一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝的制作方法
【專利摘要】一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝，屬于氮氧化物凈化和熱能回收【技術(shù)領(lǐng)域】。首先使用多級(jí)耐腐蝕材料制造的換熱器對(duì)排放氣體降溫，并在最后一級(jí)使用熱泵技術(shù)降低至較低溫度，降溫過(guò)程中回收熱能。降溫后的氣體使用可再生的吸附裝置及吸附NOx的吸附劑凈化，在吸附NOx的吸附劑飽和后進(jìn)行脫附再生，脫附出來(lái)的高濃度氣體NOx用水吸收成為硝酸。此系統(tǒng)中將煙氣降到較低溫度是吸附凈化的必要條件，而吸附凈化又保證了高效熱能回收后的低溫?zé)煔獠粫?huì)再有HNO3、HNO2腐蝕金屬管路，因此NOx吸附凈化和熱能回收的協(xié)同互補(bǔ)系統(tǒng)同時(shí)解決了NOx氣體污染凈化、高效熱能回收和管路系統(tǒng)腐蝕等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃?xì)忮仩t排放煙氣的氮氧化物(NOx)凈化和熱能回收工藝，具體有:金屬換熱器、耐腐蝕材料制做的換熱器、熱泵、裝有吸附NOx專用吸附劑的吸附裝置，對(duì)吸附劑進(jìn)行再生的再生系統(tǒng)，再生時(shí)多級(jí)吸收制成硝酸的生產(chǎn)系統(tǒng)，屬于氮氧化物凈化和熱能回收【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)國(guó)內(nèi)許多城市出現(xiàn)較多的霧霾天氣，主要原因是工業(yè)發(fā)展、汽車(chē)數(shù)量增加等導(dǎo)致。工業(yè)鍋爐(包括窯爐和燃?xì)忮仩t等)以及內(nèi)燃機(jī)燃燒所產(chǎn)生的NOx大量增加，排放到大氣中與空氣中水形成氣溶膠，成為霧霾的一個(gè)重要組成部分。工業(yè)鍋爐、內(nèi)燃機(jī)等燃燒時(shí)的助燃劑大多數(shù)使用空氣，空氣中的N2和O2在這些燃燒到達(dá)700°C以上的條件下可化合形成NOx，溫度越高化合的量就越大。由于低于700°C時(shí)燃燒困難，因此這些燃燒情況均大于700°C或更高。因此燃燒煙氣中必然出現(xiàn)大量NOx，成為重要污染源。現(xiàn)在為了能解決NOx排放問(wèn)題，許多燃燒爐采用低溫燃燒技術(shù)，減少了燃燒后NOx的含量，但含量依然較高。另一種方法是采用催化還原技術(shù)，將NOx用還原劑如NH3、C0、CH4在催化劑條件下大于400°C溫度時(shí)反應(yīng)生成N2、H20、C02等。這些方法可以減少NOx的排放量，但需要成本高，耗能高，且效率有限，經(jīng)濟(jì)性也不如吸附法處理NOx好。催化反應(yīng)必須大于400°C以上，需要額外耗能，而吸附法是需要降低溫度，凈化的同時(shí)回收了熱能。吸附法的凈化程度高，凈化后實(shí)際需要的排放濃度均可以達(dá)到。在實(shí)驗(yàn)中，吸附效率控制在60%?80%的時(shí)候，排放尾氣中NOx含量只有60?30mg/m3。鍋爐熱能回收方面，由于燃燒煙氣中含有大量NOx，煙氣低于10(TC時(shí)形成酸性液體，目前廣泛使用的鍋爐節(jié)能熱交換器都是金屬材料，氣體管道、煙囪等也都是金屬材料，不能抵抗腐蝕，因此目前實(shí)際應(yīng)用的鍋爐熱交換系統(tǒng)中，煙氣往往只能通過(guò)換熱降溫到100攝氏度左右就直接排放，以避免腐蝕設(shè)備和管道。但煙氣中最值得回收的大量熱能在于其中水蒸氣在90°C?50°C的降溫過(guò)程中釋放的潛熱，因此目前應(yīng)用的鍋爐節(jié)能設(shè)備大都只能回收氣體在100°C以上的顯熱，而與之相比更加巨大的潛熱無(wú)法有效回收，節(jié)能效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明工藝特點(diǎn)和能解決的問(wèn)題如下:
[0004]1.凈化燃?xì)忮仩t(包括窯爐、供熱鍋爐、燃?xì)獍l(fā)電等)及內(nèi)燃機(jī)、燃燒排放氣的尾氣中NOx污染及熱能回收。對(duì)煙氣進(jìn)行降溫后利用吸附裝置以及NOx的專用吸附劑進(jìn)行吸附凈化NOx，使排放達(dá)標(biāo)，且凈化的效率很高。
[0005]2.吸附凈化工藝有別于耗能高且控制復(fù)雜的催化還原凈化方式，常溫吸附本身是節(jié)能、簡(jiǎn)便的氣體凈化方式。
