一種液化氨燃料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液化氨燃料，尤其涉及一種氧化吸收處理廢氣中污染物的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]NOx是形成PM2.5 二次粒子的重要前體物，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月在北京市包括城區(qū)、郊區(qū)以及邊界傳輸點在內(nèi)的9個監(jiān)測點位進行大氣細顆粒物PM2.5樣品的采集與分析，共獲得486個有效樣本，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SO2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。天然氣中原本含有較高的硫化氫，開采后雖然經(jīng)過脫硫凈化處理，但仍然含有少量未脫盡的硫化氫，脫除裝置不正常時濃度很高，另外在進入城市管網(wǎng)時，為了及時發(fā)現(xiàn)泄漏保證安全，還需要加入大多是硫化物的氣味劑，天然氣燃燒后幾乎所有硫化物都轉(zhuǎn)化為302排放，根據(jù)不同氣源其濃度范圍從每立方米幾毫克到幾十毫克不等。天然氣中基本不含灰分，但在燃燒過程中因氧化反應(yīng)不完全也會產(chǎn)生粒徑很小的炭黑顆粒。北京市2015年新頒布的《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.m—3分階段嚴(yán)格至80mg.m—3和 30mg.m—3，SO2 由 20mg.m—3 嚴(yán)格至 I Omg.m—3，顆粒物由 I Omg.m—3 嚴(yán)格至 5mg.m—3。國際上，一些發(fā)達國家對燃氣鍋爐排放更加嚴(yán)格，其中NOx排放濃度限值低于18mg.m—3，且有進一步加嚴(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)，多用于大型燃氣鍋爐或燃氣電廠，其中僅SCR能夠達到30mg.πΓ3的排放水平，但對于數(shù)量上占90%左右的中小燃氣鍋爐，由于負荷通常不穩(wěn)定，控制系統(tǒng)不夠完善，運行管理水平較低，采用SCR技術(shù)或不能達標(biāo)或氨逃逸造成二次污染，另外建立氨制備系統(tǒng)也比較復(fù)雜，所以很少采用。低氮燃燒技術(shù)是一種源頭治理技術(shù)，運行費用低，非常適合用于中小鍋爐，超低氮燃燒技術(shù)可以達到較低的排放濃度，但技術(shù)要求高，一次投資較高，目前僅在個別國家采用。
[0004]SCR、SNCR、低氮燃燒等技術(shù)方法僅能凈化處理NOx—種污染物，而濕式吸收法可以同時脫硫、脫硝和洗滌顆粒物等污染物。濕式吸收法能夠很好適應(yīng)煙氣量和污染物濃度變化，操作簡單，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，非常適合中小鍋爐采用。其中，氣相氧化吸收法是傳統(tǒng)方法，采用臭氧氧化劑，臭氧與NO摩爾比0.5，氫氧化鈉吸收，NOx凈化處理效率65 %左右，SO2凈化處理效率95 %左右，主要副產(chǎn)亞硝酸鈉。傳統(tǒng)方法的缺點是處理NOx效率低，不能滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，副產(chǎn)品純度差用途不夠廣泛。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)未來需要重點解決的問題，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的大量水汽會加重霧霾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個目的是提供一種NOx去除效率高的氧化吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種NOx去除效率高的氧化吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的裝置。
[0007]本發(fā)明的氧化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、通入臭氧氧化煙氣中低價態(tài)氮的氧化物，臭氧通入量與煙氣中NO含量的摩爾比為1.2?1.5;
[0010]S30、采用氨類物質(zhì)的水溶液作為吸收溶液吸收處理煙氣中的氮氧化物、二氧化硫得吸收溶液乏液及處理后的煙氣；
[0011]S40、處理吸收溶液乏液。
[0012]可選的，所述步驟SlO中，通過氣/液換熱器對煙氣進行降溫除水得到除水后的煙氣和酸性煙氣冷凝水，所述降溫為降至溫度47°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產(chǎn)生的熱量可以回收利用，如用于用戶供暖用水，若用于用戶供暖用水這時可以使鍋爐節(jié)約(3?5)%的天然氣使用量。
[0013]可選的，所述步驟S20中，通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧在氧化塔或替代氧化塔中將煙氣中的氣相低價態(tài)氮的氧化物氧化為易溶于水的高價態(tài)氮的氧化物，煙氣在氧化塔或替代氧化塔中的停留時間不少于0.5s，可以使低價態(tài)氮的氧化物與臭氧快速反應(yīng)，并且反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，主要反應(yīng)為:
[0014]03+Ν0 = 02+Ν02
[0015]03+Ν02 = 02+Ν03
[0016]Νθ2+Νθ3 = Ν2θ5ο
