CN116764381B - 一种用于焦炉烟气捕集co2的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置及方法，该装置包括：脱除处理一体塔、增压风机、气体压缩机、废热锅炉、两个干燥塔、两个吸附塔，两个干燥塔通过阀门和管路交替连通废热锅炉，两个吸附塔通过阀门和管路交替连通两个干燥塔。本发明采用两个吸附塔对烟道气中的二氧化碳交替进行吸附和解吸，并在两个吸附塔的前端设置两个干燥塔对进入吸附塔的烟道气交替进行脱水干燥，并且干燥过程中，干燥塔所需的热量通过废热锅炉吸收烟道气的余热来提供，进而充分利用烟道气的余热，并保证二氧化碳连续稳定的生产，有效地解决了传统二氧化碳捕集过程中，难以充分利用烟道气余热，造成能源浪费，且产生的二氧化碳水分高、温度高、杂质多的问题。

Description

一种用于焦炉烟气捕集CO2的装置及方法

技术领域

本发明属于焦炉烟气处理领域，特别涉及一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置及方法。

背景技术

焦炉烟气的二氧化碳捕集主要涉及燃煤电厂、石灰窑等行业，二氧化碳捕集技术既有物理方法，也有化学方法。由于焦炉烟气含有大量的热量、水蒸气、未完全燃烧的有机物和微量一氧化碳，直接排放导致能量浪费严重，焦炉烟气排放需要进行回收处理，并充分利用焦炉烟气的热能，而回收烟气中的二氧化碳并将其转化为有价值的化工产品甲醇，具有巨大的经济效益和社会效益。

目前，焦炉烟气捕集二氧化碳的过程中，需要先对烟道气进行脱硫、脱硝、除尘处理中。现有技术中仅采用雾化喷淋的方式，将烟气与碱液进行混合，烟气在处理设备中无法与碱液进行充分的混合，导致难以彻底去除烟气中残留的氮氧化物、硫化物，并且不方便根据施工及处理要求对设备进行调节，同时在捕集二氧化碳的过程中，现有技术往往采用化学吸收法捕集二氧化碳，存在环境污染、捕集难度大的问题，并且难以回收利用焦炉烟气的余热，导致捕集到的二氧化碳水分高、温度高、杂质多、不适用于大规模捕集。因此，为解决上述问题，现提出一种焦炉烟气捕集CO₂的装置及方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置及方法，旨在解决焦炉烟气难以彻底去除烟气中残留的氮氧化物、硫化物，并且不方便根据施工及处理要求对设备进行调节的问题。

本发明的第一方面提供了一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，包括：脱除处理一体塔、增压风机、气体压缩机、废热锅炉、干燥塔、吸附塔、电除尘器，所述增压风机通过管路连通高温烟道气和脱除处理一体塔的进气端，所述脱除处理一体塔的排气端通过气体压缩机连通废热锅炉的进气端，所述废热锅炉通入冷却水与烟道气进行换热，所述废热锅炉的排气端通过管路连通干燥塔，所述干燥塔的排气端通过管路连通吸附塔，所述电除尘器用于在脱除处理一体塔排气端进行除尘。

优选地，所述干燥塔设置有两个，两个所述干燥塔通过阀门和管路交替连通废热锅炉；所述吸附塔设置有两个，两个所述吸附塔通过阀门和管路交替连通两个干燥塔。

优选地，所述脱除处理一体塔包括底架和循环泵组，其特征在于：所述脱除处理一体塔还包括设置在底架顶端的储液仓组，所述储液仓组的顶端依次设有滤气仓组和扩展仓组，所述储液仓组的底端设有安装在底架内的卸灰仓组；

所述储液仓组包括导灰板和设置在导灰板顶面的储液箱，所述储液箱的中部形成有贯通腔，所述储液箱的贯通腔内设有蓄液仓，所述储液箱和蓄液仓之间形成有环状通道，所述导灰板的端面开设有卸灰仓组和环状通道的导灰口，所述储液箱和蓄液仓通过连通管连通；

所述滤气仓组包括可拆卸连接在储液箱顶端的进风仓和插装在蓄液仓顶端的导风筒，所述导风筒内腔与蓄液仓内腔连通，所述进风仓内形成有环绕在导风筒外侧的环状风腔，所述进风仓的外壁设有连通环状风腔的进风口，所述导风筒的外侧形成有连通环状风腔的引风腔，所述导风筒的外侧套设有配合引风腔的滤料，所述引风腔通过导气管伸入蓄液仓内；

所述扩展仓组的底端与导风筒连通，所述扩展仓组顶端的端口连通有除雾器，所述扩展仓组内腔的顶部设有若干个环状分布的雾化喷头；

所述循环泵组包括与底架连接的泵体，所述泵体的进口端通过导管与储液箱连通，所述泵体的出口端通过导管连通雾化喷头。

优选地，所述扩展仓组包括设置在滤气仓组顶端的一级仓组以及设置在一级仓组上方的三级仓组，所述一级仓组和三级仓组之间拼接由若干个竖直并列的二级仓组，所述一级仓组的底端与导风筒连通，所述三级仓组的顶端设有顶盖，所述雾化喷头可拆卸连接在顶盖的底面，所述顶盖的中部设有连通扩展仓组和除雾器的排风口。