[0006]3.吸附凈化的條件是常溫(20?30°C)，這就要求燃燒煙氣的熱能需要釋放，并且釋放的熱能包含了大量的潛熱，使得回收成為可行，節(jié)約了燃料，減少了碳排放。
[0007]4.防腐石墨聚丙烯換熱器和吸附凈化的復(fù)合應(yīng)用，解決了從降溫到凈化和排放的整個(gè)流程中NOx形成酸性液體腐蝕設(shè)備及管道的問(wèn)題。
[0008]5.腐蝕問(wèn)題解決后，就可以將燃燒煙氣從100°C以上降低至20?30°C，解決了回收最主要的水蒸氣潛熱的問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用使用多級(jí)換熱方式，并使用熱泵技術(shù)輔助，可以將煙氣溫度降到理想狀態(tài)，回收冷凝水的潛熱和煙氣顯熱。
[0009]6.當(dāng)吸附劑吸附了大量NOx，排出的氣體接近當(dāng)?shù)丨h(huán)保標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為吸附劑已經(jīng)達(dá)到使用飽和，可對(duì)吸附劑進(jìn)行再生。
[0010]7.吸附劑再生采用小氣量、負(fù)壓加溫復(fù)合方法，將吸附的NOx解析出來(lái)，這時(shí)排出的氣體中的NOx濃度較高。
[0011]8.含高濃度NOx的氣體可用多級(jí)水吸收的方法，吸收形成硝酸。被吸附的NOx在有氧氣的情況下，在吸附劑表面催化、氧化的作用下，NO被不斷氧化，基本已氧化為N02，多次循環(huán)吸收后，氣體中的NOx濃度很低時(shí)，將剩余少量氣體再次送回凈化裝置，以確保系統(tǒng)的封閉性，對(duì)環(huán)境不造成任何影響。
[0012]鍋爐燃燒出口的煙氣，一般的溫度在110°C?150°C左右。本發(fā)明的流程，以風(fēng)機(jī)為整個(gè)系統(tǒng)氣體流動(dòng)的動(dòng)力源，使鍋爐排放的高溫?zé)煔膺M(jìn)入系統(tǒng)，首先利用煙氣降溫及余熱回收系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，同時(shí)通過(guò)換熱回收煙氣所含熱能。使用多級(jí)換熱實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的裝置，其特征在于，包括三部分:煙氣降溫與熱回收系統(tǒng)、NOx吸附系統(tǒng)、NOx吸附劑脫附再生系統(tǒng)，煙氣降溫與熱回收系統(tǒng)包括金屬換熱器、第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器、第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器，NOx吸附系統(tǒng)包括NOx吸附設(shè)備和風(fēng)機(jī)，NOx吸附劑脫附再生系統(tǒng)包括真空泵、多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)和硝酸收集器；其中金屬換熱器、第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器、第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器均設(shè)有用于氣體管路中氣體冷凝水排出的氣體冷凝水排除口，每個(gè)氣體冷凝水排除口分別與冷凝水收集器連接，金屬換熱器的煙氣尾氣出口與第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器的煙氣尾氣進(jìn)口連接，第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器的煙氣尾氣出口第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器煙氣尾氣進(jìn)口連接，第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器煙氣尾氣出口與NOx吸附設(shè)備連接，NOx吸附設(shè)備與風(fēng)機(jī)連接，同時(shí)NOx吸附設(shè)備還與真空泵連接，真空泵與多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)的進(jìn)氣口連接，NOx吸收系統(tǒng)底部的液體回收裝置與硝酸收集器連接，NOx吸收系統(tǒng)頂部與NOx吸附設(shè)備連接，NOx吸附設(shè)備與風(fēng)機(jī)和真空泵之間的連接均可進(jìn)行開(kāi)通和閉合的切換。
