烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统及方法与流程

技术特征：
1.一种烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，包括：空分系统、变压吸附除氮系统、烟气预冷系统、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一空冷器、第一分离器、鼓风机、压缩机、制冷单元、重吸收塔和锅炉及燃烧器系统；其中，所述锅炉及燃烧器系统的烟气出口沿烟气的流动方向依次连接有所述烟气预冷系统的降温段、所述第一换热器的降温段、所述第一空冷器、所述第一分离器和所述鼓风机，所述鼓风机的第一出气支路沿烟气的流动方向依次连接有所述压缩机、所述第二换热器的降温段、所述第三换热器的降温段、所述制冷单元和所述重吸收塔；所述重吸收塔的第一出co2支路出液态低温co2，所述重吸收塔的第二出co2支路连接有所述第二换热器的升温段，所述第二换热器的升温段出口与所述鼓风机的第二出气支路并入所述第一换热器的升温段；所述重吸收塔的顶部含氮不凝气出口依次连接有所述第三换热器的升温段和所述变压吸附除氮系统；所述空分系统的出口、所述变压吸附除氮系统的出口以及所述第一换热器的升温段出口并入所述烟气预冷系统的升温段进口，所述烟气预冷系统的升温段出口与燃料并入所述锅炉及燃烧器系统中。2.如权利要求1所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，还包括：第二空冷器；所述第二空冷器连接在所述压缩机与所述第二换热器的降温段之间。3.如权利要求1所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，还包括：第二分离器和分子筛吸附塔；所述第二分离器和所述分子筛吸附塔依次设置在所述第三换热器的降温段与所述制冷单元之间。4.如权利要求1所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统，其特征在于，还包括：第四换热器和j-t节流制冷阀；所述重吸收塔的第一出co2支路与所述第四换热器的降温段相连，所述第四换热器的降温段出口出液态低温co2；所述重吸收塔的第二出co2支路依次连接有所述j-t节流制冷阀、所述第四换热器的升温段和所述第二换热器的升温段。5.一种基于如权利要求1～4中任一项所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺方法，其特征在于，包括：空分系统出口的富氧空气、变压吸附除氮系统出口的高浓度co2和第一换热器出口的再循环烟气形成的混合助燃气在烟气预冷系统内与烟气换热升温后，与燃料一起进入锅炉及燃烧器系统；燃料与升温后的混合助燃气在锅炉及燃烧器系统内对被加热介质进行加热，燃料燃烧后产生的烟气在烟气预冷系统内与混合助燃气换热预冷；预冷后的烟气依次进入第一换热器内换热降温、第一空冷器内空冷降温和第一分离器内气液分离，气液分离后的气相由鼓风机抽出并一次增压；一次增压后的一部分气体进入压缩机内二次增压，二次增压后的高温烟气依次进入第二空冷器内空冷降温、第二换热器内换热降温、第三换热器内换热降温、第二分离器内气液分离、分子筛吸附塔内脱除烟气中饱和水；脱水后的烟气进入制冷单元降温，而后低温烟气进入重吸收塔内气液传质分离；分离
后的顶部含氮不凝气依次进入第三换热器内换热升温、变压吸附除氮系统内除氮，得到用于作为混合助燃气的高浓度co2；分离后的底部液态co2经塔底再沸器后分成两股，其中一股进入j-t节流制冷阀内节流降温，节流降温后的co2依次进入第四换热器内换热升温、第二换热器内换热升温后，与一次增压后的另一部分气体混合后进入第一换热器内换热升温，得到用于作为混合助燃气的再循环烟气；另一股液态co2进入第四换热器内换热降温，而后将液态低温co2作为副产品外输。6.如权利要求5所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺方法，其特征在于，还包括：第一分离器分离后的液相、第二分离器分离后的液相和分子筛吸附塔吸附的液相进入水处理系统。7.如权利要求5所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺方法，其特征在于，在烟气预冷系统内，烟气由150℃～180℃降温至110℃～130℃；在第一换热器内，烟气降温至85℃～105℃；在第一空冷器内，烟气降温至30℃～40℃；在第二空冷器内，烟气降温至30℃～40℃；在第三换热器内，烟气降温至20℃～25℃；在制冷单元内，烟气降温至-30℃～-25℃。8.如权利要求5所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺方法，其特征在于，在鼓风机内，一次增压至8kpag；在压缩机内，二次增压至3mpag。9.如权利要求5所述的烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺方法，其特征在于，在分子筛吸附塔内，脱水后的烟气中的含水量低于0.1％。

技术总结
本发明公开了一种烟气再循环无氮燃烧耦合二氧化碳捕集工艺系统及方法，在锅炉及燃烧器系统的烟气出口依次连接有烟气预冷系统的降温段、第一换热器的降温段、第一分离器、鼓风机、第二换热器的降温段、第三换热器的降温段、分子筛吸附塔、制冷单元和重吸收塔；重吸收塔的两路CO2进行热交换，一路输出液态CO2，另一路依次连接第二换热器的升温段和第一换热器的升温段；重吸收塔的含氮不凝气出口依次连接有第三换热器的升温段和变压吸附除氮系统；空分系统、变压吸附除氮系统以及第一换热器的升温段经烟气预冷系统的升温段与锅炉及燃烧器系统相连。本发明集富氧燃烧、烟气循环、二氧化碳捕集提纯功能于一体，具有零污染排放、高效率等优点。率等优点。率等优点。


技术研发人员：王亚彬 安杰 高乾 覃文良 周岩
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司 北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司 中国石油集团工程设计有限责任公司
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2022/11/29