优选地，所述一级仓组包括可拆卸连接在进风仓顶端的一级仓体和层级嵌套设置在一级仓体内的一级中间筒和一级内筒，所述一级仓体内底面开设有连通导风筒的一级风口；

所述二级仓组包括可拆卸连接在一级仓体顶端的二级仓体和层级嵌套设置在二级仓体内的二级中间筒和二级内筒；

所述三级仓组包括可拆卸连接在二级仓体顶端的三级仓体和层级嵌套设置在三级仓体内的三级中间筒和三级内筒；

所述一级内筒、二级内筒和三级内筒依次连通，所述三级内筒连通除雾器和排风口，所述一级内筒的底端依次连通一级中间筒、二级中间筒和三级中间筒，所述三级中间筒反向连通三级仓体、二级仓体和一级仓体。

优选地，所述三级中间筒的顶部环形分布有导风孔，所述二级仓体、三级仓体内底面分别开设有环形分布的二级分风孔和三级分风孔，所述二级分风孔用于连通一级仓体和二级仓体以及连通一级中间筒和二级中间筒所述三级分风孔用于连通二级仓体和三级仓体以及连通二级中间筒和三级中间筒，所述雾化喷头环形分布在三级中间筒的内侧和外侧并与导风孔对应。

优选地，所述一级仓组还包括设置在一级仓体底面的排液管，所述排液管顶端与一级仓体内腔连通，所述排液管的底端伸入蓄液仓内。

本发明的第二方面提供了利用上述用于焦炉烟气捕集CO₂的装置进行捕集CO₂的方法，包括以下步骤：

S1、通过增压风机将高温烟道气送入脱除处理一体塔内，烟道气在脱除处理一体塔内进行除尘、脱硫和脱硝处理；

S2、将脱除处理后的烟道气通入电除尘器，脱除烟道气中残留的灰尘；

S3、烟道气脱除处理后，将经气体压缩机压缩后的高温烟道气通入废热锅炉内，并通入冷却水至废热锅炉内，通过冷却水与压缩后的高温烟道气进行换热，并产生低压蒸汽；

S4、对降温后的烟道气加压并送入干燥塔，通过干燥塔内的分子筛对烟道气进行脱水干燥；

S5、将脱水干燥后的烟道气导入吸附塔，通过吸附塔内的吸附剂进行二氧化碳吸附，捕集二氧化碳后的烟道气弛放气至烟囱，而吸附塔吸附饱和后进行解吸，解吸出的二氧化碳输送至气柜。

优选地，步骤S4中，通过两个干燥塔交替对烟道气进行脱水干燥，当通入烟道气的干燥塔的出塔气体水分超过50ppm时，将烟道气切换通入另一个干燥塔进行干燥脱水，同时通过废热锅炉产生的低压蒸汽对出塔气体水分超过50ppm的干燥塔进行加热，进行分子筛脱水功能再生，而分子筛加热产生的水汽冷却后排放.

优选地，步骤S5中，通过两个吸附塔交替对烟道气进行吸附和解吸，其中一个吸附塔出口气体中二氧化碳含量超过15％进入吸附饱和状态则停止吸附，将干燥后的烟道气通入另一个吸附塔进行吸附，而吸附饱和的吸附塔则进行解吸。

本发明具备如下有益效果：

1、本发明提供了用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其中，采用两个吸附塔对烟道气中的二氧化碳交替进行吸附和解吸，并在两个吸附塔的前端设置两个干燥塔对进入吸附塔的烟道气交替进行脱水干燥，并且干燥过程中，干燥塔所需的热量通过废热锅炉吸收烟道气的余热来提供，进而充分利用烟道气的余热，并保证二氧化碳连续稳定的生产，并有效地解决了传统技术中，二氧化碳捕集过程中，难以充分利用烟道气余热，造成能源浪费，并且产生的二氧化碳水分高、温度高、杂质多的问题。

2、本发明设计了新型脱除处理一体塔，该脱除处理一体塔中，采用储液仓组和滤气仓组配合，由储液箱和蓄液仓嵌套配合，形成烟气杂质沉降的环状通道，并由储液箱和蓄液仓分别储存脱除处理的溶液，并通过进风仓和导风筒嵌套配合，形成烟气的环流通路，并由滤料配合引风腔，对烟气进行除尘，滤除的灰尘经储液箱和蓄液仓之间的环状通道配合导灰口沉降在卸灰仓组内，除尘后的烟气经导气管导入蓄液仓内的溶液中，对烟气进行脱硫脱硝预处理，预处理后的烟气经导风筒导入扩展仓组内，通过循环泵组将储液箱内的溶液泵入雾化喷头，进而通过雾化喷头将脱除处理溶液雾化填充扩展仓组内腔，通过雾化的脱除处理溶液与预处理后的烟气进行充分混合，从而通过预处理和雾化处理的双重脱除处理，有效地提高烟气处理效果和脱除效率；

