一种煤仓气体保护系统的制作方法

1.本发明涉及火电厂煤仓保护技术领域，具体涉及一种煤仓气体保护系统。


背景技术：

2.煤仓作为燃煤电厂的燃料储存装置，通常用于储存煤粉，煤粉具有粒度细、挥发分高的特点，在空气中易氧化，系统运行时煤粉在仓内下滑过程中的相互摩擦碰撞以及在煤粉仓中长时间储存均会导致热量无法及时散发，易产生自燃甚至发生爆炸，引发安全事故。燃煤电厂煤仓通常会设置co2气体保护装置，向煤仓内通入co2气体，有效阻断原煤粉与氧气的接触，防止自燃的发生和继续，以有效保护煤粉仓的安全运行。
3.然而，相关技术中，co2气体保护装置使用的co2气体的补给一般是通过外购然后运输至厂区，不仅具有成本高的问题，还具有供给可靠性差的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种煤仓气体保护系统，以节省成本和提高供给可靠性。
5.本发明实施例的煤仓气体保护系统包括烟气净化单元、co2分离单元、co2提纯单元、co2储存单元、co2喷淋单元和煤仓，所述烟气净化单元用于脱去烟气中的硫化物和氮氧化物，以得到含有co2的洁净烟气，所述co2分离单元与所述烟气净化单元连通，以接收所述烟气净化单元排出的洁净烟气，所述co2分离单元用于将co2从洁净烟气中分离出，以得到低纯度的co2，所述co2提纯单元与所述co2分离单元连通，以接收所述co2分离单元排出的低纯度的co2,所述co2提纯单元用于将低纯度的co2转化为高纯度的液态co2，所述co2储存单元与所述co2提纯单元连通，以储存所述co2提纯单元排出的液态co2，所述co2喷淋单元包括气化器和喷嘴，所述气化器与所述co2储存单元连通用于将液态co2气化，所述喷嘴设于所述煤仓内并与所述气化器连通用于将气化的co2喷入所述煤仓内。
6.在一些实施例中，所述烟气净化单元包括引风机和喷淋洗涤塔，所述引风机与所述喷淋洗涤塔连通以将烟气输送至所述喷淋洗涤塔内，所述喷淋洗涤塔将喷淋洗涤后得到的洁净烟气排出。
7.在一些实施例中，所述co2分离单元分离得到的co2的浓度为80％-95％。
8.在一些实施例中，所述co2分离单元包括第一压缩机和膜分离装置，所述第一压缩机的进口和出口分别与所述喷淋洗涤塔和所述膜分离装置连通，所述第一压缩机用于将所述喷淋洗涤塔排出的洁净烟气输送至所述膜分离装置内，所述膜分离装置中设有渗透膜，所述洁净烟气中的co2和n2经过所述渗透膜分离后排出所述膜分离装置。
9.在一些实施例中，所述渗透膜包括一级渗透膜和二级渗透膜，所述洁净烟气依次经过所述一级渗透膜和所述二级渗透膜进行co2和n2的分离，经所述一级渗透膜分离后的所述洁净烟气中的co2的浓度为45％-55％，经所述二级渗透膜分离后的所述洁净烟气中的co2浓度为80％-95％。
10.在一些实施例中，所述co2分离单元包括吸附塔和再生塔，所述吸附塔与所述喷淋洗涤塔连通以接收所述喷淋洗涤塔排出的洁净烟气，所述吸附塔内设有用于吸附co2的吸附剂，所述再生塔与所述吸附塔连通以接收所述吸附塔排出的吸附饱和的吸附剂，所述再生塔用于将吸附饱和的吸附剂解析生成co2。
11.在一些实施例中，所述co2提纯单元与包括第二压缩机和冷却器，所述第二压缩机的进口和出口分别与所述co2分离单元和所述冷却器连通，所述第二压缩机用于将所述co2分离单元排出的co2压缩至所述冷却器内，co2在所述冷却器内冷却至-35℃至-25℃后液化。
12.在一些实施例中，所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴形成第一喷嘴层和第二喷嘴层，所述第一喷嘴层设于所述煤仓的顶部且所述喷嘴朝下设置，所述第二喷嘴层设于所述煤仓的底部且所述喷嘴朝上设置。
13.在一些实施例中，本发明实施例的煤仓气体保护系统还包括第一管路和第一控制阀，所述第一管路的进口端和出口端分别与所述co2分离单元和所述喷嘴连通；所述第一控制阀设于所述第一管路上，用于控制所述第一管路上co2的流量大小。
