一种循环利用燃气锅炉烟气的方法及系统技术领域
本发明涉及节能减排技术领域,尤其涉及一种循环利用燃气锅炉烟气的方
法及系统。
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。
而作为我国经济发展支柱的石油企业,在生产能源的同时也会带来巨大的
能源消耗,较高的碳排放水平已经成为制约企业可持续发展的关键因素。例如,
上游业务主要消耗的是电力,而电目前主要来自于煤炭发电,发电的过程就是
CO2排放的过程;同时,下游炼油化工业务也需要消耗大量的燃料,其中燃烧的
过程也会带来大量CO2排放。从而导致大气中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。
发明内容
本发明了提供了一种循环利用燃气锅炉烟气的方法及系统,以解决现有的
大气中CO2排放过量从而危害生态环境的技术问题。
针对解决上述问题,本发明提供了一种循环利用燃气锅炉烟气的方法,包
括以下步骤:
S1,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;其中,所述燃气锅炉烟气具体是由
炼化原油时产生的烟气;
S2,将经过冷凝降温后的所述烟气送入CO2捕集装置,对所述烟气中的CO2
进行捕集;
S3,将经过捕集之后的所述烟气送入脱硫脱硝装置,以除去所述烟气中剩
余的SOx和所述烟气中剩余的NOx;
S4,对经过脱硫脱硝处理后的所述烟气中的N2进行回收;
S5,分别对捕集的CO2和回收的N2进行液化;
S6,分别将液态的CO2和液态的N2注入油井采油,以获得所述原油,供炼
油所用。
优选的,所述S5中的步骤具体为:
将所述捕集的CO2经过降温和加压,使所述捕集的CO2液化;
将所述回收的N2经过降温和加压,使所述回收的N2液化。
优选的,所述S6中的步骤具体为:
利用第一低温液体泵分别对所述液态的CO2和所述液态的N2加压;
分别将加压后的液态CO2和加压后的液态的N2注入所述油井采油。
优选的,所述S6中的步骤具体为:
利用第二低温液体泵分别对所述液态的CO2和所述液态的N2加压;
通过加热装置分别加热所述液态的CO2和所述液态的N2;
将升温后的液态的CO2和升温后的液态的N2注入所述油井采油。
本发明提供了一种循环利用燃气锅炉烟气的系统,包括依次连接的燃气锅
炉、烟气冷凝装置、CO2捕集装置、脱硫脱硝装置、N2回收装置、液化装置、
第一输送装置;其中,所述第一输送装置和油井连接,所述油井可通过第二输
送装置将输出的所述原油运输至所述燃气锅炉进行炼化;
所述燃气锅炉,用于炼化通过所述第二输送装置从油井中输出的所述原油,
并且排出炼化所述原油时产生的燃气锅炉烟气;
所述烟气冷凝装置,用于降低所述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CO2捕集装置,用于将经过冷凝降温后的所述烟气送入所述CO2捕集
装置之后,对所述烟气中的CO2进行捕集;
所述脱硫脱硝装置,用于将经过捕集之后的所述烟气送入脱硫脱硝装置之
后,除去所述烟气中剩余的SOx和所述烟气中剩余的NOx;
所述N2回收装置,用于对经过脱硫脱硝处理后的所述烟气中的N2进行回
收;
所述液化装置,用于分别对捕集的CO2和回收的N2进行液化;
所述第一输送装置,用于分别将液态的CO2和液态的N2注入所述油井采油,
以获得所述原油,并通过所述第二输送装置输送给所述燃气锅炉继续炼化。
优选的,所述液化装置包括第一降温装置和第一加压装置;
所述第一降温装置和所述第一加压装置,用于将所述捕集的CO2经过降温
和加压,使所述捕集的CO2液化。
优选的,所述液化装置包括第二降温装置和第二加压装置;
所述第二降温装置和所述第二加压装置,还用于将所述回收的N2经过降温
和加压,使所述回收的N2液化。
优选的,所述系统还包括:第一低温液体泵;
所述第一低温液体泵,用于分别对所述液态的CO2和所述液态的N2加压;
所述第一输送装置,用于分别将加压后的液态CO2和加压后的液态的N2注
入所述油井采油。
优选的,所述系统还包括:
第二低温液体泵,用于分别对所述液态的CO2和所述液态的N2加压;
加热装置,用于分别加热所述液态的CO2和所述液态的N2;
所述第一输送装置,用于将升温后的液态的CO2和升温后的液态的N2注入
所述油井采油。
通过本发明的一个或者多个技术方案,本发明具有以下有益效果或者优点:
本发明提供了一种循环利用燃气锅炉烟气的方法及系统,先由炼油产生的
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,然后对所述烟气中的CO2进行回收;然后在使用脱硫脱硝装置除去所述
烟气中剩余的SOx和烟气中剩余的NOx,以此消除NOx和SOx的排放;然后对
N2进行回收,实现了CO2和N2的捕集和回收,最后还将捕集的CO2和回收的
N2注入油井采油,以获得原油继续炼化,提升了石油开采企业的原油采出率并
且实现了碳埋存,并且系统中燃气锅炉烟气可循环利用进行采油,使系统中从
而使整个系统中的所有能源和资源得到了最大限度的利用,具有体系完整,节
能环保,降低污染的优点。
附图说明
图1为本发明实施例中一种循环利用燃气锅炉烟气的方法的实施过程图;
图2为本发明实施例中循环利用燃气锅炉烟气的工艺流程图;
图3为本发明实施例中一种循环利用燃气锅炉烟气的系统的结构图。