3、本发明的脱除处理一体塔中，采用一级仓组、二级仓组、三级仓组依次拼接进行扩展，更加便于安装拆卸，并且方便根据烟气处理量，通过调整扩展仓组的高度，调节烟气在扩展仓组内的行程，并通过一级风口经一级仓体内腔向上呈S型依次连通二级仓体、三级仓体、三级中间筒、二级中间筒、一级中间筒、一级内筒、二级内筒、三级内筒、除雾器和排风口，烟气在扩展仓组内形成外、中、内三层路径的流通，进而三倍延长烟气通行路径，提高烟气与雾化处理液的混合质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为焦炉烟气捕集CO₂的流程示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为本发明半剖结构示意图；

图4为本发明的展开结构示意图；

图5为储液仓组的爆炸结构示意图；

图6为滤气仓组的半剖结构示意图；

图7为滤气仓组的爆炸结构示意图；

图8为一级仓组的爆炸结构示意图；

图9为二级仓组的爆炸结构示意图；

图10为三级仓组的爆炸结构示意图；

图11为循环泵组配合雾化喷头的立体结构示意图；

图12为混流件的爆炸结构示意图；

图13为卸灰仓组的立体结构示意图；

图中标记：

1、储液仓组；11、导灰板；12、储液箱；13、蓄液仓；14、导灰口；15、连通管；16、排渣管；

2、滤气仓组；21、进风仓；22、环状风腔；23、进风口；24、分风网；25、导风筒；26、引风腔；27、滤料；28、集气壳；29、曝气筒；210、导气管；211、导风板；212、连接柱；

3、扩展仓组；

31、一级仓组；311、一级仓体；312、一级风口；313、一级中间筒；314、一级内筒；315、排液管；

32、二级仓组；321、二级仓体；322、二级风口；323、二级中间筒；324、二级内筒；325、二级分风孔；

33、三级仓组；331、三级仓体；332、三级风口；333、三级中间筒；334、三级内筒；335、三级分风孔；336、导风孔；

34、顶盖；35、排风口；

4、底架；

5、卸灰仓组；51、卸灰仓体；52、排渣阀；53、视窗；

6、循环泵组；61、泵体；62、分流管；63、导管；64、支管；

7、雾化喷头；

8、混流件；81、混流壳；82、第一混流体；83、第一混流孔；84、第二混流体；85、第二混流孔；

9、除雾器；

10、脱除处理一体塔；20、增压风机；30、气体压缩机；40、废热锅炉；50、干燥塔；60、吸附塔；70、电除尘器；80、真空泵。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

实施例1

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，包括脱除处理一体塔10、增压风机20、气体压缩机30、废热锅炉40、干燥塔50、吸附塔60，所述增压风机20通过管路连通高温烟道气和脱除处理一体塔10的进气端，具体的，所述增压风机20的出口端通过管路与脱除处理一体塔10的进风口23连通，所述脱除处理一体塔10的排气端通过气体压缩机30连通废热锅炉40的进气端，具体的，所述脱除处理一体塔10的顶盖34通过管路连通气体压缩机30，所述废热锅炉40通入冷却水与烟道气进行换热，所述废热锅炉40的排气端通过管路连通干燥塔50，所述干燥塔50的排气端通过管路连通吸附塔60；

所述干燥塔50设置有两个，两个所述干燥塔50通过阀门和管路交替连通废热锅炉40，具体的，两个所述干燥塔50的进气端和排气端均设有阀门，所述干燥塔50进气端的阀门均与废热锅炉40的排气端通过管路连通，所述干燥塔50外壁加热盘管的进口通过阀门和管路连通废热锅炉40的低压蒸汽出口，两个所述干燥塔50交替使用；

所述吸附塔60设置有两个，两个所述吸附塔60通过阀门和管路交替连通两个干燥塔50，具体的，两个所述吸附塔60的进气端和排气端均设有阀门，所述吸附塔60进气端的阀门通过管路与干燥塔50排气端的阀门连通，两个所述吸附塔60出口端的阀门通过管路接通气柜和烟囱；

其中，还包括真空泵80，所述真空泵80用于将吸附塔60解吸出的二氧化碳泵入气柜；

其中，还包括水分检测仪和二氧化碳分析仪，所述水分检测仪用于检测干燥塔50出塔气体的水分；所述二氧化碳分析仪用于检测吸附塔60解吸出的二氧化碳浓度；

还包括电除尘器70，所述电除尘器70用于在脱除处理一体塔10排气端进行除尘；

在本实施方式中，通过增压风机20将烟道气经进风口23泵入脱除处理一体塔10内，由脱除处理一体塔10对烟道气进行烟道气的除尘、脱硝、脱硫处理，并通过气体压缩机30将脱除处理后的烟道气加压送入废热锅炉40内进行冷却，同时冷却后的烟道气依次经干燥塔50和吸附塔60进行脱水干燥和二氧化碳富集，从而对二氧化碳进行大规模捕集，有效地解决了焦炉烟气二氧化碳捕集时，水分高、温度高、杂质多的问题。

实施例2

请参阅图2-6、11，本发明还提供一种技术方案：一种用于焦炉烟气捕集CO₂的脱除处理一体塔，脱除处理一体塔10包括底架4、循环泵组6以及设置在底架4顶端的储液仓组1，储液仓组1的顶端依次设有滤气仓组2和扩展仓组3，储液仓组1的底端设有安装在底架4内的卸灰仓组5；

