[go: up one dir, main page]

CN114216135A - 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统 - Google Patents

一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114216135A
CN114216135A CN202111455986.8A CN202111455986A CN114216135A CN 114216135 A CN114216135 A CN 114216135A CN 202111455986 A CN202111455986 A CN 202111455986A CN 114216135 A CN114216135 A CN 114216135A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion
oxygen
pure oxygen
zero
emission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111455986.8A
Other languages
English (en)
Inventor
苏福永
温治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN202111455986.8A priority Critical patent/CN114216135A/zh
Publication of CN114216135A publication Critical patent/CN114216135A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
    • F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/06—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of coolers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/30—Technologies for a more efficient combustion or heat usage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)

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系统，属于纯氧燃烧系统技术领域。该系统包括燃烧器、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

一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统
技术领域
本发明涉及纯氧燃烧系统技术领域，特别是指一种基于CO2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统。
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系统是十分必要的。
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系统，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。
该系统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)本发明的燃烧系统，氧化剂采用纯氧混兑CO2的方式，氧含量接近空气氧含量，在改造现有燃烧系统时无需改动现有的燃烧器结构，节省改造成本；
(2)本发明的燃烧系统，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)本发明的燃烧系统，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)本发明的燃烧系统，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系统结构示意图。
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系统。
如图1所示，该系统包括炉膛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。
本发明系统中，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。
本发明系统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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，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系统，其特征在于，该燃烧系统实现了零排放。
CN202111455986.8A 2021-12-01 2021-12-01 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统 Pending CN114216135A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111455986.8A CN114216135A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111455986.8A CN114216135A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114216135A true CN114216135A (zh) 2022-03-22

