CN205579609U - 一种燃气锅炉烟气全回收处理系统 - Google Patents

一种燃气锅炉烟气全回收处理系统 Download PDF

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李强
杨金龙
徐玉兵
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Abstract

本实用新型公开了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，包括依次连接的燃气锅炉、烟气冷凝装置、脱硫装置、CO2捕集装置、脱硝装置和N2回收装置。先通过所述烟气冷凝装置降低燃气锅炉烟气的排烟温度，用以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量，然后利用脱硫装置除去所述烟气中剩余的SOx；利用CO2捕集装置中的醇胺溶液对所述烟气中的CO2进行回收；然后利用脱硝装置除去所述烟气中剩余的NOx；然后利用所述N2回收装置对N2进行回收。以实现SOx和NOx等有害物质的零排放，并且实现碳捕集和氮气回收，最终实现烟气全回收处理，具有节能环保和降低污染的优点。

Description

一种燃气锅炉烟气全回收处理系统
技术领域
本实用新型涉及节能减排技术领域，尤其涉及一种燃气锅炉烟气全回收处理系统。
背景技术
目前，随着经济的发展，碳减排成为日益关注的课题，例如我国承诺的碳减排目标:未来五年中国碳排量强度下降16％～17％，到2020年单位GDP的CO2排放强度在2005年水平上减少40％～45％。并且国家极为重视CCUS(碳捕获、利用与封存)技术并为其研发和示范开展了一系列工作。因此，目前的碳减排的压力巨大。
而天然气作为清洁能源，现在越来越多的用于工业生产中，以代替过去使用的燃油和燃煤，在一定程度上降低了有害物质，如SOx和NOx的排放。但使用天然气作为燃料，并不能显著减少CO2的排放。
现有的烟气处理技术仅对烟气中的SOx和NOx进行了处理，如干法、半干法和湿法脱硫，以及SNCR(选择性非催化还原法)、SCR(选择性催还还原法)脱硝，而并未对烟气中的CO2进行处理(即：没有实现碳减排)，导致大气中CO2的含量增加，增加了污染物排放，对环境也造成了较大的污染，从而危害生态环境。
实用新型内容
本实用新型了提供了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，以解决现有的烟气处理技术无法进行碳减排的技术问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，包括依次连接的燃气锅炉、烟气冷凝装置、脱硫装置、CO2捕集装置、脱硝装置和N2回收装置；
其中，所述烟气冷凝装置，用于降低燃气锅炉烟气的排烟温度，使所述烟气中的水蒸气冷凝，以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量；
所述脱硫装置，用于在经过冷凝降温后的所述烟气送入所述脱硫装置之后，除去所述烟气中剩余的SOx；
所述CO2捕集装置，用于利用醇胺溶液将经过脱硫处理的所述烟气中的CO2进行吸收和解吸，对所述烟气中的CO2进行捕集；
所述脱硝装置，用于在经过CO2捕集后的所述烟气送入所述脱硝装置之后进行脱硝，以除去所述烟气中剩余的NOx；
所述N2回收装置，用于对经过脱硝处理后的所述烟气中的N2进行回收。
优选的，所述CO2捕集装置连接有加热装置，用于对所述醇胺溶液加热，使所述醇胺溶液达到解吸温度。
优选的，所述CO2捕集装置连接有CO2回收装置；
所述CO2回收装置包括第一加压气态回收装置或降温加压液态回收装置。
优选的，所述N2回收装置连接有第二加压气态回收装置或膨胀降温液态回收装置。
优选的，若采用第一脱硝方法进行脱硝，所述脱硝装置连接有NOx结晶器，
其中，所述第一脱硝方法具体为：NOx冷冻结晶+SCR脱硝方法；或者NOx冷冻结晶+SNCR脱硝方法；
优选的，若采用吸收吸附脱硝方法进行脱硝，所述脱硝装置连接有NOx吸收吸附装置。
