一种用于二氧化碳捕集的多污染物治理设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种通过废气与溶液接触的方式，来去除工业废气中多污染物的治理设备，所述设备包括至少一级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段，在所述雾化段内至少安装一级由高压喷头组成的喷雾阵列，所述喷雾阵列中高压喷头的喷射方向与雾化段内废气的流动方向呈45‑135°，所述冷凝段为变径流量喷咀结构；通过使单个或组合吸收容器中烟气流速和水雾速率之间暂时保持压差的专有设计，以实现CO2的去除，而无需任何化学品或其他过程的协助来捕集CO2分子。在冷凝过程中，CO2分子被水捕集/吸收而转移到废水中。采用本实用新型专利技术的技术可捕获的CO2体积远高于CO2在水中的溶解度。

Multi pollutant treatment equipment for carbon dioxide capture

The utility model discloses a waste gas through contact with the solution, to remove pollutants in industrial waste gas treatment device, the device includes at least one stage atomization section and connected after the atomization section of the condensing section, the installation of at least a spray array composed of high pressure nozzle in the spray section in the high-pressure nozzle spray in the array direction and flow direction of exhaust gas in the spray atomization section was 45 135 degrees, the condensing section for reducing flow nozzle structure; the single or combined absorption temporary container between the flue gas velocity and spray rate proprietary design pressure, in order to achieve the removal of CO2, without any chemicals or other process to capture CO2 molecules. In the process of condensation, CO2 molecules are transferred to the wastewater by water trapping / absorption. Adopting the technology of the utility model, the volume of CO2 can be captured is much higher than the solubility of CO2 in water.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于工业废气治理
，涉及一种捕集废气中污染物的设备，特别是涉及一种捕集废气中包括二氧化碳在内的多污染物的设备，同时，该设备具有较高的脱硫脱硝效率。
技术介绍
碳氢燃料（化石燃料）的燃烧副产物主要包括：氮(N2)、二氧化碳(CO2)、水(H2O)、一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(UHC)、硫氧化物(SOx)、颗粒物（烟尘）、氮氧化物(NOx)、单质汞(Hg)、汞氧化物(Hg(Ⅱ))和氯化氢(HCl)等。而CO、CO2、Hg、Hg2、HCl、UHC、SOx、颗粒物和NOx这类物质是有害的且不需要产生的。这些污染物被称作标准污染物，且世界各地的许多监管机构已经建立了控制这类污染物的标准。世界各国越来越关注全球气候变化问题及其对未来的影响，希望控制并减少大气中的二氧化碳(CO2)排放量。CO2的来源很广，其中煤、天然气、燃料油、生物燃料和甲烷等有机燃料的燃烧是其主要来源，特别是用于发电或供热的燃烧过程是产生CO2的重要来源。为了使人为气候变化引起灾难性环境损害的可能性降低，需要减少大气中二氧化碳(CO2)的排放量，并对大气中CO2和其他温室气体(GHG)浓度的稳定性进行控制。这就需要使CO2排放量在目前排放水平上有一个大幅减少，很多提案均指出要在本世纪中叶减少目前CO2排放量的80%。可以通过不同方式对CO2进行捕集，包括燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧。燃烧后捕集是用溶剂（化学吸收剂）和/或水来捕集燃烧产生废气中的CO2。燃烧前捕集是将燃料与空气或氧气反应生成CO2与H2的混合物，将CO2从混合物中分离出来，余下H2用作燃料。富氧燃烧则是用氧气代替空气作为氧源，以使燃烧后的主要产物为CO2，并有将其进行储存的潜能。在燃烧后捕集的过程中，溶于水中的二氧化碳与碳酸发生如下平衡：CO2+H2O⇌H2CO3在25℃时，水合平衡常数Kh=1.70×10−3，因此，大部分二氧化碳并不能转化成碳酸，而是以二氧化碳分子的形式存在。在没有催化剂的情况下，达到平衡的速度是相当缓慢的，正反应(CO2+H2O→H2CO3)的反应速率常数为0.039s−1，逆反应(H2CO3→CO2+H2O)的反应速率常数为23s−1。通过亨利定律来进一步理解CO2溶于水的理论，亨利定律规定“在一定温度下，气体在给定体积的溶液中的溶解度与该气体在该溶液中的平衡分压成正比”。该定律的一种等效描述是气体在溶液里的溶解度与溶液上方该气体的平衡分压成正比。亨利定律可以用p=kHc（一定温度下）表示，式中：p代表溶液上方气相中溶质的分压，c代表溶质浓度，kH为亨利常数，其与溶质、溶剂和温度有关。以下为298k条件下测定的几种气体在水中的亨利常数kH：氧气(O2)：769.2L·atm/mol，二氧化碳(CO2)：29.41L·atm/mol，氢气(H2)：1282.1L·atm/mol。亨利定律还有其他多种表达形式，不同表达形式中kH的定义不同，相应的kH单位也不同。尤其是，溶液中溶质的“浓度”可以用摩尔分数或摩尔浓度表示。普朗克化学研究所大气化学系的罗尔夫·桑德(RolfSander:AirChemistryDepartment:Max-PlanckInstituteofChemistry)在其发表的技术文献中列出了表1所示的亨利定律的其他多种表达形式。式中：caq为溶液中气体的浓度(或摩尔浓度)(摩尔/升)；cgas为溶液上方气体的浓度(摩尔/升)；p为溶液上方气体的分压(标准大气压)；x为溶液中气体的摩尔分数(无量纲)。比较上表中的各种表达式可以看出，亨利定律中的常数kH,pc与kH,cp互为倒数关系。由于所有的kH都可以被称作亨利定律常数，因此需要仔细识别亨利定律所采用表达式的版本。还应该指出，亨利定律是一个仅适用于“足够稀”溶液的限制性定律，体系偏离理想状态越多，即溶质与溶剂的化学性质越不同，亨利定律适用的浓度范围越窄。通常，亨利定律只适用于气体溶质摩尔分数小于0.03的情况。亨利定律只适用于溶剂与所溶解的气体不发生化学反应的溶液体系。气体与溶剂发生反应的一个常见例子是CO2，CO2与水发生一定程度的反应形成碳酸(H2CO3)。当系统温度发生变化时，亨利常数也随之发生变化，这就是为什么有些人更喜欢将亨利常数称为亨利系数的原因。温度对亨利常数的影响可以通过多个方程进行评估。如下是范特霍夫方程的一些表达式：式中：kH代表给定温度下的亨利常数（如本文第一部分定义）。值得注意的是，C的符号取决于kH,pc或kH,cp的选用；T代表任何给定温度，单位：K；To代表标准温度(298K)。这个方程只是一个估算式，仅适用于没有通过实验得出更好公式的气体。下表列举了方程式中的一些常数C值(K)：通常永久性气体的溶解度会随温度（室温附近）的增加而降低，液体中给定气体浓度的分压必将增加。将水（饱和氮气）从25℃加热到95℃时，水中氮气的溶解度将大约降低至初始值的43%。这可以通过加热容器中的水得到验证：在水加热远未达到沸点之前，会产生小气泡，且小气泡将会上升。类似地，当碳酸饮料不凉时，饮料中CO2的逃逸速度更快，这是因为在较高的温度下，达到相同溶解度所需要的CO2的分压会随之增加。在达到平衡状态的海水中，海水温度每增加16K，其CO2的分压将增加一倍。常数C可以用如下公式表示：式中：ΔsolvH代表溶液的焓；R代表气体常数。当然，气体的溶解度并不会随温度的增加而一直降低。对于水溶液，亨利定律常数通常会有最大值（当溶解度达到最低时）。对于大多数永久性气体，低于120℃时会有最小值。通常，气体的分子量越小（且气体在水中的溶解度越低），亨利定律常数达到最大值时所需的温度越低。因此，氦气达到亨利常数最大值时的温度约为30℃，氩气、氮气和氧气达到亨利常数最大值时的温度为92-93℃，氙气达到亨利常数最大值时的温度为114℃。亨利定律已被证明广泛适用于“无限稀释”(x→0)的溶质中，如适用于蔗糖或氯化钠等非挥发性物质。
技术实现思路
本技术公开了一种用于二氧化碳捕集的多污染物治理设备，是使水性液体通过高压喷头产生高压水雾与废气接触，以使废气中的CO2扩散到所述水性液体中形成含有CO2的水性溶液，并通过对喷雾段中高压喷头的喷射方向和废气的流动方向的相对角度进行调整，使废气与喷雾之间保持较高的压差，从而提高废气中二氧化碳捕集率。本技术是通过如下技术方案实现的：一种用于二氧化碳捕集的多污染物治理设备，所述设备包括至少一级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段，在所述雾化段内至少安装一级由高压喷头组成的喷雾阵列，所述喷雾阵列中高压喷头的喷射方向与雾化段内废气的流动方向呈45-135°，所述冷凝段为变径流量喷咀结构。作为一种优选实施方式，所述设备包括至少两级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段。为了减少分离废气中给定尺寸液滴的停留时间，所述设备还包括置于最后一级冷凝段之后的除雾器。作为一种优选实施方式，所述设备还包括废水处理系统，所述废水处理系统包括废水槽、废水中和槽、化学品储罐、废水压滤机、循环水罐、反渗透系统、反渗透水储罐、CO2搅拌罐、CO2储罐、压缩机、液化器、高压喷雾泵；第一级雾化段的出液口及连接在其后的冷凝段的出液口分别与废水槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二氧化碳捕集的多污染物治理设备，所述设备包括至少一级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段，其特征在于：在所述雾化段内至少安装一级由高压喷头组成的喷雾阵列，所述喷雾阵列中高压喷头的喷射方向与雾化段内废气的流动方向呈45‑135°，所述冷凝段为变径流量喷咀结构。