[0014]第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器也可進(jìn)行不與金屬換熱器連接的調(diào)變。金屬換熱器和第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器采用冷卻水進(jìn)行冷卻，第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器則與熱泵機(jī)組連接進(jìn)行冷卻。
[0015]多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)一般為常規(guī)的多級(jí)氣體吸收塔。
[0016]NOx吸附設(shè)備內(nèi)裝有NOx吸附劑，同時(shí)NOx吸附設(shè)備內(nèi)還設(shè)有加熱設(shè)備。
[0017]一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝流程，其特征在于，
[0018](I)處理煙氣尾氣溫度在110°C?150°C，煙氣降溫及余熱回收系統(tǒng)的換熱級(jí)數(shù)最少為兩級(jí)；所處理煙氣尾氣溫度大于等于120°C時(shí)，石墨聚丙烯換材料會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度下降的問(wèn)題，這種情況要在石墨聚丙烯換熱器前設(shè)置一級(jí)金屬換熱器，換熱為氣液熱交換，使得大于等于120°C煙氣尾氣先經(jīng)過(guò)一級(jí)金屬換熱器降溫降至不低于100°C，優(yōu)選100°C，一級(jí)金屬換熱器降溫過(guò)程使得煙氣尾氣的部分熱量回收，用于供暖鍋爐系統(tǒng)，將部分供暖的鍋爐回水(一級(jí)金屬換熱器的低溫水)引入，經(jīng)過(guò)一級(jí)金屬換熱器加溫到供暖溫度直接供暖，或提升溫度后再進(jìn)入鍋爐，作為鍋爐的輔助加熱，在一級(jí)金屬換熱器中部分煙氣尾氣中的水蒸氣冷凝為冷凝水并收集；若所處理煙氣尾氣溫度低于120°C時(shí)，直接進(jìn)入下一步；
[0019](2)從一級(jí)金屬換熱器出來(lái)的煙氣尾氣或者未進(jìn)行一級(jí)金屬換熱器降溫的且溫度低于120°C的原煙氣尾氣進(jìn)入石墨聚丙烯換熱器(2)，將進(jìn)入石墨聚丙烯換熱器(2)的煙氣尾氣冷卻到50-70°C，石墨聚丙烯換熱器(2)內(nèi)煙氣尾氣與水進(jìn)行熱交換，此過(guò)程稱為高溫?fù)Q熱階段，在此高溫?fù)Q熱階段，煙氣尾氣中的水蒸氣的大量潛熱以及部分顯熱放出，可以回收大量的熱能，在此煙氣尾氣過(guò)程，煙氣尾氣中的大部分水蒸氣變成水，同時(shí)還有少部分NOx溶于水中，形成濃度較低的硝酸和亞硝酸,其PH值在6?5.5 ;
[0020](3)從石墨聚丙烯換熱器(2)排出的煙氣尾氣進(jìn)入下一級(jí)石墨聚丙烯換熱器(3)，使得煙氣尾氣溫度降至20-30°C，此級(jí)石墨聚丙烯換熱器采用熱泵機(jī)組(5)進(jìn)行換熱，同時(shí)在此降溫過(guò)程，同樣有冷凝水生成并收集；
[0021](4)被降溫至20_30°C的煙氣尾氣直接進(jìn)入密封的吸附床裝有NOx吸附劑的NOx吸附設(shè)備中進(jìn)行吸附NOx，排氣筒(11)經(jīng)由風(fēng)機(jī)與NOx吸附設(shè)備連接，風(fēng)機(jī)(7)為整個(gè)系統(tǒng)氣體流動(dòng)的提供動(dòng)力源。
[0022]NOx吸附劑飽和后，使用減壓脫附方法，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)經(jīng)由真空泵⑶與NOx吸附設(shè)備進(jìn)行連接，用真空泵(8)對(duì)密封的NOx吸附設(shè)備進(jìn)行減壓；Ν0χ吸附設(shè)備中還設(shè)有加熱裝置用于對(duì)NOx吸附設(shè)備中的氣體加熱，一般使得NOx吸附設(shè)備內(nèi)的溫度高于NOx吸附設(shè)備所在的環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理；真空泵(8)從NOx吸附設(shè)備中抽出的含有NOx的氣體進(jìn)入多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)為一般的多級(jí)氣體吸收裝置，NOx采用水吸收生成硝酸溶液從NOx吸收系統(tǒng)(9)底部排出并進(jìn)行收集，NOx吸收系統(tǒng)(9)上部排出的氣體回流至NOx吸附設(shè)備中；脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