优选的，所述系统还包括：烟气冷却装置，连接在所述燃气锅炉和所述脱硫装置之间；在除去所述烟气中剩余的SOx之后，利用所述烟气冷却装置对所述烟气进行降温。
优选的，所述系统还包括：烟气干燥脱水装置，连接在所述CO2捕集装置和所述脱硝装置之间；在除去所述烟气中剩余的NOx之前，利用烟气干燥脱水装置对所述烟气中的水分进行干燥处理。
通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：
本实用新型提供了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，包括依次连接的燃气锅炉、烟气冷凝装置、脱硫装置、CO2捕集装置、脱硝装置和N2回收装置。先通过所述烟气冷凝装置降低燃气锅炉烟气的排烟温度，用以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量，然后利用脱硫装置除去所述烟气中剩余的SOx；利用CO2捕集装置中的醇胺溶液对所述烟气中的CO2进行回收；然后利用脱硝装置除去所述烟气中剩余的NOx；然后利用所述N2回收装置对N2进行回收。以实现SOx和NOx等有害物质的零排放，并且实现碳捕集和氮气回收，最终实现烟气全回收处理，具有节能环保和降低污染的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种燃气锅炉烟气全回收处理系统的组成示意图。
附图标记说明：燃气锅炉1、烟气冷凝装置2、脱硫装置3、烟气冷却装置4、CO2捕集装置5、烟气干燥脱水装置6、脱硝装置7、N2回收装置8、加热装置9、CO2回收装置10、第一加压气态回收装置11、降温加压液态回收装置12、NOx结晶器13、NOx吸收吸附装置14、SCR处理装置15、SNCR处理装置16、第二加压气态回收装置17、膨胀降温液态回收装置18。
具体实施方式
本实用新型的目的在于提供一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，用以实现SOx(包括SO、SO2、SO3)和NOx(包括NO1、NO2)等有害物质的零排放，实现碳捕集和氮气回收，最终实现烟气全回收处理，具有节能环保和降低污染的优点。
为了使本实用新型所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本实用新型，下面结合附图，通过具体实施例对本实用新型技术方案作详细描述。
下面请参看图1，是本实用新型实施例提供了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统的组成示意图。
具体请参看图1，本实用新型提供的系统具体包括依次连接的燃气锅炉1、烟气冷凝装置2、脱硫装置3、烟气冷却装置4、CO2捕集装置5、烟气干燥脱水装置6、脱硝装置7和N2回收装置8。
其中，所述烟气冷凝装置2，用于降低燃气锅炉1烟气的排烟温度，使所述烟气中的水蒸气冷凝，以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量。
具体来说，烟气冷凝装置2的主要目的是实现烟气冷凝，以降低烟气中的有害气体(例如SOx和NOx等)的含量。具体来说，烟气冷凝装置2可利用待加热工质或助燃空气与烟气进行换热。另外，本实用新型还可以对燃气锅炉1的烟气余热进行回收利用。烟气回收之后，可将烟气余热应用在本系统中，或者利用在其他系统中，以实现对烟气的回收利用。
在利用待加热工质或助燃空气与烟气进行换热之后，可以降低排烟温度，将烟气的温度会降低到冷凝点之下，使烟气中的水蒸气冷凝，并且利用冷凝水降低烟气中SOx和NOx等有害气体的含量。
由于燃气锅炉1的烟气的排烟温度高，一般在150℃以上，由于燃料在燃烧都会产生大量的水蒸汽。如果将锅炉的烟气直接排出到大气中，会造成热污染，从而危害生态环境。因此，本实用新型在对锅炉烟气进行处理时，首先利用烟气冷凝装置2对烟气进行降温，以降低排烟温度，减少排烟损失，提高锅炉的热效率，并且利用烟气冷凝装置2实现烟气冷凝之后，利用冷凝水可以降低烟气中的有害气体(例如SOx和NOx等)的含量，减少有害污染物的排放，并且能较大程度上减轻对环境的热污染。
