[发明专利]一种三相循环流化床氨法捕获烟气中CO2的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及电厂烟气中CO₂处理技术，特别涉及一种利用循环流化床氨法捕获烟气中CO₂的方法及装置，属于CO₂处理及排放技术领域。

背景技术

世界上75％的CO₂来自于化石燃料排放，其中燃煤电站约占总排放量40.6％，因此采用捕 获、储存或利用电厂烟气中CO₂的方法被认为是近期内减缓CO₂排放较为可行的办法。现有的 电厂烟气的CO₂捕获技术主要有吸收法、吸附法、膜法和低温法。由于电厂烟气一般流量较大， 处于常压，并且CO₂的体积分数低，常规烟气中约为8％～16％，除此之外，还含有大量的惰性 气体、飞灰颗粒、重金属等，因此采用化学吸收法是相对比较经济和工艺相对成熟的一种技 术。

对于化学吸收法的吸收剂的选择，通常选用碱性吸收溶液，目前受关注较多的是醇胺类 溶液利用吸收塔和再生塔组成系统对CO₂进行捕获，一般需消耗0.2～1.6Kg吸收剂/t CO₂， 但是醇胺法脱碳的主要问题是循环过程中CO₂的吸收效率不高，并且再生能耗大，初投资和运 作成本偏高。近年来，研究者提出利用氨水脱碳的技术，并对氨水吸收CO₂的性能和经济性进 行了大量基础研究，发现利用氨水溶液作为吸收剂捕获烟气中CO₂的技术是可行的，并且具有 成本低，较高的CO₂脱除效率和负荷能力。

采用氨水捕获CO₂的技术方法目前没有大规模的商业化，技术工艺多选用填料塔的喷淋的 形式。填料塔通过液体洗淋的形式，气体上行，通过气体和液相的充分接触来吸收烟气中的 CO₂，可以保证较高的反应效率。为保证喷淋过程液体的均匀分布，填料塔中填料的选取非常 重要，可以增加液体和气体的接触面积，通过填料表面润湿的液膜和烟气反应脱除CO₂。但是 填料塔对填料的要求比较高，需要较好的耐腐蚀性和机械强度，并且要求填料的孔隙率较大， 以避免产生沟流和气液分布均匀，因此填料塔的造价相对较高。在电站烟气处理系统中，由 于烟气量大，要求塔的处理量比较大，因此塔径很大，循环量高，放大效应引起气液分布不 均匀的问题严重。并且，填料塔会经常发生堵塔，清理检修麻烦。因此，采用填料塔氨法捕 获燃煤电站CO₂的技术方案收到很多限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种三相循环流化床氨法捕获烟气中CO₂的方法及装置，使其不仅 具有较高的CO₂脱除效率和处理能力，而且工艺流程设备运行简单，对烟气除尘要求不高，不 容易发生堵塞；较之填料塔便于维修，占地面积小，投资成本低。

本发明的技术方案如下：

一种三相循环流化床氨法捕获烟气中CO₂的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

将质量浓度为10％～30％的氨水通过增压泵1后分为两路，一路作为主水流，一路作为 辅助水流；所述的主水流从提升管底部经主水流分布器4上行进入提升管8，主水流流速为 0.5～1m/s；烟气从侧面经气体分布器7进入提升管，所述的烟气温度为100℃～180℃，烟 气流速为0.01～0.5m/s；提升管气液相处于连续鼓泡状态，烟气中CO₂和氨水发生反应生成 NH₄HCO₃，并且在飞灰颗粒的促进下，NH₄HCO₃形成结晶颗粒；尾气从提升管上部排气口9排出， 液固混合物通过斜管进入液固分离器10；通过液固分离器10的分离，飞灰颗粒和结晶颗粒 由液固分离器的下部排出进入颗粒储罐12堆积，底部粗颗粒经排渣口13排出；液体通过液 固分离器的上部排出；辅助水流经过辅助水流分布器5进入提升管底部，使颗粒储罐12中下 行的细小固体颗粒松动并向上运动进入提升管主水流，形成固体颗粒循环，通过辅助水流节 流阀2调节辅助水流流量，用以控制固体颗粒的循环流量。