燃煤锅炉碳基富氧燃烧及CO.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114151785A(43)申请公布日2022.03.08(21)申请号202111468088.6C01B32/50(2017.01)(22)申请日2021.12.03C25B1/04(2021.01)(71)申请人上海源晗能源技术有限公司地址200135上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区罗山路1502弄14号(72)发明人张云峰张香全吴文军何森林(74)专利代理机构杭州奥创知识产权代理有限公司33272代理人赵梅(51)Int.Cl.F23C1/12(2006.01)F23C7/00(2006.01)F23C9/00(2006.01)F23L7/00(2006.01)F23J15/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称燃煤锅炉碳基富氧燃烧及CO2捕集与利用工艺(57)摘要本发明公开一种燃煤锅炉碳基富氧燃烧及CO2捕集与利用工艺，所述工艺所需系统包括煤粉供应装置、水电解制氢装置、氧气/富氧制备装置、氮气压缩机、碳基气体混合器、气体换热器、燃煤锅炉、烟囱、烟气脱水及脱硫装置、鼓风机、CO2提纯装置、CO2脱氧装置和CO2压缩机。本发明在增产、节能和减排方面具有优良性能，可以降低吨蒸汽天然气单耗3～10％、提高产量3～10％、降低烟气排放量、实现NOx、SO2超低排放。CN114151785ACN114151785A权利要求书1/2页1.一种燃煤锅炉碳基富氧燃烧及CO2捕集与利用工艺，其特征在于，所述工艺所需系统包括：煤粉供应装置，用于供应煤粉；水电解制氢装置，用于制备氢气和氧气；氧气/富氧制备装置，用于制备氧气/富氧和氮气；氮气压缩机，用于将氧气/富氧制备装置制备的氮气加压输送给下游氮气利用装置；碳基气体混合器，用于将水电解制氢装置制备的氧气、氧气/富氧制备装置制备的氧气/富氧和鼓风机输送的循环烟气混合，制得碳基气体；气体换热器，用于将水电解制氢装置制备的氢气、碳基气体混合器提供的碳基气体和循环烟气换热，以回收循环烟气的余热来加热氢气和碳基气体；燃煤锅炉；烟囱，用于将燃煤锅炉部分烟气放空，及在非正常工况下将燃煤锅炉烟气放空；烟气脱水及脱硫装置，用于将全部或部分余热回收后的循环烟气脱水、脱硫；鼓风机，用于将部分余热回收、脱水、脱硫后的循环烟气加压输送至碳基气体混合器；CO2提纯装置，用于将部分余热回收、脱水、脱硫后的循环烟气提纯；CO2脱氧装置，用于将余热回收、脱水、脱硫、提纯后的循环烟气净化脱氧，制得CO2产品；CO2压缩机，用于将CO2脱氧装置得到的CO2产品加压输送给下游CO2利用装置；燃煤锅炉循环烟气出口和气体换热器连接，气体换热器循环烟气出口分别和烟囱、烟气脱水及脱硫装置连接，烟气脱水及脱硫装置分别和鼓风机、CO2提纯装置连接；鼓风机和碳基气体混合器连接，鼓风机和碳基气体混合器连接管道上设有流量调节阀；水电解制氢装置氧气出口、氧气/富氧制备装置氧气/富氧出口和碳基气体混合器连接，水电解制氢装置氧气出口、氧气/富氧制备装置氧气/富氧出口和碳基气体混合器的连接管道上设有流量调节阀；碳基气体混合器和气体换热器连接，碳基气体混合器和气体换热器连接管道上设有流量检测仪、温度检测仪、压力检测仪、氧气纯度检测仪和流量调节阀，气体换热器碳基气体出口和燃煤锅炉连接；水电解制氢装置氢气出口和气体换热器连接，气体换热器氢气出口和燃煤锅炉连接，煤粉供应装置出口和燃煤锅炉连接；CO2提纯装置、CO2脱氧装置和CO2压缩机依次连接，CO2压缩机连至下游CO2利用装置，烟气脱水及脱硫装置水出口和氧气/富氧制备装置连接；氧气/富氧制备装置氮气出口和氮气压缩机连接，氮气压缩机连至下游氮气利用装置；所述工艺包括如下步骤：1)、在初始阶段燃煤锅炉利用空气助燃，待烟气产生后，利用循环烟气和氧气/富氧混合制取的碳基气体作为助燃剂，逐步替代空气助燃，经过一段时间的循环，碳基气体完全或部分替代空气助燃，碳基气体助燃进入正常运行状态；2)、循环烟气从燃煤锅炉出来引入气体换热器和水电解制氢装置制备的氢气、助燃气碳基气体换热，将循环烟气的余热回收；余热回收后的循环烟气引入烟气脱水及脱硫装置脱水、脱硫；余热回收、脱水、脱硫后的循环烟气部分引入鼓风机，由鼓风机加压后引入碳基气体混合器；氧气/富氧制备装置制备的氧气/富氧、水电解制氢装置制备的氧气引入碳基气体混合器；循环烟气和氧气/富氧于碳基气体混合器中混合均匀，得到碳基气体；碳基气体引入气体换热器被循环烟气的余热加热后送入燃煤锅炉，用于助燃气；水电解制氢装置2CN114151785A权利要求书2/2页制备的氢气引入气体换热器被循环烟气的余热加热后送入燃煤锅炉，和煤粉一起，用于燃料；3)、余热回收、脱水、脱硫后的