CN108786371A - 一种高温富氧烟气回收氧气系统及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高温富氧烟气回收氧气系统及其回收方法，解决现有技术高温富氧烟气直接排放浪费资源的问题。本发明系统包括水洗系统A，冷水系统G，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E和变压吸附净化系统F；本发明回收方法为先用常温水对高温烟气进行降温洗涤预处理以除去烟气中的颗粒和粉尘，再采用低温水进行低温洗涤后进入压缩系统，压缩过程中没有水滴析出，压缩后用低温冷凝出水；经变温吸附干燥脱除剩余的水分，最后通过变压吸附脱除二氧化碳，得到低露点高纯度氧气。本发明可有效将高温富氧烟气中的氧气进行提纯再利用，节约资源，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

Description

一种高温富氧烟气回收氧气系统及其回收方法

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体涉及一种高温富氧烟气回收氧气系统及其回收方法。

背景技术

锂电池具有工作电压高、能量密度高、自放电效率低、循环寿命长、无记忆效应和环保等优点，因此广泛应用于生产生活中。中国专利CN201710774173.2中公开了一种锂电池材料生产方法：镍的化合物、钴的化合物、锰的化合物混合，加入氨水等高温下制得前驱物，该前驱物再与锂的化合物混合均匀，置于富氧空气或纯氧气氛中混合烧结时，释放出二氧化碳，氢氧根分解生成水蒸气。在中国专利CN201710774173.2中公开了一种电池三元材料的制备方法：在前驱体与碳酸锂混合烧结时，二氧化碳大量释放并生成大量水蒸气，惰性气氛稀释和阻隔了氧气气氛。在锂电池生产燃烧过程中会产生剩余的富氧烟气，在传统的方式当中，一般是经环保处理后，作为废气处理，直接外排到大气中，未考虑将富氧烟气中的高浓度氧气提纯重复使用，导致在生产过程中氧气使用量大，能耗高，增加了混合烧结的生产成本，从而增加锂电池生产成本。

因此，设计一款将富氧混合气体进行高纯度氧气回收再利用的系统及回收方法，以降低锂电池生产成本，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高温富氧烟气回收氧气系统及其回收方法，可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高温富氧烟气回收氧气系统，包括水洗系统A，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E，变压吸附净化系统F，以及冷水系统G；

所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口通过管道P5与所述变压吸附净化系统F的进气口连接，所述变压吸附净化系统F的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

进一步地，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

进一步地，所述变压吸附净化系统F与所述第一水洗塔A1的下部进气口通过管道P17连接，用于将所述变压吸附净化系统F内的逆放解吸气输送至所述第一水洗塔A1内。

具体地说，所述变温吸附干燥系统E为以吸附后的混合气为再生气的干燥系统，或者所述变温吸附干燥系统E为以吸附前的混合气为再生气的干燥系统。

具体地说，所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔冲洗再生变压吸附系统，或者所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔真空再生变压吸附系统。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气和常温水分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到常温的富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的低温水作为低温洗涤水进行接触换热得到低温富氧混合气，该低温富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出；

步骤2、压缩冷凝，经过水洗及降温后的低温富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩升温得到高压高温富氧混合气，高压高温富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧低温水进行间壁式换热得到高压低温富氧混合气和冷凝水，高压低温富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，高压低温富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出；

步骤3、干燥，从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除高压低温富氧混合气中的水分以得到干燥高压低温富氧混合气，干燥高压低温富氧混合气通过管道P5从变温吸附干燥系统E输出。若该混合气无二氧化碳直接从管道P6外输，若混合气有二氧化碳进入下一步骤；

步骤4、脱二氧化碳，从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气进入变压吸附净化系统F去除多余的二氧化碳得到低露点高纯度氧气，低露点高纯度氧气经管道P6外输。

具体地说，在所述步骤3中，所述高压低温富氧混合气干燥成干燥高压低温富氧混合气包括以下步骤：

步骤Ⅰ、干燥塔热吹，从管道P15输送的高压低温富氧混合气或从干燥后的富氧混合气中引出一股混合气支线经过蒸汽加热器加热到100℃-170℃，以使其成为一股富氧混合再生气，将该富氧混合再生气引入一个干燥塔进行热吹，以带走该干燥塔中吸附的水分，热吹后的富氧混合再生气经过冷却器进行降温，降温后的富氧混合再生气进入汽液分离器，将液相水排出，再生气持续进入该干燥塔，使该干燥塔温度在维持在100℃-170℃，3-5h后结束热吹；

步骤Ⅱ、干燥塔冷吹，从高压低温富氧混合气或者从管道P5输出的干燥高压低温富氧混合气中引出一股冷吹低温富氧混合气支线以对步骤Ⅰ中所述干燥塔进行冷吹，将该干燥塔冷吹降至常温后结束对该干燥塔的冷吹；

步骤Ⅲ、干燥塔吸附，步骤Ⅰ中所述干燥塔冷吹结束后，变温吸附干燥系统E切换步骤Ⅰ中所述干燥塔至干燥塔吸附状态以获得干燥高压低温富氧混合气并通过管道P5外输，同时另一个干燥塔进行热吹、冷吹；

步骤Ⅳ、重复步骤Ⅰ-Ⅲ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥。

具体地说，在所述步骤4中，获得低露点高纯度氧气包括以下步骤：

步骤a、吸附，管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气从变压吸附净化系统F中吸附塔的塔底进入正处于吸附状态的该吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，干燥高压低温富氧混合气中的二氧化碳被吸附下来以得到低露点高纯度氧气，所得低露点高纯度氧气通过管道P6外输；

步骤b、均压，在所述步骤a吸附结束后，顺着吸附方向将所述吸附塔内的较高压力的气体放入其它较低压力的吸附塔内以均衡气压；

步骤c、逆放，在所述步骤b均压结束后，逆着吸附方向将所有吸附塔的气力降至常压，此时被吸附的二氧化碳开始从吸附塔的吸附剂中解吸出来，逆放解吸气返回至富氧烟气水洗步骤进气管道P1；

步骤d、抽真空，在所述步骤c逆放结束后，逆着吸附方向对所有吸附塔采用真空泵抽真空以进一步降低压力，使被吸附的二氧化碳完全解吸出来；

步骤e、重复步骤a-d，实现干燥高压低温富氧混合气在所述变压吸附净化系统F中连续脱除二氧化碳以获得低露点高纯度氧气。

具体地说，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与高温富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水；

所述第二水洗塔A2的低温洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，低温水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

