CN115646127B - 一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 - Google Patents
一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115646127B CN115646127B CN202211590384.8A CN202211590384A CN115646127B CN 115646127 B CN115646127 B CN 115646127B CN 202211590384 A CN202211590384 A CN 202211590384A CN 115646127 B CN115646127 B CN 115646127B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flue gas
- well
- rock stratum
- sulfur
- sulfur nitride
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明公开了一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，属于废气处理及节能环保技术领域；是先对地下岩层实施水力压裂使待封存岩层形成裂隙结构，通过地面加压装置将烟道气由井孔注入地下，烟道气中硫、氮化物在地下岩层注入过程中分别发生液化、酸化反应后，固化封存于地下，井孔内烟道气分离后剩余的N2通过井孔排出地面被利用；本发明利用硫氮化物与烟道气中残余氧气和岩层中水分、游离氧气、矿物逐步发生酸化、固化反应后将硫氮化物永久稳定封存于地下，大量剩余高压氮气从注入井中排出并发电，实现了烟道气高效率、低成本脱硫脱硝以及能量高效利用；解决了现有烟道气排放造成环境污染严重以及烟道气脱硫、脱硝工艺流程复杂、成本高等问题。
Description
技术领域
本发明属于废气处理及节能环保技术领域，涉及一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法。
背景技术
当前以煤炭为主的化石燃料仍然是发电、炼焦以及化工等产业的主要能源消耗品。煤炭的主要成分为碳，其次还含有较多的硫氮元素，其燃烧产生的烟道气中硫氮化物排放会造成严重的环境污染，影响人体健康。
目前，国内外电厂、焦化厂以及化工厂等的烟道气净化系统主要由脱硫塔、除尘脱硝一体化装置、喷氨系统、余热锅炉、引风机、烟气管道等组成。净化系统从锅炉接口处抽取烟道气，烟道气首先进入脱硫塔，在脱硫塔内应用碱液洗涤烟道气进行脱硫；从脱硫塔出来的烟气再进入除尘脱硝一体化装置，烟气在除尘脱硝一体化装置内先经布袋除尘，除尘后的烟气与喷氨装置加入的还原剂（氨气）充分混合。混合后的烟气进入脱硝催化剂层，在催化剂作用下发生脱硝反应，脱硝净化后的洁净烟气经过余热锅炉后再由系统引风机送回烟囱排放。烟道气在脱硫脱硝系统中运行的基本流程为：锅炉总烟道口取风——取风管道——脱硫塔——除尘脱硝一体化装置——余热锅炉——引风机——回送管道——回送总烟道——烟囱。由此可见，国内外相关脱硫脱硝技术的设备需要重复建设，系统非常复杂、能耗大，人员及运行成本很高。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法。即在烟道气深地封存的过程中，使其中的硫氮化物在井孔内进行高压液化沉积，利用氮硫化物与岩层中水、游离氧气、相关矿物质发生物化反应后将氮硫化物稳定高效封存于地下，剩余高压氮气进行发电后富集利用的技术，实现对烟道气封存的同时充分提高能源的利用。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，对地下岩层实施水力压裂使待封存岩层形成裂隙结构，通过地面加压装置将烟道气由井孔注入地下，烟道气中硫、氮化物在地下岩层注入过程中分别发生液化、酸化反应后，固化封存于地下，井孔内烟道气分离后剩余的N2通过井孔排出地面被利用。
优选的，在企业烟道气出口附近实施钻井、布井和固井作业。
更优的，在企业烟道气出口附近分别布置主井和副井。
优选的，烟道气由井孔注入地下之前先经过除尘，去除大颗粒的悬浮物。
优选的，加压装置将烟道气由常压加压到7~15MPa，经井孔上部注入口注入井孔内。
优选的，利用水力压裂滞留在岩层中的水分作为酸化需水的补充，使封存岩层的含水率≥1.0％。
优选的，所述液化是烟道气中硫氮化物在井孔内发生液化后沉积于井孔底部，混溶于液态CO2中，与烟道气中N2分离的过程。
优选的，酸化是进入井孔底部的烟道气形成的液态硫氮化物随液态CO2进入岩层后，与烟道气中残余氧气和岩层孔裂隙中水分、游离氧气发生酸化反应后形成H2SO3、H2SO4和HNO3。
固化过程是指酸化后形成的H2SO3、H2SO4和HNO3在岩层内受压运移过程中，与岩石中相关矿物成分发生化学反应后形成固体沉积物的过程。
优选的，在井孔上部排出口处设置气体储能发电机，将井孔内烟道气分离后剩余高压N2由钻孔上部排出口送入气体储能发电机进行发电，所发电能用于回补地面加压装置的压缩耗能。