14.在一些实施例中，本发明实施例的煤仓气体保护系统还包括温度传感器、co2传感器和控制系统，所述温度传感器设于所述煤仓内，所述co2传感器设于所述煤仓内；所述控制系统分别与所述温度传感器、co2传感器和所述气化器信号连接，当所述温度传感器温度超过预设值或者所述co2传感器监测所述煤仓内的co2浓度低于预设值时，所述控制系统中控制气化器启动并向所述喷嘴输送气化后的co2。
15.本发明实施例的煤仓气体保护系统在使用过程中，可以将电厂内锅炉烟道排出的烟气输送至烟气净化单元，然后依次经过co2分离单元、co2提纯单元最后在co2储存单元内进行储存，当煤仓内的温度高于预设值或者co2浓度低于预设值时，通过co2喷淋单元向煤仓内进行喷入co2对煤粉进行降温或者增大co2的浓度。本发明实施例的煤仓气体保护系统通过利用电厂内部锅炉燃烧产生的烟气中的co2作为气源供应给co2储存单元进行储存，可以不用外购co2再运输至厂区内进行储存，与相关技术相比，不仅可以大大降低采购成本和运输成本，还可以持续快速地提供co2灭火剂对co2储存单元中的co2进行稳定补给，当煤仓内发生火灾时，避免因储罐储量有限可能造成灭火剂不足的问题，保证了煤仓运行的安全稳定。
16.因此，本发明实施例的煤仓气体保护系统具有节省成本和供给可靠等优点。
附图说明
17.图1是本发明实施例的煤仓气体保护系统工作流程图。
18.图2是本发明实施例的煤仓气体保护系统的结构示意图。
19.图3是本发明另一种实施例的煤仓气体保护系统的结构示意图。
20.附图标记：
21.煤仓气体保护系统100；
22.烟气净化单元1；引风机101；喷淋洗涤塔102；
23.co2分离单元2；第一压缩机201；膜分离装置202；吸附塔203；再生塔204；
24.co2提纯单元3；第二压缩机301；冷却器302；
25.co2储存单元4；
26.co2喷淋单元5；气化器501；喷嘴502；
27.煤仓6；
28.第一喷嘴层7；
29.第二喷嘴层8；
30.第一管路9。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.下面参照附图来详细描述本技术的技术方案。
33.如图1至图3所示，本发明实施例的煤仓6气体保护系统100包括烟气净化单元1、co2分离单元2、co2提纯单元3、co2储存单元4、co2喷淋单元5和煤仓6。烟气净化单元1用于脱去烟气中的硫化物和氮氧化物，以得到含有co2的洁净烟气。co2分离单元2与烟气净化单元1连通，以接收烟气净化单元1排出的洁净烟气，co2分离单元2用于将co2从洁净烟气中分离出，以得到低纯度的co2。co2提纯单元3与co2分离单元2连通，以接收co2分离单元2排出的低纯度的co2,co2提纯单元3用于将低纯度的co2转化为高纯度的液态co2。co2储存单元4与co2提纯单元3连通，以储存co2提纯单元3排出的液态co2。co2喷淋单元5包括气化器501和喷嘴502，气化器501与co2储存单元4连通用于将液态co2气化，喷嘴502设于煤仓6内并与气化器501连通用于将气化的co2喷入煤仓6内。
34.本发明实施例的煤仓6气体保护系统100在使用过程中，可以将电厂内锅炉烟道排出的烟气输送至烟气净化单元1，然后依次经过co2分离单元2、co2提纯单元3最后在co2储存单元4内进行储存，当煤仓6内的温度高于预设值或者co2浓度低于预设值时，通过co2喷淋单元5向煤仓6内进行喷入co2对煤粉进行降温或者增大co2的浓度。本发明实施例的煤仓6气体保护系统100通过利用电厂内部锅炉燃烧产生的烟气中的co2作为气源供应给co2储存单元4进行储存，可以不用外购co2再运输至厂区内进行储存，与相关技术相比，不仅可以大大降低采购成本和运输成本，还可以持续快速地提供co2灭火剂对co2储存单元4中的co2进行稳定补给，当煤仓6内发生火灾时，避免因储罐储量有限可能造成灭火剂不足的问题，保证了煤仓6运行的安全稳定。
