煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔專利背景

氣候變暖問題是影響整個人類發(fā)展的問題，CO₂是氣候變暖的主要貢獻者，而大型燃燒設備是CO₂最大的排放源，任何想要大規(guī)?？刂艭O₂的排放，應對氣候變暖，都必須著力于對大型燃燒設備進行CO₂捕集。

截至2009年12月，大型燃燒設備捕碳主要有燃燒前捕集、富氧燃燒技術和燃燒后捕集。燃燒前捕集主要用于IGCC電站，后兩者則可運用于對傳統(tǒng)電廠的改造。其中，富氧燃燒技術不僅需要增加制氧設備，還需對發(fā)電本體進行改造，燃燒后捕碳則不用對本體進行改造，具有更廣泛的適應性。由于傳統(tǒng)電站和其它大型燃燒設備煙氣具有大流量，低分壓等特點，采用具有堿性的醇胺溶液，如乙醇胺（MEA）是最適合于這種煙氣特點的技術。

利用醇胺溶液從煙氣中進行碳捕集的技術在化工行業(yè)已經(jīng)成熟。但是，由于電廠等大型燃燒設備煙氣具有氣量大，分壓低等特點，該技術運用于電廠最大的問題是能耗高，體積大。

中國發(fā)明專利申請（申請?zhí)枮?00810018343.5）公開了一種燃煤電廠煙氣中二氧化碳捕集裝置，其包括煙氣預處理裝置、吸收塔、以及再生塔。

其中，經(jīng)過煙氣預處理裝置處理的煙氣通過風機加壓后與吸收塔的底部相連，煙氣自下向上流動，與從吸收塔上部入塔的能夠吸收二氧化碳的乙醇胺溶液形成逆流接觸，脫除二氧化碳的煙氣經(jīng)尾氣排空口排出，吸收了二氧化碳的富液通過富液泵加壓由再生塔上部進入，在再生塔底部設置有內(nèi)置式煮沸器，再生塔的頂部出氣口還依次與產(chǎn)品氣富液換熱器、產(chǎn)品氣冷卻器、氣液分離器和二氧化碳壓縮機相連，分離后的二氧化碳經(jīng)二氧化碳壓縮機壓縮后排出，解吸二氧化碳后的貧液由再生塔底流出。

在上述二氧化碳捕集裝置中，系統(tǒng)能耗大，運行成本高。

煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔專利目的

《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的目的在于提供一種比2009年12月前的傳統(tǒng)技術具有更低能耗的煙氣脫碳系統(tǒng)，以滿足大型燃燒設備，化工行業(yè)等CO₂分壓較低，需大幅降低能耗的CO₂捕集系統(tǒng)?！稛煔饷撎枷到y(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的另一個目的在于提供一種煙氣脫碳方法?！稛煔饷撎枷到y(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的又一個目的在于提供一種煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔。

煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔技術方案

一方面，《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》提供了一種煙氣脫碳系統(tǒng)，其包括：吸收系統(tǒng)，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統(tǒng)，用于解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統(tǒng)，供富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣之間換熱，其中，再生系統(tǒng)包括再生塔，其下部具有貧液槽、上部具有富液噴淋器、以及位于富液噴淋器上方的激冷噴淋器，其中，在貧液槽的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器之下的空間形成再生區(qū)，激冷噴淋器和富液噴淋器之間的空間形成激冷區(qū)。

優(yōu)選地，向上述再生系統(tǒng)提供的富二氧化碳吸收液的70％~95％經(jīng)過熱交換系統(tǒng)換熱后供給富液噴淋器，其余的直接供給激冷噴淋器。

優(yōu)選地，上述再生塔的上端設有除霧器，富液噴淋器設置在貧液槽液面與除霧器之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器設置在富液噴淋器與除霧器之間。

優(yōu)選地，上述再生系統(tǒng)還包括連接至再生塔的再生氣冷卻器和再生氣分離器，其中，再生氣分離器分離得到的液體與貧液冷卻器冷卻后的貧二氧化碳吸收液相混合。

