*CN102600717A*
(10)申请公布号 CN 102600717 A(43)申请公布日 2012.07.25
(12)发明专利申请
(21)申请号 201210077244.0(22)申请日 2012.03.22(66)本国优先权数据
201110305775.6 2011.10.11 CN
(71)申请人韩秀峰
地址158160 黑龙江省鸡西市梨树区中心委
18组(72)发明人韩秀峰(51)Int.Cl.
B01D 53/81(2006.01)B01D 53/60(2006.01)B01D 53/62(2006.01)
权利要求书 2 页 说明书 4 页权利要求书2页 说明书4页
(54)发明名称
一种对烟道气中二氧化碳的利用方法(57)摘要
本发明为减排领域内的“一种对烟道气中二氧化碳的利用方法”，通过用白灰做胶凝剂的成型材料，来捕集烟道气中低浓度的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，并将其固存在成型材料中，使其成为产品的组成部分，选取适宜的透气性反应助剂、控制反应温度在4℃～128℃的范围内，由成型材料的大小和酸性气体在烟道气中的得浓度来确定成型材料在烟道气中的留存时间，到多种早强的白灰气硬性产成品，并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气；其主要用途是：可用于燃煤发电厂的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的减排；并使其固体排放物得到综合利用，得到早强的白灰成型材料产成品。CN 102600717 ACN 102600717 A
权 利 要 求 书
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1.一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，其技术特征是用白灰为胶凝剂来成型固体成型材料，用潮湿固体成型材料中的白灰来捕集烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等酸性气体，白灰因与二氧化氮、一氧化氮反应生成了亚硝酸钙、硝酸钙，白灰与二氧化硫反应最终生成了二水硫酸钙而使成型材料水硬增加了强度，白灰与二氧化碳反应生成了碳酸钙而使成型材料气硬早强，并由此利用了烟道气中的二氧化碳，去除了烟道气中的二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
2.根据权利要求1所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用白灰为胶凝剂来成型固体成型材料，在4℃～128℃的温度范围内使除尘后含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的烟道气，吹在成型机上的固体成型材料表面上，使成型材料表面层中的白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，从而使固体白灰成型材料定型，把定型后的白灰成型材料放入潮湿的烟气隧道后继续通入烟道气，固体成型材料在透气性反应助剂的帮助下，继续进行上述反应过程，当烟道气中的酸性气体达到成型材料中白灰所需要的摩尔数时，就完成了该部分烟道气中二氧化碳的利用，去除了烟道气中的二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，其技术特征是以白灰为胶凝剂来成型固体成型材料与烟道气中酸性气体反应，并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
3.根据权利要求1所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用白灰为胶凝剂来成型固体成型材料，使除尘后含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、含水烟道气，充入成型机上的白灰成型材料的加压箱体内，用0.25MPa～0.3MPa的压力，在4℃～128℃的温度范围内加压，加压时间是成型时间的一半，然后减压放空，充入与减压放空烟道气的时间分别是成型时间的四分之一，成型材料的加压次数等于成型材料中白灰所需酸性气体所在的烟道气的体积除以加压箱体的空间体积，白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，使白灰成型材料生成早强的白灰成型材料产成品，得到了这部分二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的二氧化碳被利用的烟道气，其技术特征是以白灰为胶凝剂来成型固体成型材料与烟道气中酸性气体在0.25MPa～0.3MPa的压力下反应，并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
4.根据权利要求1所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用起泡机将已除尘含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的烟道气起泡后，以白灰为胶凝剂来制成白灰混合乳，加入模具内，消泡时白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，从而使模具内的白灰混合乳快速定型为白灰轻体砌块半成品，然后拆开模板，罩上上排气箱体，在箱体内充入除尘后的烟道气，其充入量为轻体砌块中白灰所需酸性气体所占的烟道气体积，从而利用了该部分烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，其技术特征是将烟道气起泡制成白灰混合乳，然后通入烟道气，并由此得到了二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