附图标记说明:燃气锅炉1、烟气冷凝装置2、CO2捕集装置3、脱硫脱硝
装置4、N2回收装置5、液化装置6、第一输送装置7、第一降温装置8、第一
加压装置9、第二降温装置10、第二加压装置11、第一低温液体泵12、第二低
温液体泵13、加热装置14、油井15、第二输送装置16。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种循环利用燃气锅炉烟气的方法及系统,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
碳捕集和氮气回收并将捕集的CO2和回收的N2注入油井用于采油,提升了石油
开采企业的原油采出率并且实现了碳埋存,具有节能环保和降低污染的优点。
为了使本发明所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本发明,下面结合
附图,通过具体实施例对本发明技术方案作详细描述。
下面请参看图1,是本发明提供的循环利用燃气锅炉烟气的方法的实施过程
图,包括以下步骤:
S1,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。
在本发明的实施过程中,所述燃气锅炉烟气具体是由炼化原油时产生的烟
气。S1的主要目的是利用烟气冷凝装置实现烟气冷凝,以降低烟气中的有害气
体(例如SOx和NOx等)的含量。具体来说,在S1中,烟气冷凝装置可利用待
加热工质或助燃空气与烟气进行换热。另外,本发明还可以对燃气锅炉烟气余
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。
具体来说,本发明利用烟气冷凝装置对烟气进行降温,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。
S2,将经过冷凝降温后的所述烟气送入CO2捕集装置,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捕集过程中,是利用醇胺溶液对所述烟
气中的CO2进行吸收和解吸,将所述烟气中的CO2进行捕集。
在一种可能的实施方式中,在CO2捕集过程中,还需要加热装置,使醇胺
溶液达到解吸温度。
当对CO2进行吸收和解吸之后,就可以对解吸出的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。
S3,将经过捕集之后的所述烟气送入脱硫脱硝装置,以除去所述烟气中剩
余的SOx和所述烟气中剩余的NOx。
由于在S1中已经降低了烟气中SOx和NOx等有害气体的含量,因此,此处
的目的是使用脱硫脱硝装置进一步除去烟气中剩余的SOx和烟气中剩余的NOx。
在脱硫的过程中,可使用吸收、吸附或化学反应的方法,以除去烟气中剩
余的SOx。
在脱硝的过程中,可以有多种方式脱硝,例如常规的利用选择性非催化还
原法SCR方法或选择性催还还原法SNCR方法进行脱硝。当然也可以采用其他
的方式进行脱硝,例如NOx冷冻结晶+SCR(或SNCR)方法;或吸收吸附+SCR
(或SNCR)方法进行脱硝,以除去烟气中剩余的NOx。
具体来说,在NOx冷冻结晶+SCR(或SNCR)方法中,则烟气在脱硝过程
中,脱硫脱硝装置连接有NOx结晶器,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。
在吸收吸附+SCR(或SNCR)方法进行脱硝时,则烟气在脱硝过程中,所
述脱硫脱硝装置连接有NOx吸收吸附装置,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。
S4,对经过脱硫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。
S5,分别对捕集的CO2和回收的N2进行液化。
具体来说,在对CO2进行液化时:可将所述捕集的CO2经过降温和加压,
使所述捕集的CO2液化。
在对N2进行液化时:可将所述回收的N2经过降温和加压,使所述回收的
N2液化。
S6,分别将液态的CO2和液态的N2注入油井采油,以获得所述原油,供炼
油所用。
在具体的实施过程中,将液态的CO2和液态的N2注入油井采油包括两种方
式:
第一种方式,加压冷注采油。第一种方式主要是对液态CO2和液态的N2加
压后注入油井采油。具体来说,先利用第一低温液体泵分别对所述液态的CO2
和所述液态的N2加压;然后分别将加压后的液态CO2和加压后的液态的N2注
入所述油井采油。
第二种方式,加压热注采油。第二种方式主要是对液态CO2和液态的N2加
压后再升温(例如将其升至常温),再注入油井采油。具体来说,先利用第二低
温液体泵分别对所述液态的CO2和所述液态的N2加压。再通过加热装置分别加
热所述液态的CO2和所述液态的N2。再将升温后的液态的CO2和升温后的液态
的N2注入所述油井采油。
下面请参看图2,是本发明提供的循环利用燃气锅炉烟气的工艺流程图。
在石油炼化之后产生的烟气,可以通过烟气冷凝、CO2捕集、脱硫脱硝、
N2回收等过程除去烟气中的有害气体。然后将CO2、N2液化,通过加压冷注采
油或者加压热注采油的方式,注入油井开采原油。采集的原油又可以进行石油
炼化,以达到循环利用燃气锅炉烟气的过程。另外,在加压冷注采油中,是对