優(yōu)選地，上述熱交換系統(tǒng)包括：貧富液換熱器；以及貧液冷卻器，其中，再生塔的貧液槽中的貧二氧化碳吸收液經(jīng)過貧液冷卻器冷卻后供給吸收塔的貧液噴淋器。

優(yōu)選地，上述再生塔的上端設有除霧器，富液噴淋器設置在貧液槽液面與除霧器之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器設置在富液噴淋器與除霧器之間。

優(yōu)選地，上述吸收系統(tǒng)包括與風機相連通的至少一吸收塔，吸收塔的底部具有富液槽、中部具有自循環(huán)噴淋器、上部具有貧液噴淋器，自循環(huán)噴淋器設置在富液槽液面和貧液噴淋器之間的1/3~2/3高度處，其中，自循環(huán)噴淋器與貧液噴淋器之間構成貧液吸收區(qū)，自循環(huán)噴淋器與富液槽之間形成半貧液吸收區(qū)，吸收塔的貧液噴淋器的上方還具有循環(huán)洗滌系統(tǒng)和除霧器。

另一方面，《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》還提供了一種煙氣脫碳方法，包括以下步驟：A）在吸收塔中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔中，解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；C）在熱交換系統(tǒng)中，使富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣進行換熱，其中，在步驟B中，使步驟A中吸收塔提供的富二氧化碳吸收液的一部分經(jīng)過加熱后由再生塔的富液噴淋器向下噴射，而富二氧化碳吸收液的其余部分直接由位于富液噴淋器上方的激冷噴淋器向下噴射。

優(yōu)選地，由再生塔的富液噴淋器向下噴射的富二氧化碳吸收液占吸收塔提供的富二氧化碳吸收液總量的70~95％。

優(yōu)選地，在步驟C中，使再生塔的貧液槽中的貧二氧化碳吸收液經(jīng)由熱交換系統(tǒng)冷卻后與二氧化碳再生氣經(jīng)由冷卻和汽液分離所得到的液體相混合，再供應至吸收塔。

優(yōu)選地，在步驟A中，使經(jīng)過預處理的煙氣通過風機從吸收塔下部進入到吸收塔中，并先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再經(jīng)由霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，富二氧化碳吸收液來自吸收塔下部的富液槽中。

此外，《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》還提供了一種煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔，該再生塔的下部具有貧液槽和位于貧液槽中的蒸發(fā)器、上部具有富液噴淋器、以及在富液噴淋器上方還設有激冷噴淋器，其中，在貧液槽的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器之下的空間形成再生區(qū)，激冷噴淋器和富液噴淋器之間的空間形成激冷區(qū)。

煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔改善效果

在《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》優(yōu)選實施例的系統(tǒng)和方法中，吸收塔和再生塔均采用噴淋法，且在吸收塔中增加了一套噴淋內(nèi)循環(huán)，在再生塔中增加了一套噴淋激冷系統(tǒng)，再生塔后冷凝液直接與冷卻器后的貧液混合。一方面，能有效地對系統(tǒng)進行熱分配，減少貧富液循環(huán)速度、降低出貧富液換熱器后貧液和經(jīng)過再生氣冷凝器后流體的溫度，從而減小冷卻水負荷，降低系統(tǒng)能耗和電耗；另一方面，減少了昂貴的系統(tǒng)內(nèi)件，降低吸收塔高度，從而降低系統(tǒng)的造價。

圖1為根據(jù)《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》優(yōu)選實施例的煙氣脫碳系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。

《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》涉及煙氣CO₂捕集技術領域，尤其是燃煤（油、氣）電站鍋爐（燃機）、工業(yè)鍋爐、石灰窯爐和化工工藝中的低壓低濃度CO₂回收領域，具體涉及燃燒設備的煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、以及煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔。