具体地说，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口；

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明高温富氧烟气回收氧气系统用于回收富氧混合气体中的氧气，对富氧混合气进行水洗降温、压缩冷凝、干燥、以及除二氧化碳。其中第一水洗塔A1常温水水洗降温去除混合气体中的粉尘颗粒物，避免后段低温水颗粒物的沉积对设备、管道造成的危害；第二水洗塔A2低温水水洗降温，减小混合气的状态体积流量同时减小了混合气中的水蒸气含量，降低了后段压缩功的能耗；压缩后再用低温冷凝，可减少后段干燥的除水负荷，减少了系统的总能耗；变压吸附除二氧化碳逆放过程中，被吸附的二氧化碳从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气含部分氧气返回到水洗前端，增加了系统氧气回收率，同时提高了吸附剂使用效率，降低系统成本；本发明高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

附图说明

图1为本发明高温富氧烟气回收氧气系统的系统框图。

图2为本发明实施例一中高温富氧烟气回收氧气系统的系统框图。

图3为本发明实施例一中变温吸附干燥系统E的系统框图及变温吸附干燥流程图表。

图4为本发明实施例二中高温富氧烟气回收氧气系统的系统框图。

图5为本发明实施例二中变温吸附干燥系统E的系统框图及变温吸附干燥流程图表。

图6为本发明实施例三中高温富氧烟气回收氧气系统的系统框图。

图7为本发明实施例三中变温吸附干燥系统E的系统框图及变温吸附干燥流程图表。

图8为本发明实施例三中变压吸附净化系统F的系统框图及脱二氧化碳流程图表。

图9为本发明实施例四中高温富氧烟气回收氧气系统的系统框图。

图10为本发明实施例四中变温吸附干燥系统E的系统框图及变温吸附干燥流程图。

图11为本发明实施例四中变压吸附净化系统F的系统框图及脱二氧化碳流程图表。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的一种高温富氧烟气回收氧气系统，包括水洗系统A，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E，变压吸附净化系统F，以及冷水系统G；

所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口通过管道P5与所述变压吸附净化系统F的进气口连接，所述变压吸附净化系统F的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

所述变压吸附净化系统F与所述第一水洗塔A1的下部进气口通过管道P17连接，用于将所述变压吸附净化系统F内的逆放解吸气输送至所述第一水洗塔A1内。

所述变温吸附干燥系统E为以吸附后的混合气为再生气的干燥系统，或者所述变温吸附干燥系统E为以吸附前的混合气为再生气的干燥系统。

所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔冲洗再生变压吸附系统，或者所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔真空再生变压吸附系统。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气和常温水分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到常温的富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的低温水作为低温洗涤水进行接触换热得到低温富氧混合气，该低温富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出；

步骤2、压缩冷凝，经过水洗及降温后的低温富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩升温得到高压高温富氧混合气，高压高温富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧低温水进行间壁式换热得到高压低温富氧混合气和冷凝水，高压低温富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，高压低温富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出；

步骤3、干燥，从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除高压低温富氧混合气中的水分以得到干燥高压低温富氧混合气，干燥高压低温富氧混合气通过管道P5从变温吸附干燥系统E输出。若该混合气无二氧化碳直接从管道P6外输，若混合气有二氧化碳进入下一步骤；

步骤4、脱二氧化碳，从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气进入变压吸附净化系统F去除多余的二氧化碳得到低露点高纯度氧气，低露点高纯度氧气经管道P6外输。

在所述步骤3中，所述高压低温富氧混合气干燥成干燥高压低温富氧混合气包括以下步骤：

步骤Ⅰ、干燥塔热吹，从管道P15输送的高压低温富氧混合气或从干燥后的富氧混合气中引出一股混合气支线经过蒸汽加热器加热到100℃-170℃，以使其成为一股富氧混合再生气，将该富氧混合再生气引入一个干燥塔进行热吹，以带走该干燥塔中吸附的水分，热吹后的富氧混合再生气经过冷却器进行降温，降温后的富氧混合再生气进入汽液分离器，将液相水排出，再生气持续进入该干燥塔，使该干燥塔温度在维持在100℃-170℃，3-5h后结束热吹；

步骤Ⅱ、干燥塔冷吹，从高压低温富氧混合气或者从管道P5输出的干燥高压低温富氧混合气中引出一股冷吹低温富氧混合气支线以对步骤Ⅰ中所述干燥塔进行冷吹，将该干燥塔冷吹降至常温后结束对该干燥塔的冷吹；

步骤Ⅲ、干燥塔吸附，步骤Ⅰ中所述干燥塔冷吹结束后，变温吸附干燥系统E切换步骤Ⅰ中所述干燥塔至干燥塔吸附状态以获得干燥高压低温富氧混合气并通过管道P5外输，同时另一个干燥塔进行热吹、冷吹；

步骤Ⅳ、重复步骤Ⅰ-Ⅲ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥。

在所述步骤4中，获得低露点高纯度氧气包括以下步骤：

步骤a、吸附，管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气从变压吸附净化系统F中吸附塔的塔底进入正处于吸附状态的该吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，干燥高压低温富氧混合气中的二氧化碳被吸附下来以得到低露点高纯度氧气，所得低露点高纯度氧气通过管道P6外输；

步骤b、均压，在所述步骤a吸附结束后，顺着吸附方向将所述吸附塔内的较高压力的气体放入其它较低压力的吸附塔内以均衡气压；

步骤c、逆放，在所述步骤b均压结束后，逆着吸附方向将所有吸附塔的气力降至常压，此时被吸附的二氧化碳开始从吸附塔的吸附剂中解吸出来，逆放解吸气返回至富氧烟气水洗步骤进气管道P1；

步骤d、抽真空，在所述步骤c逆放结束后，逆着吸附方向对所有吸附塔采用真空泵抽真空以进一步降低压力，使被吸附的二氧化碳完全解吸出来；

步骤e、重复步骤a-d，实现干燥高压低温富氧混合气在所述变压吸附净化系统F中连续脱除二氧化碳以获得低露点高纯度氧气。

在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与高温富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水；所述第二水洗塔A2的低温洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，低温水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口；在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

为了使本领域技术人员能够更好地理解本发明技术，现特提供一下实施例做进一步阐述。

实施例一

如图2所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统。它包括水洗系统A，冷水系统G，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E。

如图2所示，所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口连接有用于产品气外输的管道P6，所述变温吸附干燥系统E还连接有返回进气管道P1的管道P18；

