一种烟气射流混合吸收液二氧化碳反应罐的制作方法

1.本实用新型属于二氧化碳减排领域，特别涉及一种利用烟气射流混合吸收液二氧化碳反应实现烟气中的二氧化碳吸收和捕捉。


背景技术：

2.全球工业化快速发展使二氧化碳的排放量越来越大，带来严重的环境污染和温室效应。随着2012年“后京都时代”的到来，二氧化碳排放将随着经济的加速发展而急剧上升。20世纪全球平均温度升高0.6℃，近30年来温度升高速度明显加快。温室效应带来的危害是多方面的，严酷的天气类型、海平面上升造成的陆地减少、对自然生态系统的影响、生物多样性的破坏、物种灭绝等等。二氧化碳产生的温室效应已经成为全球最热点的问题之一。
3.用于分离锅炉烟道气中二氧化碳的方法一般有物理吸收法、化学吸收法、薄膜法、化学吸附法几种，其中以化学吸收法较为常用。二氧化碳的化学处理技术包含二氧化碳与其它物质间(如各级醇胺、氢氧化钠、碳酸钠、氨气或氨水等)一种或更多发生可逆反应以达到分离效果。
4.目前化学吸收法常规采用曝气法将烟气与吸收液混合，导致烟气中的二氧化碳与吸收液中的物质混合和反应不充分，反应罐内残余二氧化碳浓度过高，导致吸收反应装置应用效果较差。其主要原因是由于曝气法气液接触面积和混合时间有限，因此导致二氧化碳与吸收液反应比例较低。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术的问题，本技术提供一种烟气射流混合吸收液二氧化碳反应罐，利用射流混合原理，增加混合溶液与二氧化碳的的接触面积和反应时间，实现高速射流烟气与混合溶液的高效混合和反应
6.为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种烟气射流混合吸收液二氧化碳反应罐，包括反应罐本体、烟气射流喷嘴、浸没式烟气曝气管以及烟气供给管路；所述反应罐本体底部为吸收液及反应液的混合液体，吸收液供液管路连通反应罐本体；所述烟气射流喷嘴浸没于反应罐底部的所述混合液体内，或直接暴露在反应罐本体中部或上部气体空间；烟气供给管路分为两路，其中一路连通烟气射流喷嘴的介质入口，另一路连通浸没式烟气曝气管的介质入口，浸没式烟气曝气管浸没在所述混合液体中，浸没式烟气曝气管上开设若干曝气孔；反应罐本体底端设置反应液排出管路，反应罐本体顶端设置尾气排放管。
7.反应罐本体的中部或上部设置有吸收液喷淋单元，吸收液喷淋单元喷淋液入口连接吸收液供液管路，所述吸收液喷淋单元采用吸收液雾化喷嘴和/或喷淋喷头，所述吸收液喷淋单元沿竖直方向至少布置有两层。
8.尾气排放管路连通气体干燥器及锅炉净烟气连接管路，尾气排放管路上设置控制阀。
9.反应罐本体顶部设置二氧化碳浓度监测装置，二氧化碳浓度监测装置设置在尾气
排放管路上。
10.所述反应罐本体顶部设置安全阀门，所述安全阀门为超压保护阀。
11.所述烟气供给管路上设置紧急关断阀门。
12.烟气供给管路的两路均设置有流量调节阀。
13.反应罐本体的上部设置压力变送器和氮气浓度监测传感器、反应罐本体的下部设置温度变送器和吸收液浓度监测传感器，反应液排出管路上设置反应后溶液浓度监测传感器，吸收液供液管路上设置有流量和浓度监测传感器。
14.反应罐本体上沿纵向开设多个烟气射流喷嘴连接口；所述烟气供给管路上设置波纹管。
15.所述烟气射流喷嘴及其所接烟气供给管路的上下移动采用伺服电机和传动机构实现。
16.本技术可以带来的有益效果包括：
17.1)利用射流混合原理，增加混合溶液与二氧化碳的的接触面积和反应时间，实现高速射流烟气与混合溶液的高效混合和反应；
18.2)射流混合方式设备简单，装置投资成本低；
19.3)利用二氧化碳反应罐，辅助以喷淋或雾化技术，实现高效二氧化碳与吸收液的反应。
20.4)利用所述烟气供给管路供给的高压烟气气流，在混合液体内或反应罐气体空间中形成扰流，促进吸收液与烟气的充分混合。
21.进一步的，利用雾化或喷淋的吸收液液滴从上到下与烟气从下向上的对流混合反应，完成充分的吸收二氧化碳反应。
22.进一步的，尾气排放管路将未参与反应吸收逃逸的二氧化碳气体返回净烟气连接管路，重新进入反应罐内进行进一步反应吸收。
23.进一步的，当顶部二氧化碳浓度低于一定数值时，引出的二氧化碳回收管路的对空排放阀门打开，将剩余烟气排放至烟囱或直接对空排放。
24.进一步的，所述反应罐本体顶部设置安全阀门，所述安全阀门为超压保护阀，在反应罐本体内压力超过限值时紧急打开泄放压力。