1.一種煙氣脫碳系統(tǒng)，包括：吸收系統(tǒng)，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統(tǒng)，用于解吸所述富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供所述吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統(tǒng)，供所述富二氧化碳吸收液與所述貧二氧化碳吸收液和/所述二氧化碳再生氣之間換熱，其特征在于，所述再生系統(tǒng)包括再生塔（20），其下部具有貧液槽（21）、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器上方設置的激冷噴淋器（15），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區(qū)（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區(qū)（20-2），所述吸收系統(tǒng)包括與風機（2）相連通的至少一吸收塔（5），所述吸收塔（5）的底部具有富液槽（1）、中部具有自循環(huán)噴淋器（4）、上部具有貧液噴淋器（6），所述自循環(huán)噴淋器（4）設置在所述富液槽（1）液面和貧液噴淋器（6）之間的1/3~2/3高度處并且通過自循環(huán)泵與所述富液槽（1）相連，其中，所述自循環(huán)噴淋器（4）與貧液噴淋器（6）之間構成貧液吸收區(qū)（5-2），所述自循環(huán)噴淋器（4）與富液槽（1）之間形成半貧液吸收區(qū)（5-1），所述吸收塔（5）的貧液噴淋器（6）的上方還具有循環(huán)洗滌系統(tǒng)和除霧器（9）。

2.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫碳系統(tǒng)，其特征在于，向所述再生系統(tǒng)提供的富二氧化碳吸收液的70％~95％經(jīng)過所述熱交換系統(tǒng)換熱后供給所述富液噴淋器（14），其余的直接供給所述激冷噴淋器（15）。

3.根據(jù)權利要求2所述的煙氣脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述再生塔（20）的上端設有除霧器，所述富液噴淋器（14）設置在所述貧液槽（21）液面與除霧器（16）之間的2/3~4/5高度處，所述激冷噴淋器（15）設置在所述富液噴淋器（14）與除霧器（16）之間。

4.根據(jù)權利要求2所述的煙氣脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述再生系統(tǒng)還包括連接至所述再生塔（20）的再生氣冷卻器（17）和再生氣分離器（18），其中，所述再生氣分離器（18）分離得到的液體與所述貧液冷卻器（11）冷卻后的貧二氧化碳吸收液相混合。

5.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換系統(tǒng)包括：貧富液換熱器（12）；以及貧液冷卻器（11），其中，所述再生塔（20）的貧液槽（21）中的貧二氧化碳吸收液經(jīng)過所述貧液冷卻器（11）冷卻后供給所述吸收塔（5）的貧液噴淋器（6）。

6.根據(jù)權利要求1所述的煙氣脫碳系統(tǒng)，其特征在于，所述再生塔（20）的上端設有除霧器（16），所述富液噴淋器（14）設置在所述貧液槽（21）液面與除霧器（16）之間的2/3~4/5高度處，所述激冷噴淋器（15）設置在所述富液噴淋器（14）與除霧器（16）之間。

7.一種煙氣脫碳方法，包括以下步驟：A）在吸收塔（5）中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔（20）中，解吸所述富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供所述吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；以及C）在熱交換系統(tǒng)中，使所述富二氧化碳吸收液與所述貧二氧化碳吸收液和/所述二氧化碳再生氣進行換熱，其特征在于，所述再生塔（20）的下部具有貧液槽（21）和位于所述貧液槽（21）中的蒸發(fā)器、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器（14）上方還設有激冷噴淋器（15），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區(qū)（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區(qū)（20-2）；在步驟B中，使步驟A中所述吸收塔（5）提供的富二氧化碳吸收液的一部分經(jīng)過加熱后由所述再生塔（20）的富液噴淋器（14）向下噴射，而所述富二氧化碳吸收液的其余部分直接由位于所述富液噴淋器（14）上方的激冷噴淋器（15）向下噴射。

8.根據(jù)權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特征在于，由所述再生塔（20）的富液噴淋器（14）向下噴射的富二氧化碳吸收液占所述吸收塔（5）提供的富二氧化碳吸收液總量的70~95％。

9.根據(jù)權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特征在于，在步驟C中，使所述再生塔（20）的貧液槽（21）中的貧二氧化碳吸收液經(jīng)由所述熱交換系統(tǒng)冷卻后與所述二氧化碳再生氣經(jīng)由冷卻和汽液分離所得到的液體相混合。

10.根據(jù)權利要求7所述的煙氣脫碳方法，其特征在于，在步驟A中，使經(jīng)過預處理的煙氣通過風機（2）從吸收塔（5）下部進入到所述吸收塔（5）中，并先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再經(jīng)由霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，所述富二氧化碳吸收液來自所述吸收塔（5）下部的富液槽（1）中。