储液仓组1包括导灰板11和设置在导灰板11顶面的储液箱12，储液箱12的中部形成有贯通腔，具体的，储液箱12内形成有环绕在贯通腔外侧的空腔，用于容置溶液，储液箱12的贯通腔内设有蓄液仓13，具体的，蓄液仓13的底面与导灰板11通过螺栓可拆卸连接，储液箱12和蓄液仓13之间形成有环状通道，导灰板11的端面开设有卸灰仓组5和环状通道的导灰口14，具体的，导灰口14环状分布在蓄液仓13的外侧，储液箱12和蓄液仓13通过连通管15连通，具体的，连通管15设置在环状通道的底部，连通管15的两端分别与储液箱12和蓄液仓13可拆卸连接；

滤气仓组2包括可拆卸连接在储液箱12顶端的进风仓21和插装在蓄液仓13顶端的导风筒25，具体的，蓄液仓13的顶端形成有环状的下沉槽，下沉槽与导风筒25的底端孔轴配合，导风筒25内腔与蓄液仓13内腔连通，进风仓21内形成有环绕在导风筒25外侧的环状风腔22，进风仓21的外壁设有连通环状风腔22的进风口23，导风筒25的外侧形成有连通环状风腔22的引风腔26，具体的，引风腔26环状成型在导风筒25的外壁，引风腔26的外径小于环状风腔22的内径，引风腔26和环状风腔22之间的环状通道与下方的环状通道对应连通，导风筒25的外侧套设有配合引风腔26的滤料27，具体的，滤料27为金属滤网，引风腔26通过导气管210伸入蓄液仓13内；

扩展仓组3的底端与导风筒25连通，扩展仓组3顶端的端口连通有除雾器9，扩展仓组3内腔的顶部设有若干个环状分布的雾化喷头7；循环泵组6包括与底架4连接的泵体61，泵体61的进口端通过导管63与储液箱12连通，泵体61的出口端通过导管63连通雾化喷头7；

即可通过储液仓组1和滤气仓组2配合，由储液箱12和蓄液仓13嵌套配合，形成烟气杂质沉降的环状通道，并由储液箱12和蓄液仓13分别储存脱除处理的溶液，并通过进风仓21和导风筒25嵌套配合，形成烟气的环流通路，并由滤料27配合引风腔26，对烟气进行除尘，滤除的灰尘经储液箱12和蓄液仓13之间的环状通道配合导灰口14沉降在卸灰仓组5内，除尘后的烟气经导气管210导入蓄液仓13内的溶液中，对烟气进行脱硫脱硝预处理，预处理后的烟气经导风筒25导入扩展仓组3内，通过循环泵组6将储液箱12内的溶液泵入雾化喷头7，进而通过雾化喷头7将脱除处理溶液雾化填充扩展仓组3内腔，通过雾化的脱除处理溶液与预处理后的烟气进行充分混合，混合雾化脱除处理溶液的烟道气一部分汇聚成的液滴落入蓄液仓13内，其他未汇聚的雾化颗粒随烟道气流动至除雾器9进行凝结除雾，凝结成的液滴再次回落至蓄液仓13，从而通过预处理和雾化处理的双重脱除处理，有效地提高烟气处理效果和脱除效率。

其中，储液仓组1还包括排渣管16，排渣管16与蓄液仓13连通，具体的，排渣管16设置在环状通道的底部，排渣管16的一端可拆卸连接蓄液仓13，排渣管16的另一端贯穿储液箱12并外伸，排渣管16的外伸端设置阀门，即可通过排渣管16将蓄液仓13内的沉淀排出。

其中，滤气仓组2还包括容置在导风筒25内的集气壳28，集气壳28的内腔与引风腔26通过导气管210连通，集气壳28的底面设有伸入蓄液仓13内的曝气筒29，具体的，曝气筒29的外壁均布有通孔，即可通过曝气筒29外壁的通孔将烟气引入蓄液仓13内，与蓄液仓13内的溶液混合。

其中，滤气仓组2还包括分风网24，分风网24与环状风腔22配合，具体的，分风网24与环状风腔22内侧的进风仓21内壁通过螺栓可拆卸连接，分风网24为不锈钢滤网，即可通过分风网24将进入环状风腔22内的烟气均匀导向滤料27，并对滤料27外壁的沉积杂质进行吹拂清理，避免滤料27出现堵塞，提高滤料27的过滤效果。

其中，滤气仓组2还包括弧状的导风板211，导风板211与进风仓21内壁之间连接有连接柱212，具体的，连接柱212为橡胶柱，导风板211通过螺栓穿过连接柱212与进风仓21内壁可拆卸连接，导风板211与进风口23配合，从而经进风口23引入的烟气，经导风板211减缓冲击，并经导风板211靠近进风口23一侧的端面分流至环状风腔22内，有效地避免烟气杂质直接对冲分风网24的部分位置，导致分风网24某一位置出现堵塞。

