[发明专利]一种利用分子筛脱除燃气锅炉烟气中氮氧化物的方法

说明书

本发明公开了一种利用分子筛脱除燃气锅炉烟气中氮氧化物的方法。该方法利用分子筛吸附烟气中的氮氧化物，净化后的烟气可直接送至烟囱排入大气。以部分高温烟气，或加热后的部分净化烟气或空气为再生气，由塔顶逆向送入待再生的吸附塔，对吸附氮氧化物至饱和的分子筛进行再生操作，富含氮氧化物的解吸气可直接送入锅炉，被燃气中的甲烷还原后产生二氧化碳、水和氮气。再生后的分子筛冷却降温后再次进行吸附操作。此方法采用两个或以上的吸附塔可实现连续工作。该方法的优点是，一步即可将氮氧化物降低至5mg/Nm³甚至更低；无需氨、尿素等还原剂，也无需臭氧、自由基氧等氧化剂；不影响锅炉的燃烧系统，安全可靠；吸附剂可循环利用，再生简单。

技术领域

本发明属于大气污染物控制技术领域，具体涉及分子筛吸附脱除烟气中氮氧化物的方法。

背景技术

在大气环境日益恶劣，雾霾现象不断加剧的情况下，国家对于烟气中氮氧化物的排放要求越来越严格。随着近几年“煤改气”和“清煤降氮”行动的落实，北京、郑州、西安等地已经开始执行30mg/Nm³的排放标准，而且未来会有越来越多的城市开始执行愈加严格的排放标准。

目前，采用扩散式低氮燃烧器只能将氮氧化物控制在50～60mg/Nm³左右，采用烟气再循环(FGR)可进一步降低至30mg/Nm³，但这已经是此类技术的极限。而预混式燃烧器由于存在着功率小、效率低、易回火爆炸的危险，在热力行业并不能广泛应用，因此对于30mg/Nm³以下的氮氧化物控制技术，宜采用末端处理的技术。

此外，由于热力行业与城市大气污染息息相关，导致排放标准更新快，使得燃烧器更新换代频繁，从而导致重复投资的现象发生。而末端处理技术可以一步到位，从根本上解决重复投资反复改造的问题。

从技术发展路线看，早期主要采用更换低氮燃烧器的方法，该方法的优势在于可以从源头控制氮氧化物的排放，且不需要占用额外的空间。但在实际改造过程中也发现了一定的问题，一方面是炉膛越小，低氮燃烧器的改造难度就越大，另一方面是超低氮改造配合烟气再循环(FGR)时易产生冷凝水，后期又需要加装一系列空气预热器、循环风机等设施，不仅没有起到节约用地的作用，而且还降低了锅炉的运行效率。在这种情况下，改造燃烧器的技术路线优势大大降低了。

除了预混燃烧器，能够将氮氧化物的排放浓度在30mg/Nm³的基础上进一步降低乃至近零排放，目前仅有末端处理的相关技术可以实现。目前，常用的末端处理技术主要是选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等。SNCR法由于很难在燃气锅炉内部找到合适的反应窗口和反应时间，因此很难在燃气锅炉中广泛使用。采用SCR法将面临氨液或尿素的保存、制造及泄漏等问题，热别是在城市核心区的燃气锅炉房，不易采用此方法。且贵金属催化剂造价高，很难在热力行业推广。此外，SCR法配套设备复杂，需要占用额外空间。另一种技术路线是将烟气中的氮氧化物氧化后通入碱液后洗涤脱除，比如臭氧法和自由基氧氧化法，但此类技术的缺点除了消耗碱液，产生废水等造成二次污染外，最大的问题是制氧过程噪音大，且占地面积大，因此也未广泛推广使用。

分子筛吸附剂可以将氮氧化物一次性脱除，但也存在着吸附剂再生及再生产物NOx的销毁处理等问题。本发明通过改进工艺流程，分子筛可原位实施再生，从而解决了吸附时间短，填装量大等缺点，以及解吸产物进一步处理的问题。此外，该技术无需制备有毒药剂和制氧，运行成本低，不产生废水等二次污染物，噪音小，可与锅炉系统结合，不占用额外的地方，启停简单，运行方便，能够在人口密集区使用，也能够在空间狭小的锅炉房安装，真正解决了热力行业锅炉低氮改造所面临的反复改造、锅炉房内无空间、无多余电负荷、噪音大、不能有有毒药剂等各类问题，适合在热力行业大范围推广使用。

发明内容