一种还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锅炉燃烧污染排放控制的环境保护领域，尤其涉及一种还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法及装置。
【背景技术】
[0002]NOx是形成二次细粒子(PM2.5)的重要前体物，汽车尾气、煤炭以及天然气燃烧是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、城区、郊区以及边界传输点在内的9个监测点位进行大气细颗粒物PM2.5样品的采集与分析，共获得486个有效样本，分析结果表明，NOx是重污染过程累积效应比较明显且贡献相对较高的二次粒子前体物[1]。虽然天然气是一种相对清洁的能源，排放的SOx和颗粒物较少，但NOx排放与煤炭相当，随着城市对环境质量要求越来越高，天然气燃料使用量也将越来越大，北京市未来5?10年天然气燃烧排放的NOx将超过煤炭和汽车成为最大排放源，因此天然气燃烧产生NOx污染问题也越来越受到重视。北京市2015年颁布的《锅炉大气污染物排放标准》，将NOx的最高允许排放浓度由150mg.m3分阶段严格至80mg.m 3和30mg.m 3，302由20mg.m3严格至1mg.m 3，颗粒物由1mg.m 3严格至5mg.m 3。国际上，一些环境管控严格的发达国家对锅炉排放更加严格，其中NOx排放浓度限值低于18mg.m3，且有加严趋势。
[0003]目前，净化处理天然气燃烧排放的NOx比较成熟的技术为选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)，多用于大型燃气锅炉或燃气电厂，其中仅SCR能够达到30mg
?m3的排放水平，但对于数量上占90%左右的中小燃气锅炉，由于负荷通常不稳定，控制系统不够完善，运行管理水平较低，建立氨制备系统十分复杂，采用SCR技术或不能达标或氨逃逸造成二次污染。天然气采用低氮燃烧技术比较适合中小锅炉，治理成本低，采用超低氮燃烧技术的NOx排放浓度能够达到30mg.m 3的排放水平，但技术要求高，目前仅个别国家采用。天然气燃烧产生的白烟排放将是我国特别是北方地区未来需要重点解决的问题，国外有些发达国家将白烟也作为一种污染。每m3天然气燃烧产生1.6kg左右的水，约为煤炭燃烧的5倍，在不利气象条件下排放大量的水汽会加重雾霾。天然气燃烧产生的大量水汽表明烟气中存在大量潜热，回收烟气余热对充分利用宝贵的天然气能源具有重要意义。
[0004]通过氧化吸收法去除烟气中的NOx，具有方法简单、能够消除白烟、NOx去除率高、特别适合中小锅炉等优点，但投资和运行费用较高，无法兼顾去除率及成本。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提供一种NOx去除效率高且成本低的还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种NOx去除效率高且成本低的还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的装置。
[0007]本发明的还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法，包括如下步骤:
[0008]S10、将烟气降温除水；
[0009]S20、采用Na2S溶液为吸收溶液还原吸收烟气中NOx及SO2;
[0010]S30、处理吸收溶液乏液。
[0011]可选的，所述步骤SlO中，通过气/液换热器对烟气进行降温除水后得到除水后的烟气和烟气冷凝水，所述降温为降至温度50°C以下。通过降低烟气温度冷凝除水，消除了烟气中的白烟，并且通过对烟气降温回收利用烟气余热，如用于加热供暖用水可以使锅炉节约3%左右的天然气使用量。
[0012]可选的，所述步骤S20中，为了能够更大程度地还原吸收烟气中的NOx，降温除水后的烟气进入还原吸收塔，通过5?30%质量浓度的Na2S水溶液作为吸收溶液还原吸收烟气中的NOx，主要反应为:
[0013]Na2S+2H20 = H2S+2Na0H
[0014]Na2S+H20 = NaHS+NaOH