更优的，高压N2进行储能发电后产生的常压高浓度N2再经过简化脱硫、脱硝、脱碳后形成高纯度N2。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明直接将除尘后的烟道气加压注入井孔内，使烟道气中的二氧化碳以及硫氮化物液化沉积于井孔底部，此时氮气仍保持气态。液态硫氮化物与岩层中的水分、游离氧气发生酸化反应形成H2SO3、H2SO4和HNO3，H2SO3、H2SO4和HNO3在岩压作用下与岩层矿物发生反应达到固化，余下的N2则由排出口送入气体储能发电机，回补地面加压装置的压缩耗能，使能源利用率进一步提高；发电后产生的常压高浓度N2可以经简化脱硫、脱硝、脱碳后成为可进行销售的高纯度N2。
本发明将烟道气中硫氮化物注入地下固化后，相关电厂、焦化厂和化工厂可以不设置或简化脱硫、脱硝设备；不用或少用脱硫、脱硝药剂，大大缩减了企业建设和运行成本的投入。
液态形式的硫氮化物密度高、体积小，在深部不同类型岩层中固化的封存量巨大。高压余N2发电属于新兴的蓄能发电技术领域，所发电能用于回补烟道气地面加压装置的压缩耗能，且最终排出的高纯度N2作为产品进行输送销售，既节约了运行成本，又产生了额外经济效益，一举多得。
日常运行过程中，利用电厂自发电能对烟道气进行压缩，非电网用电，低价用电大幅降低日常运行成本。
附图说明
图1是实施例1和2所述的烟道气中硫氮化物地下“液化-酸化-固化”封存与余N2发电技术的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
当烟道气的气量相对较小，主井钻井深度为1000m；副井钻井深度为600m。烟道气中硫氮化物地下“液化-酸化-固化”封存与余N2发电技术，其具体步骤如下：
1）在企业烟道气出口附近实施钻井、布井和固井作业，通过井筒对岩层实施水力压裂，使待封存岩层形成发达的裂隙结构，同时将水力压裂滞留在岩层中的水分作为酸化需水的补充，最终使封存岩层的含水率≥1.0％。
2）将产出的烟道气经过除尘，去除大颗粒的悬浮物，通过加压装置将烟道气由常压加压到7~10MPa之间，经井孔上部注入口注入井孔内，加压装置所用电能为电厂的自发电能。
3）烟道气中的二氧化碳、硫氮化物在井孔内发生液化后沉积于井孔底部，而氮气依然为气态，液态硫氮化物进入压裂岩层后与烟道气中残余氧气和岩层中水分、游离氧气发生酸化反应后形成H2SO3、H2SO4和HNO3，H2SO3、H2SO4和HNO3在岩层内受压运移过程中，沿裂隙结构进入岩石内部，与岩石中相关矿物成分发生化学反应后形成固体沉积物，如CaSO3、CaSO4、Ca(NO3)2等。
4）在井孔上部排出口处设置气体储能发电机，将井孔内烟道气分离后剩余的高压N2由钻孔上部排出口送入气体储能发电机进行发电，所发电能用于回补地面加压装置的压缩耗能。
5）发电后产生的常压高浓度N2再经过简化的脱硫、脱硝、脱碳步骤后形成高纯度N2，高纯度N2作为产品进行输送销售。
6）当主井进行检修或岩层封闭作业时，副井承担应急备用注入功能。
实施例2
当烟道气的气量相对较大，主井钻井深度为2000m；副井钻井深度1200m。烟道气中硫氮化物地下“液化-酸化-固化”封存与余N2发电技术，其具体步骤如下：
1）在企业烟道气出口附近实施钻井、布井和固井作业，通过井筒对岩层实施水力压裂，使待封存岩层形成发达的裂隙结构，同时将水力压裂滞留在岩层中的水分作为酸化需水的补充，最终使封存岩层的含水率≥1.0％。
2）将工厂产出的烟道气经过除尘，去除大颗粒的悬浮物，通过加压装置将烟道气由常压加压到10~15MPa之间，经井孔上部注入口注入井孔内，加压装置所用电能为电厂的自发电能。
3）烟道气中的二氧化碳、硫氮化物在井筒内发生液化后沉积于井孔底部，而氮气依然为气态，液态硫氮化物进入压裂岩层后与烟道气中残余氧气和岩层中水分、游离氧气发生酸化反应后形成H2SO3、H2SO4和HNO3，H2SO3、H2SO4和HNO3在岩层内受压运移过程中，沿裂隙结构进入岩石内部，与岩石中相关矿物成分发生化学反应后形成固体沉积物如CaSO3、CaSO4、Ca(NO3)2等。
4）在井孔上部排出口处设置气体储能发电机，将井孔内烟道气分离后剩余的高压N2由钻孔上部排出口送入气体储能发电机进行发电，所发电能用于回补地面加压装置的压缩耗能。
5）高压N2进行储能发电后产生的常压高浓度N2再经过简化的脱硫、脱硝、脱碳步骤后形成高纯度N2，高纯度N2作为产品进行输送销售。
6）当主井进行检修或岩层封闭作业时，副井承担应急备用注入功能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (4)
1.一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，其特征在于，在企业烟道气出口附近实施钻井、布井和固井作业；在企业烟道气出口附近分别布置主井和副井，主井钻井深度为1000m；副井钻井深度600m；通过井筒对岩层实施水力压裂，使待封存岩层形成发达的裂隙结构，利用水力压裂滞留在岩层中的水分作为酸化需水的补充，使封存岩层的含水率≥1.0％；通过地面加压装置将烟道气由常压加压到7~15MPa，经井孔上部注入口注入地下，烟道气中的二氧化碳、硫氮化物在井孔内发生液化后沉积于井孔底部，而氮气依然为气态，液态硫氮化物进入压裂岩层后与烟道气中残余氧气和岩层中水分、游离氧气发生酸化反应后形成H2SO3、H2SO4和HNO3；
