生的大量
CO2排放，对人类生存环境构成了威胁，降低电力以及工业部门碳排放迫在眉睫
。
其中，
CO2捕集与封存有望成为缓解
CO2排放和减少环境影响的关键，在不同的
CO2捕集技术中，燃烧后
CO2捕集技术是唯一的末端捕集方式，可以在不改变工业工厂的情况下减少固定源的碳排放
。
[0003]在燃烧后
CO2捕集技术中，钙循环工艺是一种具有前景的低能耗
CO2捕集技术，具有原料来源广泛
、
反应活性高
、
成本低廉等优势
。
钙循环工艺主要由碳酸化和煅烧两个过程构成，但其都处在较高的反应温度，有较大的余热，包括碳酸化反应释放的
600
～
650℃
的反应热，脱碳气体产物余热以及煅烧炉产物余热等
。
[0004]现有碳捕集电厂研究在碳酸化反应热的利用上存在一定的问题，其往往通过组织热力循环的方式利用碳酸化反应释放的中高温余热，但通过直接加热常温工质的方式，使得其换热过程存在较大的温差，会造成显著的能量损失，使得捕集系统能效较低
。
同时，为避免空气中的
N2对富集
CO2的稀释，钙循环工艺通常采用富氧燃烧的方式，而富氧燃烧所需的高纯氧需要消耗巨大的空分能耗
。
这均导致钙循环工艺在实际应用中的成本上升和效率下降，制约了该工艺的广泛应用
。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展
。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种双循环
CO2捕集方法与系统，以解决现有技术中
CO2捕集效率低
、
热能利用不合理的问题
。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种双循环
CO2捕集方法的系统，包括碳酸化塔
、
煅烧炉
、
空气反应器和燃料反应器，
[0009]所述碳酸化塔和所述煅烧炉之间通过第一管道和第二管道连接，所述碳酸化塔开设有烟气输入端和脱碳气体输出端，所述第一管道用于将产生的含碳产物从碳酸化塔运输至煅烧炉中，所述第二管道用于将得到的再生
CaO
运输至碳酸化塔中；
[0010]所述煅烧炉和所述空气反应器之间通过第三管道连接，所述煅烧炉开设有
CaO
补充输入端和气体输出端，所述第三管道用于将第二热能输送至煅烧炉中；
[0011]所述燃料反应器开设有金属补充输入端；
[0012]所述燃料反应器与所述空气反应器通过第四管道和第五管道连接，所述第四管道用于将再生金属输送至空气反应器中，所述第五管道用于将金属氧化物输送至燃料反应器中；
[0013]所述燃料反应器与所述煅烧炉通过第六管道连接，所述第六管道用于将气体输送
至煅烧炉中；
[0014]所述燃料反应器与所述碳酸化塔通过第七管道连，所述第七管道用于将第一热能输送至燃料反应器中
。
[0015]优选的，还包括热回收单元，热回收单元与碳酸化塔
、
空气反应器连接，用于回收碳酸化塔和空气反应器出口产物的余热
。
[0016]一种采用上述系统的双循环
CO2捕集方法，包括步骤：
[0017]S1、
提供燃料和待处理烟气；
[0018]S2、
将待处理烟气与
CaO
混合，在碳化温度下进行脱碳处理，得到脱碳气体和含碳产物，并产生第一热能，发生的化学反应包括：
CaO+CO2→
CaCO3，此过程发生在碳酸化塔中；
[0019]S3、
在氧化温度下对所述金属进行氧化处理，得到金属氧化物，并产生第二热能，发生的化学反应包括：
Air+Me
→
MeO
，此过程在空气反应器中；
[0020]S4、
将所述
S2
中含碳产物在煅烧温度下进行煅烧再生处理，得到再生
CaO
，所述再生
CaO
被送入
S2
中，继续与待处理烟气反应，对待处理烟气进行脱碳处理，所述煅烧再生所需的热量由所述第二热能提供，发生的化学反应包括：
CaCO3→
CaO+CO2，此过程发生在煅烧炉中；
[0021]S5、
将所述金属氧化物在还原温度下与燃料混合，对所述金属氧化物进行还原处理，得到再生金属
、CO2和
H2O
，所述还原处理所需的热能由第一热能提供，发生的化学反应包括：
CH4+MeO
→
Me+CO2+H2O
，此过程发生在燃料反应器中
。
[0022]具体的，本专利技术在传统碳循环的基础上，增添了化学链燃烧过程，使钙循环和化学链燃烧反应耦合在一起，利用化学链反应高温热量为钙环煅烧过程供热，同时利用钙循环工艺碳酸化过程释放的中温余热实现化学链金属氧化物的还原反应，减小了换热过程温差，降低换热过程的不可逆损失，并实现了中品位热量
(
～
650℃)
向高品位热量
(
～
1000℃)
的提升，还避免了空分单元耗功，实现了高效燃烧后
CO2捕集
。
[0023]优选的，所述再生金属被送入
S3
中，继续进行氧化处理
。
[0024]具体的，本专利技术得到的再生金属继续被用于氧化处理，进行循环使用，节省成本
。
[0025]优选的，将所述
S5
中的
CO2和
H2O
送入
S4
中，降低气相
CO2分压，推动
CaO
再生反应的正向进行
。
[0026]具体的，本专利技术还将金属氧化物进行还原处理而生成的
CO2和
H2O
被送入
S4
中，降低气相
CO2分压，推动
CaO
再生反应的正向进行
。
[0027]优选的，部分所述第一热能和第二热能用于产生蒸汽，通过热力循环进行发电
。
[0028]具体的，本专利技术还通过将剩余的第一热能和第二热能进行回收，生成蒸汽驱动，向外输送电力，进而进一步提升捕集性能
。
[0029]优选的，所述碳化温度为
600
～
650℃
，氧化温度为
900
～
1000℃
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双循环
CO2捕集方法，其特征在于，包括步骤：
S1、
提供燃料和待处理烟气；
S2、
将待处理烟气与
CaO
混合，在碳化温度下进行脱碳处理，得到脱碳气体和含碳产物，并产生第一热能，发生的化学反应包括：
CaO+CO2→
CaCO3；
S3、
在氧化温度下对所述金属进行氧化处理，得到金属氧化物，并产生第二热能，发生的化学反应包括：
Air+Me
→
MeO
；
S4、
将所述
S2
中含碳产物在煅烧温度下进行煅烧再生处理，得到再生
CaO
，所述再生
CaO
被送入
S2
中，继续与待处理烟气反应，对待处理烟气进行脱碳处理，所述煅烧再生所需的热量由所述第二热能提供，发生的化学反应包括：
CaCO3→
CaO+CO2；
S5、
将所述金属氧化物在还原温度下与燃料混合，对所述金属氧化物进行还原处理，得到再生金属
、CO2和
H2O
，所述还原处理所需的热能由第一热能提供，发生的化学反应包括：
C
x
H
y
+MeO
→
Me+CO2+H2O。2.
根据权利要求1所述的双循环
CO2捕集方法，其特征在于，所述再生金属被送入
S3
中，继续进行氧化处理
。3.
根据权利要求1所述的双循环
CO2捕集方法，其特征在于，将所述
S5
中的
CO2和
H2O
送入
S4
中，降低气相
CO2分压，推动
CaO
再生反应的正向进行
。4.
根据权利要求3所述的双循环
CO2捕集方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雅文，蒋鹏，段鹏飞，李璐伶，范峻铭，沈威，李淇，刘建辉，杨光，王文想，
申请(专利权)人：深圳市燃气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：