[0023]上述三個(gè)換熱器從煙氣尾氣回收的熱量進(jìn)行再利用。
[0024]上述所用吸附劑優(yōu)選為201410139466.x公開(kāi)的吸附劑。
[0025]本發(fā)明的特點(diǎn):
[0026]1.鍋爐燃燒出口的煙氣Al或A2，一般的溫度在110°C?150°C左右。本發(fā)明的流程，以風(fēng)機(jī)(7)為整個(gè)系統(tǒng)氣體流動(dòng)的動(dòng)力源，使鍋爐排放的高溫?zé)煔膺M(jìn)入系統(tǒng)，首先利用煙氣降溫及余熱回收系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行降溫，同時(shí)通過(guò)換熱回收煙氣所含熱能。使用多級(jí)換熱實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。
[0027]2.煙氣降溫及余熱回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)的換熱級(jí)數(shù)最少為兩級(jí)。如果所處理鍋爐煙氣大于等于120°C，石墨聚丙烯換材料會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度下降的問(wèn)題，這種情況要在石墨聚丙烯換熱器前設(shè)置一級(jí)金屬換熱器(I)，將煙氣Al降至100°C。煙氣Al進(jìn)入換熱器(I)，換熱為氣液交換，如果是用于供暖鍋爐系統(tǒng)，可以將部分供暖的鍋爐回水或低溫水(BI)引入，經(jīng)過(guò)換熱加溫到供暖溫度(Cl)直接供暖，或提升溫度后再進(jìn)入鍋爐，作為鍋爐的輔助加熱。這兩種處理方法熱能回收和節(jié)能減排效果是相同的。如果不是供暖鍋爐，其他的情況如燃?xì)獍l(fā)電等，則將低溫水換熱后可以用作其他用途。在這級(jí)換熱流程上，煙氣溫度控制在不低于100°C，不會(huì)出現(xiàn)冷凝腐蝕等問(wèn)題，因此使用金屬換熱器保證能耐受高溫，同時(shí)不會(huì)被腐蝕。在這一級(jí)流程中，主要是回收了煙氣的部分顯熱，換熱使用的水量相對(duì)較少。
[0028]3.經(jīng)過(guò)金屬換熱器(2)降溫后的氣體El進(jìn)入下一級(jí)石墨聚丙烯換熱器(2)。如果鍋爐出口的煙氣溫度不高于120°C (圖中A2)，也可以不使用金屬換熱器(I)，而是直接讓煙氣A2進(jìn)入石墨聚丙烯換熱器(2)。這一級(jí)使用石墨聚丙烯換熱器，目的是將煙氣溫度降到70°C?50°C (我們可以稱之為高溫?fù)Q熱階段)。這一級(jí)水蒸氣的潛熱大量放出，再加上煙氣的顯熱，可以回收大量熱能，是整個(gè)流程里熱能回收的重要階段。換熱器里煙氣與水進(jìn)行熱交換，水溫和煙氣溫度在一定范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，可以根據(jù)吸熱后水的利用方式?jīng)Q定水溫，例如供暖系統(tǒng)中，加溫后的水要直接用于供暖，則煙氣和水在換熱后溫度都要調(diào)節(jié)得較高，如果加溫后的水進(jìn)入鍋爐再次加熱，則水溫和煙氣換熱后溫度均調(diào)節(jié)低一些。在降溫過(guò)程中，煙氣中的水蒸氣變成水，還有少部分NOx溶于水中，形成濃度較低的硝酸和亞硝酸，其PH值在6?5.5。一般金屬換熱器不能長(zhǎng)期承受這樣的酸腐蝕，而使用石墨聚丙烯材料則完全不受酸影響。
[0029]4.煙氣E2經(jīng)過(guò)上一級(jí)降溫后進(jìn)入到最后一級(jí)換熱器(3)，溫度由70°C?50°C降溫到30°C?20°C。這一級(jí)換熱系統(tǒng)使用了熱泵機(jī)組(5)，熱泵機(jī)組降低源水測(cè)(5-Y)的水溫(一般降到<10°C )，利用這部分水循環(huán)在換熱器(3)中與煙氣換熱，以最大限度增大氣液溫差，使氣體溫度可能被降低到預(yù)計(jì)范圍以內(nèi)。同時(shí)熱泵機(jī)組將這部分水換出的熱能輸送給負(fù)載側(cè)，負(fù)載側(cè)(5-X)被加熱的水也是由供暖系統(tǒng)中的低溫水部分引入，這部分水可通過(guò)熱泵將溫度升高到可直接應(yīng)用的溫度。通過(guò)這個(gè)流程利用熱泵將煙氣降到更低溫度，同時(shí)有效使用了回收的能源。熱泵機(jī)組的能效比> =1:4，因此熱泵機(jī)組耗電的同時(shí)回收了4倍于所消耗電能的熱能，總體是很節(jié)能的。