所述脱硫装置3，用于在经过冷凝降温后的所述烟气送入所述脱硫装置3之后，除去所述烟气中剩余的SOx。
由于烟气冷凝装置2已经降低了烟气中SOx和NOx等有害气体的含量，因此，此处的目的是使用脱硫装置3进一步使用吸收、吸附或化学反应的方法，以除去烟气中剩余的SOx。
应当注意的是，本系统中脱硫的步骤和碳捕集的步骤是有先后顺序的，该顺序不可更改。其主要原因是：由于有害气体中包含了SOx、NOx、CO2等等有害气体。而有害气体中的SOx对CO2的捕集(捕获、收集)具有影响。因此，在利用CO2捕集装置5捕集CO2之前需要利用脱硫装置3对有害气体中的SOx进行脱除，避免SOx影响CO2的捕集纯度。而有害气体中的NOx对CO2的捕集是没有影响的，因此，脱硝步骤和碳捕集步骤没有顺序限制。
另外，为了进一步提高CO2的捕集纯度，在一种可能的实施方式中，在烟气经过脱硫处理后，若烟气温度未降到CO2捕集的温度，则需要烟气冷却装置4(如冷却塔)对烟气进行进一步的降温。
烟气冷却装置4，连接在所述燃气锅炉1和所述脱硫装置3之间；用于在除去所述烟气中剩余的SOx之后，对所述烟气进行降温。
所述CO2捕集装置5，用于利用醇胺溶液将经过脱硫处理的所述烟气中的CO2进行吸收和解吸，对所述烟气中的CO2进行捕集。
在一种可能的实施方式中，在CO2解吸过程中，所述CO2捕集装置5连接有加热装置9，用于在CO2解吸过程中，对醇胺溶液加热，使醇胺溶液达到解吸温度。另外，当对CO2进行吸收和解吸之后，还会对解吸出的CO2进行回收，降低碳排放量，尽量避免将CO2排放到大气中，以减轻大气中的污染物排放。
优选的，所述CO2捕集装置5连接有CO2回收装置10；所述CO2回收装置10包括第一加压气态回收装置11或降温加压液态回收装置12。第一加压气态回收装置11用于对CO2进行加压，使CO2以气态回收。降温加压液态回收装置12用于对CO2进行降温，使CO2变为液态进行回收。
烟气干燥脱水装置6，连接在CO2捕集装置5和所述脱硝装置7之间，用于在除去所述烟气中剩余的NOx之前，对所述烟气中的水分进行干燥处理。
所述脱硝装置7，用于在经过CO2捕集后的所述烟气送入所述脱硝装置7之后进行脱硝，以除去所述烟气中剩余的NOx。
在脱硝的过程中，将经过CO2捕集后的烟气送入脱硝装置7之后，可以有多种方式脱硝。例如：脱硝装置7连接有SCR处理装置15，可以利用SCR方法进行脱硝。再例如：脱硝装置7连接有SNCR处理装置16，可以利用SNCR方法进行脱硝。
在具体的实施过程中，若采用第一脱硝方法(所述第一脱硝方法具体为：NOx冷冻结晶+SCR脱硝方法；或者NOx冷冻结晶+SNCR脱硝方法)进行脱硝，则烟气在脱硝过程中的膨胀降温过程中，所述脱硝装置7连接有NOx结晶器13，利用气固分离的原理将N2和NOx分离后，再对结晶的NOx采用SCR或SNCR方法进行脱硝处理。这种脱硝方式和常规的脱硝方法(SCR方法或SNCR方法)相比时，由于先利用气固分离的原理将N2和NOx分离，可以使N2(气体)和NOx(结晶)彻底分离，再对结晶的NOx脱硝，从而可以避免NOx在脱硝时呈气态四处飞散，能够提高脱硝的脱除率，尽可能的除去有害气体中的NOx。
在另一个实施过程中，若采用吸收吸附脱硝方法进行脱硝(即：吸收吸附+SCR(或SNCR)方法进行脱硝)，则烟气在脱硝过程中，所述脱硝装置7连接有NOx吸收吸附装置14，利用物理吸附和化学中和反应的原理将烟气中的NOx去除，再对吸收吸附的NOx采用SCR或SNCR方法进行脱硝处理。这种脱硝方式和常规的脱硝方法相比时，由于先利用物理吸附和化学中和反应的原理将烟气中的NOx去除，然后再使用SCR或SNCR方法进一步脱硝，因此可以提高脱硝的脱除率，尽可能的除去有害气体中的NOx。
所述N2回收装置8，用于对经过脱硝处理后的所述烟气中的N2进行回收。经过脱硝处理后的烟气，其中N2的含量在95％，可直接对N2进行回收。而回收N2的主要目的也是减轻大气中的污染物排放，进而最终实现烟气全回收处理。
优选的，所述N2回收装置8连接有第二加压气态回收装置17或膨胀降温液态回收装置18。第二加压气态回收装置17的主要作用，是对N2进行加压，使N2以气态回收。膨胀降温液态回收装置18的主要作用对N2进行膨胀降温，使N2变为液态进行回收。