如图2所示，所示所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

如图2所示，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

如图3所示，所述变温吸附干燥系统E是以吸附后混合气为再生气的干燥系统，它包括吸附塔ET1、吸附塔ET2、加热器E101、进气总管EP1、干燥产品气总管EP2、外排气总管EP3。所述的进气总管EP1进气端与管道P15连接，所述的干燥产品气总管EP2出气端与管道P5连接，所述的外排气总管EP3出气端与管道P18连接。所述的进气总管EP1的出口端并联有进气切换阀EV11和进气切换阀EV21，进气切换阀EV11和进气切换阀EV21的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接。所述的外排气总管EP3的进气端并联有排气切换阀EV12和排气切换阀EV22，进排气切换阀EV12和排气切换阀EV22的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接。吸附塔ET1、吸附塔ET2顶部分别并联有再生气切换阀EV13、出气切换阀EV14和再生气切换阀EV23、出气切换阀EV24。所述的干燥产品气总管EP2的进气端并联有冷吹切换阀EV25、出气切换阀EV14、出气切换阀EV24和所述加热器E101进气端。加热器E101的出气端连接有热吹切换阀EV26，热吹切换阀EV26的另一端并联有冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13和再生气切换阀EV23。

如图2、3所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统用于回收富氧混合气体中的氧气，对富氧混合气进行水洗降温、压缩冷凝、干燥、以及除二氧化碳。其中第一水洗塔A1常温水水洗降温去除混合气体中的粉尘颗粒物，避免后段低温水颗粒物的沉积对设备、管道造成的危害；第二水洗塔A2低温水水洗降温，减小混合气的状态体积流量同时减小了混合气中的水蒸气含量，降低了后段压缩功的能耗；压缩后再用低温冷凝，可减少后段干燥的除水负荷，减少了系统的总能耗；变压吸附除二氧化碳逆放过程中，被吸附的二氧化碳从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气含部分氧气返回到水洗前端，增加了系统氧气回收率，同时提高了吸附剂使用效率，降低系统成本。

如图2、3所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气(80℃，氧浓度94％、水含量5％)气量20000Nm3/h和32℃常温水30m3/h分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到35℃富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的7℃低温水33m3/h作为低温洗涤水进行接触换热得到温度低于12℃的富氧混合气，该温度低于12℃的富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出。

步骤2、压缩及冷凝，经过水洗及降温后的得到的低于12℃的富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩得到0.4MPa.G富氧混合气，0.4MPa.G富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧5℃低温水进行间壁式换热得到低于15℃富氧混合气和冷凝水，0.4MPa.G、15℃富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，0.4MP.G、15℃富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出。

步骤3、变温吸附干燥：

从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除混合气中的水分以得到干燥混合气，干燥后高纯度氧气通过管道P6从变温吸附干燥系统E输出，具体工作步骤如下：

步骤Ⅰ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2热吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV23、排气切换阀EV22，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV14进入加热器E101，加热到160℃后经热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行热吹，持续热吹4h，热吹后的气体经排气切换阀EV22、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅱ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2冷吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV23、排气切换阀EV22，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV14、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的气体经排气切换阀EV22、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅲ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1热吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV13、排气切换阀EV12，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV24进入加热器E101，加热到160℃后经热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV13进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行热吹，持续热吹4h，热吹后的气体经排气切换阀EV12、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅳ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1冷吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13、排气切换阀EV12，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV24、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13进入吸附塔ET2，对吸附塔ET1进行冷吹，冷吹后的气体经排气切换阀EV12、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅴ、重复步骤Ⅰ-Ⅳ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥，得到混合气的露点低于-47℃，水含量低于50ppm。

其中，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的32℃常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与80℃的富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水。

所述第二水洗塔A2的7℃洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，7℃洗涤水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

其中，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口。

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

实施例二

如图4所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统。它包括水洗系统A，冷水系统G，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E。

如图4所示，所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

如图4，所示所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

如图4所示，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

如图5所示，所述变温吸附干燥系统E是以吸附前混合气为再生气的干燥系统，它包括吸附塔ET1、吸附塔ET2、预干燥塔ET3、加热器E101、冷凝器E102、气液分离器EV101、进气总管EP1、干燥产品气总管EP2；所述的进气总管EP1进气端与管道P15连接，所述的干燥产品气总管EP2出气端与管道P5连接；所述的进气总管EP1的出口端并联有进气切换阀EV11、进气切换阀EV21和进气切换阀EV31、切换阀EV33；进气切换阀EV11、进气切换阀EV21和进气切换阀EV31的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2和预干燥塔ET3顶部连接；吸附塔ET1、吸附塔ET2底部与出气切换阀EV14、出气切换阀EV24连接，出气切换阀EV14、出气切换阀EV24的另一端与干燥产品气总管EP2连接；预干燥塔ET3底部与加热器E101进气端连接，加热器E101出气端连接有切换阀EV13、切换阀EV23，切换阀EV13、切换阀EV23的另一端与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接；切换阀EV33的另一端并联有切换阀EV12、切换阀22、切换阀EV34，切换阀EV12、切换阀EV22的另一端与吸附塔ET1、吸附塔ET2顶部连接；切换阀EV34的另一端并联有切换阀EV32和冷凝器E102，冷凝器E102的另一端与气液分离罐EV101进气口连接，EV101的出气口与进气总管连接。

如图4、5所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统用于回收富氧混合气体中的氧气，对富氧混合气进行水洗降温、压缩冷凝、干燥、以及除二氧化碳。其中第一水洗塔A1常温水水洗降温去除混合气体中的粉尘颗粒物，避免后段低温水颗粒物的沉积对设备、管道造成的危害；第二水洗塔A2低温水水洗降温，减小混合气的状态体积流量同时减小了混合气中的水蒸气含量，降低了后段压缩功的能耗；压缩后再用低温冷凝，可减少后段干燥的除水负荷，减少了系统的总能耗；变压吸附除二氧化碳逆放过程中，被吸附的二氧化碳从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气含部分氧气返回到水洗前端，增加了系统氧气回收率，同时提高了吸附剂使用效率，降低系统成本。

如图4、5所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气(80℃，氧浓度94％、水含量5％)气量20000Nm3/h和32℃常温水30m3/h分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到35℃富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的7℃低温水33m3/h作为低温洗涤水进行接触换热得到温度低于12℃的富氧混合气，该温度低于12℃的富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出。

步骤2、压缩及冷凝，经过水洗及降温后的得到的低于12℃的富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩得到0.4MPa.G富氧混合气，0.4MPa.G富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧5℃低温水进行间壁式换热得到低于15℃富氧混合气和冷凝水，0.4MPa.G、15℃富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，0.4MPa.G、15℃富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出。

