[發明專利]煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統及方法

在審

• 申請號: 202211042249.X
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115405917A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王亞彬;安杰;高乾;覃文良;周巖
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司;中國石油天然氣集團有限公司;北京迪威爾石油天然氣技術開發有限公司;中國石油集團工程設計有限責任公司
• 主分類號: F23B80/02
• 分類號: F23B80/02;F23C9/00;F23L7/00;F23L15/00;F23J15/06;F23J15/02;F25J3/04;B01D53/047;B01D53/26
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 林聰源

1.一種煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統，其特征在于，包括：空分系統、變壓吸附除氮系統、煙氣預冷系統、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、第一空冷器、第一分離器、鼓風機、壓縮機、制冷單元、重吸收塔和鍋爐及燃燒器系統；其中，

所述鍋爐及燃燒器系統的煙氣出口沿煙氣的流動方向依次連接有所述煙氣預冷系統的降溫段、所述第一換熱器的降溫段、所述第一空冷器、所述第一分離器和所述鼓風機，所述鼓風機的第一出氣支路沿煙氣的流動方向依次連接有所述壓縮機、所述第二換熱器的降溫段、所述第三換熱器的降溫段、所述制冷單元和所述重吸收塔；

所述重吸收塔的第一出CO₂支路出液態低溫CO₂，所述重吸收塔的第二出CO₂支路連接有所述第二換熱器的升溫段，所述第二換熱器的升溫段出口與所述鼓風機的第二出氣支路并入所述第一換熱器的升溫段；所述重吸收塔的頂部含氮不凝氣出口依次連接有所述第三換熱器的升溫段和所述變壓吸附除氮系統；

所述空分系統的出口、所述變壓吸附除氮系統的出口以及所述第一換熱器的升溫段出口并入所述煙氣預冷系統的升溫段進口，所述煙氣預冷系統的升溫段出口與燃料并入所述鍋爐及燃燒器系統中。

2.如權利要求1所述的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統，其特征在于，還包括：第二空冷器；

所述第二空冷器連接在所述壓縮機與所述第二換熱器的降溫段之間。

3.如權利要求1所述的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統，其特征在于，還包括：第二分離器和分子篩吸附塔；

所述第二分離器和所述分子篩吸附塔依次設置在所述第三換熱器的降溫段與所述制冷單元之間。

4.如權利要求1所述的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統，其特征在于，還包括：第四換熱器和J-T節流制冷閥；

所述重吸收塔的第一出CO₂支路與所述第四換熱器的降溫段相連，所述第四換熱器的降溫段出口出液態低溫CO₂；所述重吸收塔的第二出CO₂支路依次連接有所述J-T節流制冷閥、所述第四換熱器的升溫段和所述第二換熱器的升溫段。

5.一種基于如權利要求1～4中任一項所述的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝系統的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝方法，其特征在于，包括：

空分系統出口的富氧空氣、變壓吸附除氮系統出口的高濃度CO₂和第一換熱器出口的再循環煙氣形成的混合助燃氣在煙氣預冷系統內與煙氣換熱升溫后，與燃料一起進入鍋爐及燃燒器系統；

燃料與升溫后的混合助燃氣在鍋爐及燃燒器系統內對被加熱介質進行加熱，燃料燃燒后產生的煙氣在煙氣預冷系統內與混合助燃氣換熱預冷；

預冷后的煙氣依次進入第一換熱器內換熱降溫、第一空冷器內空冷降溫和第一分離器內氣液分離，氣液分離后的氣相由鼓風機抽出并一次增壓；

一次增壓后的一部分氣體進入壓縮機內二次增壓，二次增壓后的高溫煙氣依次進入第二空冷器內空冷降溫、第二換熱器內換熱降溫、第三換熱器內換熱降溫、第二分離器內氣液分離、分子篩吸附塔內脫除煙氣中飽和水；

脫水后的煙氣進入制冷單元降溫，而后低溫煙氣進入重吸收塔內氣液傳質分離；分離后的頂部含氮不凝氣依次進入第三換熱器內換熱升溫、變壓吸附除氮系統內除氮，得到用于作為混合助燃氣的高濃度CO₂；分離后的底部液態CO₂經塔底再沸器后分成兩股，其中一股進入J-T節流制冷閥內節流降溫，節流降溫后的CO₂依次進入第四換熱器內換熱升溫、第二換熱器內換熱升溫后，與一次增壓后的另一部分氣體混合后進入第一換熱器內換熱升溫，得到用于作為混合助燃氣的再循環煙氣；另一股液態CO₂進入第四換熱器內換熱降溫，而后將液態低溫CO₂作為副產品外輸。

6.如權利要求5所述的煙氣再循環無氮燃燒耦合二氧化碳捕集工藝方法，其特征在于，還包括：

第一分離器分離后的液相、第二分離器分離后的液相和分子篩吸附塔吸附的液相進入水處理系統。