循环塔二氧化碳捕获系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二氧化碳捕获系统，且特别涉及一种循环塔二氧化碳捕获系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002]利用钙循环捕获烟气中二氧化碳(CO2)为目前世界公认深具潜力的减碳技术。钙循环捕获技术利用的是CaO吸附剂与烟气中的CO2反应生成CaCO3,以降低烟气内的CO2浓度。常用的反应器为气泡式流体化床(bubbling fluidized bed, BFB)或双循环式流体化床(circulating fluidized bed, CFB),但流体化床一直存在着无法大型化的问题,面对动辄数百MW的大型燃煤电厂的巨量排气，显然无法应付，可行性不高。一旦反应器无法大型化，面对大型燃煤电厂所排放的二氧化碳，捕获技术显然无法落实，故无法大幅减少二氧化碳的总排放量。
[0003]此外，水泥业亦为二氧化碳排放的大宗。但水泥业于煅烧过程中，因空气燃烧与气密不佳，使得煅烧所产生的烟气的二氧化碳浓度仅能只有25-30vol%。因此，水泥业依旧需要仰赖二氧化碳的捕获技术，以提高二氧化碳的浓度才能够具有再利用与封存的效益。此夕卜，水泥业亦为六大耗能产业之一，于其煅烧工艺的过程中多半没有回收废热再利用的机制。如此，使得一般水泥业的工艺的能源效益低。虽然可以通过废热发电回收的方法来提高水泥业的能源效益，但如此，将使得水泥业者需额外花费相当大的资金以及场地成本。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种循环塔二氧化碳捕获系统及其使用方法，以减少二氧化碳的排放量。
[0005]根据本发明的一方面，提出一种循环塔二氧化碳捕获系统，包括一进料单元、一碳酸化炉、一集料槽、一煅烧炉、一燃烧室以及一进气风车。进料单元具有一第一通气管。碳酸化炉包含有多个第一旋风集尘单元，第一通气管的一端与此些第一旋风集尘单元中最上层的单元相连。集料槽连接碳酸化炉，集料槽与此些第一旋风集尘单元中最下层的单元相连。煅烧炉连接集料槽，煅烧炉包括多个第二旋风集尘单元，集料槽与此些第二旋风集尘单元中最上层的单元相连，第一通气管的另一端与此些第二旋风集尘单元中最下层的单元相连。燃烧室连接此些第二旋风集尘单元中最下层的单元。进气风车连接进料单元的第一通气管。
[0006]根据本发明的一方面，提出一种循环塔二氧化碳捕获系统的使用方法，此循环塔捕获系统包括一进料单元、一包含多个第一旋风集尘单元的碳酸化炉、一集料槽、一包含多个第二旋风集尘单元的煅烧炉、一燃烧室、一进气风车以及一烟气回流风车，其方法包括下列步骤。将一吸附剂由进气风车推动而由进料单元送入碳酸化炉的顶部，并由碳酸化炉的底部送入含二氧化碳的第一烟气，令吸附剂落入此些第一旋风集尘单元中，并与逆向的第一烟气混合而生成一金属碳酸化物的粉体。令金属碳酸化物的粉体由集料槽进入煅烧炉的顶部，并由煅烧炉的底部送入含二氧化碳的第二烟气，粉体在此些第二旋风集尘单元内与逆向的一第二烟气混合煅烧，而生成一金属氧化物并释放二氧化碳。使此些第二旋风集尘单元内含二氧化碳的第二烟气经由烟气回流风车推动而输送至燃烧室的入口，以做为该粉体的进料输送气体。令金属氧化物由煅烧炉的底部排出并进入进料单元中，以做为吸附剂。
[0007]根据本发明的一方面，提出一种碳酸化炉，包括一入料口、多个相连的旋风集尘单元以及一出料口。入料口位于碳酸化炉的顶部。入料口与此些旋风集尘单元中最上层的单元相连。出料口位于碳酸化炉的底部。出料口分别与此些旋风集尘单元中最下层的单元及出料口设置的旋转阀相连。
[0008]根据本发明的一方面，提出一种煅烧炉，包括一入料口、多个相连的旋风集尘单元以及一出料口。入料口位于煅烧炉的顶部。入料口与此些旋风集尘单元中最上层的单元相连。出料口位于煅烧炉的底部，出料口分别与此些旋风集尘单元中最下层的单元及出料口设置的旋转阀相连。