其中，循环泵组6还包括设置在扩展仓组3顶端的分流管62，具体的，分流管62为环状管路，分流管62通过导管63与泵体61的出口端连通，分流管62的底沿设有支管64，具体的，支管64沿分流管62环形分布，支管64的底端与雾化喷头7连通，即可通过环状的分流管62配合支管64将泵体61泵送的溶液分支导入对应的雾化喷头7，进而对雾化喷头7进行均匀分流，提高雾化喷头7的喷淋效果。

在本实施方式中，烟气经进风口23导入环状风腔22内，通过导风板211配合分风网24将烟气均匀分散至滤料27，滤料27对烟气进行除尘，滤除的灰尘经储液箱12和蓄液仓13之间的环状通道配合导灰口14沉降在卸灰仓组5内，除尘后的烟气经导气管210导入蓄液仓13内的溶液中，与蓄液仓13内的烟气进行混合，进而在曝气过程中对烟气进行脱硫脱硝预处理，预处理后的烟气经导风筒25导入扩展仓组3内，通过循环泵组6将储液箱12内的溶液泵入雾化喷头7，进而通过雾化喷头7将脱除处理溶液雾化填充扩展仓组3内腔，通过雾化的脱除处理溶液与预处理后的烟气进行充分混合，从而通过预处理和雾化处理的双重脱除处理，有效地提高烟气处理效果和脱除效率。

实施例3

请参阅图2-4、7-11，在实施例2的基础上，不同之处在于：

进一步的，扩展仓组3包括设置在滤气仓组2顶端的一级仓组31以及设置在一级仓组31上方的三级仓组33，一级仓组31和三级仓组33之间拼接由若干个竖直并列的二级仓组32，具体的，一级仓组31、二级仓组32和三级仓组33首尾依次拼接，一级仓组31的底端与导风筒25连通，三级仓组33的顶端设有顶盖34，雾化喷头7可拆卸连接在顶盖34的底面，顶盖34的中部设有连通扩展仓组3和除雾器9的排风口35，即可通过一级仓组31、二级仓组32、三级仓组33依次拼接进行扩展，更加便于安装拆卸，并且方便根据烟气处理量，通过调整扩展仓组3的高度，调节烟气在扩展仓组3内的行程。

进一步的，一级仓组31包括可拆卸连接在进风仓21顶端的一级仓体311和层级嵌套设置在一级仓体311内的一级中间筒313和一级内筒314，一级仓体311内底面开设有连通导风筒25的一级风口312，具体的，一级风口312的底沿与导风筒25顶端的端口轴孔配合；

二级仓组32包括可拆卸连接在一级仓体311顶端的二级仓体321和层级嵌套设置在二级仓体321内的二级中间筒323和二级内筒324；

三级仓组33包括可拆卸连接在二级仓体321顶端的三级仓体331和层级嵌套设置在三级仓体331内的三级中间筒333和三级内筒334；

一级内筒314、二级内筒324和三级内筒334依次连通，具体的，二级仓体321和三级仓体331的内底面分别开设有二级风口322和三级风口332，二级风口322和三级风口332将一级内筒314、二级内筒324和三级内筒334依次连通，三级内筒334连通除雾器9和排风口35，具体的，除雾器9设置在三级内筒334内腔的底部，一级内筒314的底端依次连通一级中间筒313、二级中间筒323和三级中间筒333，三级中间筒333反向连通三级仓体331、二级仓体321和一级仓体311，具体的，一级风口312经一级仓体311内腔向上呈S型依次连通二级仓体321、三级仓体331、三级中间筒333、二级中间筒323、一级中间筒313、一级内筒314、二级内筒324、三级内筒334、除雾器9和排风口35，烟气在扩展仓组3内形成外、中、内三层路径的流通，进而三倍延长烟气通行路径，提高烟气与雾化处理液的混合质量。

进一步的，三级中间筒333的顶部环形分布有导风孔336，二级仓体321、三级仓体331内底面分别开设有环形分布的二级分风孔325和三级分风孔335，二级分风孔325用于连通一级仓体311和二级仓体321以及连通一级中间筒313和二级中间筒323，三级分风孔335用于连通二级仓体321和三级仓体331以及连通二级中间筒323和三级中间筒333，雾化喷头7环形分布在三级中间筒333的内侧和外侧并与导风孔336对应，即可通过二级分风孔325和三级分风孔335、导风孔336配合，将一级仓组31、二级仓组32和三级仓组33连通，并在各自的端口形成分流效果，通过导风孔336两侧的雾化喷头7对烟气进双重雾化喷淋，从而将预处理后的烟气与脱除处理溶液彻底混合。

进一步的，一级仓组31还包括设置在一级仓体311底面的排液管315，排液管315顶端与一级仓体311内腔连通，排液管315的底端伸入蓄液仓13内，具体的，排液管315的底端沉入蓄液仓13的液面下，集气壳28的内顶面设置接入排液管315的电磁阀，用于排液管315的通断，即可通过排液管315将沉积在一级中间筒313内腔的溶液导入蓄液仓13内，避免溶液沉积造成一级内筒314的封堵。