所述的酸化是进入井孔底部的烟道气形成的液态硫氮化物随液态CO2进入岩层后，与烟道气中残余氧气和岩层孔裂隙中水分、游离氧气发生酸化反应后形成H2SO3、H2SO4和HNO3；H2SO3、H2SO4和HNO3在岩层内受压运移过程中，沿裂隙结构进入岩石内部，与岩石中相关矿物成分发生化学反应后形成固体沉积物，固化封存于地下，井孔内烟道气分离后剩余的N2通过井孔排出地面被利用。
2.根据权利要求1所述的一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，其特征在于，烟道气由井孔注入地下之前先经过除尘，去除大颗粒的悬浮物。
3.根据权利要求1所述的一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，其特征在于，在井孔上部排出口处设置气体储能发电机，将井孔内烟道气分离后剩余高压N2由钻孔上部排出口送入气体储能发电机进行发电，所发电能用于回补地面加压装置的压缩耗能。
4.根据权利要求3所述的一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法，其特征在于，高压N2进行储能发电后产生的常压高浓度N2再经过简化脱硫、脱硝、脱碳后形成高纯度N2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211590384.8A CN115646127B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211590384.8A CN115646127B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115646127A CN115646127A (zh) | 2023-01-31 |
| CN115646127B true CN115646127B (zh) | 2023-04-11 |
Family
ID=85019941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211590384.8A Active CN115646127B (zh) | 2022-12-12 | 2022-12-12 | 一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115646127B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117780312B (zh) * | 2024-02-26 | 2024-06-07 | 中国石油大学(华东) | 含硫烟道气地下组分分离与二氧化碳及硫化物埋存方法 |
| CN117819119B (zh) * | 2024-03-06 | 2024-05-10 | 太原理工大学 | 一种烟道气地下岩层捕集封存分离连续一体化装置及方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6679326B2 (en) * | 2002-01-15 | 2004-01-20 | Bohdan Zakiewicz | Pro-ecological mining system |
| CA2839136A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-09 | William H. Rogers | Method of recovering hydrocarbons from carbonate and shale formations |
| CN105797570B (zh) * | 2016-03-18 | 2018-03-06 | 昆明理工大学 | 一种强化煤体二氧化碳吸附性能的方法 |
| CN106268228B (zh) * | 2016-07-20 | 2018-10-02 | 昆明理工大学 | 一种强化煤体二氧化碳吸附性能并协同封存二氧化硫的方法 |
| US11642620B2 (en) * | 2019-04-08 | 2023-05-09 | Saudi Arabian Oil Company | Method for syngas separation at hydrogen producing facilities for carbon capture and storage |
| US11491439B2 (en) * | 2019-04-08 | 2022-11-08 | Saudi Arabian Oil Company | Method for reducing energy and water demands of scrubbing CO2 from CO2-lean waste gases |
