本申請涉及化石能源燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種低碳型燃燒系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前全球每年排放二氧化碳量達(dá)240億噸，其中，90多億噸成為污染環(huán)境的廢氣，危及人類生存空間。我國每年二氧化碳排放總量超過15億噸，僅次于美國。

進(jìn)人21世紀(jì)后，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，國內(nèi)各界已清晰地認(rèn)識到解決二氧化碳造成環(huán)境污染的問題迫在眉睫。如何在科學(xué)、有效地治理二氧化碳排放的同時，保證國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，成為當(dāng)今需要解決的課題。

二氧化碳具有較高的民用和工業(yè)價值，在多種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是一種非常寶貴的資源。不僅廣泛應(yīng)用在石油開采、冶金、焊接、低溫冷煤、機(jī)械制造、人工降雨、消防、化工、造紙、農(nóng)業(yè)、食品業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等方面，還可應(yīng)用于超臨界溶劑、生物工程、激光技術(shù)、核工業(yè)等尖端高科技領(lǐng)域。近年來開發(fā)出的新用途如棚菜氣肥、蔬菜(肉類)保鮮、生產(chǎn)可降解塑料等也展現(xiàn)良好的發(fā)展前景。因此，減少二氧化碳排放的一個重要途徑是盡快使二氧化碳應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?。

目前，國內(nèi)燃燒系統(tǒng)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)排放的主要污染物為燃燒過程中產(chǎn)生大量的CO₂和少量的NO_X、PM2.5，如果CO₂直接排放不采取有效的治理措施，勢必造成環(huán)境污染。

針對目前燃燒化石燃料排放的以CO₂為主的尾氣對大氣環(huán)境污染的問題，目前尚無有效的控制和解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的主要目的在于提供一種低碳型燃燒系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中燃燒系統(tǒng)直接將二氧化碳排到大氣中造成的污染的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種低碳型燃燒系統(tǒng)，該低碳型燃燒系統(tǒng)包括：燃燒裝置；制冷單元，上述制冷單元的入口與上述燃燒裝置連接，用于對上述燃燒裝置排出的氣體進(jìn)行降溫；二氧化碳回收裝置，上述二氧化碳回收裝置的入口與上述制冷單元連接，用于回收上述制冷單元的出口排出的氣體中的二氧化碳。

進(jìn)一步地，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括：燃料輸送管線，用于連接上述燃燒裝置與燃料源；助燃?xì)廨斔凸芫€，用于連接上述燃燒裝置與助燃?xì)庠?，上述助燃?xì)廨斔凸芫€上設(shè)置有第一三通閥，上述第一三通閥包括空氣入口、氧氣入口與助燃?xì)獬隹冢鲜隹諝馊肟谂c空氣源連接，上述氧氣入口與氧氣源連接，上述助燃?xì)獬隹谂c上述燃燒裝置連接。

進(jìn)一步地，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括：煙囪，與上述二氧化碳回收裝置連接，用于將經(jīng)上述二氧化碳回收裝置回收二氧化碳后的氣體排到大氣中；第二三通閥，包括第一端、第二端與第三端，上述第一端與上述燃燒裝置的氣體出口連接，上述第二端與上述制冷單元的入口連接，上述第三端與上述煙囪連接。

進(jìn)一步地，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括：余熱回收單元，上述余熱回收單元的入口與上述第二三通閥的上述第二端連接；除塵單元，上述除塵單元的入口與上述余熱回收單元的出口連接，上述除塵單元的出口與上述制冷單元的入口連接。

進(jìn)一步地，上述除塵單元為除塵脫硝單元。

進(jìn)一步地，上述制冷單元包括：制冷機(jī)，上述制冷機(jī)的氣體入口與上述燃燒裝置的氣體出口連接，上述氣體出口與上述二氧化碳回收裝置的入口連接；冷卻塔，上述冷卻塔的循環(huán)水入口與上述制冷機(jī)的循環(huán)水出口連接，上述冷卻塔的循環(huán)水出口與上述制冷機(jī)的循環(huán)水入口連接。

