一種還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐燃燒污染排放控制的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]NOx是形成二次細(xì)粒子(PM2.5)的重要前體物，汽車尾氣、煤炭以及天然氣燃燒是NOx的主要排放源。2012年8月?2013年7月在北京市包括城市背景、城區(qū)、郊區(qū)以及邊界傳輸點(diǎn)在內(nèi)的9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位進(jìn)行大氣細(xì)顆粒物PM2.5樣品的采集與分析，共獲得486個(gè)有效樣本，分析結(jié)果表明，NOx是重污染過程累積效應(yīng)比較明顯且貢獻(xiàn)相對較高的二次粒子前體物[1]。雖然天然氣是一種相對清潔的能源，排放的SOx和顆粒物較少，但NOx排放與煤炭相當(dāng)，隨著城市對環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，天然氣燃料使用量也將越來越大，北京市未來5?10年天然氣燃燒排放的NOx將超過煤炭和汽車成為最大排放源，因此天然氣燃燒產(chǎn)生NOx污染問題也越來越受到重視。北京市2015年頒布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，將NOx的最高允許排放濃度由150mg.m3分階段嚴(yán)格至80mg.m 3和30mg.m 3，302由20mg.m3嚴(yán)格至1mg.m 3，顆粒物由1mg.m 3嚴(yán)格至5mg.m 3。國際上，一些環(huán)境管控嚴(yán)格的發(fā)達(dá)國家對鍋爐排放更加嚴(yán)格，其中NOx排放濃度限值低于18mg.m3，且有加嚴(yán)趨勢。
[0003]目前，凈化處理天然氣燃燒排放的NOx比較成熟的技術(shù)為選擇性催化還原(SCR)和選擇性非催化還原(SNCR)，多用于大型燃?xì)忮仩t或燃?xì)怆姀S，其中僅SCR能夠達(dá)到30mg
?m3的排放水平，但對于數(shù)量上占90%左右的中小燃?xì)忮仩t，由于負(fù)荷通常不穩(wěn)定，控制系統(tǒng)不夠完善，運(yùn)行管理水平較低，建立氨制備系統(tǒng)十分復(fù)雜，采用SCR技術(shù)或不能達(dá)標(biāo)或氨逃逸造成二次污染。天然氣采用低氮燃燒技術(shù)比較適合中小鍋爐，治理成本低，采用超低氮燃燒技術(shù)的NOx排放濃度能夠達(dá)到30mg.m 3的排放水平，但技術(shù)要求高，目前僅個(gè)別國家采用。天然氣燃燒產(chǎn)生的白煙排放將是我國特別是北方地區(qū)未來需要重點(diǎn)解決的問題，國外有些發(fā)達(dá)國家將白煙也作為一種污染。每m3天然氣燃燒產(chǎn)生1.6kg左右的水，約為煤炭燃燒的5倍，在不利氣象條件下排放大量的水汽會(huì)加重霧霾。天然氣燃燒產(chǎn)生的大量水汽表明煙氣中存在大量潛熱，回收煙氣余熱對充分利用寶貴的天然氣能源具有重要意義。
[0004]通過氧化吸收法去除煙氣中的NOx，具有方法簡單、能夠消除白煙、NOx去除率高、特別適合中小鍋爐等優(yōu)點(diǎn)，但投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，無法兼顧去除率及成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種NOx去除效率高且成本低的還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種NOx去除效率高且成本低的還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的裝置。
[0007]本發(fā)明的還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法，包括如下步驟:
[0008]S10、將煙氣降溫除水；
[0009]S20、采用Na2S溶液為吸收溶液還原吸收煙氣中NOx及SO2;
[0010]S30、處理吸收溶液乏液。
[0011]可選的，所述步驟SlO中，通過氣/液換熱器對煙氣進(jìn)行降溫除水后得到除水后的煙氣和煙氣冷凝水，所述降溫為降至溫度50°C以下。通過降低煙氣溫度冷凝除水，消除了煙氣中的白煙，并且通過對煙氣降溫回收利用煙氣余熱，如用于加熱供暖用水可以使鍋爐節(jié)約3%左右的天然氣使用量。
[0012]可選的，所述步驟S20中，為了能夠更大程度地還原吸收煙氣中的NOx，降溫除水后的煙氣進(jìn)入還原吸收塔，通過5?30%質(zhì)量濃度的Na2S水溶液作為吸收溶液還原吸收煙氣中的NOx，主要反應(yīng)為:
[0013]Na2S+2H20 = H2S+2Na0H