35.因此，本发明实施例的煤仓6气体保护系统100具有节省成本和供给可靠等优点。
36.在一些实施例中，烟气净化单元1包括引风机101和喷淋洗涤塔102，引风机101与喷淋洗涤塔102连通以将烟气输送至喷淋洗涤塔102内，喷淋洗涤塔102将喷淋洗涤后得到的洁净烟气排出。
37.如图2和图3所示，可以将电厂内锅炉烟道排出的烟气通过引风机101增压后输送至喷淋洗涤塔102内采用碳酸钠溶液进行喷淋处理，有利于提高烟气的输送效率，烟气进入喷淋洗涤塔102后可以深度脱除烟气中的硫化物和氮氧化物等杂质，以得到纯净的烟气，使得对烟气净化简单。当然，还可以采用固体吸附剂的方式吸附烟气中的硫化物和氮氧化物等杂质，以得到洁净的烟气。
38.在一些实施例中，co2分离单元2分离得到的co2的浓度为80％-95％，以得到co2粗
产品，为下一步制取高纯度的co2做准备，以提高纯度co2的制备效率。
39.在一些实施例中，co2分离单元2包括第一压缩机201和膜分离装置202，第一压缩机201的进口和出口分别与喷淋洗涤塔102和膜分离装置202连通，第一压缩机201用于将喷淋洗涤塔102排出的洁净烟气输送至膜分离装置202内，膜分离装置202中设有渗透膜，洁净烟气中的co2和n2经过渗透膜分离后排出膜分离装置202。
40.具体地，洁净烟气首先通过第一压缩机201增压至1bar～5bar后进入到膜分离装置202中，膜分离装置202利用co2和n2在渗透膜中的渗透性差异实现co2与n2的分离，从而使得co2分离单元2结构简单，co2分离操作方便。
41.可选地，渗透膜包括一级渗透膜和二级渗透膜，洁净烟气依次经过一级渗透膜和二级渗透膜进行co2和n2的分离，经一级渗透膜分离后的洁净烟气中的co2的浓度为45％-55％，经二级渗透膜分离后的洁净烟气中的co2浓度为80％-95％。
42.具体地，洁净的烟气在经过第一压缩机201加压至4bar后进入到膜分离装置202，经过一级渗透膜后的一级膜产气中的co2浓度达到50％，一级膜产气进入二级渗透膜，二级膜产气co2浓度提升至85％，得到co2粗产品。
43.在另一些实施例中，如图3所示，co2分离单元2包括吸附塔203和再生塔204，吸附塔203与喷淋洗涤塔102连通以接收喷淋洗涤塔102排出的洁净烟气，吸附塔203内设有用于吸附co2的吸附剂，再生塔204与吸附塔203连通以接收吸附塔203排出的吸附饱和的吸附剂，再生塔204用于将吸附饱和的吸附剂解析生成co2，解析后的吸附剂还可以返回吸附塔203内进行重新吸附co2，实现对吸附剂的重新回收利用，该方法制出的co2不仅浓度较高，还有利于节省提纯成本。
44.在一些实施例中，如图2和图3所示，co2提纯单元3与包括第二压缩机301和冷却器302，第二压缩机301的进口和出口分别与co2分离单元2和冷却器302连通，第二压缩机301用于将co2分离单元2排出的co2压缩至冷却器302内，co2在冷却器302内冷却至-25℃-35℃后液化。
45.具体地，低纯度的co2经第二压缩机301压缩至2mpa～3mpa后进入到冷却器302内，在冷却器302中被冷却至-35至-25℃后液化，液化的气体一部分作为循环回流至压缩机前端，一部分则作为不凝气排放。液化后的co2进入至co2储存单元4中进行储存，以便向co2喷淋单元5提供co2，co2储存单元4可以为储罐。
46.在一些实施例中，喷嘴502的数量为多个，多个喷嘴502形成第一喷嘴502层和第二喷嘴502层，第一喷嘴502层设于煤仓6的顶部且喷嘴502朝下设置，第二喷嘴502层设于煤仓6的底部且喷嘴502朝上设置。