進(jìn)一步地，上述制冷單元還包括：換熱器，上述換熱器的氣體入口與上述制冷機(jī)的氣體出口連接，上述換熱器的氣體出口與上述二氧化碳回收裝置的入口連接，上述制冷機(jī)包括第一冷水入口與第一冷水出口，上述換熱器包括第二冷水入口與第二冷水出口，上述第一冷水入口與上述第二冷水出口連接，上述第一冷水出口與上述第二冷水入口連接。

進(jìn)一步地，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括：空冷器，上述空冷器的入口與上述制冷單元的出口連接，上述空冷器的出口與上述二氧化碳回收裝置的入口連接；制水器，一端與上述空冷器的出口連接，另一端與上述二氧化碳回收裝置的入口連接。

進(jìn)一步地，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括：第三三通閥，包括入口端、第一出口端與第二出口端，上述入口端與上述制冷單元的出口連接，上述第一出口端與上述二氧化碳回收裝置的入口連接，上述第二出口與上述燃燒裝置的入口連接；引風(fēng)機(jī)，連接在上述第二出口端與上述燃燒裝置的入口之間，用于將由上述第二出口端輸出的氣體輸送至上述燃燒裝置中。

進(jìn)一步地，上述燃燒裝置是燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)或加熱爐。

應(yīng)用本申請的上述低碳型燃燒系統(tǒng)，可以將燃燒產(chǎn)生的煙氣中的二氧化碳回收后，將剩余的氣體排放在大氣中，避免了將二氧化碳直接排放到大氣中造成的污染問題，且回收的二氧化碳可以再利用，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了本申請的一種實施例提供的低碳型燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖2示出了本申請的另一種實施例提供的二氧化碳回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

1、第一三通閥；2、燃燒裝置；3、第二三通閥；4、余熱回收單元；5、除塵單元；6、制冷單元；7、空冷器；8、制水器；9、第三三通閥；10、引風(fēng)機(jī)；11、二氧化碳回收裝置；12、煙囪；01、燃料輸送管線；02、助燃?xì)廨斔凸芫€；61、制冷機(jī)；62、冷卻塔；63、換熱器；100、燃料源；200、空氣源；300、氧氣源；111、第一泵；112、送風(fēng)機(jī)；113、水冷卻器；114、冷卻塔；115、第二泵；116、第三泵；117、貧液冷卻器；118、吸收塔；119、富液冷卻器；120、第四泵；121、貧液換熱器；122、富液換熱器；123、汽提塔；124、第五泵；125、二氧化碳?xì)怏w冷凝器；126、二氧化碳?xì)庖悍蛛x器。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中的低碳型燃燒系統(tǒng)直接將二氧化碳排放到大氣中，導(dǎo)致了環(huán)境污染問題,為了解決如上的技術(shù)問題，本申請?zhí)岢隽艘环N低碳型燃燒系統(tǒng)方法。

本申請的一種典型的實施方式中，提供了一種低碳型燃燒系統(tǒng)，如圖1所示，該低碳型燃燒系統(tǒng)包括燃燒裝置2、制冷單元6與二氧化碳回收裝置11。其中，制冷單元6上述制冷單元6的入口與上述燃燒裝置2連接，用于對上述燃燒裝置2排出的氣體進(jìn)行降溫；二氧化碳回收裝置11上述二氧化碳回收裝置11的入口與上述制冷單元6連接，用于回收上述制冷單元6的出口排出的氣體中的二氧化碳。