25.进一步的，所述烟气供给管路上设置紧急关断阀门，在射流喷射压力和流速超过一定限值时，或反应罐内压力异常时，可快速自动启动安全关断阀门，关闭烟气的供给。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
27.图1为本技术所提供的具体实施例一的示意图。
28.图2为本技术所提供的具体实施例二的示意图。
29.图3为本技术所提供具体实施例三的示意图。
30.图4为本技术所提供具体实施例四的示意图。
31.图1和图2中：1为反应罐本体、2为吸收液喷淋单元、3为吸收液供液管路、4为烟气射流喷嘴、5为浸没式烟气曝气管、6为曝气孔、7为烟气供给管路、8为最终反应液、9为反应液排出管路、10为尾气排放管，11为吸收液喷淋头。
具体实施方式
32.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.本技术的核心是提供一种火电厂烟气射流混合吸收液二氧化碳反应罐。
34.实施例1：浸没射流方案
35.如图1，此方案为烟气射流喷嘴浸没于反应罐底部溶液内，将烟气射流喷嘴4浸没于反应罐本体1底部的混合溶液内，此时，烟气射流喷射压力超过设定阈值，烟气同时从烟气射流喷嘴4和反应罐本体1底部的浸没式烟气曝气管5进入反应罐本体1中与混合溶液反应；
36.当然可以在反应罐本体1的中上部设置吸收液喷淋单元2，使得未经充分反应的烟气，经过反应罐本体1上方吸收液喷淋单元2喷淋区域，进一步对二氧化碳进行吸收，降低其排放。
37.实施例2：悬空射流
38.所述烟气射流喷嘴4及其供给管路可相对于反应罐上下移动，参考图2，烟气射流喷嘴悬空于反应罐中部或上部的气体空间，反应罐本体1的中上部设置吸收液喷淋单元2，而且吸收液喷淋单元2至少设置两层，确保烟气与喷淋液充分反应，烟气射流喷射压力低于设定阈值，一部分烟气在混合液面以上与喷淋液反应，其中的二氧化碳经过喷淋液吸收，一部分烟气从反应罐本体1底部的浸没式烟气曝气管5进入反应罐本体1中与混合溶液反应。
39.所述吸收液吸收二氧化碳采用的具体方法有热钾碱法(苯菲尔法、砷碱法及空间位阻法)、烷基醇胺吸收法(乙醇胺mea法、二乙醇胺dea法、n
‑
甲基二乙醇胺mdea法)、氨水法和锂盐吸收法中的任意一种或组合。
40.连接烟气射流喷嘴4的烟气供给管路上设置有烟气加压泵，有烟气加压泵至烟气射流喷嘴4的管路上设置压力监测传感器。
41.实施例3：
42.吸收液供液管路3可以直接连通反应罐本体1并向其中注入吸收液；吸收液供液管路3同时连通吸收液喷淋单元2，向吸收液喷淋单元2输送吸收液用于进一步吸收未在混合溶液中反应吸收的二氧化碳；吸收液供液管路3通向吸收液喷淋单元2和反应罐本体1的管路上分别设置流量计，参考图3。
43.实施例4：
44.参考图4，尾气排放管路10连通气体干燥器及锅炉净烟气连接管路，尾气排放管路上设置控制阀；尾气排放管路10将未参与反应吸收逃逸的二氧化碳气体返回净烟气连接管路，重新进入反应罐内进行进一步反应吸收。
45.如图1所示，图中的烟气射流喷嘴的位置可以上下移动，根据工况及溶液中的反应
液浓度及空间中的二氧化碳浓度，以及烟气的喷射压力，喷嘴移动到对应位置，具体规则如下：
46.1)当烟气射流喷射压力低于设定阈值时，烟气射流喷嘴必须保持在悬空位置，位于液面以上，因为，此时如果喷嘴仍然浸没在混合溶液内，如果浸没深度过深，可能导致混合溶液倒灌进入喷嘴内，或与后续的烟气射流产生水击，造成“放炮”等噪音和振动，威胁反应罐安全。
47.2)当烟气射流喷射压力超过设定阈值时，必须将烟气射流喷嘴浸没于混合溶液中，避免过高射流速度的烟气在气体空间中形成湍流产生过大的噪音和振动。
48.3)喷嘴的上下移动依靠一个伺服电机和传动机构，对应喷嘴的烟气供给管路具有足够刚度，避免喷嘴及管路及传动机构产生过度振动和颤动。
49.4)烟气供给管路上设置安全关断阀门，在射流喷射压力和流速超过限值时，或反应罐内压力异常时，可快速自动启动安全关断阀门，关闭烟气的供给。
50.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
51.以上对本技术所提供的烟气射流混合吸收液二氧化碳反应罐进行了详细介绍。本技术中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。