在本实施方式中，通过一级仓组31、二级仓组32、三级仓组33依次拼接进行扩展，根据烟气处理量，调整扩展仓组3的高度，调节烟气在扩展仓组3内的行程，进而经导风筒25向上导入扩展仓组3的烟气，经一级风口312向上呈S型依次通入一级仓体311、二级仓体321、三级仓体331、三级中间筒333、二级中间筒323、一级中间筒313、一级内筒314、二级内筒324、三级内筒334、除雾器9和排风口35，通过导风孔336两侧的雾化喷头7对烟气进双重雾化喷淋，从而将预处理后的烟气与脱除处理溶液彻底混合。

实施例4

请参阅图3、12、13，在实施例3的基础上，不同之处在于：

进一步的，还包括与二级分风孔325、三级分风孔335连通的混流件8，混流件8包括可拆卸连接二级仓体321或三级仓体331的混流壳81，混流壳81内容置有第一混流体82，第一混流体82内均布有第一混流孔83，即可通过混流件8连通二级分风孔325和三级分风孔335，从而三级中间筒333内侧和外侧对烟气进行脱除处理后的雾化液滴汇流并经二级分风孔325和三级分风孔335导流，进入二级分风孔325和三级分风孔335的液体经第一混流体82表面的第一混流孔83向下均布导流，并将下方未经雾化脱除处理的烟气与其导流的液体进行混合，在雾化脱除处理前对烟气进行二次预处理，从而有利于烟气进行彻底的脱硫脱硝处理。

进一步的，混流件8还包括容置在混流壳81内的第二混流体84，第二混流体84内均布有第二混流孔85，第二混流孔85的孔径小于第一混流孔83的孔径，即可通过第二混流孔85与第一混流孔83配合，形成阶梯导流，并且由于第一混流孔83和第二混流孔85的孔径不同，且其均为均匀分布，第一混流体82和第二混流体84的位置不影响第一混流孔83和第二混流孔85之间的连通，同时能够有效提高二次预处理中，烟气与溶液的混合质量。

进一步的，卸灰仓组5包括可拆卸连接在底架4顶部的卸灰仓体51，卸灰仓体51内腔与导灰口14连通，具体的，卸灰仓体51的顶端与导灰板11底面通过螺栓可拆卸连接，卸灰仓体51的底端可拆卸连接有排渣阀52，卸灰仓体51顶部的外壁设有视窗53，即可通过排渣阀52卸灰仓体51配合排渣阀52在储液仓组1的底端形成收集灰尘的封闭仓体，有效保证储液仓组1和滤气仓组2内部环状通道的气密性，确保烟气在稳定压力下输送，从而由卸灰仓体51收集沉降的灰尘，同时由排渣阀52启闭卸灰仓体51底部的端口，进行灰尘的排除，操作更加方便，并由视窗53对卸灰仓体51进行可视化，便于观察卸灰仓体51内部灰尘的沉降情况。

在本实施方式中，通过混流件8配合二级分风孔325和三级分风孔335，对呈S型流通的烟气进行引导，并且雾化处理后的液滴汇流，经混流件8向下导流，最终分别经一级风口312和排液管315导入蓄液仓13内，并且在导流过程中，下方未经雾化脱除处理的烟气与其导流的液体进行混合，在雾化脱除处理前对烟气进行二次预处理，从而有利于烟气进行彻底的脱硫脱硝处理。

请参阅图1，在上述实施例的基础上，本发明还提供利用上述用于焦炉烟气捕集CO₂的装置进行捕集CO₂的方法，包括以下步骤：

S1、脱除处理：通过增压风机20将180～300℃高温烟道气送入脱除处理一体塔10内，烟道气在脱除处理一体塔10内进行除尘、脱硫和脱硝处理；

具体地，烟道气进入脱除处理一体塔10内的脱除步骤如下：

S11、初步除尘：烟道气经进风口23进入进风仓21的环状风腔22内，通过导风板211和分风网24配合，均匀分风至滤料27外侧，通过滤料27初步过滤除尘；

S12、预处理：经滤料27滤除的烟道气经引风腔26和导气管210鼓入蓄液仓13内的溶液中，对烟气进行脱硫脱硝预处理；

S13、雾化脱除：预处理后的烟道气经导风筒25导入扩展仓组3内，并在扩展仓组3内形成外、中、内三层连续路径的流通，通过循环泵组6将储液箱12内的溶液泵入雾化喷头7，由雾化喷头7将脱除处理溶液雾化填充扩展仓组3内腔，通过雾化的脱除处理溶液与预处理后的烟气进行充分混合，对烟道气进行脱硝、脱硫处理；

S14、除雾：烟道气与雾化的脱除处理液混合后，经除雾器9将雾化液滴脱除，除雾后经排风口35排出；

S2、除尘：脱除处理后的烟道气通入电除尘器70，脱除烟道气中残留的灰尘；

S3、热能回收：烟道气脱除处理后，经气体压缩机30加压至0.8Mpa，压缩后的高温烟道气通入废热锅炉40内，将冷却水通入废热锅炉40内，通过冷却水与压缩后的高温烟道气进行换热，将温度降至80℃，并产生0.3Mpa的低压蒸汽；

S4、脱水干燥：降温后的烟道气经另一个气体压缩机30加压至1.2Mpa，并送入干燥塔50，通过干燥塔50内的分子筛对烟道气进行脱水干燥，具体的，气体压缩机30设置有两个，两个气体压缩机30分别用于废热锅炉40和吸附塔60的进气增压；