本申請的上述低碳型燃燒系統(tǒng)，通過制冷單元先將燃燒裝置排出的煙氣進(jìn)行降溫，然后通過二氧化碳回收裝置將煙氣中的二氧化碳回收，將剩余的氣體排放在大氣中，避免了將二氧化碳直接排放到大氣中造成的污染問題，且回收的二氧化碳可以再利用，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益，并且，本申請中的燃燒助劑除了在該低碳型燃燒系統(tǒng)首次開機(jī)時采用空氣作為氧化劑會產(chǎn)生氮氧化物，后續(xù)燃燒裝置運(yùn)行正常時，再采用氧氣作為氧化劑，氧氣與燃料燃燒不會產(chǎn)生氮氧化物，這樣整個低碳型燃燒系統(tǒng)在燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物較少，進(jìn)一步緩解了氮氧化物對環(huán)境的污染。

本申請中的燃燒裝置可以是現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種燃燒裝置，例如可以是以是燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)或加熱爐。且本申請的低碳型燃燒系統(tǒng)可以應(yīng)用于石油、化工、火電廠、冶金、焦化廠、天然氣集輸站、天然氣儲氣站等領(lǐng)域。

本申請的一種實施例中，如圖1所示，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括燃料輸送管線01與助燃?xì)廨斔凸芫€02，其中，燃料輸送管線01用于連接上述燃燒裝置2與燃料源100；助燃?xì)廨斔凸芫€02用于連接上述燃燒裝置2與助燃?xì)庠?，上述助燃?xì)廨斔凸芫€02上設(shè)置有第一三通閥1，上述第一三通閥1包括空氣入口、氧氣入口與助燃?xì)獬隹?，上述空氣入口與空氣源200連接，上述氧氣入口與氧氣源300連接，上述助燃?xì)獬隹谂c上述燃燒裝置2連接。在應(yīng)用該低碳型燃燒系統(tǒng)時，先將與空氣源連接的第一三通閥的空氣入口打開，將空氣輸入至低碳型燃燒系統(tǒng)中，可以促進(jìn)氣體在燃燒系統(tǒng)中的循環(huán)。在燃燒裝置經(jīng)過燃燒后，再將空氣入口關(guān)閉，將氧氣入口打開。

燃料輸送管線01供給的(即燃料源提供的)可以是天然氣、燃料油或者焦?fàn)t煤氣，也可以是其他可以用于燃燒裝置燃料的碳?xì)浠衔铩?/p>

氧氣源中的氧氣可以通過空氣變壓吸附法、空氣膜過濾生、空氣深冷加工法產(chǎn)生，氧氣源可以是液氧罐或氧氣管道。

為了防止二氧化碳燃燒裝置或者制冷單元出現(xiàn)問題時，無法及時將燃燒裝置中的煙氣排出，本申請的另一種實施例中，如圖1所示，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括煙囪12與第二三通閥3，與上述二氧化碳回收裝置11連接，用于將經(jīng)上述二氧化碳回收裝置11回收二氧化碳后的氣體排到大氣中；以及第二三通閥3，包括第一端、第二端與第三端，上述第一端與上述燃燒裝置2的氣體出口連接，上述第二端與上述制冷單元6的入口連接，上述第三端與上述煙囪12連接。當(dāng)二氧化碳燃燒裝置或者制冷單元出現(xiàn)問題時，將與制冷單元入口連接的第二三通閥的第二端關(guān)閉，將與煙囪連接的第三端打開，將煙氣排入煙囪中，進(jìn)入排入大氣中。

為了回收煙氣中的熱能，本申請的一種實施例中，如圖1所示，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括余熱回收單元4，上述余熱回收單元4的入口與上述第二三通閥3的上述第二端連接。

且余熱回收單元與被加熱介質(zhì)出口管道以及下游用戶被加熱介質(zhì)管道相連接。

本申請的再一種實施例中，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括除塵單元5，上述除塵單元5的入口與上述余熱回收單元4的出口連接，上述除塵單元5的出口與上述制冷單元6的入口連接。除塵單元可以進(jìn)一步將煙氣中的固體顆粒除去。

為了將開機(jī)時空氣作為氧化劑燃燒產(chǎn)生的氮氧化物去除，進(jìn)一步避免氮氧化物對環(huán)境造成的污染，本申請的一種實施例中，上述除塵單元為除塵脫硝單元。