5.根据权利要求1所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用起泡机将已除尘含有
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权 利 要 求 书
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二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的烟道气起泡后，以白灰为胶凝剂来制成白灰混合乳，加入模具内，消泡时，白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，从而使模具内的白灰混合乳快速定型为白灰轻体砌块半成品，把定型后的白灰轻体砌块半成品，放入潮湿的烟气隧道后继续通入烟道气，固体成型材料在透气性反应助剂的帮助下，继续进行上述反应过程，当烟道气中的酸性气体达到成型材料中白灰所需要的摩尔数时，就完成了该部分烟道气中二氧化碳的利用，去除了烟道气中的二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，其技术特征是将烟道气起泡制成白灰混合乳，将轻体砌块半成品放入烟气隧道，并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
6.一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，在实施权利要求1得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气时，生成了一种白灰成型材料产成品，其技术特征是用白灰为胶凝剂，粉煤灰为胶凝组成部分和透气性反应助剂，骨料，水，按一定比例来成型白灰成型材料，成型材料中的白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，并由此得到固体白灰成型材料产成品。
7.根据权利要求6所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5所述的其中之一的方法，得到固体白灰成型材料产成品，由其使用的原料成份可知，胶凝组成部分和透气性反应助剂都是粉煤灰，骨料成份也可以是颗粒状粉煤灰，因使用粉煤灰而制成白灰成型材料产成品，并由此减排和综合利用的粉煤灰。
8.根据权利要求6所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5所述的其中之一的方法，得到固体白灰成型材料产成品，由其使用的原料成份可知，其骨料成份可以是砂、石、炉渣、粉煤灰、秸秆、建筑拆迁产生的物体废弃物、无放射性物质的尾矿砂，由无放射性物质的尾矿砂为骨料成份制成的固体白灰成型材料产成品，并由此减排和综合利用的无放射性物质的尾矿砂。
9.根据权利要求6所述一种对烟道气中二氧化碳的利用方法，用权利要求2或权利要求3或权利要求4或权利要求5所述的其中之一的方法，得到固体白灰成型材料产成品，由其使用的原料成份可知，其中所用的水可以使用除尘、排灰、排渣所形成的废水，并由此减排和综合利用的废水。
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说 明 书
一种对烟道气中二氧化碳的利用方法
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[0001] 一、技术领域：减排
二、背景技术：
[0002] 在燃煤、燃油、燃气的各种工业生产中，目前的企业界大多只在如何提高燃料的利用率上进行了节能的各项研究并实施，因减排增加运营成本，减少以看的见的利润，使企业减少了对减排的热情，既使有的减排技术可靠，但实际上操作起来，难度大，成本太高。[0003] 现在常用的CO2回收利用的方法有如下几种：①溶剂吸收法：该方法流程复杂，操作成本高，即使日本三菱重工公司与关西电力公司合作的新工艺，其CO2的回收费用也需要20美元/吨。②变压固体吸附法：所吸附气体中的CO2也仅占60％左右，不能做产品直接使用。③有机膜分离法：只适用于气源干净且需CO2浓度不高于90％的场合，该技术在国内尚处于开发阶段。以上方法生产的CO2都是气态，都需经吸附精馏法进一步纯净化、精馏液化，才能进行储存和运输的通用技术。美国电力研究院(EPRI)所作的研究指出，既使用氨洗涤也只能使CO2减少10％的排放，其它回收利用的CO2都是高纯度的，在烟道气中低浓度的CO2、SO2、NO2、NO捕集直接利用方面还是空白。[0004] 在燃煤电厂需要减排二氧化碳、除硫和除硝的同时，粉煤灰的大量占地，致使耕地减少，污染了环境；烟道气除尘和长距离的泵送排渣、排灰既增加了能耗又使用了大量的水，其废水又造成了新的污染。[0005] 三、发明内容：一种对烟道气中二氧化碳的利用方法[0006] 1、本发明可以解决如下技术问题：①可以从多种混合气体的烟道气中捕集低浓度的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮；②将捕集到的大量的二氧化碳，直接转化为气硬性的，以碳酸钙为主要成份，将捕集到的二氧化硫最终转化为二水硫酸钙的水硬性成份，将捕集到的二氧化氮、一氧化氮转化为稳定的亚硝酸钙、硝酸钙，并由此使捕集物直接转化生成白灰成型材料产成品，使捕集到的气体得以直接利用。[0007] 2、实现本技术的方法：①用白灰为胶凝剂成型的固体材料为捕集物，使除尘后的烟道气通过放有捕集物的潮湿固硫、固氮、碳化烟气隧道，捕集、利用了烟道气中大量的二氧化碳和少量的二氧化硫及少量的二氧化氮、一氧化氮；②用除尘后的烟道气，多次重复给以白灰成型的半成品以0.25MPa～0.3MPa的压力加压的方法，快速固硫、固氮、碳化为白灰成型材料产成品，并由此捕集、利用了烟道气中大量的二氧化碳和少量的二氧化硫及少量的二氧化氮、一氧化氮；③用发泡机将含有大量的二氧化碳，少量的二氧化硫和少量二氧化氮、一氧化氮的烟道气起泡后，充入模具内的白灰混合乳中，白灰固硫、固氮、碳化后定型为半成品，将半成品用常压(或多次重复加压)的烟道气中来继续固硫、碳化，以此来得到白灰轻体砌块，并由此捕集、利用了烟道气中大量的二氧化碳，少量的二氧化硫和少量的二氧化氮、一氧化氮，其主要反应如下：
[0008]
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说 明 书
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[0011] 生成的亚硫酸钙不稳定，可以被烟道气中的氧气所氧化，生成水硬性材料二水硫
酸钙：
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[0013]
[0014]
并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气；并同时得到
早强的白灰成型材料产成品。为使反应过程能够深度进行，在成型固体捕集物时，加入不少于30％的透气性反应助剂以利于二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮分子的渗入使反应得以继续进行，使捕集到的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮与白灰充分反应，粉煤灰就是一种很好的透气性反应助剂；捕集物所用的白灰的细度应达到300目以上，以利于反应的进行也利于早强产品的强度提升。因碳化、固硫、固氮反应都是放热反应，较高的温度虽能加快二氧化碳分子、二氧化硫分子、二氧化氮分子、一氧化氮分子的运动速度，提高活性，但更多的是抑制了碳化、固硫、固氮反应的正向进行，为有利于碳化、固硫、固氮反应的进行，以控制反应温度在4℃～128℃范围内是比较合适的；有研究表明加大压力在0.25MPa～0.30MPa时也有利于碳化、固硫、固氮反应的快速进行。[0016] 3、本技术的优点如下：①本技术捕集二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的成本极低，能耗很少；②本技术所用的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮在纯度上没有任何要求；③本技术减排二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的量大可靠，具有可操作性；④本技术可以消耗大量的无害、无放射性固体废弃物，而节约占地；⑤本技术在条件成熟的地区实施，可使企业烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮做到接近于零排放，吸收的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮不需提纯、不需要净化即可直接使用；⑥本技术还可由此得到一种早强的白灰成型材料产成品。
[0015] [0017]
4、本技术的主要用途如下：①尤其适用于燃煤电厂、水泥厂中烟道气的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮截存减排及综合直接利用，可使其烟道气做到减少有害气体排放，并做到无固体废弃物产生；②可生产早强的以白灰为胶凝剂的白灰成型材料产成品。
四、具体实施方式：
[0018] 具体实施方式一：[0019] 1、以300目以上的白灰为胶凝剂，粉煤灰为胶凝组成部分，透气性反应助剂，砂、石、炉渣、颗粒状粉煤灰、秸秆、建筑拆迁产生的无机固体废弃物和无放射性尾矿砂为骨料；
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2、将胶凝剂、胶凝组成部分、透气性反应助剂、骨料、水按一定比例混合均匀后，用
半干法压制成各种白灰成型材料；[0021] 3、在成型机上使除尘后的含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮烟道气直接吹在成型材料表面上，使之固硫、固氮、碳化定型；[0022] 4、将定型后的白灰成型材料装在固硫、固氮、碳化养护早强车上；5、将固硫、固氮、碳化养护早强车牵入烟气隧道内进行固硫、固氮、碳化反应，控制反应温度在4℃～128℃的范围内，使除尘后含有二氧化碳的烟道气，通过堆满用白灰为胶凝剂的成型材料的潮湿烟气隧道，二氧化碳与白灰反应而被截留在成型材料中，成型材料因白灰转化为碳酸钙为主要成分的气硬性早强产成品；二氧化硫与白灰反应最后生成二水硫酸钙为主要成份的水硬性成份而增加了成型材料的强度；二氧化氮、一氧化氮与白灰反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙。反应时间视二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮在烟道气中的浓度、成型材料的大小、形状和组成成分而定，充入除尘后的烟道气，使二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等酸性气体达到成型材料中白灰所需要的摩尔数时，即完成该部分烟道气中二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的综合利用，生成了一种白灰成型材料产成品，并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气；[0024] 6、固碳养护隧道以双烟气隧道为宜，以便持续不间断的捕集、利用二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮。[0025] 具体实施方式二：[0026] 1、以300目以上的白灰为胶凝剂，粉煤灰为胶凝组成部分，透气性反应助剂，砂、石、炉渣、颗粒状粉煤灰、秸秆、建筑拆迁产生的无机固体废弃物和无放射性尾矿砂为骨料；
[0027] 2、将胶凝剂、胶凝组成部分、透气性反应助剂、骨料、水按一定比例混合均匀后，用半干法压制成各种白灰成型材料；[0028] 3、在成型机上使除尘后的含有二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、水的烟道气充入成型机上的白灰成型材料的加压箱体内，用0.25MPa～0.3MPa的压力，在4℃～128℃的温度范围内加压，加压时间是成型时间的一半，然后减压放空，充入与减压放空烟道气的时间分别是成型时间的四分之一，成型材料的加压次数等于成型材料中白灰所需酸性气体所在的烟道气的体积除以加压箱体的空间体积，白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，由此生成一种白灰成型材料产成品；并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。
[0023]
具体实施方式三：[0030] 1、以300目以上的白灰为胶凝剂，粉煤灰为胶凝组成部分，透气性反应助剂，砂、石、炉渣、颗粒状粉煤灰、秸秆、建筑拆迁产生的无机固体废弃物和无放射性尾矿砂为骨料；
[0031] 2、将胶凝剂、胶凝组成部分、透气性反应助剂、骨料、除尘后用起泡机制成的烟道气泡沫、水按一定比例混合均匀后，在4℃～128℃温度范围内制成白灰混合乳；[0032] 3、将混合乳加入轻体砌块模具内，消泡时，白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化
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氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，从而使模具内的白灰混合乳快速定型为白灰轻体砌块半成品，然后拆开模板罩上上排气箱体，在箱体内充入除尘后的烟道气，其充入量为轻体砌块中白灰所需酸性气体所占的烟道气体积，并由此利用了烟道气中的二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮，得到了一种白灰轻体砌块；并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气。[0033] 具体实施方式四：[0034] 1、以300目以上的白灰为胶凝剂，粉煤灰为胶凝组成部分，透气性反应助剂，砂、石、炉渣、颗粒状粉煤灰、秸秆、建筑拆迁产生的无机固体废弃物和无放射性尾矿砂为骨料；
[0035] 2、将胶凝剂、胶凝组成部分、透气性反应助剂、骨料、除尘后用起泡机制成的烟道气泡沫、水按一定比例混合均匀后，在4℃～128℃温度范围内制成白灰混合乳；[0036] 3、将混合乳加入轻体砌块模具内，消泡时，白灰与二氧化碳反应，生成碳酸钙而气硬碳化，与二氧化硫反应最终生成二水硫酸钙而形成水硬材料而固硫，与二氧化氮、一氧化氮反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙而固氮，从而使模具内的白灰混合乳快速定型为白灰轻体砌块半成品；[0037] 4、将定型后的白灰轻体砌块半成品装在固硫、固氮、碳化养护早强车上；[0038] 5、将固硫、固氮、碳化养护早强车牵入烟气隧道内进行固硫、固氮、碳化反应，控制反应温度在4℃～128℃的范围内，使除尘后含有二氧化碳的烟道气，通过堆满用白灰为胶凝剂的成型白灰轻砌块半成品的潮湿烟气隧道，二氧化碳与白灰反应而被截留在成型材料中，成型材料因白灰转化为碳酸钙为主要成分的气硬性早强成型材料；二氧化硫与白灰反应最后生成二水硫酸钙为主要成份的水硬性成份而增加了成型材料的强度；二氧化氮、一氧化氮与白灰反应生成稳定的亚硝酸钙、硝酸钙。反应时间视二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮在烟道气中的浓度、成型材料的大小、形状和组成成分而定，使除尘后烟道气中二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等酸性气体，达到成型材料中白灰所需要的摩尔数时，就完成该部分烟道气中二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮的综合利用，生成了一种白灰轻体砌块；并由此得到二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮枯竭的烟道气；
[0039] 6、固碳养护隧道以双烟气隧道为宜，以便持续不间断的捕集、利用烟道气。
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