[发明专利]油田注汽锅炉富氧燃烧的多联产工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及油田注汽锅炉富氧燃烧工艺及设备，具体涉及油田注汽锅炉烟气中CO₂的捕集利用及其过程中得到多种副产品且资源化利用的工艺，属于油田资源利用技术领域。

背景技术

近年来，极端气候事件的频发为人类及生态系统带来了一系列影响深远的灾难。而全球变暖是这些事件增多，增强的大背景，全球变暖是温室效应所致，其中CO₂是最主要的温室气体。因此减少CO₂排放对于缓解全球气候变暖至关重要。

化石燃料的燃烧是导致大气中CO₂浓度大幅度增加的主要原因，对烟气中CO₂的捕集利用是CO₂减排的一个最为有效的途径。在众多的CO₂捕集技术中，富氧燃烧技术作为一种新型的可分离回收CO₂且污染物排放较低的全新理念的燃烧方式受到各国研究者的重视，具有广泛的应用前景。富氧燃烧技术又称为O₂/CO₂循环燃烧技术，采用烟气再循环的方式，以烟气中CO₂与空气分离获得的O₂代替空气作为矿物燃料燃烧时的氧化剂，可获得高体积浓度的富含CO₂的烟气，从而以较小的代价冷凝压缩便可实现对CO₂的捕集。同时提高烟气中SO₂及NOx的浓度，有利于经济回收。

富氧燃烧技术现处于研究阶段，多以燃煤电站为基础。研究相对成熟，但未见大规模示范项目或工程应用，所存主要问题是空气分离制备高纯O₂投资大、能耗高，导致整个系统经济效益降低。因此，如何合理利用整个工艺中的资源，得到多种产品，并进行资源化利用，从而形成一个多联产工艺，是提高系统经济性的一个重要的途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油田注汽锅炉富氧燃烧的多联产工艺及设备，将富氧燃烧技术用于油田注汽锅炉，形成注汽锅炉富氧燃烧多联产工艺，得到的多种气体进行资源化利用，同时实现污染物一体化协同脱除。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

油田注汽锅炉富氧燃烧的多联产工艺，将空气深冷空分得到氮气(纯度99.9％以上)和纯氧(纯度99.6％以上)，氮气输至采油系统进行二次采油、三次采油、油气井保护或运输保护，纯氧引入油田注汽锅炉与燃料油混合燃烧，得到富CO₂的烟气(CO₂气体可占到70％以上)富CO₂的烟气一部分作为循环气与纯氧混合进入油田注汽锅炉，剩余部分经过CO₂液化处理系统压缩冷凝得到高纯度CO₂(纯度可达99％以上)，高纯度CO₂输至油田驱油系统，或高纯度CO₂和锅炉产生的高压水蒸汽结合输至重油采收系统用于热力采收重油，冷凝去CO₂后的烟气进入SO₂及NOx回收系统进行SO₂及NOx的冷凝回收。

所述的循环烟气占总富CO₂烟气体积的50％-60％。循环气与纯氧混合后氧气占总体积的27～30％。

所述的CO₂液化处理系统将CO₂加压至7.4MPa，冷却到30℃。

所述的SO₂及NOx的冷凝回收压力为1.5～3MPa，温度为20～30℃。

油田注汽锅炉富氧燃烧的多联产设备，包括空气分离系统，空气分离系统两端分别与采油系统、油田注汽锅炉相连，油田注汽锅炉的烟气出口一路经循环风机与油田注汽锅炉的进气口相通，一路经冷凝器连接CO₂液化处理系统，CO₂液化处理系统的余气出口与SO₂及NOx回收系统相连，CO₂液化处理系统的液体出口与油田驱油系统相连。

所述的油田注汽锅炉的进气口与燃料油进口相通。

所述的CO₂液化处理系统包括CO₂压缩机和CO₂冷凝器。

所述的SO₂及NOx回收系统包括SO₂压缩机、SO₂冷凝器、NOx压缩机和NOx反应器。