本申請的又一種實施例中，如圖1所示，上述制冷單元6包括制冷機(jī)61與冷卻塔62，上述制冷機(jī)61的氣體入口與上述燃燒裝置2的氣體出口連接，上述氣體出口與上述二氧化碳回收裝置11的入口連接；上述冷卻塔62的循環(huán)水入口與上述制冷機(jī)61的循環(huán)水出口連接，上述冷卻塔62的循環(huán)水出口與上述制冷機(jī)61的循環(huán)水入口連接。

為了進(jìn)一步提高冷卻裝置對燃燒裝置排出的煙氣的降溫效果，本申請的一種實施例中，上述制冷單元6還包括換熱器63，上述換熱器63的氣體入口與上述制冷機(jī)61的氣體出口連接，上述換熱器63的氣體出口與上述二氧化碳回收裝置11的入口連接。

本申請的另一種實施例中，如圖1所示，上述制冷機(jī)61包括第一冷水入口與第一冷水出口，上述換熱器63包括第二冷水入口與第二冷水出口，上述第一冷水入口與上述第二冷水出口連接，上述第一冷水出口與上述第二冷水入口連接。這樣制冷機(jī)產(chǎn)生的7～12℃的冷水可以進(jìn)一步進(jìn)入換熱器中對煙氣進(jìn)行降溫，提高了制冷裝置的能源利用率，進(jìn)一步提高了低碳型燃燒系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

為了進(jìn)一步降低從冷卻裝置中排出的氣體的溫度，如圖1所示，本申請的再一種實施例中，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括空冷器7，上述空冷器7的入口與上述制冷單元6的出口連接，上述空冷器7的出口與上述二氧化碳回收裝置11的入口連接。

本申請的又一種實施例中，如圖1所示，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括制水器8，其一端與上述空冷器7的出口連接，另一端與上述二氧化碳回收裝置11的入口連接。制水機(jī)將低溫?zé)煔庵械睦淠M(jìn)行分離和回收。制水機(jī)010所產(chǎn)出冷凝水可以供給余熱回收單元使用。

為了增加低碳型燃燒系統(tǒng)中煙氣的循環(huán)動力，形成閉式煙氣循環(huán)再利用系統(tǒng)，本申請的一種實施例中，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括第三三通閥9，其包括入口端、第一出口端與第二出口端，上述入口端與上述制冷單元6的出口連接，上述第一出口端與上述二氧化碳回收裝置11的入口連接，上述第二出口與上述燃燒裝置2的入口連接，也就是說通過該第三三通閥將制冷單元出口排出的氣體分為兩部分，一部分進(jìn)入燃燒裝置中，作為循環(huán)動力，另一部分進(jìn)入二氧化碳回收裝置中。

本申請的另一種實施例中，如圖1所示，上述低碳型燃燒系統(tǒng)還包括引風(fēng)機(jī)10，連接在上述第二出口端與上述燃燒裝置2的入口之間，用于將由上述第二出口端輸出的氣體輸送至上述燃燒裝置2中。

本申請中的二氧化碳回收裝置可以采用溶劑回收法、低溫精餾法、變壓吸附法、分離法或壓縮冷凝法等工藝回收煙氣中的CO₂，優(yōu)選的方法是溶劑回收法，產(chǎn)出的CO₂裝瓶或者經(jīng)管道外運(yùn)給CO₂用戶。

圖2所示，二氧化碳回收裝置包括第一泵111、送風(fēng)機(jī)112、水冷卻器113、冷卻塔114、第二泵115、第三泵116、貧液冷卻器117、吸收塔118、富液冷卻器119、第四泵120、貧液換熱器121、富液換熱器122、汽提塔123、第五泵124、二氧化碳?xì)怏w冷凝器125、二氧化碳?xì)庖悍蛛x器126。其工作過程結(jié)合圖2說明如下：