11.一種煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔，其特征在于，所述再生塔（20）的下部具有貧液槽（21）和位于所述貧液槽（21）中的蒸發(fā)器、上部具有富液噴淋器（14）、以及在所述富液噴淋器（14）上方還設有激冷噴淋器（15）和再生塔除霧器（16），其中，在所述貧液槽（21）的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在所述富液噴淋器（14）之下的空間形成再生區(qū)（20-1），所述激冷噴淋器（15）和所述富液噴淋器（14）之間的空間形成激冷區(qū)（20-2）。

《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的煙氣脫碳系統(tǒng)包括：吸收系統(tǒng)，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；再生系統(tǒng)，用于解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；以及熱交換系統(tǒng)，供富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣之間換熱。

如圖1所示，在該優(yōu)選實施例中，煙氣脫碳系統(tǒng)的吸收系統(tǒng)為帶自循環(huán)的噴淋式吸收系統(tǒng)，該吸收系統(tǒng)包括與引風機2相連通的吸收塔5。

該吸收塔5的底部形成富液槽1、中部設置有由自循環(huán)泵3和自循環(huán)噴淋器4組成的自循環(huán)系統(tǒng)、上部設置有吸收塔噴淋器6（或者稱為貧液噴淋器）以及由循環(huán)水洗泵7和積液槽8組成的循環(huán)洗滌系統(tǒng)、上端設置有吸收塔除霧器9。

如此，自循環(huán)噴淋器4與吸收塔噴淋器6之間構成的貧液吸收區(qū)5-2，自循環(huán)噴淋器4與富液槽1之間形成的半貧液吸收區(qū)5-1。優(yōu)選地，自循環(huán)噴淋器4設置在富液槽1液面和吸收塔噴淋器6之間的1/3~2/3高度處，通過自循環(huán)泵與富液槽1相連。

如此，當煙氣進入從吸收塔5的下部進入吸收塔5中時，具有較高濃度CO₂首先在半貧液吸收區(qū)5-1，與由自循環(huán)噴淋器4所霧化的吸收劑濃度較低的溶液反應；然后再進入到貧液吸收區(qū)，在CO₂濃度較低時與具有較高吸收劑濃度的溶液反應，這樣優(yōu)化了反應區(qū)間，提高了富液的CO₂擔載量。從而降低貧富液循環(huán)量，減少貧液冷卻器的負荷、進而降低系統(tǒng)熱損失和冷卻水的消耗、以及降低泵功，并可以降低吸收塔的高度。

《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在僅設置貧液吸收區(qū)的吸收塔中，塔下1/3至1/2處已經(jīng)吸收了90％左右的CO₂，剩下的一半塔高僅脫出約5％，這是貧富液循環(huán)量較大的一個重要原因，《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》據(jù)此對吸收塔作了上述改進。

在該優(yōu)選實施例中，再生系統(tǒng)為帶激冷的噴淋式再生系統(tǒng)，其包括再生塔20，該再生塔20的底部形成貧液槽21、上部設置有再生塔噴淋器14（或者稱為富液噴淋器）、上端的激冷噴淋器15和再生塔除霧器16。

在《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》中，激冷噴淋器為普通的噴淋器，用于噴淋未經(jīng)過換熱升溫的來自吸收塔的富液。再生塔噴淋器也為普通的噴淋器，用于噴淋經(jīng)過換熱升溫的富液。

這樣，在貧液槽21的貧二氧化碳吸收液的液面之上、在富液噴淋器14之下的空間形成再生區(qū)20-1，而激冷噴淋器14和富液噴淋器14之間的空間形成激冷區(qū)20-2。激冷區(qū)20-2的溫度相對再生區(qū)20-1的溫度大幅度降低，例如降低30~50℃，稱為激冷區(qū)。