[0030]5.關(guān)于回收熱能的計(jì)算:
[0031]按煙氣從100°C降到20°C計(jì)算，以10蒸噸鍋爐燃燒排放10000m3/h的煙氣量為例:
[0032]燃燒天然氣，含有20 %的水蒸氣，天然氣的高位發(fā)熱量減去低位發(fā)熱量，就是水蒸氣潛熱。
[0033]Im3天然氣燃燒產(chǎn)生約1m3煙氣，1000mVh煙氣由1000m3/h的天然氣燃燒產(chǎn)生。
[0034]100mVh天然氣高位發(fā)熱量為9650*1000千卡，低位發(fā)熱量為8704*1000千卡，差值其(9650-8704)*1000 = 946000千卡即為水蒸氣冷凝后的可提供的熱能。100°C時(shí)熱量為946000千卡。200C時(shí)水的熱量為946000*2.31%= 21852.6千卡，其差值為924147.4千卡。
[0035]煙氣顯熱(按熱容0.3 計(jì))為 10000* (100°C-20°C )*0.3 = 240000 千卡。
[0036]總回收熱量為924147.4+240000 = 1164147.4 千卡。
[0037]天然氣熱值按8000千卡/m3計(jì)算(北京地區(qū)均值)，可節(jié)約天然氣:1164147.4/8000 = 145.5m3/h。
[0038]6.當(dāng)煙氣溫度降到20?30°C時(shí)(煙氣E3)，便可進(jìn)入裝有吸附NOx吸附劑的吸附床層(吸附設(shè)備⑥)對(duì)NOx進(jìn)行吸附。NOx專用吸附劑對(duì)NOx的吸附效率由工程設(shè)計(jì)決定，較好的狀態(tài)下初始吸附效率>99%。NOx專用吸附劑理論的飽和吸附量為10%左右(質(zhì)量比)。飽和吸附效率75%。從吸附裝置出來(lái)的煙氣中NOx的含量在實(shí)際應(yīng)用時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，吸附劑飽和時(shí)濃度為30?50mg/m3。而在飽和之前濃度均小于此數(shù)據(jù)。
[0039]7.吸附劑飽和后，使用減壓脫附方法，用真空泵⑧對(duì)密封的吸附裝置進(jìn)行減壓。吸附設(shè)備(6)帶有加溫裝置，可以對(duì)吸附設(shè)備中的氣體加熱，加熱溫度設(shè)計(jì)為高于環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理。脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
[0040]8.脫附出來(lái)的氣體含有高濃度NOx，可用多級(jí)吸收裝置，以水為吸收介質(zhì)進(jìn)行吸收，制成副產(chǎn)品硝酸。吸收到最后的氣體中可能還有很低濃度的NOx，將最終的氣體再次通入吸附裝置，可由吸附劑吸附這部分少量的NOx，整體流程做到封閉循環(huán)和零排放，不產(chǎn)生二次污染。
[0041]9.本發(fā)明工藝主要特點(diǎn)是:第一是協(xié)同解決煙氣腐蝕與熱能回收問(wèn)題，達(dá)到可以高效回收熱能的目的；第二是達(dá)到常溫高效凈化含氮氧化物煙氣的目的；第三是使用吸附劑脫附技術(shù)，可實(shí)際節(jié)約耗材，減少成本，并回收了有用的硝酸。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為本發(fā)明燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝流程圖，其中
[0043]1:金屬換熱器
[0044]2:第一級(jí)石墨聚丙烯換熱器
[0045]3:第二級(jí)石墨聚丙烯換熱器
[0046]4:冷凝水收集
[0047]5:熱泵機(jī)組
[0048]5-Y:熱泵源水側(cè)
[0049]5-F:熱泵負(fù)載側(cè)
[0050]6:Ν0χ吸附設(shè)備
[0051]7:風(fēng)機(jī)
[0052]8:真空泵
[0053]9:多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)
[0054]10:硝酸收集
[0055]11:排氣筒
[0056]Al:鍋爐排放煙氣(> =1200C )
[0057]A2:鍋爐排放煙氣(<120°C )
[0058]B1、B2、B3、B4:低溫水
[0059]C1、C2、C3、C4:高溫水
[0060]D1、D2、D3:冷凝水
[0061]E1:100°C 煙氣
