一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备
阅读说明：本技术 一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备 (Flue gas carbon sequestration equipment used after natural gas combustion ) 是由 李军 于 2021-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备,属于碳中和领域,包括用于将烟气中二氧化碳进行捕集的碳捕集机构、将烟气导入碳捕集机构的导烟机构以及用于将碳捕集机构形成的固碳物体进行干燥处理的脱水机构,本发明将天然气燃烧后的烟气通过导烟机构导入碳捕集机构中,实现对烟气中碳元素的收集,同时通过换热件将烟气导入碳捕集机构中的烟气温度降低,进而可减少对碳捕集机构中水分的蒸发量,减少耗水量,并且导向外界的烟气温度也有所下降,从而减少了烟气对环境的热污染,同时加热后的新鲜空气用于后续的脱水机构中的干燥,提高干燥效果,又节约了能源。(The invention discloses a flue gas carbon sequestration device used after natural gas combustion, which belongs to the field of carbon neutralization and comprises a carbon capture mechanism for capturing carbon dioxide in flue gas, a smoke guide mechanism for guiding the flue gas into the carbon capture mechanism and a dehydration mechanism for drying a carbon sequestration object formed by the carbon capture mechanism, wherein the flue gas obtained after natural gas combustion is guided into the carbon capture mechanism through the smoke guide mechanism, realizes the collection of carbon element in the flue gas, reduces the temperature of the flue gas introduced into the carbon capturing mechanism by the heat exchange piece, thereby reducing the evaporation amount of water in the carbon capture mechanism, reducing water consumption, reducing the temperature of the flue gas led to the outside, thereby reducing the thermal pollution of the smoke to the environment, simultaneously, the heated fresh air is used for the drying in the subsequent dehydration mechanism, improving the drying effect and saving the energy.)
技术领域
本发明公开一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备，属于碳中和领域。
背景技术
国家统计局及海关总署数据，2020年中国天然气表观消费量3259.1亿立方米，2020年比2019年增长7.5％。随着燃煤锅炉的取消以及北方煤改气的不断推进，天然气的消耗量还在不断提高。
2020年底，我国提出了2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的环境保护目标。这一目标的提出是为了降低大气的二氧化碳浓度，减缓和抑制全球变暖的趋势。
要实现碳中和，最重要的途径是改变能源的供给方式，由传统的化石能源改为绿色能源。但是，天然气作为重要的能源，无法被完全替代，这就需要二氧化碳的捕集和封存技术解决碳排放的问题。
目前，以天然气为燃料的烟气一般会直接排放到大气中。这些烟气不仅含有大量的二氧化碳，还有很高的热量。在碳达峰和碳中和的大背景下，如果能够将烟气的二氧化碳进行捕集，同时利用烟气的热量来对捕集的二氧化碳产物进行烘干后资源化利用，这将极大的推进碳中和的目标早日实现。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述的问题而提供一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备。