再生塔噴淋器14優(yōu)選設置在貧液槽21液面與除霧器16之間的2/3~4/5高度處，激冷噴淋器15設置在再生塔噴淋器14與除霧器16之間設置。

部分富液不經(jīng)過換熱，直接通過激冷噴淋器15進入吸收塔；由于蒸汽在再生塔內(nèi)上升的過程逐步被冷凝，到達激冷區(qū)20-2的氣體攜帶的蒸汽相對較少，部分低溫的富液能將其溫度迅速降低，這將大幅度降低再生塔出口溫度，即在輸入熱量相當?shù)那闆r下，通過激冷區(qū)，在再生區(qū)維持了一個更高的溫度，而激冷區(qū)維持一個較低的溫度，從而降低再生氣冷卻器的負荷，減少系統(tǒng)熱損失和冷卻水的消耗以及降低冷卻水的泵功。

此外，再生塔20的上端與再生氣分離器17相連通，下端與貧液泵相連通，再生塔噴淋器14與貧富液換熱器12相連，激冷噴淋器15與和富液泵10相連。70％~95％的貧液通過貧富液換熱器12換熱升溫，然后通過再生塔噴淋器14霧化后進入再生塔，而其余的貧液直接通過激冷噴淋器15進入再生塔20，冷卻上升的氣體。

熱交換系統(tǒng)包括：再生氣分離系統(tǒng)，其由再生氣冷卻器17、再生氣分離器18和回流補液泵19構成；以及貧富液換熱系統(tǒng)，其由富液泵10、貧液泵13、貧富液換熱器12和貧液冷卻器11構成。

由于激冷區(qū)的存在，回流補液泵19將冷凝分離的低濃度液體可以不再回到再生塔20，而直接與貧液冷卻器11后的液體相混，不僅減少了再生塔的熱損失，還可以直接降低貧液溫度，從而部分減少貧液冷卻器的熱負荷。

另外，在吸收塔和再生塔中，由于貧/富二氧化碳吸收液均采用噴淋霧化，如此強化了傳熱傳質(zhì)反應，簡化了塔內(nèi)件，降低塔體投資成本霧化對象為純液相溶液，霧化噴嘴簡單。如此，克服了2009年12月前的傳統(tǒng)技術中，采用填料盒塔板等強化傳質(zhì)技術，在特大型系統(tǒng)中會遇到塔體大，內(nèi)件復雜以及液體分配不均勻，投資高等問題。

在吸收塔5和再生塔20內(nèi)，優(yōu)選采用多個噴嘴沿塔截面均勻布置，如此將溶液霧化后均勻分布到塔內(nèi)，并在下落過程中完成傳熱、傳質(zhì)和化學反應。此外，吸收塔噴淋器6和自循環(huán)噴淋器4之間的、以及再生塔噴淋器14和激冷噴淋器15之間的噴嘴排列方式最好進行互補，以減少塔內(nèi)的氣體短路。

可以理解，上面所描述的吸收塔5可以單獨應用于其他架構的煙氣脫碳系統(tǒng)中。上面所描述的再生塔20也可以單獨應用于其他架構的煙氣脫碳系統(tǒng)中。

下面對《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的煙氣脫碳系統(tǒng)的具體操作方法進行描述。

首先將配制好的吸收液注入到吸收塔中，然后啟動富液泵10，將溶液抽送到再生塔20中，在吸收塔和再生塔液位達到設定值后，啟動貧液泵13，建立系統(tǒng)液相循環(huán)的平衡；在再生系統(tǒng)中逐步加入低壓蒸汽，開啟貧富液換熱器12，貧液冷卻器11，再生氣冷卻器17，等到再生氣分離器18液位達到設定值時啟動回流補液泵19。平衡建立后，首先開啟循環(huán)水洗泵7，然后開啟風機2，將煙氣引入到捕碳系統(tǒng)。

通過預處理后的煙氣在風機2的作用下，從富液槽1液面上方進入到吸收塔5內(nèi)；進入吸收塔的煙氣沿吸收塔軸向上升，先后經(jīng)過由半貧液吸收區(qū)5-1，貧液吸收區(qū)5-2。后者空間中的霧化液滴是由吸收塔噴淋器6霧化形成的，具有較高的溶液濃度，所以對CO₂吸收能力較強，而該區(qū)間氣相中的CO₂已經(jīng)在半貧液吸收區(qū)5-1中被吸收過，濃度相對較低；半貧液區(qū)5-1中的液相是由經(jīng)過貧液吸收區(qū)5-2吸收了部分CO₂的霧化液滴和通過自循環(huán)系統(tǒng)從富液槽1抽取并霧化的液滴組成，在該區(qū)域中，液滴中吸收劑的濃度相對較低，但氣相中CO₂的濃度相對較高。