脱水干燥过程中，通过两个干燥塔50交替对烟道气进行脱水干燥，当通入烟道气的干燥塔50的出塔气体水分超过50ppm时，将烟道气切换通入另一个干燥塔50进行干燥脱水，同时通过废热锅炉40产生的低压蒸汽对出塔气体水分超过50ppm的干燥塔50进行加热，进行分子筛脱水功能再生，而分子筛加热产生的水汽冷却后排放；

S5、吸附解吸：脱水干燥后的烟道气导入吸附塔60，通过吸附塔60内的吸附剂进行二氧化碳吸附，捕集二氧化碳后的烟道气弛放气至烟囱，而吸附塔60吸附饱和后进行解吸，解吸出的二氧化碳输送至气柜，具体的，吸附剂采用碳分子筛；

吸附解吸过程中，通过两个吸附塔60交替对烟道气进行吸附和解吸，其中一个吸附塔60出口气体中二氧化碳含量超过15％进入吸附饱和状态则停止吸附，将干燥后的烟道气通入另一个吸附塔60进行吸附，而吸附饱和的吸附塔60则进行解吸；吸附塔60的解吸方法如下：将吸附饱和的吸附塔60泄压至常压状态，通过真空泵80将解吸出的二氧化碳抽吸至气柜，同时由二氧化碳分析仪分析气体成分；

上述中，吸附塔的吸附解吸过程作为一个循环并分成四个阶段，加压吸附、均压、放空、吹扫，四个阶段时间相等。

以吸附塔60的出塔气体为例，检测吸附塔60解吸出的二氧化碳浓度，结果如下：

1、吸附塔60的出塔气体中CO₂ 15％、氮气N₂ 84.99％、含水量0.01％、温度35℃、压力1Mpa，当吸附塔出口气体中二氧化碳含量达到15％时，停止吸附，然后进行解吸操作，解吸后，通过二氧化碳分析仪得到的二氧化浓度为97.23％；

2、吸附塔60的出塔气体中CO₂ 15％、氮气N₂ 84.99％、含水量0.01％、温度35℃、压力1.1Mpa，经干燥塔干燥后，进入吸收塔。压力1.1Mpa，当吸附塔出口气体中二氧化碳含量达到15％时，停止吸附，然后进行解吸操作，解吸后，通过二氧化碳分析仪得到的二氧化浓度为97.47％。

综上，本发明使用碳分子筛作为吸附剂，但由于水分存在会导致分子筛吸附能力下降明显，在吸附塔前端设置两个分子筛干燥塔交替使用，干燥过程所需的热量可以充分利用烟道气余热，从而保证了生产过程连续稳定。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其特征在于，包括脱除处理一体塔（10）、增压风机（20）、气体压缩机（30）、废热锅炉（40）、干燥塔（50）、吸附塔（60）、电除尘器（70），所述增压风机（20）通过管路连通高温烟道气和脱除处理一体塔（10）的进气端，所述脱除处理一体塔（10）的排气端通过气体压缩机（30）连通废热锅炉（40）的进气端，所述废热锅炉（40）通入冷却水与烟道气进行换热，所述废热锅炉（40）的排气端通过管路连通干燥塔（50），所述干燥塔（50）的排气端通过管路连通吸附塔（60），所述电除尘器（70）用于在脱除处理一体塔（10）排气端进行除尘；

所述脱除处理一体塔（10）包括底架（4）和循环泵组（6），其特征在于：所述脱除处理一体塔（10）还包括设置在底架（4）顶端的储液仓组（1），所述储液仓组（1）的顶端依次设有滤气仓组（2）和扩展仓组（3），所述储液仓组（1）的底端设有安装在底架（4）内的卸灰仓组（5）；

所述储液仓组（1）包括导灰板（11）和设置在导灰板（11）顶面的储液箱（12），所述储液箱（12）的中部形成有贯通腔，所述储液箱（12）的贯通腔内设有蓄液仓（13），所述储液箱（12）和蓄液仓（13）之间形成有环状通道，所述导灰板（11）的端面开设有卸灰仓组（5）和环状通道的导灰口（14），所述储液箱（12）和蓄液仓（13）通过连通管（15）连通；

所述滤气仓组（2）包括可拆卸连接在储液箱（12）顶端的进风仓（21）和插装在蓄液仓（13）顶端的导风筒（25），所述导风筒（25）内腔与蓄液仓（13）内腔连通，所述进风仓（21）内形成有环绕在导风筒（25）外侧的环状风腔（22），所述进风仓（21）的外壁设有连通环状风腔（22）的进风口（23），所述导风筒（25）的外侧形成有连通环状风腔（22）的引风腔（26），所述导风筒（25）的外侧套设有配合引风腔（26）的滤料（27），所述引风腔（26）通过导气管（210）伸入蓄液仓（13）内；