液体CO2、N2加压之后,通过注井采油碳埋存的方式注入油井采油。在加压热
注采油中,是对液体CO2、N2加压,然后对液体CO2、N2升温,然后再通过注
井采油碳埋存的方式注入油井采油。
以上便是本发明提供的循环利用燃气锅炉烟气的方法的实施过程,既实现
了石油炼化企业燃气炉烟气的余热利用,又消除了NOx和SOx的排放,并实现
了CO2和N2的捕集和回收,最后还将回收的CO2和N2注入油井用于采油,提
升了石油开采企业的原油采出率并且实现了碳埋存,从而使整个系统中的所有
能源和资源得到了最大限度的利用,具有体系完整,节能环保,降低污染的优
点。
基于统一发明构思,下面的实施例介绍一种循环利用燃气锅炉烟气的系统。
具体请参看图3,本发明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、CO2捕集装置3、脱硫脱硝装置4、N2回收装置5、液化装置6、
第一输送装置7。
另外,该系统还可以包括油井15和第二输送装置16。其中,所述第一输送
装置和油井15连接,可通过第二输送装置16将输出的所述原油运输至所述燃
气锅炉进行炼化;
所述燃气锅炉,用于炼化通过所述第二输送装置16从油井15中输出的所
述原油,并且排出炼化所述原油时产生的燃气锅炉烟气;
所述烟气冷凝装置2,用于降低所述燃气锅炉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。
所述CO2捕集装置3,用于将经过冷凝降温后的所述烟气送入所述CO2捕
集装置3之后,对所述烟气中的CO2进行捕集。
所述脱硫脱硝装置4,用于将经过捕集之后的所述烟气送入脱硫脱硝装置4
之后,除去所述烟气中剩余的SOx和所述烟气中剩余的NOx。
所述N2回收装置5,用于对经过脱硫脱硝处理后的所述烟气中的N2进行
回收。
所述液化装置6,用于分别对捕集的CO2和回收的N2进行液化。
具体来说,所述液化装置6包括第一降温装置8和第一加压装置9。
所述第一降温装置8和所述第一加压装置9,用于将所述捕集的CO2经过降
温和加压,使所述捕集的CO2液化。
另外,所述液化装置6包括第二降温装置10和第二加压装置11。
所述第二降温装置10和所述第二加压装置11,还用于将所述回收的N2经
过降温和加压,使所述回收的N2液化。
应当注意的是,为了区分CO2液化的装置和对N2液化的装置,本发明将液
化装置6按照功能划分成第一降温装置8和所述第一加压装置9,以及第二降温
装置10和第二加压装置11。实际上两个降温装置可以指同一个降温设备,只是
分别用于CO2的降温和N2的降温。两个加压装置也是一样,可以指同一个加压
装置,只是分别用于CO2的加压和N2的加压。而在实际应用中,加压装置可以
为低温液体泵。
所述第一输送装置7,用于分别将液态的CO2和液态的N2注入油井15采油,
以获得所述原油,并通过所述第二输送装置16输送给所述燃气锅炉继续炼化。
具体来说,将液态的CO2和液态的N2注入油井15采油包括两种方式:
第一种方式,加压冷注采油。第一种方式主要是对液态CO2和液态的N2加
压后注入油井15采油。此时,系统还包括:第一低温液体泵12,用于分别对所
述液态的CO2和所述液态的N2加压;然后再利用第一输送装置7分别将加压后
的液态CO2和加压后的液态的N2注入所述油井15采油,以获得所述原油,并
通过所述第二输送装置16输送给所述燃气锅炉继续炼化。
第二种方式,加压热注采油。第二种方式主要是对液态CO2和液态的N2加
压后再升温(例如将其升至常温),再注入油井15采油。此时,系统还包括:
第二低温液体泵13,加热装置14。第二低温液体泵13,用于分别对所述液态的
CO2和所述液态的N2加压;加热装置14,用于分别加热所述液态的CO2和所述
液态的N2;最后利用所述第一输送装置7将升温后的液态的CO2和升温后的液
态的N2注入所述油井15采油,以获得所述原油,并通过所述第二输送装置16
输送给所述燃气锅炉继续炼化。
通过本发明的一个或者多个实施例,本发明具有以下有益效果或者优点:
本发明提供了一种循环利用燃气锅炉烟气的方法及系统,先降低由炼油产生的
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,
然后对所述烟气中的CO2进行回收;然后在使用脱硫脱硝装置除去所述烟气中
剩余的SOx和烟气中剩余的NOx,以此消除NOx和SOx的排放;然后对N2进
行回收,实现了CO2和N2的捕集和回收,最后还将捕集的CO2和回收的N2注
入油井采油,以获得原油继续炼化,提升了石油开采企业的原油采出率并且实
现了碳埋存,并且系统中燃气锅炉烟气可循环利用进行采油,使系统中的所有
能源和资源得到了最大限度的利用,具有体系完整,节能环保,降低污染的优
点。
尽管已描述了本发明的优选实施例,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发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发
明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及
其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。