一种烟气中二氧化碳回收方法及系统与流程

1.本发明涉及到烟气中二氧化碳的回收领域，具体的说是一种烟气中二氧化碳回收方法及系统。


背景技术：

2.二氧化碳是一种重要的工业气体，工业生产中燃烧产生的烟气中，除了含量最高的氮气之外，也具有较高浓度的二氧化碳，回收二氧化碳再次利用，可以进一步减少碳排放，亦能将二氧化碳变废为宝，具有极高的经济价值。
3.现有的二氧化碳吸附方法中，最成熟且低成本的方法是吸附法，吸附法的主要原理是采用固体吸附剂吸附混合气中的二氧化碳。此原理是根据二氧化碳分子空间结构、分子极性等性质,选取对混合气体中二氧化碳组分有强于其他组分吸附力的吸附剂，由于混合气体中各组分分子与吸附剂表面活性点的引力具有差异，当混合气体在一定压力下通过吸附床所载的吸附剂时，吸附剂对二氧化碳进行选择性吸收，进而实现对二氧化碳气体的分离、回收。
4.目前比较有代表性的是固态胺吸附二氧化碳，比如北京德润晨环保科技有限公司提出的申请号为2021106156225的发明专利，公开了一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂在低温提交下能够吸附二氧化碳，并在较高温度下析出所吸附的二氧化碳。
5.为了使已完成吸附的固态胺颗粒析出二氧化碳，现有技术中一般采用间接加热或直接加热的方式，间接加热是指，通过热交换的方式，使固态胺颗粒升温解析出二氧化碳，直接加热是指利用电加热或蒸汽加热的方式解析出二氧化碳气体，成本较低的是采用蒸汽加热的方式。
6.高温烟气的热量，一般是通过余热回收的方式进行使用，现有技术中并未有利用烟气的余热来解析固态胺颗粒产生二氧化碳的技术。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种烟气中二氧化碳回收方法及系统，在烟气进行固态胺颗粒吸附二氧化碳之前，使烟气经过两次换热降温，降低其温度以便于更好的被固态胺颗粒所吸附，并且烟气降温所释放的热量用来对已经吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行预热，逐步提高其温度，从而在使用蒸汽加热时进一步降低蒸汽的使用量。
8.本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种烟气中二氧化碳回收方法，包括如下步骤：
9.1)高温烟气经过过滤除杂去除内部的粉尘杂质，变为除杂烟气后，与吸附二氧化碳的固态胺颗粒发生第一次热交换，部分固态胺颗粒受热解析出二氧化碳，降温后的烟气进行脱硫脱硝处理，形成洁净烟气；
10.2)洁净烟气与吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行第二次热交换，形成低温烟气与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完毕的烟气排放；
11.3)反应后吸附二氧化碳的固态胺颗粒先与步骤2)中的洁净烟气进行热交换，使其温度升高，之后再与步骤1)中的除杂烟气进行热交换，温度继续升高；
12.4)将步骤3)中升温后的固态胺颗粒通入高温水蒸气，使固态胺颗粒解析出其吸附的二氧化碳，解析出的二氧化碳经除湿后压缩存储；固态胺颗粒经降温冷却后返回步骤2)中，与低温烟气发生吸附反应。
13.作为上述烟气中二氧化碳回收方法的一种优化方案，所述除杂烟气的温度不超过350℃，所述低温烟气的不超过60℃。
14.作为上述烟气中二氧化碳回收方法的另一种优化方案，所述高温水蒸气的温度为110-140℃。
15.一种烟气中二氧化碳回收系统，包括过滤除杂装置、余热解析装置、脱硫脱硝装置、预热装置、二氧化碳吸附装置和二氧化碳解析装置，其中，高温烟气先经过过滤除杂装置去除内部含有的固体颗粒杂质，形成的除杂烟气在余热解析装置释放热量，自后再经过脱硫脱硝装置去除硫氧化物和氮氧化物，形成的洁净烟气再进入预热装置中再次释放热量，最终形成的低温烟气进入到二氧化碳吸附装置中与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完二氧化碳的固态胺颗粒先在预热装置中吸收热量，之后再送入余热解析装置中二次吸热升温，最后再进入二氧化碳解析装置中被高温水蒸气直接加热，析出二氧化碳后的固态胺颗粒经颗粒冷却装置降温后再次送入二氧化碳吸附装置中。
16.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的一种优化方案，所述余热解析装置和预热装置结构相同，包括顶部和底部分别具有二氧化碳排出管和固态胺颗粒出口的壳体，且在二氧化碳排出管的一侧设置固态胺颗粒进入管；所述壳体的内部设置有若干分隔管层，这些分隔管层将壳体内自上而下分成若干换热腔室，每个所述分隔管层是由一根烟气管道弯曲排布形成的且具有间隙的层状结构，相邻两个换热腔室之间通过间隙连通，固态胺颗粒从固态胺颗粒进入管进入壳体内后，依靠自身重力依次穿过这些换热腔室的过程中，与分隔管层中流动的烟气发生热交换而升温，最终从固态胺颗粒出口排出，因固态胺颗粒升温解析出的二氧化碳气体从二氧化碳排出管排除并收集；在壳体外部分别对称设置有具有进气管接口的进气分布管和具有排气管接口的排气汇聚管，所有形成分隔管层的烟气管道一端与进气分布管连通，另一端与排气汇聚管连通。