| CN112403187B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-11-01 | 昆明理工大学 | 一种强化页岩二氧化碳吸附性能并协同封存二氧化氮的方法 |
| CN114233265A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 西安交通大学 | 一种煤炭原位热解多联产及二氧化碳封存系统和方法 |
| CN114575800B (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 太原理工大学 | 一种烟道气就地深地超临界封存方法 |
-
2022
- 2022-12-12 CN CN202211590384.8A patent/CN115646127B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 高飞.烟气注入采空区封存的可行性与安全性分析.中国安全生产科学技术.2016,第第12卷卷(第第7期期),第60-64页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115646127A (zh) | 2023-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115646127B (zh) | 一种烟道气中硫氮化物封存及利用的方法 | |
| CN107735624B (zh) | 在地热设备中利用含水层流体的内能的方法 | |
| CN102704894B (zh) | 原位开采海底天然气水合物的装置及其方法 | |
| CN111285374A (zh) | 一种二氧化碳地层封存方法及系统 | |
| WO2016183974A1 (zh) | 一种无损治理煤田火区的液氮系统及方法 | |
| JP2011501726A (ja) | 炭酸塩への二酸化炭素の固定化 | |
| US11491439B2 (en) | Method for reducing energy and water demands of scrubbing CO2 from CO2-lean waste gases | |
| CN106593396B (zh) | 工业燃气生产系统及方法 | |
| CN211847165U (zh) | 一种二氧化碳地层封存系统 | |
| CN206240299U (zh) | 一种焦炉烟道废气净化余热回收设备 | |
| CN116988839B (zh) | 一种利用储存碱渣的废弃盐穴封存co2及固碳的方法 | |
| CN108176177A (zh) | 一种利用尿素水解制氨的烟气脱硫脱硝系统 | |
| CN115559695B (zh) | 一种矿区多源工业烟气协同驱煤层气封存方法及系统 | |
| CN102316960A (zh) | 捕集碳氧化物以随后储存的方法 | |
| CN111608618A (zh) | 一种低碳化海洋水合物开采及发电利用系统 | |
| CN101319608A (zh) | 天然气井下脱除硫化氢的方法 | |
| CN113309494B (zh) | 有覆盖层的天然气水合物的开采管道及处理系统及其开采方法 | |
| Wong et al. | Economics of acid gas reinjection: an innovative CO2 storage opportunity | |
| WO2022177781A1 (en) | Method for reducing energy and water demands of scrubbing co2 from co2-lean waste gases | |
| Chakma | Acid gas re-injection—A practical way to eliminate CO2 emissions from gas processing plants | |
| CN211706407U (zh) | 一种脱硫系统 | |
| CN115126449A (zh) | 一种海域天然气水合物循环热激开采的方法与系统 | |
| CN111852404A (zh) | 一种伴生气回收处理装置和方法 | |
| CN115370340B (zh) | 以油页岩灰-水泥为支撑剂的二氧化碳封存与置换开发天然气水合物一体化方法 | |
| US20230332491A1 (en) | Methods of Continuously Capturing Carbon Dioxide from Exhaust Gas Produced from Equipment Operating at Wellsite |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |