一种配套有烟气CCUS系统的冷凝式工业炉系统的制作方法

一种配套有烟气ccus系统的冷凝式工业炉系统
技术领域
1.本实用新型涉及烃类制氢转化设备领域，特别是涉及一种配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统。


背景技术：

2.工业炉窑所用燃料一般为燃料气（炼厂气、天然气或煤气），燃烧产生的烟
3.气中有大量的co2，一般在烟气中的质量分数~15%左右。另外，国家承诺，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰和碳中和的目标，二氧化碳的捕集、利用和封存（ccus）凸显重要。


技术实现要素：

4.本实用新型主要解决的技术问题是提供一种配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统，通过工业炉燃料与烟气换热，并与空气预热段为并行换热，有效利用了烟气余热，可将烟气出口温度降低至 60~120℃甚至以下，工业炉热效率可提高至 93%~98%甚至以上，可进一步减少 co2 排放量。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统，包括：工业炉、燃料加热段、高中温空气预热段、低温冷凝空气预热段、烟气风机、烟气冷凝器、ccus系统以及烟囱；
6.所述工业炉输出的烟气分为两路，其中一路为：所述工业炉通过第一烟气管道与高中温空气预热段、低温冷凝空气预热段相连接，所述低温冷凝空气预热段通过第一空气管道与高中温空气预热段及所述工业炉相连接；另一路为：所述工业炉通过第二烟气管道与燃料加热段、低温冷凝空气预热段相连接，所述燃料加热段通过燃料管道与所述工业炉相连接；所述低温冷凝空气预热段处连接有空气风机进行常温空气换热，所述低温冷凝空气预热段通过下游烟道与烟气风机、烟气冷凝器、ccus系统相连接，所述烟气风机通过第一烟气旁路与所述烟囱相连接，所述烟气冷凝器通过第二烟气旁路与所述烟囱相连接。
7.在本实用新型一个较佳实施例中，所述空气风机输出的助燃空气经过低温冷凝空气预热段、高中温空气预热段的预热后输送至所述工业炉。
8.在本实用新型一个较佳实施例中，所述烟气冷凝器中的冷媒可将烟气进一步降温至 30~60℃。
9.在本实用新型一个较佳实施例中，所述烟气冷凝器中冷媒为软化水或除盐水。
10.在本实用新型一个较佳实施例中，所述烟气冷凝器为耐酸碱腐蚀的复合管、非金属管、金属和/或复合材料的管。
11.在本实用新型一个较佳实施例中，所述烟气冷凝器连接有烟气冷凝水中和处理排放装置以及除雾设施。
12.在本实用新型一个较佳实施例中，所述冷凝水中和处理排放装置可把 ph2~4 的酸性冷凝水中和为 ph6~9 的中性和弱碱性的水，所述除雾设施可以把烟气中所含冷凝雾
滴捕集收集至冷凝水中和处理装置进行中和处理。
13.在本实用新型一个较佳实施例中，所述燃料加热段的低温冷凝部分为耐酸碱腐蚀的复合管、非金属管、金属和/或复合材料的管。
14.在本实用新型一个较佳实施例中，所述下游烟道与烟气风机涂覆有防腐层。
15.在本实用新型一个较佳实施例中，所述工业炉的对流段位置设置有scr脱硝系统或臭氧/双氧水脱硝系统。
16.本实用新型的有益效果是：通过工业炉燃料与烟气换热，并与空气预热段为并行换热，有效利用了烟气余热，可将烟气出口温度降低至 60~120℃甚至以下，工业炉热效率可提高至 93%~98%甚至以上，可进一步减少 co2 排放量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
18.图1是本实用新型的配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统实施例一的结构示意图；
19.图2是本实用新型的配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
20.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.本实用新型实施例包括：
22.一种配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统，其结构包括：包括：工业炉1、燃料加热段2、高中温空气预热段3、低温冷凝空气预热段4、烟气风机5、烟气冷凝器6、ccus系统7以及烟囱8；
23.所述工业炉输出的烟气分为两路，其中一路为：工业炉通过第一烟气管道9与高中温空气预热段、低温冷凝空气预热段相连接，所述低温冷凝空气预热段通过第一空气管道10与高中温空气预热段及工业炉相连接；另一路为：所述工业炉通过第二烟气管道11与燃料加热段、低温冷凝空气预热段相连接，所述燃料加热段通过燃料管道12与工业炉相连接，烟气进入并行设置的燃料加热段与燃料换热，换热后的燃料进入工业炉中燃烧。
24.在实施例一中，工业炉输出的烟气分为两路，其中一路为：工业炉通过第一烟气管道与高中温空气预热段、低温冷凝空气预热段相连接，所述低温冷凝空气预热段通过第一空气管道与高中温空气预热段及工业炉相连接，进入烟气高中温空气预热段与来自低温冷凝空气预热段的空气换热，换热后的空气进入工业炉中燃烧，另一路为：工业炉通过第二烟气管道与燃料加热段、低温冷凝空气预热段相连接，如图1所示，第二烟气管道接入低温冷
凝空气预热段上游的第一烟气管道，所述燃料加热段通过燃料管道与工业炉相连接。
25.在实施例二中，如图2所示，第二烟气管道接入低温冷凝空气预热段下游的第一烟气管道，燃料加热段通过燃料管道与工业炉相连接。
26.所述低温冷凝空气预热段处连接有空气风机13进行常温空气换热，所述低温冷凝空气预热段通过下游烟道14与烟气风机、烟气冷凝器、ccus系统相连接，所述烟气风机通过第一烟气旁路15与烟囱相连接，所述烟气冷凝器通过第二烟气旁路16与所述烟囱相连接，分别换热降温后的两路烟气汇合进入低温冷凝空气预热段与来自空气风机的常温空气换热；然后通过烟气风机送入烟气冷凝器与冷媒进行换热，降温至30~60℃；进入烟气ccus单元回收烟气中co2；回收co2后的净烟气通过烟囱排入大气。
27.具体的，所述空气风机输出的助燃空气经过低温冷凝空气预热段、高中温空气预热段的预热后输送至所述工业炉，助燃空气经过两段空气预热器预热后可由常温加热至 200~400℃，送入工业炉燃烧系统供燃料燃烧之用，由于燃料与空气预热为并行换热，有效利用了烟气余热中的显热和部分潜热，可将烟气出口温度降低至 60~120℃，工业炉热效率可由 90%~93%提高至 93%~98%甚至以上。
28.具体的，所述烟气冷凝器为耐酸碱腐蚀的复合管、非金属管、金属和/或复合材料的管，烟气冷凝器中的冷媒可将烟气进一步降温至 30~60℃，所述烟气冷凝器中冷媒为软化水或除盐水，也可以是其他类型冷媒，加热后的软化水、除盐水可以进入锅炉水系统中除氧器，可减少热力除氧用蒸汽，节约蒸汽。
29.具体的，烟气冷凝器连接有烟气冷凝水中和处理排放装置以及除雾设施，所述冷凝水中和处理排放装置可把 ph2~4 的酸性冷凝水中和为 ph6~9 的中性和弱碱性的水，除雾设施可以把烟气中所含冷凝雾滴捕集收集至冷凝水中和处理装置进行中和处理，减少烟气中酸性雾滴对下游设备和设施的腐蚀。
30.具体的，所述燃料加热段的低温冷凝部分为耐酸碱腐蚀的复合管、非金属管、金属和/或复合材料的管，下游烟道与烟气风机涂覆有防腐层。
31.本工业炉系统为燃料和空气双预热，且预热后温度较高，相应地燃料燃烧产生的热力 nox 生成量会有所增加，所以在 nox 排放浓度和排放量要求严格时，需要在工业炉对流段合适的位置设置 scr 脱硝系统，或臭氧/双氧水脱硝系统，或其他形式的脱硝系统，以使 nox 排放浓度和排放量满足环保要求。
32.本实用新型配套有烟气 ccus 系统的冷凝式工业炉系统的有益效果是：通过工业炉燃料与烟气换热，并与空气预热段为并行换热，有效利用了烟气余热，可将烟气出口温度降低至 60~120℃甚至以下，工业炉热效率可提高至 93%~98%甚至以上，可进一步减少 co2 排放量。
33.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。