步骤3、变温吸附干燥：

从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除混合气中的水分以得到干燥混合气，干燥后高纯度氧气通过管道P6从变温吸附干燥系统E输出，具体工作步骤如下：

步骤Ⅰ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2热吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、进气切换阀EV31、切换阀EV23、切换阀EV22、切换阀V34，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经进气切换阀EV31输送至预干燥塔ET3进行预干燥，再经加热器E101，加热到160℃后经切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行热吹，持续热吹4h，热吹后的混合气经切换阀EV22、切换阀EV34进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅱ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2冷吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、切换阀EV33、切换阀EV22、切换阀EV23、切换阀EV32，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经切换阀EV33、切换阀EV22进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的混合气经切换阀EV23，进入加热器E101，混合气加热后进入预干燥塔ET3，再对预干燥塔进行热吹，热吹后的混合气经切换阀EV32进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅲ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1热吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、进气切换阀EV31、切换阀EV13、切换阀EV12、切换阀V34，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经进气切换阀EV31输送至预干燥塔ET3进行预干燥，再经加热器E101，加热到160℃后经切换阀EV13进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行热吹，持续热吹4h，热吹后的混合气经切换阀EV12、切换阀EV34进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅳ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1冷吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、切换阀EV33、切换阀EV12、切换阀EV13、切换阀EV32，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经切换阀EV33、切换阀EV12进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的混合气经切换阀EV13，进入加热器E101，混合气加热后进入预干燥塔ET3，再对预干燥塔进行热吹，热吹后的混合气经切换阀EV32进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅴ、重复步骤Ⅰ-Ⅳ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥得到混合气的露点低于-47℃，水含量低于50ppm。

其中，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的32℃常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与80℃的富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水。

所述第二水洗塔A2的7℃洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，7℃洗涤水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

其中，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口。

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

实施例三

如图6所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统。它包括水洗系统A，冷水系统G，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E和变压吸附净化系统F。

如图6所示，所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口通过管道P5与所述变压吸附净化系统F的进气口连接，所述变温吸附干燥系统E还连接有返回进气管道P1的管道P18，所述变压吸附净化系统F的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

如图6所示所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

如图6所示，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

如图7所示，所述变温吸附干燥系统E是以吸附后混合气为再生气的干燥系统，它包括吸附塔ET1、吸附塔ET2、加热器E101、进气总管EP1、干燥产品气总管EP2、外排气总管EP3。所述的进气总管EP1进气端与管道P15连接，所述的干燥产品气总管EP2出气端与管道P5连接，所述的外排气总管EP3出气端与管道P18连接。所述的进气总管EP1的出口端并联有进气切换阀EV11和进气切换阀EV21，进气切换阀EV11和进气切换阀EV21的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接。所述的外排气总管EP3的进气端并联有排气切换阀EV12和排气切换阀EV22，进排气切换阀EV12和排气切换阀EV22的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接。吸附塔ET1、吸附塔ET2顶部分别并联有再生气切换阀EV13、出气切换阀EV14和再生气切换阀EV23、出气切换阀EV24。所述的干燥产品气总管EP2的进气端并联有冷吹切换阀EV25、出气切换阀EV14、出气切换阀EV24和所述加热器E101进气端。加热器E101的出气端连接有热吹切换阀EV26，热吹切换阀EV26的另一端并联有冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13和再生气切换阀EV23。

如图8所示，所述变压吸附净化系统F包括吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6、缓冲罐FV101、进气总管FP1、逆放总管FP2、放空总管FP3、顺放总管FP4、冲洗总管FP5、均压总管FP6、产品气总管FP7。所述的进气总管FP1进气端与管道P5连接，所述的进气总管FP1出口端并联连接有切换阀FV15、FV25、FV35、FV45、FV55、FV65。所述的切换阀FV15、FV25、FV35、FV45、FV55、FV65的另一端分别与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的底部连接。所述吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的底部还分别并联连接有切换阀FV16、FV26、FV36、FV46、FV56、FV66、切换阀FV17、FV27、FV37、FV47、FV57、FV67。所述切换阀FV16、FV26、FV36、FV46、FV56、FV66的另一端连接有FKV02，所述的FKV02的另一端连接着逆放总管FP2，所述的逆放总管FP2的另一端与管道P17连接。所述切换阀FV17、FV27、FV37、FV47、FV57、FV67的另一端连接着放空总管FP3，所述放空总管FP3的另一端与连接着大气。所述的顺放总管FP4的一端连接有切换阀FV14、FV24、FV34、FV44、FV54、FV64，所述切换阀FV14、FV24、FV34、FV44、FV54、FV64的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述的冲洗总管FP5的一端连接有切换阀FV13、FV23、FV33、FV43、FV53、FV63，所述切换阀FV13、FV23、FV33、FV43、FV53、FV63的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述的冲洗总管FP5的另一端连接有调节阀FPV02，所述调节阀FPV02的另一端与缓冲罐FV101连接，所述缓冲FV101的另一端与顺放总管FP4连接。所述的均压总管FP6的一端连接有切换阀FV12、FV22、FV32、FV42、FV52、FV62，所述切换阀FV12、FV22、FV32、FV42、FV53、FV62的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述的产品气总管FP7的一端连接有调节阀FPV01，所述调节阀FPV01的另一端连接有切换阀FV11、FV21、FV31、FV41、FV51、FV61和调节阀FKV01，所述切换阀FV11、FV21、FV31、FV41、FV51、FV61的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述调节阀FKV01另一端与均压总管FP6连接。

如图6、7、8所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统用于回收富氧混合气体中的氧气，对富氧混合气进行水洗降温、压缩冷凝、干燥、以及除二氧化碳。其中第一水洗塔A1常温水水洗降温去除混合气体中的粉尘颗粒物，避免后段低温水颗粒物的沉积对设备、管道造成的危害；第二水洗塔A2低温水水洗降温，减小混合气的状态体积流量同时减小了混合气中的水蒸气含量，降低了后段压缩功的能耗；压缩后再用低温冷凝，可减少后段干燥的除水负荷，减少了系统的总能耗；变压吸附除二氧化碳逆放过程中，被吸附的二氧化碳从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气含部分氧气返回到水洗前端，增加了系统氧气回收率，同时提高了吸附剂使用效率，降低系统成本。

如图6、7、8所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气(80℃，氧浓度94％、水含量2％、二氧化碳含量3.2％)气量20000Nm3/h和32℃常温水30m3/h分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到35℃富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的7℃低温水33m3/h作为低温洗涤水进行接触换热得到温度低于12℃的富氧混合气，该温度低于12℃的富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出。