經(jīng)過脫碳后的氣體經(jīng)過循環(huán)水洗系統(tǒng)7、8和除霧器9，噴淋降溫并除霧后，直接排到大氣中或者返回到煙道系統(tǒng)。

吸收了CO₂的富液在富液泵10的作用下，分兩個部分進入再生系統(tǒng)。首先，主要的部分通過貧富液換熱器12，提高溫度（端差最小可控制到5℃左右），通過再生塔噴淋器14霧化后進入再生區(qū)20-1。另一部分富液則不再經(jīng)過貧富液換熱器12，直接通過激冷噴淋器15霧化后進入到再生塔激冷區(qū)20-2。

由于該區(qū)域霧化液滴溫度較低，而氣相中的水蒸汽已經(jīng)相對較少，所以能將再生塔出口溫度迅速降低。經(jīng)過升溫后的富液液滴穿過激冷區(qū)后，進入到再生區(qū)20-1中。另一方面，在貧液槽中，低壓蒸汽將溶液煮沸，氣化后的蒸汽在再生區(qū)20-1中與下落的液滴進行傳熱作用，提高了液滴溫度。當液滴溫度達到CO₂與吸收劑逆反應發(fā)生溫度后，CO₂就從液滴中解吸出來，氣相中的水蒸汽則冷凝成液滴下落，回到貧液槽。為使霧化效果調(diào)整靈活，可在再生塔噴淋器14和激冷噴淋器15前增加一個泵或者一套可控閥調(diào)節(jié)裝置。

通過激冷后的氣體中主要為CO₂和水蒸汽，以及部分被氣體攜帶的液滴。它們經(jīng)過再生氣冷卻器17冷凝后，進入到再生氣分離器18。再生氣分離器17將液滴和CO₂氣體進行分離，獲得了低溫高濃度的CO₂氣體和低溫低濃度的溶液。這些溶液經(jīng)過回流液補液泵19，持續(xù)地加入到貧液冷卻器11后的貧液中，以降低貧液的溫度。

通過再生后的溶液，經(jīng)過貧液泵13，在貧富液換熱器12中與富液進行熱交換降溫后，再經(jīng)過貧液冷卻器進一步降溫，最后通過吸收塔噴淋器6霧化后進入到貧液吸收區(qū)5-2。為了控制霧化效果，可以在吸收塔噴淋器6前增加一個霧化泵或一套可控閥調(diào)節(jié)裝置。

下面描述根據(jù)《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的煙氣脫碳方法。在《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》中，煙氣脫碳方法包括以下步驟：A）在吸收塔5中，利用貧二氧化碳吸收液吸收煙氣中的二氧化碳，以形成富二氧化碳吸收液；B）在再生塔20中，解吸富二氧化碳吸收液中的二氧化碳，以形成二氧化碳再生氣和供吸收系統(tǒng)循環(huán)使用的貧二氧化碳吸收液；以及C）在熱交換系統(tǒng)中，使富二氧化碳吸收液與貧二氧化碳吸收液和/二氧化碳再生氣進行換熱。下面對《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的各步驟的具體特點進行描述。

在步驟A中，可使經(jīng)過預處理的煙氣通過風機2從吸收塔5下部進入到吸收塔5中，并先讓霧化的富二氧化碳吸收液吸收，再讓霧化的貧二氧化碳吸收液吸收，其中，富二氧化碳吸收液來自吸收塔5下部的富液槽1中。

在步驟B中，可使吸收塔5的富液槽1中的富二氧化碳吸收液的一部分提供給再生塔20的激冷噴淋器15使其霧化，另一部分通過冷卻后提供給激冷噴淋器15下方的富液噴淋器14使其霧化。

在步驟C中，可使再生塔20的貧液槽21中的貧二氧化碳吸收液經(jīng)由熱交換系統(tǒng)冷卻后與二氧化碳再生氣經(jīng)由冷卻和汽液分離得到的液體相混合。