[0009]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0010]图1绘示依照本发明一实施例的循环塔捕获系统的示意图；
[0011]图2为图1的旋风集尘单元的功能示意图。
[0012]其中，附图标记
[0013]100:循环塔二氧化碳捕获系统
[0014]110:进料单元
[0015]111:第一通气管
[0016]120:碳酸化炉
[0017]121:第一入料口
[0018]122:第一旋风集尘单元
[0019]123:第一出料口
[0020]124:旋转阀
[0021]130:集料槽
[0022]131:旋转阀
[0023]140:煅烧炉
[0024]141:第二入料口
[0025]142:第二旋风集尘单元
[0026]142a:进料口
[0027]142b:排气口
[0028]142c:排料口
[0029]143:第二出料口
[0030]144:旋转阀
[0031]145a:圆筒部
[0032]145b:圆锥部
[0033]150:燃烧室
[0034]151:第二通气管
[0035]152:烟气回流风车
[0036]153:入口
[0037]160:进气风车
[0038](I):最上层的旋风集尘单元
[0039](2):次上层的旋风集尘单元
[0040](3):中间层的旋风集尘单元
[0041](4):最下层的旋风集尘单元
[0042]A:第一位置
[0043]B:第二位置
[0044]C:第三位置
[0045]D:第四位置
[0046]E:第五位置
[0047]F:第六位置
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0049]在本实施例的一范例中，提出一种循环塔捕获系统，利用煅烧炉中生成的氧化钙，气送进入碳酸化炉中再使用，以做为二氧化碳的吸附剂。上述的循环塔捕获系统可在水泥厂中同步运作，介入工艺却不影响生产，这样操作具有吸附剂免费的优势，有效压低捕获成本，技术竞争力高。此外，配合低成本水合技术再生吸附剂，吸附剂耗用量少，未来二氧化碳捕获厂就无须寻求必须与矿场、水泥厂为邻来降低成本，应用范围可以更广。工艺设计弹性大，可以根据捕获率与吸附剂反应率的需求，调整集尘器数目与捕获塔高度即可。
[0050]在本实施例的一范例中，利用水泥厂煅烧(calcinat1n)工艺高温预热的原理，让下落的吸附剂与向上的烟气作逆向热交换，并在每个旋风集尘单元中混合后再分离，在足够的反应温度与滞留时间之后完成碳酸化反应，单塔的碳酸化炉的处理量即可达150MW，远大于二氧化碳捕获中常用的流体化床的物理极限。进一步而言，本系统将煅烧应用延伸到碳酸化(carbonat1n)，也就是煅烧反应的反方向，由于煅烧炉与碳酸化炉皆为立式结构体，两者设备垂直堆叠后，利用粉体下落就可以完成一个钙循环，解决了传统捕获领域中钙循环捕获技术无法大型化的问题。
[0051]以下是提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
[0052]第一实施例
[0053]请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的循环塔二氧化碳捕获系统100的示意图。循环塔二氧化碳捕获系统100包括一进料单元110、一碳酸化炉120、一集料槽130、一煅烧炉140、一燃烧室150以及一进气风车160。此外，循环塔捕获系统100更可包括一烟气回流风车152。
[0054]进料单元110具有一第一通气管111。进气风车160连接第一通气管111，以推动一吸附剂(例如CaO)可经由第一通气管111输送至碳酸化炉120的顶部。在一实施例中，第一通气管111由塔底连接至塔顶，以将吸附剂由煅烧炉1