步骤2、压缩及冷凝，经过水洗及降温后的得到的低于12℃的富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩得到0.4MPa.G富氧混合气，0.4MPa.G富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧5℃低温水进行间壁式换热得到低于15℃富氧混合气和冷凝水，0.4MPa.G、15℃富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，0.4MP.G、15℃富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出。

步骤3、变温吸附干燥：

从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除混合气中的水分以得到干燥混合气，干燥混合气通过管道P5从变温吸附干燥系统E输出，具体工作步骤如下：

步骤Ⅰ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2热吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV23、排气切换阀EV22，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV14进入加热器E101，加热到160℃后经热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行热吹，持续热吹4h，热吹后的气体经排气切换阀EV22、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅱ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2冷吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV23、排气切换阀EV22，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV14、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的气体经排气切换阀EV22、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅲ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1热吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV13、排气切换阀EV12，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV24进入加热器E101，加热到160℃后经热吹切换阀EV26、再生气切换阀EV13进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行热吹，持续热吹4h，热吹后的气体经排气切换阀EV12、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅳ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1冷吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13、排气切换阀EV12，其余阀门保持关闭状态。富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，一部分干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分干燥后的气体经出气切换阀EV24、冷吹切换阀EV25、再生气切换阀EV13进入吸附塔ET2，对吸附塔ET1进行冷吹，冷吹后的气体经排气切换阀EV12、外排气总管EP3、管道P18回到水洗系统A进气管道P1；

步骤Ⅴ、重复步骤Ⅰ-Ⅳ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥，得到混合气的露点低于-47℃，水含量低于50ppm。

步骤4：脱二氧化碳：

从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气进入变压吸附净化系统F去除多余的二氧化碳得到低露点高纯度氧气，低露点高纯度氧气经管道P6外输。具体工作步骤如下：

现以吸附塔FT1为例描述主流程的整个工艺步序过程，FT2-6的工艺过程与FT1完全相同。

步骤Ⅰ：吸附产气

从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气经程控阀FV15进入吸附塔FT1，其中CO₂杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂选择性吸附，得到二氧化碳含量低于50ppm的纯氧经程控阀FV11排出。大部分纯氧经压力调节阀FPV01稳压后送入S01粉尘过滤器过滤吸附剂的粉尘，将纯氧中的粉尘含量控制在低于1μm后通过管道P6外输，少部分纯氧通过调节阀KV01用于FT2塔的终升升压。随着吸附的进行，当杂质的前沿(即：吸附前沿)上升至接近吸附床一定高度时，关闭FV15和FV11程控阀，停止吸附。这时，吸附前沿与吸附床出口间还留有一段未吸附饱和的吸附剂，称为预留段。

步骤Ⅱ：均压降压

⑴均压降压

在吸附过程完成后，打开程控阀FV12和FV32，通过一均管线将FT1塔内较高压力的纯氧放入刚完成了冲洗再生的FT3塔，直到FT1和FT3两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是降压过程，而且也回收了FT1塔床层死空间内的氧气。在这一过程中FT1塔的吸附前沿将继续向前推移，但仍未达到出口。

⑵顺放

一均降过程结束后，此时通过程控阀FV14将塔内较高压力的纯氧放入顺放气缓冲罐FV101，作为吸附塔再生的冲洗气源。顺放过程结束，吸附前沿达到床层出口。

⑶逆放

在完成连续顺向减压过程后，FT1塔的吸附前沿已基本达到床层出口。这时打开FV16，逆着吸附方向将FT1塔压力降至接近于常压，此时被吸附的CO₂杂质开始从吸附剂中解吸出来。逆放解吸气经调节阀KV02返回至富氧烟气水洗步骤进气管道P1。

步骤Ⅲ：冲洗

逆放结束后，打开程控阀门FV13和FV17，顺放气经调节阀FPV02对FT1塔进行均匀恒流的冲洗，这时被吸附的杂质大量解吸出来，解吸气就地高点放空。

步骤Ⅳ：均压升压

⑴均压升压

在冲洗过程完成后，打开程控阀FV12和FV52，再将FT5塔内更高压力的氧气回收进刚完成了冲洗的FT1塔。

⑵产品气升压过程

通过一次均压升压过程后，吸附塔压力仍然未达到吸附压力。这时打开程控阀FV12，通过调节阀KV01用产品纯氧对FT1塔进行缓慢升压，直至FT1塔压力升至吸附压力为止。

经过上述一系列这降压及升压过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备并由此进入下一吸附循环。

吸附塔FT2-6的工艺步序与FT1都是完全相同的。始终有1塔处于吸附状态，5塔分别处于不同的再生状态，保证了干燥高压低温富氧混合气的连续分离与提纯。实现干燥高压低温富氧混合气在所述变压吸附净化系统F中连续脱除二氧化碳以获得低露点高纯度氧气，得到混合气的二氧化碳含量低于50ppm。

其中，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的32℃常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与80℃的富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水。

所述第二水洗塔A2的7℃洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，7℃洗涤水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

其中，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口。

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

其中，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤，水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的32℃常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与80℃的富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水。

所述第二水洗塔A2的7℃洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，7℃洗涤水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

其中，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口。

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

本发明高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

实施例四

如图9所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统。它包括水洗系统A，冷水系统G，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E和变压吸附净化系统F。

如图9所示，所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口通过管道P5与所述变压吸附净化系统F的进气口连接，所述变压吸附净化系统F的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

如图9所示所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

如图9所示，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

如图10所示，所述变温吸附干燥系统E是以吸附前混合气为再生气的干燥系统，它包括吸附塔ET1、吸附塔ET2、预干燥塔ET3、加热器E101、冷凝器E102、气液分离器EV101、进气总管EP1、干燥产品气总管EP2；所述的进气总管EP1进气端与管道P15连接，所述的干燥产品气总管EP2出气端与管道P5连接；所述的进气总管EP1的出口端并联有进气切换阀EV11、进气切换阀EV21和进气切换阀EV31、切换阀EV33；进气切换阀EV11、进气切换阀EV21和进气切换阀EV31的另一端分别与吸附塔ET1、吸附塔ET2和预干燥塔ET3顶部连接；吸附塔ET1、吸附塔ET2底部与出气切换阀EV14、出气切换阀EV24连接，出气切换阀EV14、出气切换阀EV24的另一端与干燥产品气总管EP2连接；预干燥塔ET3底部与加热器E101进气端连接，加热器E101出气端连接有切换阀EV13、切换阀EV23，切换阀EV13、切换阀EV23的另一端与吸附塔ET1、吸附塔ET2底部连接；切换阀EV33的另一端并联有切换阀EV12、切换阀22、切换阀EV34，切换阀EV12、切换阀EV22的另一端与吸附塔ET1、吸附塔ET2顶部连接；切换阀EV34的另一端并联有切换阀EV32和冷凝器E102，冷凝器E102的另一端与气液分离罐EV101进气口连接，EV101的出气口与进气总管连接。