[0014]Na2S+H20 = NaHS+NaOH
[0015]4H2S+6N0 = N2+2N20+4S+4H20
[0016]NaHS+N20 = N2+S+NaOH。
[0017]可選的，所述步驟S20中，所述還原塔采用噴霧塔、波紋填料塔或板式塔中的一種。
[0018]可選的，為了能夠更大程度地還原吸收煙氣中的NOx，所述降溫后的煙氣通過還原塔的停留時(shí)間不少于ls，液氣比5?25L.m3o
[0019]可選的，所述步驟S30具體為:還原吸收溶液乏液部分霧化后用于中和降溫前的煙氣中的可溶性酸性氣體，以防止設(shè)備腐蝕，中和后的煙氣通過氣/液換熱器后產(chǎn)生的冷凝水可用于水暖鍋爐補(bǔ)水。其余的還原吸收溶液乏液直接送至附近堿液用戶或濃縮干燥為固狀堿出售，沉淀的單質(zhì)硫集中回收。
[0020]本發(fā)明還提供了一種還原處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的裝置，包括三通煙道、氣/液換熱器、還原吸收塔、引風(fēng)機(jī)和排放筒；
[0021]所述三通煙道與鍋爐的煙氣出口連接，三通煙道的一個(gè)出口通過輸煙管道與所述氣/液換熱器煙氣進(jìn)口連接，另一出口與排放筒連接，所述氣/液換熱器的煙氣出口與還原吸收塔下部的煙氣進(jìn)口連接，所述還原吸收塔頂部的煙氣出口與所述引風(fēng)機(jī)入口連接，所述引風(fēng)機(jī)的出口與所述排放筒連接。
[0022]可選的，所述還原吸收塔底部的還原吸收液出口通過還原吸收液輸送管道與還原吸收塔上部的還原吸收液入口連接，所述還原吸收液輸送管道上設(shè)置有循環(huán)栗，以便將還原吸收溶液從還原吸收塔底部送至還原吸收塔頂部使其自上至下與煙氣逆流接觸，還原煙氣中的NOx，同時(shí)吸收SOjP洗滌顆粒物。
[0023]可選的，本發(fā)明的還原處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的裝置還包括吸收液乏液霧化及儲(chǔ)存裝置，所述還原吸收液輸送管道還與所述吸收液乏液霧化及儲(chǔ)存裝置連通，所述吸收液乏液霧化及儲(chǔ)存裝置還與輸煙管道連通，以便將部分還原吸收溶液乏液霧化后噴入輸煙管道中用于中和降溫前的煙氣中的可溶性酸性氣體，以防止設(shè)備腐蝕，中和后的煙氣通過氣/液換熱器后產(chǎn)生的冷凝水可用于水暖鍋爐補(bǔ)水。
[0024]可選的，所述氣/液換熱器的冷凝水出口連接有冷凝水儲(chǔ)罐，以便收集煙氣通過氣/液換熱器后產(chǎn)生的冷凝水，然后用于水暖鍋爐補(bǔ)水。
[0025]本發(fā)明的還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法或裝置，適合所有燃?xì)忮仩t，特別適合于中小型鍋爐，通過Na2S溶液還原吸收煙氣中NOx及SO2，NOx的去除率能夠達(dá)到80%以上，而且運(yùn)行成本比氧化吸收法成本低50%以上。另外，通過降低煙氣溫度冷凝除水消除了煙氣中的白煙，并且通過對煙氣降溫回收利用煙氣余熱。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中標(biāo)記示意為:1 —三通煙道；2_氣/液換熱器；3 —還原吸收塔；4 —引風(fēng)機(jī)；5 一排放筒；6 —輸煙管道；7 —還原吸收液輸送管道；8 —循環(huán)栗；9 一吸收液乏液霧化及儲(chǔ)存裝置；10 —冷凝水儲(chǔ)罐；11 一用戶供暖回水管；12 —用戶供暖送水管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0029]實(shí)施例1
[0030]本實(shí)施例的還原吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法，包括如下步驟:
[0031]S101、通過氣/液換熱器對初始煙氣進(jìn)行降溫除水后得到除水后的煙氣和煙氣冷凝水，所述降溫為降至溫度50°C以下；
[0032]S102、采用5%質(zhì)量濃度的Na2S水溶液作為吸收溶液在還原塔中還原吸收煙氣中NOx，主要反應(yīng)為:
[0033]Na2S+2H20 = H2S+2Na0H
[0034]Na2S+H20 = NaHS+NaOH
[0035]4H2S+6N0 = N2+2N20+4S+4H20
[0036]NaHS+N20 = N2+S+NaOH。
[0037]所述降溫后的煙氣通過還原吸收塔的停留時(shí)間ls，液氣比1L.Hi30
[0038]S103、還原吸收溶液乏液部分霧化后用于中和降溫前的煙氣中的可溶性酸性氣體，以防止設(shè)備腐蝕，中和后的煙氣通過氣/液換熱器后產(chǎn)生的冷凝水用于水暖鍋爐補(bǔ)水。其余的還原吸收溶液乏液直接送至附近堿液用戶或濃縮干燥為固狀堿出售，沉淀的單質(zhì)硫集中回收。