CN114216135A - 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，属于纯氧燃烧***技术领域。该***包括燃烧器、冷凝装置、除尘装置、CO2捕集装置、氧气配给装置、天然气配给装置及气体混合装置，经燃烧器燃烧后产生的烟气在炉膛内对需要加热的物料进行加热，换热后炉内的烟气首先经过冷凝装置冷凝，除去燃料燃烧产生的H2O等，然后经过除尘装置除尘后烟气只剩下CO2，剩余的CO2一部分利用CO2捕集装置捕集，另一部分循环到气体混合装置与来自氧气配给装置的纯氧和来自燃料配给装置的天然气混合，再配送到燃烧器中燃烧。本发明可以达到燃料在加热炉中燃烧后零排放的目的，也能将产生的CO2捕集进行有效的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及纯氧燃烧***技术领域，特别是指一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***。
背景技术
随着我国工业化不断发展，我国的化石能源以及各类资源的利用和消耗不断增加。工业发展日渐壮大带来的一个重大问题就是环境状况越来越恶劣。二氧化碳的过度排放导致全球变暖日益严重，严重影响了生物多样性以及很多国家及地区人民的正常生活。目前，在工业生产中，燃料在加热炉中燃烧后，产生的烟气中CO2含量很高，大部分企业选择将烟气除尘后直接排放到大气中或者是利用烟气预热燃料后再排放到大气中，这样就加剧了全球变暖的进程，与国家碳达峰和碳中和的政策和目标不符。因此，发明一种超低排放或者零排放的燃烧***是十分必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，可实现燃料燃烧后烟气零排放和CO2捕集利用的双重目的。
该装置包括炉膛、冷凝装置、除尘装置、CO2捕集装置、氧气配给装置、燃料配给装置、气体混合装置和燃烧器，氧气配给装置和燃料配给装置内的物料进入气体混合装置混合均匀后送至燃烧器燃烧，燃烧后的烟气进入炉膛，炉膛内的烟气首先经过冷凝装置冷凝，除去烟气中的H2O，然后经过除尘装置除尘后，剩余的CO2一部分利用CO2捕集装置捕集，另一部分循环到气体混合装置与来自氧气配给装置的纯氧和来自燃料配给装置的燃料混合，再配送到燃烧器中进行燃烧，形成CO2循环。
其中，氧气配给装置5中为纯氧。
燃料配给装置6中为无氮燃料。
燃烧器8燃烧后的烟气成分为CO2与H2O，增强了炉内烟气的辐射换热能力。
循环到气体混合装置中的CO2量为助燃氧气量的1.5-3.76倍，以保证最终氧化剂中氧含量在21％-40％，保证燃烧过程氧化剂的初始动量，保证火焰有适宜的长度。
该***可以达到燃料在加热炉中燃烧后零排放的目的，也能将多余的CO2捕集进行有效的回收利用。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
(1)本发明的燃烧***，氧化剂采用纯氧混兑CO2的方式，氧含量接近空气氧含量，在改造现有燃烧***时无需改动现有的燃烧器结构，节省改造成本；
(2)本发明的燃烧***，通过循环一部分CO2，增加了燃料混合气的动量，可保持较好的燃烧火焰形状，同时燃烧产物中主要为CO2和H2O，加大了烟气与被加热物料的换热；
(3)本发明的燃烧***，经过冷却和除尘后得到的是纯CO2，利于循环利用与捕集回收；
(4)本发明的燃烧***，可以广泛的应用于轧钢加热炉、工业锅炉等。
附图说明
图1为本发明的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***结构示意图。
其中：1-炉膛、2-冷凝装置、3-除尘装置、4-CO2捕集装置、5-氧气配给装置、6-燃料配给装置、7-气体混合装置、8-燃烧器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***。
如图1所示，该***包括炉膛1、冷凝装置2、除尘装置3、CO2捕集装置 4、氧气配给装置5、燃料配给装置6、气体混合装置7和燃烧器8，氧气配给装置5和燃料配给装置6内的物料进入气体混合装置7混合均匀后送至燃烧器 8燃烧，燃烧后的烟气进入炉膛1，炉膛1内的烟气首先经过冷凝装置2冷凝，除去烟气中的H2O，然后经过除尘装置3除尘后，剩余的CO2一部分利用CO2捕集装置4捕集，另一部分循环到气体混合装置7与来自氧气配给装置5的纯氧和来自燃料配给装置6的燃料混合，再配送到燃烧器8中进行燃烧，形成CO2循环。循环的CO2量根据燃烧过程所需要助燃剂动量决定，通常循环的CO2量为助燃氧气量的1.5-3.76倍，以保证最终氧化剂中氧含量在21％-40％左右，保证燃烧过程火焰有适宜的长度。
本发明***中，炉膛1内燃料燃烧后产生的烟气首先经过冷凝装置2，冷凝装置2可将燃料燃烧产生的水蒸气冷凝，冷凝后排放的烟气中仅存在CO2，提高了CO2捕集的效果。
经过除尘装置3除尘后烟气只剩下CO2，剩余的CO2一部分利用CO2捕集装置4捕集，另一部分循环到气体混合装置7与来自氧气配给装置5的纯氧和来自燃料配给装置6的天然气燃料混合，再配送到燃烧器8中燃烧，既达到了燃料在加热炉中燃烧后零排放的目的，也能将多余的CO2捕集进行有效的回收利用。
燃烧过程氧化剂采用纯氧和CO2混合的方式，氧含量接近于空气氧含量，燃烧后其火焰长度及火焰形状与普通燃烧基本一致。
经燃烧器8燃烧后的烟气成分为CO2与H2O，不含有N2，烟气在炉膛1中的辐射换热效果大幅增加，可提高能量利用效率。
本发明***整个过程不需要向大气中排放任何烟气，实现了零排放的目标。可用于各种物料无化学反应过程的加热，包括轧钢加热炉、工业锅炉、回转窑等设备。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，包括炉膛、冷凝装置、除尘装置、CO2捕集装置、氧气配给装置、燃料配给装置、气体混合装置和燃烧器，氧气配给装置和燃料配给装置内的物料进入气体混合装置混合均匀后送至燃烧器燃烧，燃烧后的烟气进入炉膛，炉膛内的烟气首先经过冷凝装置冷凝，除去烟气中的H2O，然后经过除尘装置除尘后，剩余的CO2一部分利用CO2捕集装置捕集，另一部分循环到气体混合装置与来自氧气配给装置的纯氧和来自燃料配给装置的燃料混合，再配送到燃烧器中进行燃烧，形成CO2循环。
2.根据权利要求1所述的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，所述氧气配给装置中为纯氧。
3.根据权利要求1所述的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，所述燃料配给装置中为无氮燃料。
4.根据权利要求1所述的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，所述燃烧器燃烧后的烟气成分为CO2与H2O。
5.根据权利要求1所述的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，所述循环到气体混合装置中的CO2量为助燃氧气量的1.5-3.76倍，以保证最终氧化剂中氧含量在21％-40％。
6.根据权利要求1所述的基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧***，其特征在于，该燃烧***实现了零排放。
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