如图11所示，所述变压吸附净化系统F包括吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6、真空泵P101、进气总管FP1、逆放总管FP2、真空总管FP3、均降总管FP4、均升总管FP5、产品气总管FP6。所述的进气总管FP1进气端与管道P5连接，所述的进气总管FP1出口端并联连接有切换阀FV14、FV24、FV34、FV44、FV54、FV64。所述的切换阀FV14、FV24、FV34、FV44、FV54、FV64的另一端分别与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的底部连接。所述吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的底部还分别并联连接有切换阀FV15、FV25、FV35、FV45、FV55、FV65、切换阀FV16、FV26、FV36、FV46、FV56、FV66。所述切换阀FV15、FV25、FV35、FV45、FV55、FV65的另一端连接有FKV02，所述的FKV02的另一端连接着逆放总管FP2，所述的逆放总管FP2的另一端与管道P17连接。所述切换阀FV16、FV26、FV36、FV46、FV56、FV66的另一端连接着真空总管FP3，所述真空总管FP3的另一端与真空泵P101，所述真空泵P101的出口端连接着大气。所述的均降总管FP4的一端连接有切换阀FV13、FV23、FV33、FV43、FV53、FV63，所述切换阀FV13、FV23、FV33、FV43、FV53、FV63的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述的均升总管FP5的一端连接有切换阀FV12、FV22、FV32、FV42、FV52、FV62，所述切换阀FV12、FV22、FV32、FV42、FV52、FV62的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述的产品气总管FP6的一端连接有调节阀FPV01，所述调节阀FPV01的另一端连接有切换阀FV11、FV21、FV31、FV41、FV51、FV61和调节阀FKV01，所述切换阀FV11、FV21、FV31、FV41、FV51、FV61的另一端与吸附塔FT1、吸附塔FT2、吸附塔FT3、吸附塔FT4、吸附塔FT5、吸附塔FT6的顶部连接。所述调节阀FKV01另一端与均升总管FP5连接。

如图9、10、11所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统用于回收富氧混合气体中的氧气，对富氧混合气进行水洗降温、压缩冷凝、干燥、以及除二氧化碳。其中第一水洗塔A1常温水水洗降温去除混合气体中的粉尘颗粒物，避免后段低温水颗粒物的沉积对设备、管道造成的危害；第二水洗塔A2低温水水洗降温，减小混合气的状态体积流量同时减小了混合气中的水蒸气含量，降低了后段压缩功的能耗；压缩后再用低温冷凝，可减少后段干燥的除水负荷，减少了系统的总能耗；变压吸附除二氧化碳逆放过程中，被吸附的二氧化碳从吸附剂中解吸出来，逆放解吸气含部分氧气返回到水洗前端，增加了系统氧气回收率，同时提高了吸附剂使用效率，降低系统成本。

如图9、10、11所示，一种高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气(80℃，氧浓度94％、水含量2％、二氧化碳含量3.2％)气量20000Nm3/h和32℃常温水30m3/h分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到35℃富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的7℃低温水33m3/h作为低温洗涤水进行接触换热得到温度低于12℃的富氧混合气，该温度低于12℃的富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出。

步骤2、压缩及冷凝，经过水洗及降温后的得到的低于12℃的富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩得到0.4MPa.G富氧混合气，0.4MPa.G富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧5℃低温水进行间壁式换热得到低于15℃富氧混合气和冷凝水，0.4MPa.G、15℃富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，0.4MP.G、15℃富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出。

步骤3、变温吸附干燥：

从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除混合气中的水分以得到干燥混合气，干燥后高纯度氧气通过管道P6从变温吸附干燥系统E输出，具体工作步骤如下：

步骤Ⅰ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2热吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、进气切换阀EV31、切换阀EV23、切换阀EV22、切换阀V34，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经进气切换阀EV31输送至预干燥塔ET3进行预干燥，再经加热器E101，加热到160℃后经切换阀EV23进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行热吹，持续热吹4h，热吹后的混合气经切换阀EV22、切换阀EV34进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅱ、吸附塔ET1吸附，吸附塔ET2冷吹：开启进气切换阀EV11、出气切换阀EV14、切换阀EV33、切换阀EV22、切换阀EV23、切换阀EV32，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV11输送至吸附塔ET1，富氧混合气中水分在吸附塔ET1内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV14、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经切换阀EV33、切换阀EV22进入吸附塔ET2，对吸附塔ET2进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的混合气经切换阀EV23，进入加热器E101，混合气加热后进入预干燥塔ET3，再对预干燥塔进行热吹，热吹后的混合气经切换阀EV32进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅲ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1热吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、进气切换阀EV31、切换阀EV13、切换阀EV12、切换阀V34，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经进气切换阀EV31输送至预干燥塔ET3进行预干燥，再经加热器E101，加热到160℃后经切换阀EV13进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行热吹，持续热吹4h，热吹后的混合气经切换阀EV12、切换阀EV34进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅳ、吸附塔ET2吸附，吸附塔ET1冷吹：开启进气切换阀EV21、出气切换阀EV24、切换阀EV33、切换阀EV12、切换阀EV13、切换阀EV32，其余阀门保持关闭状态。一部分富氧混合气从进气管道EP1经进气切换阀EV21输送至吸附塔ET2，富氧混合气中水分在吸附塔ET2内被吸附脱水干燥，干燥后气体的经出气切换阀EV24、干燥产品气总管EP2进入管道P5；另外一部分富氧混合气经切换阀EV33、切换阀EV12进入吸附塔ET1，对吸附塔ET1进行冷吹，持续冷吹1h，冷吹后的混合气经切换阀EV13，进入加热器E101，混合气加热后进入预干燥塔ET3，再对预干燥塔进行热吹，热吹后的混合气经切换阀EV32进入冷凝器E102，混合气在冷凝器E102冷凝出水分，水分经气液分离罐EV101外排出系统，剩余的混合气从气液分离罐EV101顶部回到进气管道EP1；

步骤Ⅴ、重复步骤Ⅰ-Ⅳ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥得到混合气的露点低于-47℃，水含量低于50ppm。

步骤4：脱二氧化碳：

从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气进入变压吸附净化系统F去除多余的二氧化碳得到低露点高纯度氧气，低露点高纯度氧气经管道P6外输。具体工作步骤如下：