[0062]E2:70 ?50 O 煙氣
[0063]E3:30 ?20°C煙氣
[0064]F:吸收尾氣送回凈化裝置
[0065]G:凈化后氣體排放
[0066]X1:煙氣降溫與熱回收系統(tǒng)
[0067]X2: NOx吸附系統(tǒng)
[0068]X3:N0x吸附劑脫附再生系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0069]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。本發(fā)明的流程示意圖見(jiàn)圖1，其中Al和A2根據(jù)所處的的煙氣溫度選擇一處進(jìn)口進(jìn)入待處理的氣體。
[0070]吸附NOx的吸附劑的制備方法:其原料質(zhì)量組成為:天然沸石20-50%，凹凸棒土10-55%，粘土 15-65% ;包括以下步驟:
[0071](I)將天然沸石粉碎到2-4mm的顆粒，然后使用HNO3、H2SO4或HCl處理，HN03、H2S04或HCl，處理后在130°C以下進(jìn)行干燥；
[0072](2)步驟(I)處理后的天然沸石再用NaOH溶液處理，處理后在130°C下進(jìn)行干燥，然后粉碎到200目以上；
[0073](3)凹凸棒粉碎到100目以上；
[0074](4)天然粘土使用HN03、H2SO4或HCl處理，處理后在130°C以下進(jìn)行加溫干燥；
[0075](5)步驟(4)處理后的天然粘土再用NaOH溶液處理，處理后在130°C下進(jìn)行烘培干燥，然后粉碎到100目；
[0076](6)將步驟⑵、步驟(3)、步驟(5)制備的材料混合，經(jīng)混合以及濕攪拌，在成形機(jī)上成形為l_5mm顆粒；
[0077](7)將顆粒焙燒，焙燒分為三個(gè)階段，第一階段在150°C時(shí)焙燒2-4小時(shí)；然后升溫，第二階段在150°C _260°C但不包括150°C焙燒1_3小時(shí)；然后繼續(xù)升溫，第三階段在2600C _450°C但不包括260°C焙燒2-4.5小時(shí)，稱重包裝為成品。
[0078]實(shí)施例1
[0079]鍋爐排出煙氣的溫度130°C，NOx濃度250mg/m3。
[0080]通過(guò)第一級(jí)金屬換熱器，煙氣溫度降到100°C。換熱器進(jìn)水溫度45°C。出水溫度75°C?？梢灾苯庸┡褂?。
[0081]煙氣進(jìn)入第二級(jí)防腐換熱器，出口氣體溫度降至55°C。進(jìn)水溫度45°C，出水溫度50°C，這部分水送回鍋爐繼續(xù)加熱。
[0082]煙氣經(jīng)過(guò)第三級(jí)防腐換熱器出口溫度降到28°C，可進(jìn)入吸附裝置進(jìn)行NOx的凈化。第三級(jí)換熱器進(jìn)水溫度12°C，出水溫度22°C。這部分水是在熱泵源水測(cè)循環(huán)降溫，與第三級(jí)換熱器中的煙氣換熱，熱泵另一端負(fù)載側(cè)的進(jìn)水溫度45°C，出水溫度65°C，可直接供暖。
[0083]煙氣經(jīng)過(guò)NOx吸附裝置凈化，排放濃度30mg/m3。
[0084]NOx吸附劑飽和后,使用減壓脫附方法,多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)經(jīng)由真空泵⑶與NOx吸附設(shè)備進(jìn)行連接，用真空泵(8)對(duì)密封的NOx吸附設(shè)備進(jìn)行減壓；Ν0χ吸附設(shè)備中還設(shè)有加熱裝置用于對(duì)NOx吸附設(shè)備中的氣體加熱，一般使得NOx吸附設(shè)備內(nèi)的溫度高于NOx吸附設(shè)備所在的環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理；真空泵(8)從NOx吸附設(shè)備中抽出的含有NOx的氣體進(jìn)入多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)為一般的多級(jí)氣體吸收裝置，NOx吸收生成硝酸溶液從NOx吸收系統(tǒng)(9)底部排出并進(jìn)行收集，NOx吸收系統(tǒng)
(9)上部排出的氣體回流至NOx吸附設(shè)備中；脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
[0085]實(shí)施例2
[0086]煙氣溫度100°C，鍋爐出口 NOx濃度150mg/m3。
[0087]煙氣進(jìn)入第一級(jí)換熱器，這一級(jí)直接為防腐換熱器，出口溫度降到65°C。水的進(jìn)口溫度為40°C，出口水溫度為50°C。這個(gè)鍋爐供暖系統(tǒng)是直接供暖系統(tǒng)，供暖水溫要求50°C，因此出口的水可以直接供暖使用。