Family

ID=80699332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111455986.8A Pending CN114216135A (zh) 2021-12-01 2021-12-01 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114216135A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114877317A (zh) * 2022-05-19 2022-08-09 深圳市佳运通电子有限公司 一种富氧助燃风的燃气燃烧系统
CN114991957A (zh) * 2022-05-25 2022-09-02 西安康桥能源技术有限责任公司 一种水泥热电联产并生产化工产品实现零排放的方法
CN115727325A (zh) * 2022-11-28 2023-03-03 武汉钢铁有限公司 基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置及其系统
CN117516191A (zh) * 2023-10-25 2024-02-06 北京首钢股份有限公司 一种冶金工业炉窑用的燃烧方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH691327A5 (de) * 1995-11-17 2001-06-29 Abb Alstom Power Ch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Vormischverbrennung.
US20070227118A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Tailai Hu Hydrogen blended combustion system with flue gas recirculation
WO2008105653A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Stork Thermeq B.V. Method and burner for staged combustion and device provided with one or more burners of this type
US20100326084A1 (en) * 2009-03-04 2010-12-30 Anderson Roger E Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
CN103851609A (zh) * 2014-03-05 2014-06-11 北京科技大学 一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法
CN107620961A (zh) * 2017-11-02 2018-01-23 上海华之邦科技股份有限公司 一种非预混燃烧和预混燃烧相结合的新型超低氮燃烧装置
CN107883374A (zh) * 2017-11-21 2018-04-06 湖南安普诺环保科技有限公司 一种天然气锅炉低氮燃烧系统及工艺
CN108151016A (zh) * 2017-12-18 2018-06-12 温岭市华瑞热能设备制造有限公司 一种多段互扰烟气回流超低氮燃烧器
CN109268820A (zh) * 2018-09-20 2019-01-25 北京建筑大学 助燃空气与燃气加湿的燃气锅炉烟气余热回收净化系统
US20200378622A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 Lg Electronics Inc. Gas furnace
CN112413571A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 西安西热锅炉环保工程有限公司 一种天然气锅炉综合利用系统及其运行方法
CN113357931A (zh) * 2021-05-17 2021-09-07 北京科技大学 一种烟气自回吸的燃气火焰炉低NOx燃烧装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH691327A5 (de) * 1995-11-17 2001-06-29 Abb Alstom Power Ch Ag Verfahren und Vorrichtung zur Vormischverbrennung.
US20070227118A1 (en) * 2006-03-30 2007-10-04 Tailai Hu Hydrogen blended combustion system with flue gas recirculation
WO2008105653A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Stork Thermeq B.V. Method and burner for staged combustion and device provided with one or more burners of this type
US20100326084A1 (en) * 2009-03-04 2010-12-30 Anderson Roger E Methods of oxy-combustion power generation using low heating value fuel
CN103851609A (zh) * 2014-03-05 2014-06-11 北京科技大学 一种CO2/O2蓄热燃烧降低NOx排放的方法
CN107620961A (zh) * 2017-11-02 2018-01-23 上海华之邦科技股份有限公司 一种非预混燃烧和预混燃烧相结合的新型超低氮燃烧装置
CN107883374A (zh) * 2017-11-21 2018-04-06 湖南安普诺环保科技有限公司 一种天然气锅炉低氮燃烧系统及工艺
CN108151016A (zh) * 2017-12-18 2018-06-12 温岭市华瑞热能设备制造有限公司 一种多段互扰烟气回流超低氮燃烧器
CN109268820A (zh) * 2018-09-20 2019-01-25 北京建筑大学 助燃空气与燃气加湿的燃气锅炉烟气余热回收净化系统
US20200378622A1 (en) * 2019-05-31 2020-12-03 Lg Electronics Inc. Gas furnace
CN112413571A (zh) * 2020-11-19 2021-02-26 西安西热锅炉环保工程有限公司 一种天然气锅炉综合利用系统及其运行方法
CN113357931A (zh) * 2021-05-17 2021-09-07 北京科技大学 一种烟气自回吸的燃气火焰炉低NOx燃烧装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114877317A (zh) * 2022-05-19 2022-08-09 深圳市佳运通电子有限公司 一种富氧助燃风的燃气燃烧系统
CN114991957A (zh) * 2022-05-25 2022-09-02 西安康桥能源技术有限责任公司 一种水泥热电联产并生产化工产品实现零排放的方法
CN115727325A (zh) * 2022-11-28 2023-03-03 武汉钢铁有限公司 基于烟气循环的纯氢燃烧零排放燃烧装置及其系统
CN117516191A (zh) * 2023-10-25 2024-02-06 北京首钢股份有限公司 一种冶金工业炉窑用的燃烧方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114216135A (zh) 一种基于co2循环的天然气纯氧燃烧零排放燃烧系统
CN101839474B (zh) 一种煤粉锅炉烟气再循环燃烧方法
CN104261649B (zh) 一种高效油泥热解制油方法及系统
CN110314543A (zh) 一种水泥窑炉中尘布置scr脱硝装置及工艺
CN107543422A (zh) 一种工业炉窑近零排放系统及方法
CN115265212B (zh) 一种陶瓷窑炉氢气燃料燃烧系统及节能工艺
CN104296128A (zh) 一种链条炉烟气再循环利用减少氮氧化物排放的装置和方法
CN102284467A (zh) 等离子垃圾处理系统及方法
CN111895424A (zh) 一种垃圾处理与发电机组耦合发电系统
CN205209223U (zh) 一种连续自动化生产泡沫陶瓷节能减排隧道窑
CN110272748B (zh) 一种活性焦炭化装置及方法
CN113280351A (zh) 一种生活垃圾焚烧发电厂的烟气再循环系统
CN204943454U (zh) 天然气富氧燃烧炉的烟气余热回收和再循环调温系统
CN202074693U (zh) 可燃废气再利用热风炉
CN212841617U (zh) 一种污泥干化焚烧尾气超低排放装置
CN106369996B (zh) 一种用于铁矿石磁化焙烧或直接还原的蓄热式隧道窑
CN109282661B (zh) 一种热态高炉渣处理生活垃圾的方法
CN111473345A (zh) 一种焦油加工厂放散气综合治理系统及工艺
CN115745439B (zh) 一种低碳环保替代燃料煅烧水泥的方法及工艺系统
CN207688135U (zh) 一种车间废物焚烧系统
CN110848699A (zh) 一种垃圾热解焚烧系统
CN104633650A (zh) 燃煤炉无排放循环燃烧的二氧化碳变性
CN212252649U (zh) 一种焦油加工厂放散气综合治理系统
CN107490296A (zh) 一种利用高温废烟气进行热风点火的方法及装置
CN201396750Y (zh) 锅炉烟气回收利用节能减排装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220322

RJ01 Rejection of invention patent application after publication