17.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述二氧化碳解析装置包括筒体，在筒体的顶部设有气体出口和固态胺颗粒进入口，在筒体的底部具有固态胺颗粒出口和高温蒸气进入管，在筒体的内部具有若干两端开口且与筒体同心的分隔筒，这些分隔筒将筒体内分成若干环形通道，固态胺颗粒进入口排入的固态胺颗粒沿环形通道自上而下流动，在此过程中，高温蒸气进入管处于筒体的一端设置有半圆形的发散头，该发散头将高温蒸气均匀喷射到所有环形通道的底部，并使其沿环形通道上升过程中加热固态胺颗粒，析出的二氧化碳和水蒸气从气体出口排出，固态胺颗粒从固态胺颗粒出口排出。
18.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体，固态胺颗粒从壳体顶部的固态胺颗粒注入管进入，依靠重力自上而下流动，从壳体底部的固态胺颗粒排出管排出，含二氧化碳的气体从壳体底部的气体进入管进入，并在壳体内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体顶部的气体排出管
排出，所述壳体内设置有若干能够发生上下振动的缓冲构件，这些缓冲构件将壳体内的空间分隔成多个腔室，每个缓冲构件表面具有连通其两侧腔室的透过孔；所述固态胺颗粒在自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室，与缓冲构件摩擦、碰触发生翻滚。
19.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述缓冲构件为弹性金属丝编织形成的网状结构，网状结构的边缘直接或通过弹性件固定在壳体的侧壁。
20.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述缓冲构件为表面密布透过孔的板状件，其边缘通过弹性件固定在壳体的侧壁。
21.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述壳体内沿其高度方向设置有螺旋形金属丝，每一个缓冲构件均与螺旋形金属丝固定连接，螺旋形金属丝的顶端与一振动片连接，该振动片通过金属丝悬吊在固态胺颗粒注入管的出口端，并在间歇性排出固态胺颗粒时，冲击在振动片表面，使其通过螺旋形金属丝将振动传递给每一个缓冲构件。
22.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体，固态胺颗粒从壳体顶部的固态胺颗粒注入管进入，依靠重力自上而下流动，从壳体底部的固态胺颗粒排出管排出，含二氧化碳的气体从壳体底部的气体进入管进入，并在壳体内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体顶部的气体排出管排出，所述壳体内设置有若干能够在气体吹动下发生上下振动的缓冲构件，这些缓冲构件将壳体内的空间分隔成多个腔室，所述缓冲构件包括沿高度方向交替分布的上凸件和下凹件，其中，上凸件为中心高、边缘低的板状结构，且其边缘与壳体内壁之间形成流道，并通过若干弹性件固定在壳体的侧壁，从而在受力时发生上下振动；所述下凹件为中心低、边缘高的板状结构，其边缘与壳体内壁连接，中心具有连通其上下两侧相邻腔室的中心通道；所述流道和中心通道使固态胺颗粒和气体呈折流形式发生反应，在固态胺颗粒自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室，在冲击到上凸件表面并沿其表面流动过程中因摩擦、碰触发生翻滚。
23.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述上凸件和下凹件的上表面分布有若干弧形凸起。
24.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述上凸件和下凹件上密布透过孔。
25.作为上述烟气中二氧化碳回收系统的另一种优化方案，所述壳体内沿其高度方向设置有螺旋形金属丝，螺旋形金属丝穿过下凹件的中心通道，并与每一个上凸件的顶部最高点固定连接，且使这些上凸件的顶部最高点偏离其中心位置，螺旋形金属丝的顶端与一振动片连接，该振动片通过金属丝悬吊在固态胺颗粒注入管的出口端，并在间歇性排出固态胺颗粒时，冲击在振动片表面，使其通过螺旋形金属丝将振动传递给每一个上凸件。
26.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
27.1)本发明在烟气进行固态胺颗粒吸附二氧化碳之前，使烟气经过两次换热降温，降低其温度以便于更好的被固态胺颗粒所吸附，并且烟气降温所释放的热量用来对已经吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行预热，逐步提高其温度，从而在使用蒸汽加热时进一步降低蒸汽的使用量；
28.2)本发明的余热解析装置和预热装置中，设置若干分隔管层，每个分隔管层的本质是一根弯曲排布的烟气管道，并且弯曲排布的过程中，也形成供固态胺流动通过的间隙，分隔管层形成多个腔室，在固态胺颗粒自上而下依靠重力流动过程中，依次填充每个腔室，并与烟气发生热交换，从而使烟气温度有效降低的同时，也提高了固态胺颗粒的温度；而分隔管层的存在，不仅降低了固态胺颗粒流动速度，延长了其在装置中的停留时间，而且，还能有效提升装置内整体的温度，使其自上而下保持温度的均一性；