现以吸附塔FT1为例描述主流程的整个工艺步序过程，FT2-6的工艺过程与FT1完全相同。

步骤Ⅰ：吸附

从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气经程控阀FV14进入吸附塔FT1，其中CO₂杂质组份被吸附塔中装填的多种吸附剂选择性吸附，得到二氧化碳含量低于50ppm的纯氧经程控阀FV11排出。大部分纯氧经压力调节阀PV01稳压后送入S01粉尘过滤器过滤吸附剂的粉尘，将纯氧中的粉尘含量控制在低于1μm后通过管道P6外输，少部分纯氧通过调节阀KV01用于FT2的终升升压。随着吸附的进行，当杂质的前沿(即：吸附前沿)上升至接近吸附床一定高度时，关闭FV14和FV11程控阀，停止吸附。这时，吸附前沿与吸附床出口间还留有一段未吸附饱和的吸附剂，称为预留段。

步骤Ⅱ：均压降压

⑴一均降压

在吸附过程完成后，打开程控阀FV12和FV32，通过一均管线将FT1塔内较高压力的纯氧放入刚完成了二均升的FT3塔，直到FT1、FT3两塔的压力基本相等为止。这一过程不仅是降压过程，而且也回收了FT1塔床层死空间内的氧气。在这一过程中FT1塔的吸附前沿将继续向前推移，但仍未达到出口。

⑵二均降压

在一均降过程完成后，打开程控阀FV13和FV43，通过二均管线将FT1塔内较高压力的纯氧放入刚完成抽真空的FT4塔，用于FT4塔的二均升。这一过程继续回收FT1塔床层死空间内的氧气，同时FT1塔的吸附前沿也将继续向前推移，但仍未达到出口。

⑶逆放

在完成连续顺向减压过程后，FT1塔的吸附前沿已基本达到床层出口。这时打开FV15，逆着吸附方向将FT1塔压力降至接近于常压，此时被吸附的CO₂杂质开始从吸附剂中解吸出来。逆放解吸气经调节阀KV02返回至富氧烟气水洗步骤进气管道P1。

步骤Ⅲ：真空再生

逆放结束后，打开程控阀门FV16，对FT1塔进行抽真空，这时被吸附的杂质大量解吸出来，并逆着吸附方向通过真空泵向就地高点放空。

步骤Ⅳ：均压升压

⑴二均升压

在抽真空过程完成后，打开程控阀FV13和FV43，利用FT4塔二均降时较高压力的氧气对FT1塔进行二均升。

⑵一均升压

在二均升压过程完成后，打开程控阀FV12和FV52，再将FT5塔内更高压力的氧气回收进刚完成了二均升的FT1塔。

⑶产品气升压过程

通过二次均压升压过程后，吸附塔压力仍然未达到吸附压力。这时打开程控阀FV12，通过调节阀KV01用产品纯氧对FT1塔进行缓慢升压，直至FT1塔压力升至吸附压力为止。

经过上述一系列这降压及升压过程后，吸附塔便完成了整个再生过程，为下一次吸附做好了准备并由此进入下一吸附循环。

吸附塔FT2-6的工艺步序与FT1都是完全相同的。始终有1塔处于吸附状态，5塔分别处于不同的再生状态，保证了干燥高压低温富氧混合气的连续分离与提纯。实现干燥高压低温富氧混合气在所述变压吸附净化系统F中连续脱除二氧化碳以获得低露点高纯度氧气，得到混合气的二氧化碳含量低于50ppm。

其中，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的32℃常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与80℃的富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水。

所述第二水洗塔A2的7℃洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，7℃洗涤水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

其中，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口。

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。

高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法设计科学合理，操作便捷，可使高温富氧烟气回收氧气系统有效顺畅高效运行，保障生产进度，提高生产效率，还可有效节约系统能耗，提高系统氧气回收率，降低氧气回收成本。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高温富氧烟气回收氧气系统，其特征在于，包括水洗系统A，压缩机组B，压缩机出口换热器C，气液分离罐D，变温吸附干燥系统E，变压吸附净化系统F，以及冷水系统G；

所述水洗系统A的进气口连接有用于为所述水洗系统A内充入高温富氧烟气的进气管道P1，所述水洗系统A的出气口通过管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述压缩机组B的出气口通过管道P3与所述压缩机出口换热器C的热侧进气口连接，所述压缩机出口换热器C的热侧出气口通过管道P4与所述气液分离罐D的进口连接，所述气液分离罐D的顶部排气口通过管道P15与所述变温吸附干燥系统E的进气口连接，所述气液分离罐D的底部排水口连接有用于外排冷凝水的管道P16，所述变温吸附干燥系统E的出气口通过管道P5与所述变压吸附净化系统F的进气口连接，所述变压吸附净化系统F的出气口连接有用于产品气外输的管道P6；

所述冷水系统G包括冷水机组G1和低温换热器H，所述冷水机组G1的出水口分别通过管道P7和管道P11与所述低温换热器H的冷侧进水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧进水口连接，所述冷水机组G1的进水口分别通过管道P10和管道P12与所述低温换热器H的冷侧出水口和所述压缩机出口换热器C的冷侧出水口连接，所述低温换热器H的热侧出水口通过管道P8与所述水洗系统A的进水口连接，所述低温换热器H的热侧进水口通过管道P9与所述水洗系统A的出水口连接。

2.根据权利要求1所述的一种高温富氧烟气回收氧气系统，其特征在于，所述水洗系统A包括填装有规整填料Y1的第一水洗塔A1，以及填装有规整填料Y2并通过气路串联于所述第一水洗塔A1顶部的第二水洗塔A2，所述第一水洗塔A1的出气口与所述第二水洗塔A2的进气口连接，所述第二水洗塔A2的出气口通过所述管道P2与所述压缩机组B的进气口连接，所述进气管道P1连接在所述第一水洗塔A1的下部进气口上，所述第一水洗塔A1的上部进水口连接有用于为所述第一水洗塔A1内充入常温水的常温水管P13，所述第一水洗塔A1的底部出水口连接有用于自流回水的排水管P14，所述第二水洗塔A2的进水口通过所述管道P8与所述低温换热器H的热侧出水口连接，所述第二水洗塔A2的出水口通过所述管道P9与所述低温换热器H的热侧进水口连接。

3.根据权利要求1所述的一种高温富氧烟气回收氧气系统，其特征在于，所述变压吸附净化系统F与所述第一水洗塔A1的下部进气口通过管道P17连接，用于将所述变压吸附净化系统F内的逆放解吸气输送至所述第一水洗塔A1内。