47.例如，如图2和图3所示，第一喷嘴502层包括三个朝下的喷嘴502，第二喷嘴502层包括3个朝上的喷嘴502，通过在煤仓6的顶部和底部设置相对设置的喷嘴502,实现co2在煤仓6内的对流，可以实现对煤仓6内煤粉的温度的快速降温，防止煤粉自然，有利于提高降温的效率。
48.在一些实施例中，本发明实施例的煤仓6气体保护系统100还包括第一管路9和第一控制阀。第一管路9的进口端和出口端分别与co2分离单元2和喷嘴502连通，第一控制阀设于第一管路9上，用于控制第一管路9上co2的流量大小。
49.例如，如图2和图3所示，当出现紧急情况或着煤仓6内co2浓度过低时，co2分离单
元2分离出的低纯度的c02可以打开第一控制阀直接向煤仓6通入c02，减少co2提纯和储存成本。
50.在一些实施例中，本发明实施例的煤仓6气体保护系统100还包括温度传感器、co2传感器和控制系统。温度传感器设于煤仓6内，co2传感器设于煤仓6内，控制系统分别与温度传感器、co2传感器和气化器501信号连接。当温度传感器温度超过预设值或者co2传感器监测煤仓6内的co2浓度低于预设值时，控制系统中控制气化器501启动并向喷嘴502输送气化后的co2。
51.具体地，温度传感器的数量为多个，分别安装于煤仓6的上、中、下三个位置，co2传感器安装于煤仓6顶部。当温度传感器温度超过预设值或者co2传感器监测煤仓6内的co2浓度低于预设值时，控制系统中控制气化器501启动，使co2储存单元4中储存的液态co2进入到气化器501内，液态co2在气化器501内被气化后通过管道进入煤仓6内，再通过管道上安装的喷嘴502，喷洒在煤仓6内部，从而实现煤仓6的气体保护，防止煤仓6发生自燃。当煤仓6内温度低于预设值或co2浓度高于预设值时，气化器501会自动停止工作。
52.可选地，co2储罐上安装有液位传感器，液位传感器与控制系统信号连接，当液位低于设定值时，控制系统会发出提醒。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
55.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书
中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
58.尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种煤仓气体保护系统，其特征在于，包括：烟气净化单元，所述烟气净化单元用于脱去烟气中的硫化物和氮氧化物，以得到含有co2的洁净烟气；co2分离单元，所述co2分离单元与所述烟气净化单元连通，以接收所述烟气净化单元排出的洁净烟气，所述co2分离单元用于将co2从洁净烟气中分离出，以得到低纯度的co2；co2提纯单元，所述co2提纯单元与所述co2分离单元连通，以接收所述co2分离单元排出的低纯度的co2,所述co2提纯单元用于将低纯度的co2转化为高纯度的液态co2；co2储存单元，所述co2储存单元与所述co2提纯单元连通，以储存所述co2提纯单元排出的液态co2；co2喷淋单元和煤仓，所述co2喷淋单元包括气化器和喷嘴，所述气化器与所述co2储存单元连通用于将液态co2气化，所述喷嘴设于所述煤仓内并与所述气化器连通用于将气化的co2喷入所述煤仓内。2.根据权利要求1所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述烟气净化单元包括引风机和喷淋洗涤塔，所述引风机与所述喷淋洗涤塔连通以将烟气输送至所述喷淋洗涤塔内，所述喷淋洗涤塔将喷淋洗涤后得到的洁净烟气排出。3.根据权利要求2所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述co2分离单元分离得到的co2的浓度为80％-95％。4.