煙氣除水裝置以及二氧化碳捕集系統的制作方法

本實用新型涉及除濕技術領域，具體地，涉及一種煙氣除水裝置以及二氧化碳捕集系統。

背景技術：

富氧燃燒技術是指用比通常空氣(含氧21％)含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒，是一項高效節能的燃燒技術，加之該技術具有實現近零排放的潛力優勢，因此富氧燃燒技術已經毫無疑義地成為本世紀煤燃燒技術的重要發展方向。二氧化碳(CO₂)是加強溫室效應的主要來源，而燃煤電站是產生CO₂的最大污染源，脫除燃煤電站的CO₂是一項長期而重要的任務。二氧化碳捕捉與封存技術(CCS技術)是指通過碳捕捉技術，將工業和有關能源產業所生產的二氧化碳分離出來，再通過碳儲存手段，將其輸送并封存到海底或地下等與大氣隔絕的地方，CCS技術是目前能夠大幅降低利用化石燃料發電所產生的二氧化碳排放的有效解決方案。

煙氣是指煤等化石燃料燃燒時候所產生的對環境有污染的氣態物質。煙氣如富氧燃燒產生的煙氣的成分為氮氣、二氧化碳、氧、水蒸氣和硫化物等，其中水含量較高，另外，煙氣還具有壓力低溫度高的特點。因煙氣中含有大量的飽和水、CO₂、SO₂以及NO_x等酸性氣體，因此在氣體輸送、冷卻、升壓過程中，對設備材質選型要求高，尤其飽和水易造成二氧化碳壓縮機的氣缸帶液，使得壓縮機實際吸氣量增加，導致設備運行功率增大，能耗高。

目前，在二氧化碳的捕集工藝中主要對煙氣采用冷卻法除濕，也就是對煙氣進行降溫以除去水。然而由于煙氣壓力低溫度高，因此體積流量大，常見的水冷卻除濕法只能除去大部分飽和水，無法深度脫水。此外，其它除濕方法也不盡如人意，例如在液體吸收式除濕的過程中，容易引起飛沫損失，因此導致吸收劑消耗高，同時吸收劑再生需要大量高溫熱源，能耗較高；而常規固體吸附式除濕適用于除濕量小的介質，并且隨著時間的推移，除濕量降低，需要再生，因此除濕過程不能穩定連續的進行。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種煙氣除水裝置，該煙氣除水裝置通過對煙氣進行分級除水，以達到深度除水的目的。

為了實現上述目的，本實用新型提供一種煙氣除水裝置，包括用于初步除水的冷卻單元和用于進一步除水的除濕單元，其中，所述冷卻單元位于所述除濕單元的上游。

優選地，所述冷卻單元包括用于初步降溫的煙氣冷卻器和用于進一步降溫的表冷器，其中所述煙氣冷卻器位于所述表冷器的上游。

優選地，所述煙氣冷卻器中的冷卻介質為空氣，所述表冷器中的冷卻介質為水。

優選地，所述除濕單元包括轉輪除濕機，所述轉輪除濕機包括分隔有除濕區和再生區的除濕轉輪，所述除濕區用于煙氣除濕，所述再生區用于通入干氣以將所述煙氣除濕過程中的產生水分帶出所述除濕轉輪。

優選地，所述除濕轉輪為多個，多個所述除濕轉輪同軸排列且同向轉動。

優選地，該煙氣除水裝置包括用于除去所述煙氣中顆粒物的過濾單元，所述過濾單元位于所述除濕單元和所述冷卻單元之間。

優選地，該煙氣除水裝置包括用于提升所述煙氣壓力的升壓單元，所述升壓單元位于所述過濾單元和所述除濕單元之間。

優選地，所述升壓單元包括風機，所述過濾單元包括除塵器。

在本實用新型提供的煙氣除水裝置中，通過在所述冷卻單元的下游設置所述除濕單元，使得經過冷卻后的所述煙氣進入所述除濕單元進行進一步除水，從而大大降低了所述煙氣中的含水量。

