[发明专利]一种新型垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统及方法

权利要求书

1.一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，包括CO₂捕集装置、多相混合制浆水洗单元和固液分离单元；其特征在于：所述的CO₂捕集装置包括吸附炉(1)和高温焙烧炉(2)；吸附炉(1)中填充有用于吸附CO₂气体的吸附剂；吸附炉(1)的进气口与垃圾焚烧尾气通过管道连接；吸附炉(1)与高温焙烧炉(2)通过循环管路连接；吸附炉(1)中的吸附剂吸附垃圾焚烧尾气中CO₂气体后输送到高温焙烧炉(2)煅烧解吸，将CO₂气体从垃圾焚烧尾气中分离出来，输送向多相混合制浆水洗单元的碳酸化反应釜(7)；

所述多相混合制浆水洗单元包括碳酸化反应釜(7)、飞灰储罐(8)、三通管道(9)和水洗反应罐(10)；碳酸化反应釜(7)的出水口、飞灰储罐(8)的飞灰出口和水洗反应罐(10)的输入口通过三通管道(9)连接；碳酸化反应釜(7)的出水口与三通管道(9)之间设置有提升泵；飞灰储罐(8)与三通管道(9)之间设置有截止阀；当碳酸化反应釜(7)向水洗反应罐(10)输送碳酸溶液时，能够利用碳酸溶液的流速在飞灰储罐(8)的飞灰出口处产生负压；水洗反应罐(10)的输出口与固液分离单元的输入口连接；

所述的碳酸化反应釜(7)包括釜体(7-1)、风车状单向管道(7-6)、竖笛状管道(7-7)和环绕式微孔管道(7-8)；碳酸化反应釜(7)上设置有进水口(7-3)、进气口(7-9)和出水口(7-10)；CO₂气体从进气口(7-9)输入碳酸化反应釜(7)；环绕式微孔管道(7-8)铺设在釜体内腔的底部，一端开口与碳酸化反应釜(7)的进气口(7-9)连接；环绕式微孔管道(7-8)的中心开口与竖笛状管道(7-7)的底端连通；风车状单向管道(7-6)包括分流接头，以及一根或多根分支管；分流接头上开设有位于底部的进流口和位于侧部的出流口；出流口数量与分支管数量对应；各分支管与分流接头的各出流口分别连接；分流接头的进流口与竖笛状管道(7-7)的顶端连接；环绕式微孔管道(7-8)的顶部开设有沿螺旋形依次排列的第一出气孔；竖笛状管道(7-7)上开设有沿自身轴线的周向依次排列的多排第二出气孔；风车状单向管道(7-6)的分支管底部开设有依次排列的多个第三出气孔；工作时，第一出气孔、第二出气孔和第三出气孔同时沿对应方向喷出CO₂气体，在碳酸化反应釜(7)中形成对流扰动，增大CO₂气体与水体的接触面积。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述吸附炉(1)中的吸附剂采用钙基沸石分子筛；钙基沸石分子筛通过固液分离单元分离出的固体部分在高温窑炉中制备得到。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：所述的CO₂捕集装置与多相混合制浆水洗单元之间设置有CO₂压缩单元；所述的CO₂压缩单元包括依次串联的CO₂压缩机(3)、换热器(4)、液态CO₂储罐(5)和气化器(6)；CO₂压缩机(3)的输入口与高温焙烧炉(2)的二氧化碳输出口连接；气化器(6)的输出口与碳酸化反应釜(7)的进气口连接；CO₂压缩机(3)和换热器(4)用于将CO₂气体压缩并液化后存储到液态CO₂储罐(5)；气化器(6)用于将液态CO₂储罐(5)中的CO₂液体气化后输送到多相混合制浆水洗单元；换热器(4)的换热介质管道与气化器(6)中的换热介质管道连接，将CO₂在换热器(4)中液化时释放的热量输送至气化器(6)进行利用。

4.根据权利要求3所述的一种垃圾焚烧飞灰制浆水洗及碳中和耦合系统，其特征在于：工作时，碳酸化反应釜(7)内的压力控制在2.5～5.0Mpa；通过调节气化器(6)输出的CO₂气体的温度，将碳酸化反应釜(7)内的反应温度控制在0～15℃。