29.3)本发明的二氧化碳解析装置，通过在筒体内设置同心的分隔筒，从而将筒体内部分成若干环形通道，固态胺颗粒在环形通道内自上而下与自下而上的水蒸气接触被加热，环形通道的存在，使固态胺颗粒能够充分与水蒸气接触，大幅度提升了水蒸气的加热效率；而且通过设置发散头，不仅能够使水蒸气能够均匀喷射到每个环形通道的底部，而且其边缘与装置内壁的缝隙，降低了固态胺颗粒流出装置的速度，延长了其在装置内的加热时间；
30.4)本发明的二氧化碳吸附装置中设计的固态胺吸附二氧化碳单元，通过在固态胺流动通道内设置特殊结构的缓冲构件，不仅延缓固态胺颗粒的流动速度，使其与气体反应的时间延长，更重要的是，不断改变固态胺颗粒在流动过程中的形态，使其处于“堆积-松散-堆积-松散”的循环过程中，并在此过程中使固态胺颗粒在堆积状态时的位置也发生变化，充分与二氧化碳产生吸附反应，大幅度提高了固态胺颗粒的吸附率；
31.本发明的缓冲构件不管是网状结构，还是采用弹性件吊起的板状件，其重量都很轻、厚度都很薄，这样不仅在收到固态胺颗粒冲击，还是受到气体的吹动(因为气体进入需要一定的压力和流速)，都会产生一定的振动，在振动过程中给会对已“堆积”或正在形成“堆积”的固态胺颗粒产生扰动，破坏其“堆积”结构，从而改变固态胺颗粒的位置，并且使与其表面接触的颗粒因为摩擦、碰触发生翻滚，改变其流动状态，降低其流动速度，从而使固态胺颗粒能够充分的吸收二氧化碳；为了增强缓冲构件的振动，本发明还可以设置螺旋形金属丝，螺旋形金属丝与每个缓冲构件连接，其顶部则与一个吊起的振动片连接，振动片位于固态胺颗粒注入管口，在间歇性注入固态胺颗粒时，冲击到振动片上，振动片会通过螺旋形金属丝带动缓冲构件发生振动，从而改变每个腔室内固态胺颗粒的流动形态和位置，使其与气体充分反应；
32.本发明的缓冲构件，还可以将其设置成沿高度方向交替分布的上凸件和下凹件，上凸件边缘与壳体内壁之间形成流道，下凹件中心形成中心通道，从而使固态胺颗粒和气体都是呈折流的方式在壳体内流动，延长了流动路线、增长反应时间的同时，也会破坏固态胺颗粒的“堆积”结构，改变固态胺颗粒的位置，并且使与其表面接触的颗粒因为摩擦、碰触发生翻滚，改变其流动状态，降低其流动速度，从而使固态胺颗粒能够充分的吸收二氧化碳；上凸件和下凹件表面分布弧形凸起，也是为了起到增大摩擦、促使颗粒改变形态的作用；设置的螺旋形金属丝，与每个上凸件顶部连接，使这些上凸件形成偏心结构，螺旋形金属丝顶部则与一个吊起的振动片连接，振动片位于固态胺颗粒注入管口，在间歇性注入固态胺颗粒时，冲击到振动片上，振动片会通过螺旋形金属丝带动偏心的上凸件发生振动，从而改变每个腔室内固态胺颗粒的流动形态和位置，使其与气体充分反应，而偏心的上凸件能够放大这种振动幅度。
附图说明
33.图1为本发明的系统结构示意图；
34.图2为余热解析装置和预热装置的结构示意图；
35.图3为图2中分隔管层的一种俯视结构示意图；
36.图4为二氧化碳解析装置的结构示意图；
37.图5为二氧化碳吸附装置中固态胺吸附二氧化碳单元的一种实施方式示意图；
38.图6为图5中a处放大后的一种实施方式示意图；
39.图7为图5中a处放大后的另一种实施方式示意图；
40.图8为图5中a处放大后的又一种实施方式示意图；
41.图9为二氧化碳吸附装置中固态胺吸附二氧化碳单元的另一种实施方式示意图；
42.图10为图9中b处放大后的示意图；
43.图11为二氧化碳吸附装置中固态胺吸附二氧化碳单元的又一种实施方式示意图；
44.图12为图11中c处放大后的示意图；
45.图13为将多个固态胺吸附二氧化碳单元组装成二氧化碳吸附装置的一种实施方式示意图；
46.附图标记：1、壳体，101、进气管接口，102、进气分布管，103、分隔管层，104、排气汇聚管，105、排气管接口，106、换热腔室，107、二氧化碳排出管，108、固态胺颗粒出口，109、固态胺颗粒进入管，1010、间隙，2、筒体，201、固态胺颗粒进入口，202、固态胺颗粒出口，203、气体出口，204、高温蒸气进入管，205、发散头，206、分隔筒，207、环形通道，3、壳体，301、固态胺颗粒排出管，302、固态胺颗粒注入管，303、气体进入管，304、气体排出管，305、腔室，4、缓冲构件，401、透过孔，402、振动片，403、螺旋形金属丝，404、金属丝，405、上凸件，406、弹性件，407、流道，408、下凹件，409、中心通道，5、外壳，501、进气总管，502、进料总管，503、注水管，504、溢流管，505、冷却通道，6、固态胺颗粒汇聚腔，601、排料口，7、气体汇聚腔，701、排气口。
具体实施方式
47.下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细阐述。本发明以下各实施例中未做阐明的部分，比如，所使用的过滤除杂装置、脱硫脱硝装置，固态胺颗粒的成分、大小、吸附和解析二氧化碳的机理(比如申请号为2021106156225公开的一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用中所公开的内容)，又比如固态胺颗粒进入固态胺颗粒注入管的速度和流量，是否需要气流辅助，气体进入时的流速和流量，固态胺颗粒在系统内转移时需要气流的辅助等，均视为本领域技术人员知晓或应当知晓的现有技术。