[0017]可選的，所述步驟S30中，采用兩級吸收法吸收處理煙氣中的氮氧化物、二氧化硫，對煙氣中的氮氧化物、二氧化硫采用氨類物質(zhì)的水溶液作為吸收液，在一級吸收塔中進行一級吸收后得到的煙氣再通入二級吸收塔通過所述酸性煙氣冷凝水作為吸收液進行二級吸收，通過兩級吸收可以更大程度的通過吸收去除煙氣中的氮氧化物、二氧化硫。
[0018]可選的，為了更大程度地吸收去除煙氣中的氮氧化物、二氧化硫，所述煙氣通過一級吸收塔的停留時間不少于Is，氨類物質(zhì)的水溶液質(zhì)量濃度5?30%，所述氨類物質(zhì)的水溶液可以為碳酸銨、氨基甲酸銨、碳酸氫銨、氨等氨類物質(zhì)的水溶液，液氣比為(5?25) L.m—3，主要反應(yīng)為:
[0019]Ν2θ5+Η2θ = 2Η++2Νθ3—
[0020]Νθ3>ΝΗ4+= NH4NO3
[0021]S02+H20 = 2H++S03——
[0022]S03——+2NH4+=(NH4)2S03
[0023](NH4)2S03+0—=(NH4)2S04。
[0024]可選的，為了更大程度地吸收去除煙氣中的氮氧化物、二氧化硫，所述煙氣通過二級吸收塔的停留時間不少于Is，采用酸性煙氣冷凝水作為吸收液，液氣比5?25L.Hf3。
[0025]可選的，所述步驟S40中處理吸收溶液乏液包括將所述二級吸收產(chǎn)生的吸收溶液乏液用于配制一級吸收液或PH值調(diào)至7?9用于供暖用水，以便對二級吸收產(chǎn)生的吸收溶液乏液回收利用，充分利用資源。
[0026]可選的，所述步驟S40中處理吸收溶液乏液還包括將一級吸收產(chǎn)生的吸收溶液乏液PH值調(diào)至7?9用于液體化肥或濃縮制固狀化肥，實現(xiàn)一級吸收產(chǎn)生的吸收溶液乏液的回收利用，充分利用資源。
[0027]本發(fā)明還提供了一種氧化吸收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、氧化塔、一級吸收塔、二級吸收塔、引風(fēng)機、排放筒和臭氧發(fā)生器；
[0028]所述三通煙道與鍋爐的煙氣出口連接，三通煙道的一個出口通過輸煙管道與所述氣/液換熱器煙氣進口連接，另一出口與排放筒連接，所述氣/液換熱器的煙氣出口與氧化塔頂部的煙氣進口連接，所述氧化塔下部的煙氣出口與一級吸收塔下部的煙氣進口連接，所述一級吸收塔頂部的煙氣出口與二級吸收塔下部的煙氣進口連接，所述二級吸收塔頂部的煙氣出口與所述引風(fēng)機入口連接，所述引風(fēng)機的出口與所述排放筒連接；
[0029]所述臭氧發(fā)生器通過臭氧輸送管與所述輸煙管道連接。
[0030]可選的，所述氣/液換熱器的酸性煙氣冷凝水出口與所述二級吸收塔底部連通，以便將氣/液換熱器的酸性煙氣冷凝水通入到二級吸收塔底部，作為二級吸收溶液使用。
[0031]本發(fā)明的氧化吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法或裝置不僅可以單獨使用，也可在低氮燃燒或其它處理方法后使用，以實現(xiàn)更低排放，運行成本也會相應(yīng)降低，另夕卜，本發(fā)明不僅適合于中小型鍋爐，也適合于大型天然氣鍋爐。本發(fā)明采用臭氧將NO充分氧化成高價態(tài)易溶于水的五氧化二氮(N2O5)，臭氧與NO摩爾比1.2?1.5，凈化處理NOx的效率達到90 %以上，可使排放濃度低于15mg.m—3甚至1mg.m—3，能夠滿足國際上最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，SO2凈化處理效率95 %以上，保證在任何情況下達標(biāo)排放，采用氨類吸收劑可直接獲得硝銨和硫銨化肥。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產(chǎn)生的熱量可以回收利用。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明氧化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。
[0033]圖中標(biāo)記不意為:I一三通煙道;2 —氣/液換熱器;3 —氧化塔;4--級吸收塔;5 —
二級吸收塔;6—引風(fēng)機;7—排放筒;8 —臭氧發(fā)生器;9 一臭氧輸送管；10—輸煙管道；11 一用戶供暖回水管；12—用戶供暖送水管；13—第一吸收液管道；14 一第二吸收液管道；15 —二級吸收溶液乏液輸送管道;16 — 一級吸收溶液乏液輸送管道;17—冷凝水輸送管道;18 —儲存觸。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步闡述。
[0035]實施例1
[0036]本實施例的氧化吸收處理天然氣鍋爐煙氣中污染物的方法，包括如下步驟:
[0037]S101、將煙氣降溫除水得到除水后的煙氣和酸性煙氣冷凝水，所述降溫為降至溫度47°C以下；
[0038]S102、通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧在氧化塔或替代氧化塔中將煙氣中的氣相低價態(tài)氮的氧化物氧化為易溶于水的高價態(tài)氮的氧化物，臭氧通入量與煙氣中NO含量的摩爾比為1.2，煙氣在氧化塔或替代氧化塔中的停留時間Is，主要反應(yīng)為:
[0039]03+Ν0 = 02+Ν02
[0040]03+Ν02 = 02+Ν03[0041 ] Ν02+Ν03 = Ν205。
[0042]S103、采用兩級吸收法吸收處理煙氣中的氮氧化物、二氧化硫，對煙氣中的氮氧化物、二氧化硫采用氨類物質(zhì)的水溶液作為吸收液在一級吸收塔中進行一級吸收；
[0043]所述煙氣通過一級吸收塔的停留時間2s，氨類物質(zhì)的水溶液質(zhì)量濃度20%，液氣比為15L.m—3，所述一級吸收產(chǎn)生的吸收乏液pH值調(diào)至7?9用于液體化肥或濃縮制固狀化肥。所述一級吸收中主要反應(yīng)為:
[0044]Ν2θ5+Η2θ = 2Η++2Νθ3—
[0045]Νθ3>ΝΗ4+= NH4NO3
[0046]S02+H20 = 2H++S03——
[0047]S03——+2NH4+=(NH