送風(fēng)機(jī)112將煙氣送入冷卻塔114，通過第一泵111和水冷卻器113的水溶液循環(huán)，將冷卻塔114內(nèi)煙氣中的熱量進(jìn)行捕霧洗滌，降溫后的煙氣從吸收塔118底部送入。煙氣中的CO₂通過捕霧材料和氨水溶液(富液)的洗滌后氣體向上到吸收塔118上部，再通過塔上部的捕霧材料和氨水溶液(貧液)的二次洗滌后，合格氣體從吸收塔118頂排放到大氣中；其中，貧液換熱器121，第四泵120，富液冷卻器119是吸收塔118下部氨水溶液(富液)循環(huán)系統(tǒng)。其中，第三泵116和貧液冷卻器117是吸收塔118上部氨水溶液(貧液)循環(huán)系統(tǒng)。

吸收CO₂后的氨水溶液(貧液)由吸收塔118底經(jīng)第二泵115送至貧液換熱器121，換熱后送入汽提塔123上部，在汽提塔123上部解析出CO₂連同水蒸氣經(jīng)二氧化碳?xì)怏w冷凝器125送入二氧化碳?xì)庖悍蛛x器126進(jìn)行氣液分離，分離后產(chǎn)出的二氧化碳?xì)怏w，純度為99.9％且外輸?shù)较掠斡脩?；分離后產(chǎn)出的液體經(jīng)第五泵124返回到汽提塔123上部。

解析后的氨水溶液(富液)向下經(jīng)流入吸收塔118的底部，經(jīng)貧液換熱器121、第四泵120與富液冷卻器119后重新進(jìn)入吸收塔118。其中，富液換熱器122是汽提塔123底部的氨水溶液(富液)加熱循環(huán)系統(tǒng)。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的實施例來說明。

實施例

低碳型燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，該低碳型燃燒系統(tǒng)包括燃料輸送管線01、助燃?xì)廨斔凸芫€02、設(shè)置在助燃?xì)廨斔凸芫€02上的第一三通閥1、燃燒裝置2、第二三通閥3、余熱回收單元4、除塵單元5、制冷單元6、空冷器7、制水器8、第三三通閥9、引風(fēng)機(jī)10、二氧化碳回收裝置11與煙囪12，其中，述制冷單元6包括制冷機(jī)、冷卻塔62與換熱器63。具體的連接關(guān)系如圖所示，此處就不再贅述了。

該低碳型燃燒系統(tǒng)的工作過程為：氧氣作為燃燒用的氧化劑，因而在燃燒過程中不含氮元素的情況下沒有NOx的生成，而且也由于采用純氧作為氧化劑，燃燒后的煙氣中的CO₂濃度可以高達(dá)95％以上，可以直接壓縮煙氣進(jìn)行CO₂回收，燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱回收單元4、除塵單元5、制冷單元6、空冷器7與制水器8，變?yōu)榈蜏責(zé)煔猓谝L(fēng)機(jī)10的作用下實現(xiàn)煙氣的循環(huán)并與氧氣及燃料混合進(jìn)行燃燒做功，循環(huán)以外的煙氣通過第三三通閥9進(jìn)入二氧化碳回收裝置11回收，在全部工藝過程中除燃燒做功外，通過余熱回收單元4回收熱能，通過除塵單元5回收粉塵，通過制冷單元6與空冷器降低煙氣溫度，通過制水器8回收冷凝水，通過二氧化碳回收裝置11回收CO₂，通過引風(fēng)機(jī)10將低溫的煙氣與氧氣按所需要比例調(diào)配后進(jìn)入燃料驅(qū)動機(jī)與燃料燃燒做功。

該低碳型燃燒系統(tǒng)實現(xiàn)化石燃料燃燒大氣零排放并有效提高能源的利用效率。

從以上的描述中，可以看出，本申請上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本申請的上述低碳型燃燒系統(tǒng)，可以將燃燒產(chǎn)生的煙氣中的二氧化碳回收后，將剩余的氣體排放在大氣中，避免了將二氧化碳直接排放到大氣中造成的污染問題，且回收的二氧化碳可以再利用，實現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。