48.实施例1
49.一种烟气中二氧化碳回收方法，如图1所示，包括如下步骤：
50.1)高温烟气经过过滤除杂去除内部的粉尘杂质，变为除杂烟气，除杂烟气的温度不超过350℃，之后除杂烟气与吸附二氧化碳的固态胺颗粒发生第一次热交换，部分固态胺颗粒受热解析出二氧化碳，降温后的烟气进行脱硫脱硝处理，形成洁净烟气；
51.2)洁净烟气与吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行第二次热交换，形成低温烟气与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完毕的烟气排放，低温烟气的温度一般不超过60℃；
52.3)反应后吸附二氧化碳的固态胺颗粒先与步骤2)中的洁净烟气进行热交换，使其温度升高，之后再与步骤1)中的除杂烟气进行热交换，温度继续升高；
53.4)将步骤3)中升温后的固态胺颗粒通入温度为110-140℃的高温水蒸气，使固态胺颗粒解析出其吸附的二氧化碳，解析出的二氧化碳经除湿后压缩存储，水蒸气的通入量与固态胺颗粒的比例依据实际情况进行试验得出；固态胺颗粒经降温冷却后返回步骤2)中，与低温烟气发生吸附反应。
54.实施例2
55.一种烟气中二氧化碳回收系统，如图1所示，包括过滤除杂装置、余热解析装置、脱硫脱硝装置、预热装置、二氧化碳吸附装置和二氧化碳解析装置，其中，过滤除杂装置和脱硫脱硝装置采用现有的烟气过滤除尘装置及脱硫脱硝装置即可，在此不进行赘述；高温烟气先经过过滤除杂装置去除内部含有的固体颗粒杂质，形成的除杂烟气在余热解析装置释放热量，自后再经过脱硫脱硝装置去除硫氧化物和氮氧化物，形成的洁净烟气再进入预热装置中再次释放热量，最终形成的低温烟气进入到二氧化碳吸附装置中与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完二氧化碳的固态胺颗粒先在预热装置中吸收热量，之后再送入余热解析装置中二次吸热升温，最后再进入二氧化碳解析装置中被高温水蒸气直接加热，析出二氧化碳后的固态胺颗粒经颗粒冷却装置降温后再次送入二氧化碳吸附装置中，产生的二氧化碳和水蒸气的混合气体，先经过冷却除湿，剩下的二氧化碳则压缩存储。
56.在本实施例中，颗粒冷却装置是将固态胺颗粒的温度降低的装置，可以采用自然冷却，也可以采用热交换的方式降低固态胺颗粒的温度，热交换时冷却介质选用空气或水，利用这些冷却介质不与固态胺颗粒直接接触的方式发生热交换而使固态胺颗粒温度降低。
57.实施例3
58.本实施例是在实施例2的基础上对余热解析装置和预热装置的结构所做的一种优化方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：所述余热解析装置和预热装置结构相同，如图2所示，包括顶部和底部分别具有二氧化碳排出管107和固态胺颗粒出口108的壳体1，壳体1一般为圆筒状，当然也可以做成水平截面为矩形、正多边形的其它形状，只要其具有一定高度，满足固态胺颗粒自上而下花费一定时间流动排出即可，壳体1的顶部一般是圆弧形的，二氧化碳排出管107处于弧形的顶部，且在二氧化碳排出管107的一侧设置固态胺颗粒进入管109，固态胺颗粒进入管109一般是倾斜的，从而使固态胺颗粒能够依靠重力自动流入到壳体1内；所述壳体1的内部设置有若干分隔管层103，这些分隔管层103将壳体1内自上而下分成若干换热腔室106，换热腔室106的高度一般都不高，最终形成的换热腔室106都是扁平状的圆柱结构，每个所述分隔管层103是由一根烟气管道弯曲排布形成的且具有间隙1010的层状结构，如图3所示的一种结构，左右对称结构，左半边自外向内依次形成多个半环形管(环形管的一半)，相邻两层半环形管之间形成供固态胺颗粒通过的间隙1010，最外圈的中心与外部连通，两边与其内侧相邻的一圈半环形管端部连通，这个半圆形管中心再与其内侧半环形管的中心连通，以此类推；相邻两个换热腔室106之间通过间隙1010连通，固态胺颗粒从固态胺颗粒进入管109进入壳体1内后，依靠自身重力依次穿过这些换热腔室106的过程中，与分隔管层103中流动的烟气发生热交换而升温，最终从固态胺颗粒出口108排出，因固态胺颗粒升温解析出的二氧化碳气体从二氧化碳排出管107排除并收集；在壳体1外部分别对称设置有具有进气管接口101的进气分布管102和具有排气管接口105
的排气汇聚管104，所有形成分隔管层103的烟气管道一端与进气分布管102连通，另一端与排气汇聚管104连通。
59.实施例4