下面對《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的優(yōu)選實施例的煙氣脫碳方法進行詳細說明。

將經(jīng)過預處理的煙氣，通過風機2從吸收塔5中下部進入到吸收塔，并在吸收塔中上升；另一方面，吸收液通過吸收塔噴淋器6被霧化。上升的煙氣與霧化下降的液滴進行傳質(zhì)和化學反應，從而將煙氣中的CO₂捕集到溶液中；自循環(huán)泵3與富液槽1相連，將富液槽中的溶液通過自循環(huán)噴淋器4霧化后進入到吸收塔中，再次吸收CO₂，并提高溶液中的CO₂濃度（CO₂負荷因子）。

吸收了CO₂的富液，通過富液泵進入到再生系統(tǒng)；其中一部分通過貧富液換熱器12，提高溫度后，通過再生塔噴淋器14霧化進入到再生塔中，貧液槽中的貧液通過低壓蒸汽加熱蒸發(fā)、CO₂從吸收劑中分解出來，蒸發(fā)上升的蒸汽和CO₂與霧化的液滴相接觸，通過傳熱傳質(zhì)過程，將液滴加熱比并從溶液中將CO₂解吸出來；另一部分富液則不通過換熱器，直接通過激冷噴淋器15霧化后進入到再生塔。

再生塔內(nèi)上升的蒸汽僅有部分通過再生塔噴淋器，其余在上升過程中加熱液滴后冷凝成為液滴。激冷噴淋器15霧化的較低溫度的溶液與這些少部分氣體接觸后，迅速將這些蒸汽冷凝降溫，從而降低再生塔出口的溫度，從而降低再生氣冷卻器17的負荷。

冷卻后的蒸汽和CO₂被再生氣冷卻器17進一步冷凝到25~40℃，冷凝出來的低濃度的溶液通過再生氣分離器18進行氣液分離。其中氣體從上部出口排出，成為回收的高濃度CO₂氣體。而液體部分，則通過回流補液泵19，與貧液冷卻器11后的貧液混合進入吸收塔，以降低貧液溫度，減少貧液冷卻器11負荷。

解吸過CO₂的溶液，經(jīng)過貧液泵13，在貧富液換熱器12與低溫的富液進行換熱降溫，再經(jīng)過貧液冷卻器11進一步降溫后，通過吸收塔噴淋器6進入吸收塔進行CO₂捕集。

通過以上描述可以看出，在《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》中，吸收塔和再生塔均采用噴淋法，且在吸收塔中增加了一套噴淋內(nèi)循環(huán)，在再生塔中增加了一套噴淋激冷系統(tǒng)，再生塔后冷凝液直接與冷卻器后的貧液混合?！稛煔饷撎枷到y(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》的優(yōu)點是：一方面，能有效地對系統(tǒng)進行熱分配，減少貧富液循環(huán)速度、降低出貧富液換熱器后貧液和經(jīng)過再生氣冷凝器后流體的溫度，從而減小冷卻水負荷，降低系統(tǒng)能耗和電耗；另一方面，減少了昂貴的系統(tǒng)內(nèi)件，降低吸收塔高度，從而降低系統(tǒng)的造價。

2021年6月24日，《煙氣脫碳系統(tǒng)及方法、煙氣脫碳系統(tǒng)用再生塔》獲得第二十二屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

不同的舊砂再生方法其工藝流程是相似的。首先將舊砂磁選、篩分、破碎至3 mm以下，然后放入再生裝置中，接著根據(jù)再生工藝的不同對再生砂進行除塵、烘干、冷卻等，最后對再生砂的各項性能進行檢測，質(zhì)量合格后投入生產(chǎn)循環(huán)使用。通常根據(jù)工作原理的不同，將舊砂再生方法分為干法再生、濕法再生、熱法再生等 。

舊砂再生干法再生

根據(jù)設備工作原理的不同，通常將干法再生工藝分為離心式、氣流式、逆流式和振動式等。各個舊砂再生方法的相同之處是利用砂粒之間、砂粒與設備之間相互碰撞、摩擦，從而完成再生，不同之處是砂粒的加速方式不同。