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳捕集的多污染物治理设备，所述设备包括至少一级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段，其特征在于：在所述雾化段内至少安装一级由高压喷头组成的喷雾阵列，所述喷雾阵列中高压喷头的喷射方向与雾化段内废气的流动方向呈45-135°，所述冷凝段为变径流量喷咀结构。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述设备包括至少两级雾化段及连接在所述雾化段之后的冷凝段。3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：所述设备还包括置于最后一级冷凝段之后的除雾器。4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述设备还包括废水处理系统，所述废水处理系统包括废水槽、废水中和槽、化学品储罐、废水压滤机、循环水罐、反渗透系统、反渗透水储罐、CO2搅拌罐、CO2储罐、压缩机、液化器、高压喷雾泵；第一级雾化段的出液口及连接在其后的冷凝段的出液口分别与废水槽的进液口连通，废水中和槽上设有进液口和进料口，废水中和槽的进液口与废水槽的出液口连通，废水中和槽的进料口与化学品储罐的出料口连通，废水压滤机的进料口与废水中和槽的出料口连通，废水压滤机上的出水口与循环水罐的进水口连通，循环水罐的出水口依次与反渗透系统和反渗透水储罐连通；其余的雾化段的出液口...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦恩·斯科特·小福特，郎建峰，
申请(专利权)人：山西北极熊环境科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14