[0015]4H2S+6N0 = N2+2N20+4S+4H20
[0016]NaHS+N20 = N2+S+NaOH。
[0017]可选的，所述步骤S20中，所述还原塔采用喷雾塔、波纹填料塔或板式塔中的一种。
[0018]可选的，为了能够更大程度地还原吸收烟气中的NOx，所述降温后的烟气通过还原塔的停留时间不少于ls，液气比5?25L.m3o
[0019]可选的，所述步骤S30具体为:还原吸收溶液乏液部分雾化后用于中和降温前的烟气中的可溶性酸性气体，以防止设备腐蚀，中和后的烟气通过气/液换热器后产生的冷凝水可用于水暖锅炉补水。其余的还原吸收溶液乏液直接送至附近碱液用户或浓缩干燥为固状碱出售，沉淀的单质硫集中回收。
[0020]本发明还提供了一种还原处理天然气锅炉烟气中污染物的装置，包括三通烟道、气/液换热器、还原吸收塔、引风机和排放筒；
[0021]所述三通烟道与锅炉的烟气出口连接，三通烟道的一个出口通过输烟管道与所述气/液换热器烟气进口连接，另一出口与排放筒连接，所述气/液换热器的烟气出口与还原吸收塔下部的烟气进口连接，所述还原吸收塔顶部的烟气出口与所述引风机入口连接，所述引风机的出口与所述排放筒连接。
[0022]可选的，所述还原吸收塔底部的还原吸收液出口通过还原吸收液输送管道与还原吸收塔上部的还原吸收液入口连接，所述还原吸收液输送管道上设置有循环栗，以便将还原吸收溶液从还原吸收塔底部送至还原吸收塔顶部使其自上至下与烟气逆流接触，还原烟气中的NOx，同时吸收SOjP洗涤颗粒物。
[0023]可选的，本发明的还原处理天然气锅炉烟气中污染物的装置还包括吸收液乏液雾化及储存装置，所述还原吸收液输送管道还与所述吸收液乏液雾化及储存装置连通，所述吸收液乏液雾化及储存装置还与输烟管道连通，以便将部分还原吸收溶液乏液雾化后喷入输烟管道中用于中和降温前的烟气中的可溶性酸性气体，以防止设备腐蚀，中和后的烟气通过气/液换热器后产生的冷凝水可用于水暖锅炉补水。
[0024]可选的，所述气/液换热器的冷凝水出口连接有冷凝水储罐，以便收集烟气通过气/液换热器后产生的冷凝水，然后用于水暖锅炉补水。
[0025]本发明的还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法或装置，适合所有燃气锅炉，特别适合于中小型锅炉，通过Na2S溶液还原吸收烟气中NOx及SO2，NOx的去除率能够达到80%以上，而且运行成本比氧化吸收法成本低50%以上。另外，通过降低烟气温度冷凝除水消除了烟气中的白烟，并且通过对烟气降温回收利用烟气余热。
【附图说明】
[0026]图1为本发明还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的装置的结构示意图。
[0027]图中标记示意为:1 —三通烟道；2_气/液换热器；3 —还原吸收塔；4 —引风机；5 一排放筒；6 —输烟管道；7 —还原吸收液输送管道；8 —循环栗；9 一吸收液乏液雾化及储存装置；10 —冷凝水储罐；11 一用户供暖回水管；12 —用户供暖送水管。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0029]实施例1
[0030]本实施例的还原吸收处理天然气锅炉烟气中污染物的方法，包括如下步骤:
[0031]S101、通过气/液换热器对初始烟气进行降温除水后得到除水后的烟气和烟气冷凝水，所述降温为降至温度50°C以下；
[0032]S102、采用5%质量浓度的Na2S水溶液作为吸收溶液在还原塔中还原吸收烟气中NOx，主要反应为:
[0033]Na2S+2H20 = H2S+2Na0H
[0034]Na2S+H20 = NaHS+NaOH
[0035]4H2S+6N0 = N2+2N20+4S+4H20
[0036]NaHS+N20 = N2+S+NaOH。
[0037]所述降温后的烟气通过还原吸收塔的停留时间ls，液气比1L.Hi30
[0038]S103、还原吸收溶液乏液部分雾化后用于中和降温前的烟气中的可溶性酸性气体，以防止设备腐蚀，中和后的烟气通过气/液换热器后产生的冷凝水用于水暖锅炉补水。其余的还原吸收溶液乏液直接送至附近碱液用户或浓缩干燥为固状碱出售，沉淀的单质硫集中回收。