干法再生工藝通常用于脆性粘結(jié)劑膜的再生，再生設備結(jié)構簡單，投資少，沒有“二次污染”等問題。但是舊砂的脫膜率越高，所需的沖擊力和摩擦力就越嚴重。

舊砂再生濕法再生

濕法再生是利用粘結(jié)劑的水溶性，在機械的攪拌和水的擦洗作用下，殘留在舊砂顆粒表面的粘結(jié)劑溶解、脫落，適用于水溶性粘結(jié)劑舊砂的再生。

舊砂再生熱法再生

熱法再生是通過焙燒爐將舊砂加熱到一定溫度，以脆化、分解或燒掉舊砂顆粒表面殘留的粘結(jié)劑，熱法再生適用于可燃的有機粘結(jié)劑。根據(jù)再生過程中加熱溫度的不同，可以分為低溫熱法再生（320～450℃）和高溫熱法再生（700～900 ℃）。低溫熱法再生通常和干法再生組合使用，低溫加熱的目的是使粘結(jié)劑膜由韌性變?yōu)榇嘈?，然后對舊砂進行干法再生將脆性膜去除。

高溫熱法再生是將舊砂加熱到粘結(jié)劑膜的燃點，使其完全燃燒。熱法再生工藝對砂子具有改性作用，使再生砂具有比新砂更加優(yōu)良的性能。但是熱法再生會產(chǎn)生廢氣，而且能源消耗大，增加了鑄件的成本。

一、蒸餾塔系統(tǒng)組成及布置

蒸餾塔系統(tǒng)由簡單蒸餾塔、再沸器、冷凝器、回流罐等設備組成，一般按流程順序，在符合規(guī)范的要求下，盡可能靠近布置，形成獨立的操作系統(tǒng)。同類設備集中布置，如冷凝器一般布置在三層樓面上，回流罐布置在二

層樓面上，再沸器安裝在蒸餾塔底部，泵布置在一層樓面上。這樣不但整齊，美觀，而且操作也方便。由于再沸器的特殊性，與其相關的設備及管路需精心設計。

二、蒸餾塔系統(tǒng)操作

通過再沸器加熱塔底的液體，使其部分氣化，由塔底再沸器入塔口進入塔，與下降液進行逆流兩相接觸，下降液中易揮發(fā)(低沸點)組分不斷向蒸氣中轉(zhuǎn)移，蒸氣中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸氣愈接

近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達到組分分離的目的。塔頂上升的蒸氣進入冷凝器，冷凝液體的一部分作為回流液返回塔頂，其余部分則作為餾出液送出。塔底流出的液體，其中一部分送入再沸器加熱返回塔中，另一部分液體作為釜殘液采出。

三、熱虹吸再沸器

1、熱虹吸再沸器原理

熱虹吸再沸器利用蒸餾塔的液面和再沸器液面的壓頭差作為動力驅(qū)動液體重力循環(huán)流動，使蒸餾塔底部的液體流向再沸器。液體一部分在再沸器內(nèi)被氣化，回到塔內(nèi)，達到蒸氣和液體分離。為了保證再沸器的正常工作，必須保證有一定的壓差來克服管道、再沸器內(nèi)壓降和兩相的靜壓。

2、熱虹吸再沸器安裝高度要求

蒸餾塔底部的液體流入管道，越往上壓力就越低。如果液體上升的管子很高，壓力會降低到使管內(nèi)產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成)。虹吸作用高度就是由氣泡的生成而決定的。因為氣泡會使液體斷開，氣泡兩

端的氣體分子之間的作用力減至0，從而破壞了虹吸作用。熱虹吸再沸器安裝位置不是越低越好。

3、立式熱虹吸再沸器特殊要求

立式熱虹吸式再沸器如為真空操作，則不適宜黏性較大的液體和帶固體的物料，同時還要求塔裙的高度較高。臥式熱虹吸式再沸器則對塔釜液位和壓降要求不高，比較適用于真空精餾。蒸餾塔是一個高效的、節(jié)能的蒸餾塔型，根據(jù)所設計參數(shù)可設計多種規(guī)格，滿足不同生產(chǎn)能力的要求。