一种二氧化碳镁法矿化封存的装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种二氧化碳镁法矿化封存的装置，属于环境保护技术领域。


背景技术：

2.由于全球对化石燃料的依赖，工业生产和人类生活过程中产生的co2排放量日益增加，随着大气中co2浓度的逐渐升高，co2对气候变化的影响也日益严重。为了实现co2的减排目标就需要人为地将排放到大气中的co2捕集、固定或再利用，目前二氧化碳封存技术主要包括：地质封存、海洋封存和矿物封存，其中矿物封存是最稳定、最有效的固碳方式，矿物封存是指将co2以稳定矿物的形式固定下来，形成稳定的碳酸盐矿物。
3.由于矿物封存更适合中小型排放源（＜2.5mt co2，占总排放量10%~15%）且产生的碳酸盐产物具有一定的经济价值，寻求工业上可行的工艺路线也是学者们研究的重点。近几年开展了许多示范实验，这对于验证技术的可行性是很重要的，也使其从实验室实验向商业化规模更靠近。
4.pasquier和他的团队使用了加拿大魁北克省南部两座封闭矿井中的蛇纹石尾矿（硅酸镁）对一座水泥厂排放的烟气（co2含量为12%~20%）进行了固碳中试实验，由于蛇纹石尾矿中含氧化铁，且尾矿的粒度较大不适合直接参与反应，需要对尾矿进行前处理，导致实验能耗增大；来自芬兰aalto大学和
å
boakademi大学的研究团队开发了一种名为slag2pcc的方法，使用钢转炉（碱性氧气炉，bof）中的钢渣废料作为钙源代替天然石灰石对二氧化碳进行吸收，但此方法未考虑对反应过程中产生废液的处理，还没有形成一套成熟的工艺。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种二氧化碳镁法矿化封存的装置，以解决现有方法中原料矿石前处理中高能耗高成本的问题以及处理环节中废液处理的问题。
6.技术方案
7.一种二氧化碳镁法矿化封存的装置，包括富镁溶液反应釜、反应塔、蛇纹石矿渣仓、菱镁矿矿仓、蛇纹石浆液箱、回收水箱、磨机浆液循环箱、湿式球磨机、工业水箱、氯化铵溶液回收箱、蛇纹石给料机、菱镁矿过滤器、蛇纹石矿渣过滤器、蛇纹石矿渣旋流器、菱镁矿旋流器、蛇纹石原浆液旋流器、第一真空皮带脱水机和第二真空皮带脱水机；
8.所述富镁溶液反应釜顶部设有催化剂入口和氨气出口，氨气出口与反应塔侧壁入口连通，富镁溶液反应釜侧壁上设有蛇纹石浆液阀，富镁溶液反应釜底部出口与蛇纹石矿渣旋流器连通；所述蛇纹石矿渣旋流器的顶部出口与蛇纹石矿渣过滤器连接，蛇纹石矿渣过滤器的底部出口通过管道分别与富镁溶液反应釜的蛇纹石浆液阀以及反应塔上的富镁溶液阀连通；所述蛇纹石矿渣旋流器的底部出口与第一真空皮带脱水机相连，第一真空皮带脱水机的液体出口与回收水箱相连，第一真空皮带脱水机的固体出口与蛇纹石矿渣仓相连；
9.所述蛇纹石给料机、湿式球磨机和磨机浆液循环箱依次连接，磨机浆液循环箱的
出口通过管道和磨机浆液循环泵与蛇纹石原浆液旋流器连接，蛇纹石原浆液旋流器的底部出口与湿式球磨机连接，蛇纹石原浆液旋流器的顶部出口与蛇纹石浆液箱连接；蛇纹石浆液箱的出口通过管道和蛇纹石浆液输送泵与富镁溶液反应釜上的蛇纹石浆液阀连接；
10.所述反应塔顶部设有排气阀，反应塔侧壁下部与工业烟气通过管道和烟气泵连通，所述反应塔底部出口与菱镁矿旋流器连接，菱镁矿旋流器的顶部出口与菱镁矿过滤器连接，菱镁矿过滤器的出口与氯化铵溶液回收箱连接，所述菱镁矿旋流器的底部出口与第二真空皮带脱水机连接，第二真空皮带脱水机的液体出口与氯化铵溶液回收箱连接，第二真空皮带脱水机的固体出口与菱镁矿矿仓连接；氯化铵溶液回收箱的出口通过管道和氯化铵溶液泵与湿式球磨机连接；所述回收水箱的出口通过管道和回收水泵与反应塔的侧壁上部入口连通；
11.所述工业水箱通过管道和工业水泵与第一真空皮带脱水机和第二真空皮带脱水机连接。
12.进一步，所述富镁溶液反应釜内配有自吸式搅拌器。
13.进一步，所述反应塔内设有3层喷雾器，每层都有一个喷头，反应塔最大容积为2.2m3，反应液经过输液泵输送到吸收塔顶部的喷雾中旋流分散成为细微的液滴喷淋而下，实现气液接触，进一步增加二氧化碳气体的吸收效果。
14.进一步，所述反应塔内顶部设有除雾器，其可将随烟气排出的水滴凝结下来减少吸收液的损失。
15.利用上述装置对烟气中二氧化碳进行镁法矿化封存的方法，包括如下步骤：
16.（1）打开相关阀门向反应塔中注水，总水量控制在1.7
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1.8 m3之间；
17.（2）打开输液泵，调整阀门，将部分反应塔中的水输入到氯化铵溶液回收箱之中，水量一般控制在0.3 m3，向氯化铵溶液回收箱中加入氯化铵固体，初步搅拌后密封；
18.（3）将蛇纹石投入到给料机中，打开湿式球磨机，待进入富镁溶液反应釜中进行搅拌，调整液路阀门，实现反应液的内部循环；
19.（4）打开nh3阀，调整至所需流量，同时通过液体取样口不断检测溶液的ph值；
