[发明专利]一种低碳排放的加热炉富氧燃烧系统

说明书

本发明公开的一种低碳排放的加热炉富氧燃烧系统，属于石油化工领域。本发明包括加热炉燃烧系统、余热回收系统、冷凝脱水系统、烟气循环补氧系统和压缩冷凝COsubgt;2/subgt;系统。加热炉采用副产品纯氧，与烟气循环补氧系统的烟气混合形成“Osubgt;2/subgt;/COsubgt;2/subgt;”气氛替代传统加热炉中使用的空气，作为燃料的助燃剂。余热回收系统用于高温烟气与助燃剂之间的换热，起到降低烟气温度和预热助燃剂的目的。冷凝脱水系统用于进一步降低烟气温度，使烟气温度降至水凝结温度，实现脱水。压缩冷凝COsubgt;2/subgt;系统用于液化COsubgt;2/subgt;，便于后续收集储存COsubgt;2/subgt;。本发明结合COsubgt;2/subgt;捕集技术和富氧燃烧技术，能够实现经济、高效地降低碳排放和氮氧化物排放，又能够减小纯氧燃烧带来的对流段换热效率低等问题。

技术领域

本发明涉及一种低碳排放的加热炉富氧燃烧系统，属于石油化工领域。

背景技术

在石油化工领域中，加热炉是很多工艺装置的关键设备，也是石化企业耗能和碳排放最重要的源头之一。据统计，常规炼油厂约60％的CO₂排放来自不同工艺装置的加热炉。石化企业要实现CO₂的大幅度减排，关键是要实现加热炉的低碳排放。

传统加热炉一般采用空气作为助燃剂，燃料一般为天然气、干气以及其他液体油料。目前，实现石化加热炉的低碳排放的方法主要有以下几种：

(1)提高加热炉的热效率；

(2)采用低碳或无碳燃料，低碳燃料如天然气或掺氢燃料，无碳燃料如氢气、氨气等；

(3)采用烟气CO₂捕捉技术；

(4)采用纯氧的富氧燃烧技术。

上述方法(1)碳减排的幅度有限，但在目前是最具良好经济效益的方法；方法(2)主要受限于低碳或无碳燃料的来源有限、成本高以及其他技术限制因素，短期内不具备良好的推广的前景；方法(3)目前已有成熟的技术，但是碳捕集的成本较高，所需系统较为复杂，设备和运行成本较高；方法(4)由于烟气中没有N₂，大幅度降低烟气中CO₂捕集的难度，但纯氧燃烧会导致燃烧温度过高、烟气量大幅下降，降低对流段换热效率，不仅对燃烧器与加热炉结构有较高的要求，而且改造和操作成本较高。随着国内对空气环境的日益重视，如何经济、高效的实现清洁燃烧是加热炉目前面临的另一个急需解决的问题。

近年来国家对可再生能源的日趋重视，基于风能和太阳能电解水制取的“绿氢”的产业将会获得大的发展，在生产“绿氢”的同时，副产品纯氧的产生也将大幅度促进制氧成本的下降。此外，空气分离技术的进一步节能增效也会促进制氧成本下降。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种低碳排放的加热炉富氧燃烧系统，基于加热炉燃烧系统、余热回收系统、冷凝脱水系统、烟气循环补氧系统和压缩冷凝CO₂系统，结合CO₂捕集技术和富氧燃烧技术，燃烧燃料气等燃料为工艺需求提供热能，能够实现经济、高效地降低碳排放和氮氧化物排放，又能够减小纯氧燃烧带来的对流段换热效率低等问题。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种低碳排放的加热炉富氧燃烧系统，包括加热炉燃烧系统、余热回收系统、冷凝脱水系统、烟气循环补氧系统和压缩冷凝CO₂系统。

加热炉燃烧系统中的加热炉，主要采用空气分离系统或“绿氢”生产中的副产品纯氧，与所述烟气循环补氧系统的烟气混合形成“O₂/CO₂”气氛替代传统加热炉中使用的空气，作为燃料的助燃剂。

所述余热回收系统主要用于高温烟气与助燃剂之间的换热，起到降低烟气温度和预热助燃剂的目的。