提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统，解决了现有燃烧系统存在的燃烧后尾气中二氧化碳体积分数低、设备投资和运行成本高、能耗大的问题。技术方案包括设有原料气进口和混合气体进口的氧化燃烧器，还包括设有尾气进口和富氧气体进口的混合器，所述氧化燃烧器的尾气出口连接水洗塔，所述水洗塔顶部的气体出口分别与混合器的尾气进口和下游装置连接，所述混合器的混合气体出口连接氧化燃烧器的混合气体进口。本实用新型专利技术结构简单、运行和投资成本低、能耗低、安全可靠性好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统


[0001]本技术的涉及二氧化碳捕集回收领域，具体的说是一种提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统。

技术介绍

[0002]自工业革命以来，大气中二氧化碳的含量显著提升，由于二氧化碳是温室气体的主要成分之一，这直接导致了全球地表温度持续升高、海平面上升等对生态环境和世界经济可持续发展造成了严重破坏。二氧化碳捕集作为降低大气中二氧化碳含量的一种有效方法，近10年来得到了长足发展，出现了各种二氧化碳捕集回收方法和工程案例，例如从锅炉焚烧尾气中捕集回收二氧化碳、从水泥回转窑焚烧尾气中捕集回收二氧化碳、从燃气轮机尾气中捕集回收二氧化碳、从炼化裂解炉尾气中捕集回收二氧化碳。
[0003]碳氢化合物气体在与空气发生氧化燃烧反应后，会变成含有二氧化碳、水和氮气的混合气体，混合气经冷却、净化后，排放至大气中。目前从这种氧化燃烧后的混合气中回收二氧化碳，主要采用冷却、醇胺溶液洗涤、醇胺溶液再生，得到二氧化碳体积浓度为95％以上的气体，但由于燃烧后尾气中二氧化碳体积分数只有5％～15％，大部分为氮气，导致回收二氧化碳需要消耗更多的能量；也有采用富氧燃烧氧化方法和气体循环的方法回收二氧化碳，
[0004]如中国专利CN114382562A公开了一种分流再压缩纯氧燃烧循环系统，该系统采用纯氧作为氧化剂，减少了惰性组分氮气，提高了氧化燃烧后反应产物中二氧化碳浓度，但未对循环系统中的水进行有效分离，导致氧化燃烧反应后尾气中会有较多的气态水，因此增加了后续工序回收二氧化碳的能耗，同时纯氧进料会增加氧化燃烧器投资和操作安全风险。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、运行和投资成本低、能耗低、安全可靠性好的提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统。
[0006]技术方案包括设有原料气进口和混合气体进口的氧化燃烧器，还包括设有尾气进口和富氧气体进口的混合器，所述氧化燃烧器的尾气出口连接水洗塔，所述水洗塔顶部的气体出口分别与混合器的尾气进口和下游装置连接，所述混合器的混合气体出口连接氧化燃烧器的混合气体进口。
[0007]所述氧化燃烧器的尾气出口经第一冷却器连接水洗塔。
[0008]所述水洗塔底部的液态水出口经循环泵、第二冷却器连接水洗塔上部液态水进口。
[0009]针对
技术介绍
中的问题，专利技术人一方面将富氧气体与含可燃物质原料气送入氧化燃烧器进行燃烧，从源头上减少了反应后尾气中惰性组分氮气的含量；另一方面反应后的尾气再经换热回收反应热，通过水洗进一步降温，同时吸收尾气中气态水，水洗塔顶部出口
的部分尾气送入混合器与富氧气体混合后，返回到氧化燃烧器，这部分返回的尾气作为惰性气体，用作降低氧化燃烧反应温升，同时尾气混合富氧气体后可降低富氧气体中氧气体积浓度，从而达到降低氧化燃烧器投资和操作安全风险的目的；