本實用新型的另一目的在于提供一種二氧化碳捕集系統，包括二氧化碳壓縮裝置、二氧化碳純化液化裝置、二氧化碳精餾裝置和本實用新型提供的煙氣除水裝置，所述煙氣依次經過所述煙氣除水裝置、二氧化碳壓縮裝置、二氧化碳純化液化裝置和二氧化碳精餾裝置。

優選地，該二氧化碳捕集系統包括換熱裝置，所述換熱裝置位于所述二氧化碳精餾裝置的下游，用于使得所述二氧化碳精餾裝置放出的干氣與部分所述煙氣換熱后，進入所述除濕單元以帶出所述煙氣除濕過程中產生的水分。

由于本實用新型提供的二氧化碳捕集系統中包括了本實用新型提供的煙氣除水裝置，在對進行深度除水后的煙氣進行二氧化碳的捕集時，大大減小了煙氣對壓縮機的腐蝕以及能耗，同時實現了對煙氣連續捕集二氧化碳。

本實用新型的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制。在附圖中：

圖1是根據本實用新型優選實施方式的二氧化碳捕集系統的整體結構示意圖。

附圖標記說明

10 冷卻單元 12 過濾單元

100 煙氣冷卻器 13 升壓單元

101 表冷器 2 二氧化碳壓縮裝置

11 除濕單元 3 二氧化碳純化液化裝置

110 除濕區 4 二氧化碳精餾裝置

111 再生區 5 換熱裝置

112 除濕轉輪 6 減壓閥

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。

本實用新型提供了一種煙氣除水裝置，如圖1中所示，包括用于初步除水的冷卻單元10和用于進一步除水的除濕單元11，其中，冷卻單元10位于除濕單元11的上游。所述煙氣首先通過冷卻單元10進行降溫，在降溫的過程中能夠除去所述煙氣中的部分水分，然后通過設置在冷卻單元10下游的除濕單元11，對所述煙氣進行進一步除水，經過分級除水，從而實現了對所述煙氣的深度除水，例如煙氣中的含水量可降低至0.5g/m³，由此當將該煙氣除水裝置應用到二氧化碳捕集系統中后，能夠大大減小對壓縮機的腐蝕以及能耗，同時也大大降低了煙氣的露點，例如煙氣的露點可減低到-40℃以下。另外，本實用新型的煙氣除水裝置還能夠對煙氣連續除水。

其中，冷卻單元10可包括用于初步降溫的煙氣冷卻器100和用于進一步降溫的表冷器101，煙氣冷卻器100位于表冷器101的上游。通過對進入冷卻單元10的煙氣進行分級降溫，能夠進一步提高煙氣在冷卻單元10中除水量。為了兼顧能耗最低化和除水量最大化，優選煙氣冷卻器100中的冷卻介質為空氣，表冷器101中的冷卻介質為水，使得煙氣在初步降溫中與溫度較低的空氣進行熱交換，例如可將煙氣冷卻至40～50℃，而在進一步降溫中，選擇常規的冷卻水與煙氣進行熱交換，例如將煙氣冷卻至10～15℃，整個降溫的過程選用常規的冷卻介質即可對煙氣進行有效降溫，能耗低，利于環保。

除濕單元11可以采用各種適當的形式，只要能夠對冷卻單元10除濕后的煙氣進一步除濕即可。具體地，除濕單元11可包括轉輪除濕機，所述轉輪除濕機包括分隔有除濕區110和再生區111的除濕轉輪112，其中除濕區110用于對煙氣除濕，再生區111用于通入干氣以將所述煙氣除濕過程中的產生水分帶出除濕轉輪112。其中，所述干氣是指溫度較高且干燥的氣體，其作用在于將除濕區110中產生的水分帶出除濕轉輪112。由于轉輪除濕機構造簡單，運轉和維護方便，并且轉輪性能穩定以及使用壽命長，同時除濕轉輪112單元體積內吸濕面積大，因此，不僅降低了成本，而且提高了除水量和生產效率。