60.本实施例是在实施例2的基础上对二氧化碳解析装置所做的一种优选方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：所述二氧化碳解析装置包括筒体2，如图4所示，筒体2一般为圆筒状，当然也可以做成水平截面为矩形、正多边形的其它形状，只要其具有一定高度，满足固态胺颗粒自上而下花费一定时间流动排出即可，筒体2的顶部和底部都是弧形的，在筒体2的顶部设有气体出口203和固态胺颗粒进入口201，气体出口203处于弧形的最顶处，固态胺颗粒进入口201一般处于圆弧形的侧面，一般呈水平或者稍微倾斜向下的角度向筒体2内的顶部注入固态胺颗粒，在筒体2的底部具有固态胺颗粒出口202和高温蒸气进入管204，固态胺颗粒出口202是出于底部弧形的最低点，高温蒸气进入管204是处于弧形的一侧，并且水平进入，在筒体2的内部具有若干两端开口且与筒体2同心的分隔筒206，分隔筒206是金属材质做成的环形薄壁结构，这些分隔筒206将筒体2内分成若干环形通道207，环形通道207的高度与筒体2的直筒段等高，从而在顶端和底端的弧形结构之间形成空间；固态胺颗粒进入口201排入的固态胺颗粒沿环形通道207自上而下流动，在此过程中，高温蒸气进入管204处于筒体2的一端设置有半圆形的发散头205，发散头205是空心结构，其具有圆弧形的上表面，并且在上表面上均匀分布喷气孔，发散头205的边缘与筒体2底部的弧形结构侧壁之间形成供固态胺颗粒流动的通道，固态胺颗粒经发散头205上表面的缓冲后从该通道留下，并由固态胺颗粒出口202排出，该发散头205将高温蒸气均匀喷射到所有环形通道207的底部，并使其沿环形通道207上升过程中加热固态胺颗粒，析出的二氧化碳和水蒸气从气体出口203排出，固态胺颗粒从固态胺颗粒出口202排出。
61.实施例5
62.本实施例是在实施例2的基础上对二氧化碳吸附装置所做的一种优选方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体3，如图5所示，壳体3一般为圆筒状，当然也可以做成水平截面为矩形、正多边形的其它形状，只要其具有一定高度，满足固态胺颗粒自上而下花费一定时间流动排出即可，固态胺颗粒从壳体3顶部的固态胺颗粒注入管302进入，壳体3的顶部一般是圆弧形的，此时，固态胺颗粒注入管302一般处于圆弧形的侧面，一般呈水平或者稍微倾斜向下的角度向壳体3内的顶部注入固态胺颗粒，固态胺颗粒依靠重力自上而下流动，从壳体3底部的固态胺颗粒排出管301排出，壳体3的底部也是圆弧形的，固态胺颗粒排出管301是处于圆弧形的最低处，含二氧化碳的气体从壳体3底部的气体进入管303进入，为了保证反应吸附效果，气体进入管303一般是开在固态胺颗粒排出管301中部的侧面，并在壳体3内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体3顶部的气体排出管304排出，气体排出管304处于壳体3顶部圆弧形的最高处，从而便于吸附后气体的自动排出，所述壳体3内设置有若干能够发生上下振动的缓冲构件4，缓冲构件4重量足够的轻、厚度足够薄，这些缓冲构件4将壳体3内的空间分隔成多个腔室305，这些腔室305是沿壳体3内部自上而下分布的，每个腔室305的高度可以依据实际需要进行调整设置，每个缓冲构件4表面具有连通其两侧腔室305的透过孔401，如图6所示，透过孔401的直径一般为固态胺颗粒直径的4-6倍，大批量固态胺颗粒在通过时，会发生摩
擦、减速，降低其通过速度；所述固态胺颗粒在自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室305，与缓冲构件4摩擦、碰触发生翻滚，改变其流动状态，降低其流动速度，从而使固态胺颗粒能够充分的吸收二氧化碳。
63.在本实施例中，所述缓冲构件4可以是弹性金属丝编织形成的网状结构，网状结构的边缘直接或通过弹性件406固定在壳体3的侧壁，如图7所示，弹性件406为弹簧，并且弹簧的安装位置高于缓冲构件4的高度，从而将缓冲构件4吊起来。
64.在本实施例中，所述缓冲构件4可以是表面密布透过孔401的板状件，该板状件重量足够的轻、厚度足够薄，其边缘通过弹性件406固定在壳体3的侧壁，如图7所示，弹性件406为弹簧，并且弹簧的安装位置高于缓冲构件4的高度，从而将缓冲构件4吊起来。
65.实施例6
66.本实施例是在实施例5的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例5相同，改进点在于：如图8所示，所述壳体3内的中部沿其高度方向设置有螺旋形金属丝403，螺旋形金属丝403是螺旋向下的，每一个缓冲构件4的中部区域均与螺旋形金属丝403固定连接，螺旋形金属丝403的顶端与一振动片402连接，振动片402的重量足够的轻、厚度足够的薄，该振动片402通过金属丝404悬吊在固态胺颗粒注入管302的出口端，并在固态胺颗粒注入管302间歇性排出固态胺颗粒时，固态胺颗粒注入管302间歇性排出固态胺颗粒是指，固态胺颗粒的注入流量是间歇性的，每注入一定时间后，停止注入一定时间，固态胺颗粒冲击在振动片402表面使其自身发生振动，使其通过螺旋形金属丝403将振动传递给每一个缓冲构件4；金属丝404优选的悬挂位置是处于气体排出管304的下端位置。
67.实施例7