根据权利要求3所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述co2分离单元包括第一压缩机和膜分离装置，所述第一压缩机的进口和出口分别与所述喷淋洗涤塔和所述膜分离装置连通，所述第一压缩机用于将所述喷淋洗涤塔排出的洁净烟气输送至所述膜分离装置内，所述膜分离装置中设有渗透膜，所述洁净烟气中的co2和n2经过所述渗透膜分离后排出所述膜分离装置。5.根据权利要求4所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述渗透膜包括一级渗透膜和二级渗透膜，所述洁净烟气依次经过所述一级渗透膜和所述二级渗透膜进行co2和n2的分离，经所述一级渗透膜分离后的所述洁净烟气中的co2的浓度为45％-55％，经所述二级渗透膜分离后的所述洁净烟气中的co2浓度为80％-95％。6.根据权利要求3所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述co2分离单元包括吸附塔和再生塔，所述吸附塔与所述喷淋洗涤塔连通以接收所述喷淋洗涤塔排出的洁净烟气，所述吸附塔内设有用于吸附co2的吸附剂，所述再生塔与所述吸附塔连通以接收所述吸附塔排出的吸附饱和的吸附剂，所述再生塔用于将吸附饱和的吸附剂解析生成co2。7.根据权利要求3所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述co2提纯单元与包括第二压缩机和冷却器，所述第二压缩机的进口和出口分别与所述co2分离单元和所述冷却器连通，所述第二压缩机用于将所述co2分离单元排出的co2压缩至所述冷却器内，co2在所述冷却器内冷却至-35℃至-25℃后液化。8.根据权利要求1所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，所述喷嘴的数量为多个，多个所述喷嘴形成第一喷嘴层和第二喷嘴层，所述第一喷嘴层设于所述煤仓的顶部且所述喷嘴朝下设置，所述第二喷嘴层设于所述煤仓的底部且所述喷嘴朝上设置。9.根据权利要求1所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，还包括：第一管路，所述第一管路的进口端和出口端分别与所述co2分离单元和所述喷嘴连通；
和第一控制阀，所述第一控制阀设于所述第一管路上，用于控制所述第一管路上co2的流量大小。10.根据权利要求1所述的煤仓气体保护系统，其特征在于，还包括：温度传感器，所述温度传感器设于所述煤仓内；co2传感器，所述co2传感器设于所述煤仓内；控制系统，所述控制系统分别与所述温度传感器、co2传感器和所述气化器信号连接，当所述温度传感器温度超过预设值或者所述co2传感器监测所述煤仓内的co2浓度低于预设值时，所述控制系统中控制气化器启动并向所述喷嘴输送气化后的co2。

技术总结
本发明涉及火电厂煤仓保护技术领域且公开了一种煤仓气体保护系统，包括烟气净化单元、CO2分离单元、CO2提纯单元、CO2储存单元、CO2喷淋单元和煤仓，所述烟气净化单元用于脱去烟气中的硫化物和氮氧化物，所述CO2分离单元与所述烟气净化单元连通，以接收所述烟气净化单元排出的洁净烟气，所述CO2分离单元用于将CO2从洁净烟气中分离出，所述CO2提纯单元与所述CO2分离单元连通，用于将低纯度的CO2转化为高纯度的液态CO2，所述CO2储存单元与所述CO2提纯单元连通，以储存所述CO2提纯单元排出的液态CO2，所述CO2喷淋单元用于将液态CO2气化喷入所述煤仓内。本发明实施例的煤仓气体保护系统具有节省成本和供给可靠等优点。护系统具有节省成本和供给可靠等优点。护系统具有节省成本和供给可靠等优点。


技术研发人员：杨洋 吴其荣 王进 吴梦莉 周怡人 喻江涛 陈建宏 刘舒巍 杨和辰 熊健 余夏 倪明
受保护的技术使用者：重庆远达烟气治理特许经营有限公司科技分公司
技术研发日：2023.08.09
技术公布日：2023/10/15