所述扩展仓组（3）的底端与导风筒（25）连通，所述扩展仓组（3）顶端的端口连通有除雾器（9），所述扩展仓组（3）内腔的顶部设有若干个环状分布的雾化喷头（7）；

所述循环泵组（6）包括与底架（4）连接的泵体（61），所述泵体（61）的进口端通过导管（63）与储液箱（12）连通，所述泵体（61）的出口端通过导管（63）连通雾化喷头（7）；

所述扩展仓组（3）包括设置在滤气仓组（2）顶端的一级仓组（31）以及设置在一级仓组（31）上方的三级仓组（33），所述一级仓组（31）和三级仓组（33）之间拼接有若干个竖直并列的二级仓组（32），所述一级仓组（31）的底端与导风筒（25）连通，所述三级仓组（33）的顶端设有顶盖（34），所述雾化喷头（7）可拆卸连接在顶盖（34）的底面，所述顶盖（34）的中部设有连通扩展仓组（3）和除雾器（9）的排风口（35）。

2.根据权利要求1所述的一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其特征在于，所述干燥塔（50）设置有两个，两个所述干燥塔（50）通过阀门和管路交替连通废热锅炉（40）；所述吸附塔（60）设置有两个，两个所述吸附塔（60）通过阀门和管路交替连通两个干燥塔（50）。

3.根据权利要求1所述的一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其特征在于，所述一级仓组（31）包括可拆卸连接在进风仓（21）顶端的一级仓体（311）和层级嵌套设置在一级仓体（311）内的一级中间筒（313）和一级内筒（314），所述一级仓体（311）内底面开设有连通导风筒（25）的一级风口（312）；

所述二级仓组（32）包括可拆卸连接在一级仓体（311）顶端的二级仓体（321）和层级嵌套设置在二级仓体（321）内的二级中间筒（323）和二级内筒（324）；

所述三级仓组（33）包括可拆卸连接在二级仓体（321）顶端的三级仓体（331）和层级嵌套设置在三级仓体（331）内的三级中间筒（333）和三级内筒（334）；

所述一级内筒（314）、二级内筒（324）和三级内筒（334）依次连通，所述三级内筒（334）连通除雾器（9）和排风口（35），所述一级内筒（314）的底端依次连通一级中间筒（313）、二级中间筒（323）和三级中间筒（333），所述三级中间筒（333）反向连通三级仓体（331）、二级仓体（321）和一级仓体（311）。

4.根据权利要求3所述的一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其特征在于，所述三级中间筒（333）的顶部环形分布有导风孔（336），所述二级仓体（321）、三级仓体（331）内底面分别开设有环形分布的二级分风孔（325）和三级分风孔（335），所述二级分风孔（325）用于连通一级仓体（311）和二级仓体（321）以及连通一级中间筒（313）和二级中间筒（323），所述三级分风孔（335）用于连通二级仓体（321）和三级仓体（331）以及连通二级中间筒（323）和三级中间筒（333），所述雾化喷头（7）环形分布在三级中间筒（333）的内侧和外侧并与导风孔（336）对应。

5.根据权利要求3所述的一种用于焦炉烟气捕集CO₂的装置，其特征在于，所述一级仓组（31）还包括设置在一级仓体（311）底面的排液管（315），所述排液管（315）顶端与一级仓体（311）内腔连通，所述排液管（315）的底端伸入蓄液仓（13）内。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的用于焦炉烟气捕集CO₂的装置进行捕集CO₂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过增压风机（20）将高温烟道气送入脱除处理一体塔（10）内，烟道气在脱除处理一体塔（10）内进行除尘、脱硫和脱硝处理；

S2、将脱除处理后的烟道气通入电除尘器（70），脱除烟道气中残留的灰尘；

S3、烟道气脱除处理后，将经气体压缩机（30）压缩后的高温烟道气通入废热锅炉（40）内，并通入冷却水至废热锅炉（40）内，通过冷却水与压缩后的高温烟道气进行换热，并产生低压蒸汽；

S4、对降温后的烟道气加压并送入干燥塔（50），通过干燥塔（50）内的分子筛对烟道气进行脱水干燥；

S5、将脱水干燥后的烟道气导入吸附塔（60），通过吸附塔（60）内的吸附剂进行二氧化碳吸附，捕集二氧化碳后的烟道气弛放气至烟囱，而吸附塔（60）吸附饱和后进行解吸，解吸出的二氧化碳输送至气柜。

7.根据权利要求6所述的捕集CO₂的方法，其特征在于，步骤S4中，通过两个干燥塔（50）交替对烟道气进行脱水干燥，当通入烟道气的干燥塔（50）的出塔气体水分超过50ppm时，将烟道气切换通入另一个干燥塔（50）进行干燥脱水，同时通过废热锅炉（40）产生的低压蒸汽对出塔气体水分超过50ppm的干燥塔（50）进行加热，进行分子筛脱水功能再生，而分子筛加热产生的水汽冷却后排放。

8.根据权利要求7所述的捕集CO₂的方法，其特征在于，步骤S5中，通过两个吸附塔（60）交替对烟道气进行吸附和解吸，其中一个吸附塔（60）出口气体中二氧化碳含量超过15%进入吸附饱和状态则停止吸附，将干燥后的烟道气通入另一个吸附塔（60）进行吸附，而吸附饱和的吸附塔（60）则进行解吸。