68.本实施例是在实施例2的基础上对二氧化碳吸附装置所做的另一种优选方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体3，如图9所示，壳体3一般为圆筒状，当然也可以做成水平截面为矩形、正多边形的其它形状，只要其具有一定高度，满足固态胺颗粒自上而下花费一定时间流动排出即可，固态胺颗粒从壳体3顶部的固态胺颗粒注入管302进入，壳体3的顶部一般是圆弧形的，此时，固态胺颗粒注入管302一般处于圆弧形的侧面，一般呈水平或者稍微倾斜向下的角度向壳体3内的顶部注入固态胺颗粒，固态胺颗粒依靠重力自上而下流动，从壳体3底部的固态胺颗粒排出管301排出，壳体3的底部也是圆弧形的，固态胺颗粒排出管301是处于圆弧形的最低处，含二氧化碳的气体从壳体3底部的气体进入管303进入，为了保证反应吸附效果，气体进入管303一般是开在固态胺颗粒排出管301中部的侧面，并在壳体3内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体3顶部的气体排出管304排出，气体排出管304处于壳体3顶部圆弧形的最高处，从而便于吸附后气体的自动排出，所述壳体3内设置有若干能够在气体吹动下发生上下振动的缓冲构件4，缓冲构件4重量足够的轻、厚度足够薄，这些缓冲构件4将壳体3内的空间分隔成多个腔室305，这些腔室305是沿壳体3内部自上而下分布的，所述缓冲构件4包括沿高度方向交替分布的上凸件405和下凹件408，上凸件405和下凹件408之间的距离(即腔室305的高度)，依据实际需要进行调整设置，所述的交替分布是指，如图10所示，从高度方向自上而下，第一个为上凸件405、第二个为下凹件408，第三个还是上凸件405，第四个是下凹件408，按照此顺序排列，最底下的一个优选为下凹件408，上凸件405和下凹件408的形
状优选为圆锥形，其锥顶角一般为140-170
°
；其中，上凸件405为中心高、边缘低的板状结构，其重量足够的轻、厚度足够薄，且其边缘与壳体3内壁之间形成流道407，流道407的宽度一般为固态胺颗粒直径的5-10倍，并通过若干弹性件406固定在壳体3的侧壁，从而在受力时发生上下振动，弹性件406为弹簧，并且弹簧的安装位置高于上凸件405的高度，从而将上凸件405悬吊起来，弹性件406的数量一般为3个或4个，并且均匀分布；所述下凹件408为中心低、边缘高的板状结构，其重量足够的轻、厚度足够薄，其边缘与壳体3内壁连接，下凹件408边缘与壳体3内壁的连接方式，可以是焊接，也可是通过弹性材料的活动连接，中心具有连通其上下两侧相邻腔室305的中心通道409，中心通道409一般为圆形，其直径一般为固态胺颗粒直径的5-10倍；所述流道407和中心通道409使固态胺颗粒和气体呈折流形式发生反应，在固态胺颗粒自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室305，在冲击到上凸件405表面并沿其表面流动过程中因摩擦、碰触发生翻滚，改变其流动状态，降低其流动速度，从而使固态胺颗粒能够充分的吸收二氧化碳。
69.在本实施例中，上凸件405和下凹件408的上表面可以选择光滑平面，也可以在其上分布有若干弧形凸起，弧形凸起用来增大两者上表面的粗糙程度，从而减缓固态胺颗粒的流动速度，弧形凸起的最大高度一般不超过固态胺颗粒直径的1/5；
70.在本实施例中，上凸件405和下凹件408可以是完整的板状件，也可以在其上密布透过孔401，透过孔401的直径一般为固态胺颗粒直径的4-6倍，大批量固态胺颗粒在通过时，会发生摩擦、减速，降低其通过速度。
71.实施例8
72.本实施例是在实施例7的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例7相同，改进点在于：如图11所示，所述壳体3内的中部沿其高度方向设置有螺旋形金属丝403，螺旋形金属丝403穿过下凹件408的中心通道409，并与每一个上凸件405的顶部最高点固定连接，且使这些上凸件405的顶部最高点偏离其中心位置，此时所有上凸件405形成顶部最高点不在同一条竖直轴线上的偏心圆锥，如图12所示，螺旋形金属丝403的顶端与一振动片402连接，振动片402的重量足够的轻、厚度足够的薄，该振动片402通过金属丝404悬吊在固态胺颗粒注入管302的出口端，并在固态胺颗粒注入管302间歇性排出固态胺颗粒时，固态胺颗粒注入管302间歇性排出固态胺颗粒是指，固态胺颗粒的注入流量是间歇性的，每注入一定时间后，停止注入一定时间，固态胺颗粒冲击在振动片402表面使其自身发生振动，使其通过螺旋形金属丝403将振动传递给每一个上凸件405。
73.实施例9
74.本实施例是在实施例5、实施例6、实施例7和实施例8的基础上对二氧化碳吸附装置进行的改进，其核心在于，将多组实施例5、实施例6、实施例7或实施例8中的固态胺吸附二氧化碳单元进行复合，从而提高其吸附效率，其具体结构如图13所示，包括封闭的外壳5，外壳5内部为空腔结构，外壳5一般为圆柱形、矩形或者规则的多边形结构，在外壳5内沿其高度方向竖直设置若干实施例5、实施例6、实施例7或实施例8中的固态胺吸附二氧化碳单元，这些固态胺吸附二氧化碳单元之间形成冷却通道505，在外壳5内一般设置若干根水平的固定件，这些固定件用来将固态胺吸附二氧化碳单元固定到外壳5的内壁上，以及将相邻的固态胺吸附二氧化碳单元进行固定，所述外壳5底部和顶部的一侧分别设置有向外壳5内注入冷却水的注水管503和依靠溢流自动排出外壳5内冷却水的溢流管504，冷却水自底部