本发明通过以下技术方案实现上述目的，一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备，包括用于将烟气中二氧化碳进行捕集的碳捕集机构、将烟气导入碳捕集机构的导烟机构以及用于将碳捕集机构形成的固碳物体进行干燥处理的脱水机构，所述导烟机构上还设置有用于降低碳捕集机构耗水量和为脱水机构提供热能的换热件，所述换热件分别与碳捕集机构和脱水机构相连接，所述碳捕集机构与脱水机构相连接。
通过采用上述技术方案，将天然气燃烧后的烟气通过导烟机构导入碳捕集机构中，实现对烟气中碳元素的收集，同时通过换热件将烟气导入碳捕集机构中的烟气温度降低，进而可减少对碳捕集机构中水分的蒸发量，减少耗水量，并且加热后的新鲜空气用于后续的脱水机构中的干燥，提高干燥效果，并且导向外界的烟气温度也有所下降，从而减少了烟气对环境的热污染，且利用烟气的废热来烘干固碳物体，既降低了烟气的温度，又节约了能源。
优选的，所述碳捕集机构包括吸收塔、用于将烟气导入塔体的引射喷头、以及用于将固碳物体导出的污泥泵，所述吸收塔与导烟机构相连接，所述引射喷头位于吸收塔与导烟机构的连接处，所述污泥泵与吸收塔底部相导通。
通过采用上述技术方案，将烟气通过引射喷头高速射出，产生局部的负压，将溶液吸进来，然后和烟气混合后一起喷出来，烟气喷出之后，会以微小气泡的形式飘逸到吸收塔的上部空间，然后从烟囱排到大气中，烟气当中的二氧化碳在溶液混合的过程中被吸收，最终变成固碳物体沉淀到溶液的底部，然后通过污泥泵导出。
优选的，所述吸收塔上还连接设置有用于补充吸收塔内部溶液的补充组件，所述补充组件包括用于检测吸收塔溶液的PH值的PH计以及为吸收塔提供溶液的补充罐，所述PH计与补充罐电信号连接。
通过采用上述技术方案，利用PH计自动在线检测吸收塔溶液的PH值，当吸收塔内部溶液PH数波动大于规定数值时，形成电信号传递给补充罐，使得补充罐开启向吸收塔补充溶液，实现自动化生产。
优选的，所述吸收塔与污泥泵连接处设置有引导固碳物体移动的倾斜挡板。
通过采用上述技术方案，当吸收塔底部析出的固碳物体后，可沿着倾斜挡板沉积到污泥泵的入口处，从而便于污泥泵导出固碳物体，同时减少吸收塔底部固碳物体的堆积。
优选的，所述吸收塔喷洒的溶液为氢氧化钙溶液。
通过采用上述技术方案，氢氧化钙溶液与二氧化碳相接触时，通过化学反应生成碳酸钙，而碳酸钙具有难溶于水的特点，从而便于碳酸钙的析出。
优选的，所述换热件为气气板式换热器，所述气气板式换热器向外界导入气体与烟气进行热能传递，并将加热后的气体导向脱水机构，将烟气导入碳捕集机构中。
通过采用上述技术方案，当烟气通过气气板式换热器可将高温烟气的温度降低，烟气降温之后可以降低对后续吸收塔的水分蒸发量，减少耗水量。同时，烟气的热量用来加热新鲜空气，将新风的温度提高，然后将加热后的新鲜空气用于后续的真空脱水干燥，提高干燥效果。
优选的，所述脱水机构包括用于将固碳物体进行真空脱水的真空脱水机以及用于收集固碳物体的收集槽，所述真空脱水机的顶部与气气板式换热器相导通，并且所述真空脱水机上设置将真空脱水处理处的水分重新导入碳捕集机构中的回流通道。
通过采用上述技术方案，污泥泵将固液混合物导到真空脱水机上，通过真空脱水机进行真空脱水处理，同时经过烟气加热的高温空气从真空脱水机的顶部进入，高温的空气经过碳酸钙的时候起到了烘干的效果，进一步提高了脱水效果，并且被真空脱水机过滤掉的水和小颗粒的碳酸钙通过回流通道回流到吸收塔中进行重新过滤。
优选的，所述导烟机构包括用于开设在烟囱上的三通风口以及用于将烟气抽到碳捕集机构的引风机，所述引风机与三通风口相连通。
通过采用上述技术方案，使得引风机抽取烟气时，利用三通风口避免影响烟气的正常排烟。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、将烟气的排烟温度降低，减少了烟气对环境的热污染；
2、独创性的利用烟气的废热来烘干碳酸钙固体，既降低了烟气的温度，又节约了能源：
3、每年捕集的碳排放额度可以用来交易，形成良好的投资经济性；
4、减少了大气的碳排放量，保护了地球环境；
5、产生的副产物碳酸钙可以作为工业原材料，没有其它的废弃物产生，整个过程是非常环保；
6、该设备和技术据由可复制和推广价值，仅用于任何以天然气为燃料的加热设备，只要对其烟气进行处理即可，不需要改造主体的生产设备。
附图说明
图1为本发明一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备的结构示意图。