4.根据权利要求1所述的一种高温富氧烟气回收氧气系统，其特征在于，所述变温吸附干燥系统E为以吸附后的混合气为再生气的干燥系统，或者所述变温吸附干燥系统E为以吸附前的混合气为再生气的干燥系统。

5.根据权利要求1所述的一种高温富氧烟气回收氧气系统，其特征在于，所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔冲洗再生变压吸附系统，或者所述变压吸附净化系统F为至少三个吸附塔真空再生变压吸附系统。

6.权利要求1-5所述高温富氧烟气回收氧气系统的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、水洗，高温富氧烟气和常温水分别通过管道P1和常温水管P13进入第一水洗塔A1，在规整填料Y1的作用下，常温水作为洗涤水对高温富氧烟气进行洗涤去除高温富氧烟气中的颗粒杂质，同时高温富氧烟气与洗涤水接触换热得到常温的富氧混合气，换热后的洗涤水由排水管P14自流回水，富氧混合气通过气路进入第二水洗塔A2，在规整填料Y2的作用下，与来自低温换热器H的低温水作为低温洗涤水进行接触换热得到低温富氧混合气，该低温富氧混合气从第二水洗塔A2的顶部通过管道P2输出；

步骤2、压缩冷凝，经过水洗及降温后的低温富氧混合气通过管道P2进入压缩机组B进行压缩升温得到高压高温富氧混合气，高压高温富氧混合气通过管道P3进入压缩机出口换热器C热侧与其冷侧低温水进行间壁式换热得到高压低温富氧混合气和冷凝水，高压低温富氧混合气和冷凝水经管道P4进入气液分离罐D进行气液分离，冷凝水从气液分离罐D的底部出水口通过管道P16外排回收，高压低温富氧混合气从气液分离罐D的顶部通过管道P15输出；

步骤3、干燥，从管道P15输送的高压低温富氧混合气进入变温吸附干燥系统E进行干燥以去除高压低温富氧混合气中的水分以得到干燥高压低温富氧混合气，干燥高压低温富氧混合气通过管道P5从变温吸附干燥系统E输出。若该混合气无二氧化碳直接从管道P6外输，若混合气有二氧化碳进入下一步骤；

步骤4、脱二氧化碳，从管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气进入变压吸附净化系统F去除多余的二氧化碳得到低露点高纯度氧气，低露点高纯度氧气经管道P6外输。

7.根据权利要求6所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述高压低温富氧混合气干燥成干燥高压低温富氧混合气包括以下步骤：

步骤Ⅰ、干燥塔热吹，从管道P15输送的高压低温富氧混合气或从干燥后的富氧混合气中引出一股混合气支线经过蒸汽加热器加热到100℃-170℃，以使其成为一股富氧混合再生气，将该富氧混合再生气引入一个干燥塔进行热吹，以带走该干燥塔中吸附的水分，热吹后的富氧混合再生气经过冷却器进行降温，降温后的富氧混合再生气进入汽液分离器，将液相水排出，再生气持续进入该干燥塔，使该干燥塔温度在维持在100℃-170℃，3-5h后结束热吹；

步骤Ⅱ、干燥塔冷吹，从高压低温富氧混合气或者从管道P5输出的干燥高压低温富氧混合气中引出一股冷吹低温富氧混合气支线以对步骤Ⅰ中所述干燥塔进行冷吹，将该干燥塔冷吹降至常温后结束对该干燥塔的冷吹；

步骤Ⅲ、干燥塔吸附，步骤Ⅰ中所述干燥塔冷吹结束后，变温吸附干燥系统E切换步骤Ⅰ中所述干燥塔至干燥塔吸附状态以获得干燥高压低温富氧混合气并通过管道P5外输，同时另一个干燥塔进行热吹、冷吹；

步骤Ⅳ、重复步骤Ⅰ-Ⅲ，以实现高压低温富氧混合气的连续干燥。

8.根据权利要求6所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤4中，获得低露点高纯度氧气包括以下步骤：

步骤a、吸附，管道P5输送的干燥高压低温富氧混合气从变压吸附净化系统F中吸附塔的塔底进入正处于吸附状态的该吸附塔内，在吸附剂的选择吸附下，干燥高压低温富氧混合气中的二氧化碳被吸附下来以得到低露点高纯度氧气，所得低露点高纯度氧气通过管道P6外输；

步骤b、均压，在所述步骤a吸附结束后，顺着吸附方向将所述吸附塔内的较高压力的气体放入其它较低压力的吸附塔内以均衡气压；

步骤c、逆放，在所述步骤b均压结束后，逆着吸附方向将所有吸附塔的气力降至常压，此时被吸附的二氧化碳开始从吸附塔的吸附剂中解吸出来，逆放解吸气返回至富氧烟气水洗步骤进气管道P1；

步骤d、抽真空，在所述步骤c逆放结束后，逆着吸附方向对所有吸附塔采用真空泵抽真空以进一步降低压力，使被吸附的二氧化碳完全解吸出来；

步骤e、重复步骤a-d，实现干燥高压低温富氧混合气在所述变压吸附净化系统F中连续脱除二氧化碳以获得低露点高纯度氧气。

9.根据权利要求6所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述第一水洗塔A1的洗涤水进行第一闭路循环，并且所述第一闭路循环具体为：从界区外的常温水通过管道P13进入第一水洗塔A1，在第一水洗塔A1中，洗涤水通过规整填料Y1的作用与高温富氧烟气进行常温接触洗涤换热，洗涤换热后的洗涤水通过排水管P14自流回水；

所述第二水洗塔A2的低温洗涤水进行第二闭路循环，并且所述第二闭路循环具体为：第二水洗塔A2洗涤水回水通过管道P9进入低温换热器H热侧，换热得到的低温水通过管道P8回到第二水洗塔A2，在第二水洗塔A2中，低温水通过规整填料Y2的作用与从第一水洗塔A1中排出的富氧混合气进行低温接触换热，低温换热后的洗涤水通过管道P9输送至低温换热器H热侧。

10.根据权利要求6所述的回收方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述低温换热器H的冷侧进行第一冷侧闭路循环，并且所述第一冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P7进入低温换热器H冷侧，换热得到的中温水通过管道P10回到冷水机组G1入口；

在所述步骤2中，所述压缩机出口换热器C的冷侧水进行第二冷侧闭路循环，并且所述第二冷侧闭路循环具体为：冷水机组G1制取的低温水通过管道P11进入压缩机出口换热器C冷侧，换热得到的中温水通过管道P12回到冷水机组G1入口。