的注水管503进入到外壳5内，并填充,冷却通道505，随着水位上升，将所有固态胺吸附二氧化碳单元外壁进行包覆冷却，为固态胺吸附二氧化碳提供低温环境，最后从顶部的溢流管504流出，所述外壳5的顶部设置有气体汇聚腔7，气体汇聚腔7是底部宽、顶部窄的圆锥形，顶部开口排气口701，该气体汇聚腔7与每一个固态胺吸附二氧化碳单元的气体排出管304连通，并通过其顶端的排气口701排出；所述外壳5的底部设置有固态胺颗粒汇聚腔6，固态胺颗粒汇聚腔6是顶部宽、底部窄的倒圆锥形，底部最低处设置排料口601，该固态胺颗粒汇聚腔6与每一个固态胺吸附二氧化碳单元的固态胺颗粒排出管301连通，并通过其底端的排料口601排出；所有固态胺吸附二氧化碳单元的气体进入管303与一进气总管501连通，进气总管501伸出外壳5后与气体来源连通，所有固态胺吸附二氧化碳单元的固态胺颗粒注入管302与一进料总管502连通，进料总管502伸出外壳5后与固态胺颗粒存储仓连通。

技术特征：
1.一种烟气中二氧化碳回收方法，其特征在于，包括如下步骤：1)高温烟气经过过滤除杂去除内部的粉尘杂质，变为除杂烟气后，与吸附二氧化碳的固态胺颗粒发生第一次热交换，部分固态胺颗粒受热解析出二氧化碳，降温后的烟气进行脱硫脱硝处理，形成洁净烟气；2)洁净烟气与吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行第二次热交换，形成低温烟气与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完毕的烟气排放；3)反应后吸附二氧化碳的固态胺颗粒先与步骤2)中的洁净烟气进行热交换，使其温度升高，之后再与步骤1)中的除杂烟气进行热交换，温度继续升高；4)将步骤3)中升温后的固态胺颗粒通入高温水蒸气，使固态胺颗粒解析出其吸附的二氧化碳，解析出的二氧化碳经除湿后压缩存储；固态胺颗粒经降温冷却后返回步骤2)中，与低温烟气发生吸附反应。2.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳回收方法，其特征在于：所述除杂烟气的温度不超过350℃，所述低温烟气的不超过60℃。3.根据权利要求1所述的一种烟气中二氧化碳回收方法，其特征在于：所述高温水蒸气的温度为110-140℃。4.一种烟气中二氧化碳回收系统，包括过滤除杂装置、余热解析装置、脱硫脱硝装置、预热装置、二氧化碳吸附装置和二氧化碳解析装置，其中，高温烟气先经过过滤除杂装置去除内部含有的固体颗粒杂质，形成的除杂烟气在余热解析装置释放热量，自后再经过脱硫脱硝装置去除硫氧化物和氮氧化物，形成的洁净烟气再进入预热装置中再次释放热量，最终形成的低温烟气进入到二氧化碳吸附装置中与固态胺颗粒发生吸附反应，其特征在于：吸附完二氧化碳的固态胺颗粒先在预热装置中吸收热量，之后再送入余热解析装置中二次吸热升温，最后再进入二氧化碳解析装置中被高温水蒸气直接加热，析出二氧化碳后的固态胺颗粒经颗粒冷却装置降温后再次送入二氧化碳吸附装置中。5.根据权利要求4所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述余热解析装置和预热装置结构相同，包括顶部和底部分别具有二氧化碳排出管(107)和固态胺颗粒出口(108)的壳体(1)，且在二氧化碳排出管(107)的一侧设置固态胺颗粒进入管(109)；所述壳体(1)的内部设置有若干分隔管层(103)，这些分隔管层(103)将壳体(1)内自上而下分成若干换热腔室(106)，每个所述分隔管层(103)是由一根烟气管道弯曲排布形成的且具有间隙(1010)的层状结构，相邻两个换热腔室(106)之间通过间隙(1010)连通，固态胺颗粒从固态胺颗粒进入管(109)进入壳体(1)内后，依靠自身重力依次穿过这些换热腔室(106)的过程中，与分隔管层(103)中流动的烟气发生热交换而升温，最终从固态胺颗粒出口(108)排出，因固态胺颗粒升温解析出的二氧化碳气体从二氧化碳排出管(107)排除并收集；在壳体(1)外部分别对称设置有具有进气管接口(101)的进气分布管(102)和具有排气管接口(105)的排气汇聚管(104)，所有形成分隔管层(103)的烟气管道一端与进气分布管(102)连通，另一端与排气汇聚管(104)连通。6.根据权利要求4所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述二氧化碳解析装置包括筒体(2)，在筒体(2)的顶部设有气体出口(203)和固态胺颗粒进入口(201)，在筒体(2)的底部具有固态胺颗粒出口(202)和高温蒸气进入管(204)，在筒体(2)的内部具有若干两端开口且与筒体(2)同心的分隔筒(206)，这些分隔筒(206)将筒体(2)内分成若干环
形通道(207)，固态胺颗粒进入口(201)排入的固态胺颗粒沿环形通道(207)自上而下流动，在此过程中，高温蒸气进入管(204)处于筒体(2)的一端设置有半圆形的发散头(205)，该发散头(205)将高温蒸气均匀喷射到所有环形通道(207)的底部，并使其沿环形通道(207)上升过程中加热固态胺颗粒，析出的二氧化碳和水蒸气从气体出口(203)排出，固态胺颗粒从固态胺颗粒出口(202)排出。7.根据权利要求4所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体(3)，固态胺颗粒从壳体(3)顶部的固态胺颗粒注入管(302)进入，依靠重力自上而下流动，从壳体(3)底部的固态胺颗粒排出管(301)排出，含二氧化碳的气体从壳体(3)底部的气体进入管(303)进入，并在壳体(3)内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体(3)顶部的气体排出管(304)排出，所述壳体(3)内设置有若干能够发生上下振动的缓冲构件(4)，这些缓冲构件(4)将壳体(3)内的空间分隔成多个腔室(305)，每个缓冲构件(4)表面具有连通其两侧腔室(305)的透过孔(401)；所述固态胺颗粒在自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室(305)，与缓冲构件(4)摩擦、碰触发生翻滚。8.根据权利要求7所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述缓冲构件(4)为弹性金属丝编织形成的网状结构，网状结构的边缘直接或通过弹性件(406)固定在壳体(3)的侧壁。9.根据权利要求7所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述缓冲构件(4)为表面密布透过孔(401)的板状件，其边缘通过弹性件(406)固定在壳体(3)的侧壁。10.根据权利要求7所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述壳体(3)内沿其高度方向设置有螺旋形金属丝(403)，每一个缓冲构件(4)均与螺旋形金属丝(403)固定连接，螺旋形金属丝(403)的顶端与一振动片(402)连接，该振动片(402)通过金属丝(404)悬吊在固态胺颗粒注入管(302)的出口端，并在间歇性排出固态胺颗粒时，冲击在振动片(402)表面，使其通过螺旋形金属丝(403)将振动传递给每一个缓冲构件(4)。11.根据权利要求4所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述二氧化碳吸附装置包括至少一组固态胺吸附二氧化碳单元，每组固态胺吸附二氧化碳单元包括具有高度方向延伸的封闭壳体(3)，固态胺颗粒从壳体(3)顶部的固态胺颗粒注入管(302)进入，依靠重力自上而下流动，从壳体(3)底部的固态胺颗粒排出管(301)排出，含二氧化碳的气体从壳体(3)底部的气体进入管(303)进入，并在壳体(3)内上升过程中与自上而下流动的固态胺颗粒反应，之后从壳体(3)顶部的气体排出管(304)排出，所述壳体(3)内设置有若干能够在气体吹动下发生上下振动的缓冲构件(4)，这些缓冲构件(4)将壳体(3)内的空间分隔成多个腔室(305)，所述缓冲构件(4)包括沿高度方向交替分布的上凸件(405)和下凹件(408)，其中，上凸件(405)为中心高、边缘低的板状结构，且其边缘与壳体(3)内壁之间形成流道(407)，并通过若干弹性件(406)固定在壳体(3)的侧壁，从而在受力时发生上下振动；所述下凹件(408)为中心低、边缘高的板状结构，其边缘与壳体(3)内壁连接，中心具有连通其上下两侧相邻腔室(305)的中心通道(409)；所述流道(407)和中心通道(409)使固态胺颗粒和气体呈折流形式发生反应，在固态胺颗粒自上而下流动过程中，依次流经并填充每一个腔室(305)，在冲击到上凸件(405)表面并沿其表面流动过程中因摩擦、碰触发生翻滚。
12.根据权利要求11所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述上凸件(405)和下凹件(408)的上表面分布有若干弧形凸起。13.根据权利要求11所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述上凸件(405)和下凹件(408)上密布透过孔(401)。14.根据权利要求11所述的一种烟气中二氧化碳回收系统，其特征在于：所述壳体(3)内沿其高度方向设置有螺旋形金属丝(403)，螺旋形金属丝(403)穿过下凹件(408)的中心通道(409)，并与每一个上凸件(405)的顶部最高点固定连接，且使这些上凸件(405)的顶部最高点偏离其中心位置，螺旋形金属丝(403)的顶端与一振动片(402)连接，该振动片(402)通过金属丝(404)悬吊在固态胺颗粒注入管(302)的出口端，并在间歇性排出固态胺颗粒时，冲击在振动片(402)表面，使其通过螺旋形金属丝(403)将振动传递给每一个上凸件(405)。

技术总结
一种烟气中二氧化碳回收方法及系统，属于烟气中二氧化碳的回收领域，高温烟气过滤后在第一次释放热量，再脱硫脱硝后第二次释放热量，最终形成的低温烟气与固态胺颗粒发生吸附反应，吸附完二氧化碳的固态胺颗粒经过两次吸热升温，最后再被高温水蒸气直接加热，析出二氧化碳后的固态胺颗粒经冷却降温后再次参与反应。本发明使烟气经过两次换热降温，降低其温度以便于更好的被固态胺颗粒所吸附，并且烟气降温所释放的热量用来对已经吸附二氧化碳的固态胺颗粒进行预热，逐步提高其温度，从而在使用蒸汽加热时进一步降低蒸汽的使用量。在使用蒸汽加热时进一步降低蒸汽的使用量。在使用蒸汽加热时进一步降低蒸汽的使用量。


技术研发人员：陈强 黄孟旗 李小婷 盛维武 王志刚 李琳鸽 程永攀 魏嘉
受保护的技术使用者：中石化炼化工程（集团）股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/10/6