[0088]煙氣進(jìn)入第二級(jí)防腐換熱器，出口煙氣溫度為25°C，可以進(jìn)入吸附裝置進(jìn)行凈化。進(jìn)水溫度8°C，出水溫度19°C。這部分水在熱泵源水測(cè)，通過(guò)熱泵不斷降溫循環(huán)。熱泵另一端負(fù)載側(cè)是將40°C的進(jìn)水加熱到50°C，可以直接供暖使用。
[0089]煙氣經(jīng)過(guò)吸附后排放氣體中NOx濃度為18mg/m3。
[0090]NOx吸附劑飽和后,使用減壓脫附方法,多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)經(jīng)由真空泵⑶與NOx吸附設(shè)備進(jìn)行連接，用真空泵(8)對(duì)密封的NOx吸附設(shè)備進(jìn)行減壓；Ν0χ吸附設(shè)備中還設(shè)有加熱裝置用于對(duì)NOx吸附設(shè)備中的氣體加熱，一般使得NOx吸附設(shè)備內(nèi)的溫度高于NOx吸附設(shè)備所在的環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理；真空泵(8)從NOx吸附設(shè)備中抽出的含有NOx的氣體進(jìn)入多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)為一般的多級(jí)氣體吸收裝置，NOx吸收生成硝酸溶液從NOx吸收系統(tǒng)(9)底部排出并進(jìn)行收集，NOx吸收系統(tǒng)(9)上部排出的氣體回流至NOx吸附設(shè)備中；脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
[0091]實(shí)施例3
[0092]兩噸燃?xì)忮仩t尾氣氮氧化物凈化與熱能回收系統(tǒng)
[0093]具體實(shí)施地點(diǎn):北京東城區(qū)海運(yùn)倉(cāng)小區(qū)6#鍋爐房
[0094].鍋爐房運(yùn)營(yíng)單位:世紀(jì)長(zhǎng)源(北京)能源技術(shù)有限公司
[0095].煙氣處理能力2000m3/h，對(duì)應(yīng)處理的鍋爐2蒸噸
[0096].系統(tǒng)安裝時(shí)間:2014年I月(開(kāi)始運(yùn)行)
[0097].測(cè)試報(bào)告時(shí)間:2014年3月
[0098].氮氧物去除率:85.7%
[0099].節(jié)能:10.8%
[0100]煙氣溫度115°C，鍋爐出口 NOx濃度210mg/m3。
[0101]煙氣進(jìn)入第一級(jí)換熱器，這一級(jí)直接為防腐換熱器，出口溫度降到67°C。水的進(jìn)口溫度為38°C，出口水溫度為45°C。這個(gè)鍋爐供暖系統(tǒng)是直接供暖系統(tǒng)，450C的水可直接供暖使用。
[0102]煙氣進(jìn)入第二級(jí)防腐換熱器，出口煙氣溫度為25°C，可以進(jìn)入吸附裝置進(jìn)行凈化。換熱器進(jìn)水溫度6°C，出水溫度16°C。這部分水在熱泵源水測(cè)，通過(guò)熱泵不斷降溫循環(huán)。熱泵另一端負(fù)載側(cè)是將38°C的進(jìn)水加熱到44°C，可以直接供暖使用。
[0103]經(jīng)測(cè)算節(jié)能系統(tǒng)將鍋爐熱效率提高了 10.8%。
[0104]煙氣在溫度降低至25°C時(shí)進(jìn)入NOx吸附裝置，排放氣體中NOx濃度檢測(cè)值為30mg/m3。采樣方法符合GB/T 16157-1996要求，檢測(cè)方法為鹽酸萘乙二胺分光光度法，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)符合HJ/T 43-1999要求。
[0105]氮氧化物去除效率為85.7%。
[0106]NOx吸附劑飽和后,使用減壓脫附方法,多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)經(jīng)由真空泵(8)與NOx吸附設(shè)備進(jìn)行連接，用真空泵(8)對(duì)密封的NOx吸附設(shè)備進(jìn)行減壓；Ν0χ吸附設(shè)備中還設(shè)有加熱裝置用于對(duì)NOx吸附設(shè)備中的氣體加熱，一般使得NOx吸附設(shè)備內(nèi)的溫度高于NOx吸附設(shè)備所在的環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理；真空泵(8)從NOx吸附設(shè)備中抽出的含有NOx的氣體進(jìn)入多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)為一般的多級(jí)氣體吸收裝置，NOx吸收生成硝酸溶液從NOx吸收系統(tǒng)(9)底部排出并進(jìn)行收集，NOx吸收系統(tǒng)