[0010]出水洗塔的其余部分尾气作为产品气送往下游的二氧化碳捕集装置，由于该股气体含有较少的氮气和水，以及含有大于95％体积浓度的二氧化碳，可直接用于地层深埋和地下驱油。
[0011]本专利技术与现有技术相比，从源头上提高了氧化燃烧反应后尾气中二氧化碳体积浓度，使得尾气经过换热、水洗工艺流程后，可直接用于二氧化碳下游应用，避免了复杂的二氧化碳醇胺吸收工艺，降低了设备投资和运行成本、能耗低、对环境友好。
附图说明
[0012]图1为本技术系统图。
[0013]其中，1
‑
混合器、2
‑
氧化燃烧器、3
‑
水洗塔、4
‑
第一冷却器、5
‑
第二冷却器、6
‑
循环泵。
具体实施方式
[0014]下面结合附图对本技术作进一步解释说明：
[0015]参见图1，本技术包括混合器1、氧化燃烧器2，第一冷却器4和水洗塔3，其中，混合器1设有尾气进口、富氧气体进口以及混合气体出口，所述氧化燃烧器2设有混合气体进口、原料气进口和出口，所述水洗塔3侧壁设尾气进口、顶部设气体出口，下部设液态水出口、上部设液态水进口。
[0016]所述混合器1的混合气体出口连接氧化燃烧器2的混合气体进口，所述氧化燃烧器2的尾气出口经第一冷却器4连接水洗塔3的尾气进口，所述水洗塔3底部的液态水出口经循环泵6、第二冷却器5连接水洗塔3上部液态水进口。水洗塔3顶部的气体出口分别与混合器1的循环气进口和下游装置连接。
[0017]工艺过程：
[0018]富氧气体(体积分数为30％至99.8％)与来自水洗塔3顶部出口返回的部分尾气送入混合器1内混合(富氧气体和尾气的混合体积比为0.1至0.5)，出混合器1的混合气体与含可燃物质原料气(至少含有氢元素的可燃组分)一同进入到氧化燃烧器2，含可燃物质原料气与混合气体中的氧气在氧化燃烧器2内发生氧化燃烧反应，可燃物质原料气中的CH4、C2H4、C2H6全部反应生成CO2和H2O，氧化燃烧后尾气含有CO2、H2O、Ar、O2。
[0019]出氧化燃烧器2的尾气经第一冷却器4降温回收部分热量后，进入水洗塔3下部入口，与液态水在水洗塔3内逆流接触，尾气温度进一步降低，同时尾气中的部分气态水被液态水吸收，出水洗塔顶部的尾气温度降至常温，尾气部分返回至混合器1，其余部分作为产品气送至下游的二氧化碳应用装置。
[0020]出水洗塔3底部液态水经液态水出口进入到循环泵6增压后，再进入到第二冷却器5换热降温，降温后的液态水部分经上部液态水进口返回至水洗塔3，其余部分被送往其他装置。
[0021]所述第一冷却器4可以采用一台或者多台间接换热器和膨胀器对尾气降温。
[0022]本实施例中：
[0023]含可燃物质原料气的组成为：CH4为96％(v)、CO2为0.6％(v)、C2H4为1.4％(v)、C2H6为2％(v)。
[0024]富氧气体的组成为：O2为99.6％(v)、Ar为0.4％(v)。
[0025]水洗塔3顶部出口返回的部分尾气组成为：CO2为95％(v)、O2为2.3％(v)、H2O为3.6％(v)、Ar为0.1％(v)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高燃烧气体中二氧化碳浓度的燃烧系统，包括设有原料气进口和混合气体进口的氧化燃烧器，其特征在于，还包括设有尾气进口和富氧气体进口的混合器，所述氧化燃烧器的尾气出口连接水洗塔，所述水洗塔顶部的气体出口分别与混合器的尾气进口和下游装置连接，所述混合器的混合气体出口连接氧化燃烧器的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮金林，邹隐文，肖敦峰，俞新，张洪伟，沈志远，梁永煌，
申请(专利权)人：武汉天元工程有限责任公司，
类型：新型
国别省市：