下面具体介绍本实用新型的烟气回收处理实施过程：
当所述燃气锅炉1的烟气排出时，通过所述烟气冷凝装置2降低所述燃气锅炉1的烟气排烟温度，使所述烟气中的水蒸气冷凝，以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量；
然后经过冷凝降温后的所述烟气送入所述脱硫装置3之后，通过所述脱硫装置3除去所述烟气中剩余的SOx。优选的，在除去所述烟气中剩余的SOx之后，利用所述烟气冷却装置4对所述烟气进行降温。
然后利用所述CO2捕集装置5中的醇胺溶液将经过脱硫处理的所述烟气中的CO2进行吸收和解吸，对所述烟气中的CO2进行捕集。
利用烟气干燥脱水装置6对所述烟气中的水分进行干燥处理。
在经过CO2捕集后的所述烟气送入所述脱硝装置7之后，再利用所述脱硝装置7进行脱硝，以除去所述烟气中剩余的NOx。
然后利用所述N2回收装置8对经过脱硝处理后的所述烟气中的N2进行回收。
通过本实用新型的一个或者多个实施例，本实用新型具有以下有益效果或者优点：
本实用新型提供了一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，包括依次连接的燃气锅炉、烟气冷凝装置、脱硫装置、CO2捕集装置、脱硝装置和N2回收装置。先通过所述烟气冷凝装置降低燃气锅炉烟气的排烟温度，用以利用冷凝水降低所述烟气中的有害气体的含量，然后利用脱硫装置除去所述烟气中剩余的SOx；利用CO2捕集装置中的醇胺溶液对所述烟气中的CO2进行回收；然后利用脱硝装置除去所述烟气中剩余的NOx；然后利用所述N2回收装置对N2进行回收。以实现SOx和NOx等有害物质的零排放，并且实现碳捕集和氮气回收，最终实现烟气全回收处理，具有节能环保和降低污染的优点。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，包括：
燃气锅炉、烟气冷凝装置、脱硫装置、CO2捕集装置、脱硝装置和N2回收装置；其中，所述燃气锅炉、所述烟气冷凝装置、所述脱硫装置、所述CO2捕集装置、所述脱硝装置和所述N2回收装置依次连接。
2.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，所述CO2捕集装置连接有加热装置，用于对醇胺溶液加热，使所述醇胺溶液达到解吸温度。
3.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，
所述CO2捕集装置连接有CO2回收装置；
所述CO2回收装置包括第一加压气态回收装置或降温加压液态回收装置。
4.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，
所述N2回收装置连接有第二加压气态回收装置或膨胀降温液态回收装置。
5.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，所述脱硝装置连接有NOx结晶器。
6.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，所述脱硝装置连接有NOx吸收吸附装置。
7.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
烟气冷却装置，连接在所述燃气锅炉和所述脱硫装置之间；
在除去烟气中剩余的SOx之后，利用所述烟气冷却装置对所述烟气进行降温。
8.根据权利要求1所述的燃气锅炉烟气全回收处理系统，其特征在于，所述系统还包括：
烟气干燥脱水装置，连接在所述CO2捕集装置和所述脱硝装置之间；
在除去烟气中剩余的NOx之前，利用烟气干燥脱水装置对所述烟气中的水 分进行干燥处理。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113813744A (zh) * 2021-09-26 2021-12-21 西安交通大学 一种提升燃煤锅炉烟气中co2捕集经济性的系统和方法

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