20.（5）待反应液ph值接近10时打开烟气泵，调整流量，使co2百分含量在15%左右；
21.（6）每间隔5分钟检测并记录反应液ph值，入口co2含量以及出口co2含量；
22.（7）连续运行3～4小时；
23.（8）关闭nh3阀，关闭烟气泵，关闭湿式球磨机，关闭液体循环泵，关闭搅拌器；
24.（9）将反应液排除并用清水清洗装置。
25.本实用新型的有益效果：本实用新型提供了一种二氧化碳镁法矿化封存的装置，能有效地对蛇纹石进行利用并对烟气中的二氧化碳进行捕集与固定，形成稳定的菱镁矿，实现国家减排目标；整套装置中，物料采用管链运输，避免污染；设计有多种筛选循环管道，实现了物料的循环使用，副产物具有较高经济附加值，经济环保；从反应装置中排出的烟气为经过处理的洁净烟气，对环境友好。
附图说明
26.图1为本实用新型用镁法捕集烟气中二氧化碳的装置的结构示意图；
27.图中，1
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富镁溶液反应釜；2
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反应塔；3
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蛇纹石矿渣仓；4
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菱镁矿矿仓；5
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蛇纹石浆
液箱；6
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回收水箱；7
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磨机浆液循环箱；8
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湿式球磨机；9
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工业水箱；10
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氯化铵溶液回收箱；11
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蛇纹石给料机；12
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菱镁矿过滤器；13
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蛇纹石矿渣过滤器； 14
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蛇纹石矿渣旋流器；15
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菱镁矿旋流器；16
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蛇纹石原浆液旋流器；17
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加料漏斗；18
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蛇纹石浆液输送泵；19
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喷雾器；20
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富镁溶液泵；21
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烟气泵；22
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氯化铵溶液泵；23
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工业水泵；24
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磨机浆液循环泵；25
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回收水泵；26
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第一真空皮带脱水机；27
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第二真空皮带脱水机；28
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自吸式搅拌器；29
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蛇纹石浆液阀；30
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催化剂入口；31
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氨气出口；32
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排气阀；33
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富镁溶液阀。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。
29.实施例1
30.如图1所示，一种二氧化碳镁法矿化封存的装置，包括富镁溶液反应釜1、反应塔2、蛇纹石矿渣仓3、菱镁矿矿仓4、蛇纹石浆液箱5、回收水箱6、磨机浆液循环箱7、湿式球磨机8、工业水箱9、氯化铵溶液回收箱10、蛇纹石给料机11、菱镁矿过滤器12、蛇纹石矿渣过滤器13、蛇纹石矿渣旋流器14、菱镁矿旋流器15、蛇纹石原浆液旋流器16、第一真空皮带脱水机26和第二真空皮带脱水机27；
31.所述富镁溶液反应釜1内配有自吸式搅拌器28，富镁溶液反应釜1顶部设有催化剂入口30和氨气出口31，氨气出口31与反应塔侧壁入口连通，富镁溶液反应釜1侧壁上设有蛇纹石浆液阀29，富镁溶液反应釜1底部出口与蛇纹石矿渣旋流器14连通；所述蛇纹石矿渣旋流器14的顶部出口与蛇纹石矿渣过滤器13连接，蛇纹石矿渣过滤器13的底部出口通过管道与富镁溶液反应釜1的蛇纹石浆液阀29连通，蛇纹石矿渣过滤器13的底部出口还通过管道和富镁溶液泵20与反应塔2上的富镁溶液阀33连通；所述蛇纹石矿渣旋流器14的底部出口与第一真空皮带脱水机26相连，第一真空皮带脱水机26的液体出口与回收水箱6相连，第一真空皮带脱水机26的固体出口与蛇纹石矿渣仓3相连；
32.所述蛇纹石给料机11、湿式球磨机8和磨机浆液循环箱7依次连接，磨机浆液循环箱7的出口通过管道和磨机浆液循环泵24与蛇纹石原浆液旋流器16连接，蛇纹石原浆液旋流器16的底部出口与湿式球磨机8连接，蛇纹石原浆液旋流器16的顶部出口与蛇纹石浆液箱5连接；蛇纹石浆液箱5的出口通过管道和蛇纹石浆液输送泵18与富镁溶液反应釜1上的蛇纹石浆液阀29连接；
33.所述反应塔2容积为2.2m3，内设3层喷雾器19，每层都有一个喷头，反应液经过输液泵输送到吸收塔顶部的喷雾中旋流分散成为细微的液滴喷淋而下，实现气液接触，进一步增加二氧化碳气体的吸收效果，输液泵的输送流量为3 m3/h。在反应塔2内的顶端放置有除雾器，将随模拟烟气排出的水滴凝结下来减少吸收液的损失。所述反应塔2顶部设有排气阀32，反应塔2侧壁下部与工业烟气通过管道和烟气泵21连通，所述反应塔2底部出口与菱镁矿旋流器15连接，菱镁矿旋流器15的顶部出口与菱镁矿过滤器12连接，菱镁矿过滤器12的出口与氯化铵溶液回收箱10连接，所述菱镁矿旋流器15的底部出口与第二真空皮带脱水机27连接，第二真空皮带脱水机27的液体出口与氯化铵溶液回收箱10连接，第二真空皮带脱水机27的固体出口与菱镁矿矿仓4连接；氯化铵溶液回收箱10的出口通过管道和氯化铵
溶液泵22与湿式球磨机8连接；所述氯化铵溶液回收箱上设有氯化铵加入口，其与加料漏斗17相连；所述回收水箱6的出口通过管道和回收水泵25与反应塔2的侧壁上部入口连通；
34.所述工业水箱9通过管道和工业水泵23与第一真空皮带脱水机26和第二真空皮带脱水机27连接。
35.上述装置能有效地对蛇纹石进行利用并对烟气中的二氧化碳进行捕集与固定，形成稳定的菱镁矿，实现国家减排目标；整套装置中，物料采用管链运输，避免污染；设计有多种筛选循环管道，实现了物料的循环使用，副产物具有较高经济附加值，经济环保；从反应装置中排出的烟气为经过处理的洁净烟气，对环境友好。
36.采用上述装置对烟气中二氧化碳进行镁法矿化封存，以某燃煤电厂600 mw机组为研究对象，抽取实际烟气2000 m3（标况湿烟气）/h，相当于0.6 mw机组烟气量，利用上述装置捕集封存烟气中的co2，具体参数：塔高：8m；反应塔中气液比1：18； 富镁溶液中mg浓度：0.16mol/l；液体泵流量：3m2/h；烟气泵流量：54 m2/h；烟气co2含量：15%；
37.运行3小时后，结果如下：烟气排气阀co2含量：1.1%；co2吸收效率：92%；每小时固定co2：16kg；每小时耗能：1.47kwh；固定每吨co2耗能：91kwh；固定每吨co2成本：809~1325元。由于反应所产生的溶液富含氯化铵，在工艺条件允许的情况下可以将氯化铵提取出来与钙镁的碱性物质进行反应重新生成氨气实现氨的重复利用进一步降低成本。此外合成的固体产物可能具有一定的工业价值，如生产镁水泥等。因此固定二氧化碳的实际成本可以进一步降低。