為了進一步提高除水量，可設置多個除濕轉輪112，則多個除濕轉輪112同軸排列且同向轉動，此外還便于同軸驅動。其中具體的設置數量可根據實際情況進行靈活選擇，例如可設置2個、3個或4個除濕轉輪112。

該煙氣除水裝置還可包括用于除去所述煙氣中顆粒物的過濾單元12，其中過濾單元12位于除濕單元11和冷卻單元10之間。過濾單元12將進入除濕單元11的煙氣進行凈化，除去例如粉塵和水霧等顆粒物，一方面提高了煙氣進入除濕單元11中的除水效率，另一方面，有效保護除濕單元11，提高了除濕單元11的使用壽命。

為了進一步提高煙氣除濕的效率，還可設置用于提升所述煙氣壓力的升壓單元13，其中升壓單元13位于過濾單元12和除濕單元11之間。由此，能夠將凈化后的煙氣進行提升壓力，然后進入除濕單元11進行深度除水，從而大大提高了除水效率，使得煙氣中的水含量大大降低。

在實際應用中，為了兼顧便于安裝和達到效果的目的，升壓單元13可選用風機，風機可將煙氣加壓至1～2Kpa，過濾單元12可選用除塵器，除塵器可濾去煙氣中95％以上的粉塵和水霧。當然，具體的形式并受到上述兩種設備的限制，可根據實際需求進行選擇。

本實用新型還提供了一種二氧化碳捕集系統，包括二氧化碳壓縮裝置2、二氧化碳純化液化裝置3、二氧化碳精餾裝置4和上述煙氣除水裝置，所述煙氣依次經過煙氣除水裝置、二氧化碳壓縮裝置2、二氧化碳純化液化裝置3和二氧化碳精餾裝置4。其中，二氧化碳精餾裝置4可選用二氧化碳提純塔。由于二氧化碳捕集系統中包括了上述煙氣除水裝置，在對進行深度除水后的煙氣進行二氧化碳的捕集時，大大減小了煙氣對壓縮機的腐蝕以及能耗，同時實現了對煙氣連續捕集二氧化碳。

其中，還可設置換熱裝置5，將換熱裝置5安裝在二氧化碳精餾裝置4的下游，使得二氧化碳精餾裝置4放出的干氣與部分所述煙氣(未進行處理的高溫煙氣)換熱后，進入除濕單元11以帶出所述煙氣除濕過程中產生的水分，也就是說在轉輪除濕中所用到的干氣來自于該二氧化碳捕集系統中的二氧化碳精餾裝置4的排放氣，使得再生效果好。由于換熱裝置5的設置，不僅充分利用了煙氣的熱量，使得再生區111所需要的加熱干氣的熱源來自于還未經處理的高溫煙氣，讓廢物得到充分利用，更重要的是大大降低了轉輪除濕的運行成本以及二氧化碳捕集過程中的能耗，使得轉輪除濕具有更大的實用價值，而且當煙氣與二氧化碳精餾裝置4放出的干氣換熱后溫度降低，更利于煙氣再次進入冷卻單元10進行降溫。

此外，還可在二氧化碳精餾裝置4與換熱裝置5之間設置減壓閥6以便于控制進入換熱裝置5的干氣。

利用上述二氧化碳捕集系統捕集二氧化碳的過程如下：經過深度除水的煙氣首先進入二氧化碳壓縮裝置2進行加壓，例如可將煙氣加壓至2～3Kpa，然后進入二氧化碳純化液化裝置3進行液化以及初步純化，之后，進入二氧化碳精餾裝置4進行精餾提純，在實際中，可在二氧化碳提純塔的塔底得到99％以上的工業級液體二氧化碳，而從塔頂得到干氣，干氣進入換熱裝置5并與進入換熱裝置5中的煙氣進行熱交換，然后高溫且干燥的干氣進入再生區111將除濕區110產生的水分帶出除濕轉輪112，而熱交換后的煙氣則再次隨同需要除濕的煙氣一同進入冷卻單元10。

以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。