附图标记：1、碳捕集机构；101、吸收塔；102、引射喷头；103、污泥泵；104、补充罐；105、倾斜挡板；106、PH计；2、导烟机构；201、三通风口；202、引风机；3、脱水机构；301、真空脱水机；302、收集槽；303、回流通道；4、换热件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种用于天然气燃烧后使用的烟气固碳设备，包括用于将烟气中二氧化碳进行捕集的碳捕集机构1、将烟气导入碳捕集机构1的导烟机构2以及用于将碳捕集机构1形成的固碳物体进行干燥处理的脱水机构3，将天然气燃烧后的烟气通过导烟机构2导入碳捕集机构1中，实现对烟气中碳元素的收集，然后再通过脱水机构3将碳捕集机构1收集后的固碳物体进行脱水处理以及收集存放，并且导烟机构2上还设置有用于降低碳捕集机构1耗水量和为脱水机构3提供热能的换热件4，换热件4分别与碳捕集机构1和脱水机构3相连接，碳捕集机构1与脱水机构3相连接，通过换热件4将烟气导入碳捕集机构1中的烟气温度降低，进而可减少对碳捕集机构1中水分的蒸发量，减少耗水量，并且加热后的新鲜空气用于后续的脱水机构3中的干燥，提高干燥效果。
其中碳捕集机构1包括吸收塔101、用于将烟气导入塔体的引射喷头102、以及用于将固碳物体导出的污泥泵103，吸收塔101与导烟机构2相连接，引射喷头102位于吸收塔101与导烟机构2的连接处，将烟气通过引射喷头102高速射出，产生局部的负压，将溶液吸进来，然后和烟气混合后一起喷出来，烟气喷出之后，会以微小气泡的形式飘逸到吸收塔101的上部空间，然后从烟囱排到大气中，烟气当中的二氧化碳在溶液混合的过程中被吸收，最终变成固碳物体沉淀到溶液的底部，同时污泥泵103与吸收塔101底部相导通，吸收塔101与污泥泵103连接处设置有引导固碳物体移动的倾斜挡板105，进而固碳物体在吸收塔101底部堆积时，通过倾斜挡板105导向污泥泵103的入口处，从而便于污泥泵103导出固碳物体，同时减少吸收塔101底部固碳物体的堆积。
同时吸收塔101上还连接设置有用于补充吸收塔101内部溶液的补充组件，补充组件包括用于吸收塔101溶液的PH的PH计106以及为吸收塔101提供溶液的补充罐104，利用PH计106在自动在线检测吸收塔101溶液的PH，并且当吸收塔101内部溶液PH数波动大于规定数值时，由于PH计106与补充罐104电信号连接，从而PH计106形成电信号传递给补充罐104，使得补充罐104开启向吸收塔101补充溶液，实现自动化生产。
并且吸收塔101喷洒的溶液为氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液与二氧化碳相接触时，通过化学反应生成碳酸钙，而碳酸钙具有难溶于水的特点，从而便于碳酸钙的析出，同时生成的碳酸钙广泛用于石膏建材、水泥等行业，是应用非常广的原材料，产生的碳酸钙可以对外销售，用来抵消氢氧化钙的费用，从而形成良好的投资经济性。
其中换热件4为气气板式换热器，气气板式换热器为现有技术，在此就不多叙述，当烟气通过气气板式换热器可将高温烟气的温度降低，烟气降温之后可以降低对后续吸收塔101的水分蒸发量，减少耗水量。同时，烟气的热量用来加热新鲜空气，将新风的温度提高，然后加热后的新鲜空气用于后续的真空脱水干燥，提高干燥效果。
脱水机构3包括用于将固碳物体进行真空脱水的真空脱水机301以及用于收集固碳物体的收集槽302，真空脱水机301的顶部与气气板式换热器相导通，污泥泵103将固液混合物导到真空脱水机301上，通过真空脱水机301进行真空脱水处理，同时经过烟气加热的高温空气从真空脱水机301的顶部进入，高温的空气经过碳酸钙的时候起到了烘干的效果，进一步提高了脱水效果，并且真空脱水机301上设置将真空脱水处理处的水分重新导入碳捕集机构1中的回流通道303，可以将被真空脱水机301过滤掉的水和小颗粒的碳酸钙通过回流通道303回流到吸收塔101中进行重新过滤。
同时导烟机构2包括用于开设在烟囱上的三通风口201以及用于将烟气抽到碳捕集机构1的引风机202，引风机202与三通风口201相连通，使得引风机202抽取烟气时，利用三通风口201避免影响烟气的正常排烟。
工作原理：引风机202通过三通风口201将天然气燃烧后的烟气导向换热件4中，通过气气板式换热器将从外界导入气体与烟气进行热能传递，从而将烟气的温度降低，然后再烟气导入碳捕集机构1中，烟气通过引射喷头102高速射出，然后氢氧化钙溶液和烟气混合后一起喷出来，通过化学反应CO2+Ca(OH)2＝CaCO3+H2O，使得烟气中的二氧化碳被中和然后形成碳酸钙，而碳酸钙具有难溶于水的特点，从而便于对碳酸钙的收集，然后碳酸钙由于重力的影响在吸收塔101底部析出，并利用倾斜挡板105起到导向效果将碳酸钙导向污泥泵103的入口处，污泥泵103将固液混合物导到真空脱水机301上，通过真空脱水机301进行真空脱水处理，同时将经过烟气加热的高温空气从真空脱水机301的顶部进入，高温的空气经过碳酸钙的时候起到了烘干的效果，进一步提高了脱水效果，并且被真空脱水机301过滤掉的水和小颗粒的碳酸钙通过回流通道303回流到吸收塔101中进行重新过滤，然后真空脱水机301将脱水后的碳酸钙，直接输送到收集槽302里，定期进行收集外运处理。同时补充罐104通过PH计106检测吸收塔101溶液的PH值，当吸收塔101内部溶液PH值变低时，PH计106形成电信号传递给补充罐104，使得补充罐104开启向吸收塔101补充溶液，实现溶液的补充，进而实现自动化生产。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。