(9)上部排出的氣體回流至NOx吸附設(shè)備中；脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
【權(quán)利要求】
1.一種燃?xì)忮仩t尾氣熱能回收及氮氧化物凈化的工藝，其特征在于，包括以下步驟: (1)處理煙氣尾氣溫度在110°C?150°c，煙氣降溫及余熱回收系統(tǒng)的換熱級(jí)數(shù)最少為兩級(jí)；所處理煙氣尾氣溫度大于等于120°C時(shí)，石墨聚丙烯換材料會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度下降的問(wèn)題，這種情況要在石墨聚丙烯換熱器前設(shè)置一級(jí)金屬換熱器，換熱為氣液熱交換，使得大于等于120°C煙氣尾氣先經(jīng)過(guò)一級(jí)金屬換熱器降溫降至不低于10(TC，一級(jí)金屬換熱器降溫過(guò)程使得煙氣尾氣的部分熱量回收；在一級(jí)金屬換熱器中部分煙氣尾氣中的水蒸氣冷凝為冷凝水并收集；若所處理煙氣尾氣溫度低于120°C時(shí)，直接進(jìn)入下一步； (2)從一級(jí)金屬換熱器出來(lái)的煙氣尾氣或者未進(jìn)行一級(jí)金屬換熱器降溫的且溫度低于120°C的原煙氣尾氣進(jìn)入石墨聚丙烯換熱器(2)，將進(jìn)入石墨聚丙烯換熱器(2)的煙氣尾氣冷卻到50-70°C，石墨聚丙烯換熱器(2)內(nèi)煙氣尾氣與水進(jìn)行熱交換，此過(guò)程稱為高溫?fù)Q熱階段，在此高溫?fù)Q熱階段，煙氣尾氣中的水蒸氣的大量潛熱以及部分顯熱放出，回收大量的熱能，在此煙氣尾氣過(guò)程，煙氣尾氣中的大部分水蒸氣變成水，同時(shí)還有少部分NOx溶于水中，形成濃度較低的硝酸和亞硝酸，其PH值在6?5.5 ; (3)從石墨聚丙烯換熱器(2)排出的煙氣尾氣進(jìn)入下一級(jí)石墨聚丙烯換熱器(3)，使得煙氣尾氣溫度降至20-30°C，此級(jí)石墨聚丙烯換熱器采用熱泵機(jī)組(5)進(jìn)行換熱，同時(shí)在此降溫過(guò)程，同樣有冷凝水生成并收集； (4)被降溫至20-30°C的煙氣尾氣直接進(jìn)入密封的吸附床裝有NOx吸附劑的NOx吸附設(shè)備中進(jìn)行吸附NOx，排氣筒(11)經(jīng)由風(fēng)機(jī)與NOx吸附設(shè)備連接，風(fēng)機(jī)(7)為整個(gè)系統(tǒng)氣體流動(dòng)的提供動(dòng)力源。
2.按照權(quán)利要求1的工藝，其特征在于，NOx吸附劑飽和后，使用減壓脫附方法，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)經(jīng)由真空泵(8)與NOx吸附設(shè)備進(jìn)行連接，用真空泵(8)對(duì)密封的NOx吸附設(shè)備進(jìn)行減壓；Ν0χ吸附設(shè)備中還設(shè)有加熱裝置用于對(duì)NOx吸附設(shè)備中的氣體加熱，一般使得NOx吸附設(shè)備內(nèi)的溫度高于NOx吸附設(shè)備所在的環(huán)境溫度10°C，以輔助脫附再生處理；真空泵(8)從NOx吸附設(shè)備中抽出的含有NOx的氣體進(jìn)入多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)，多級(jí)NOx吸收系統(tǒng)(9)為一般的多級(jí)氣體吸收裝置，NOx吸收生成硝酸溶液從NOx吸收系統(tǒng)(9)底部排出并進(jìn)行收集，NOx吸收系統(tǒng)(9)上部排出的氣體回流至NOx吸附設(shè)備中；脫附后的NOx吸附劑可繼續(xù)循環(huán)使用。
3.按照權(quán)利要求1的工藝，其特征在于，三個(gè)換熱器從煙氣尾氣回收的熱量進(jìn)行再利用。
4.按照權(quán)利要求1的工藝，其特征在于，一級(jí)金屬換熱器(I)回收的熱量直接供暖，或進(jìn)入鍋爐，作為鍋爐的輔助加熱。
【文檔編號(hào)】F23J15/00GK104154548SQ201410374541
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】佘洪舟, 佘名漢, 趙剛 申請(qǐng)人:佘洪舟, 趙剛