一种处理液氮洗尾气的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种处理液氮洗尾气的方法及装置，属能源及环境保护领域。本发明专利技术所述方法为将空气分成上段、中段、下段三段，分别与液氮洗尾气混合后换热，依次经过燃烧器的上段、中段、下段分别进行第一次部分燃烧、第二次部分燃烧和完全燃烧，下段烟气由下段排出管排出送往粉煤干燥装置；本发明专利技术所述方法工艺简单，投资少，运行费用低，能耗少，操作简便，安全，燃烧效率高。

A Method and Device for Treating Washing Tail Gas of Liquid Nitrogen

The invention discloses a method and device for treating liquid nitrogen washing tail gas, which belongs to the field of energy and environmental protection. The method of the present invention divides air into three sections: upper section, middle section and lower section, and mixes with liquid nitrogen wash tail gas separately, then heat exchanges. The first partial combustion, the second partial combustion and the complete combustion are carried out respectively through the upper, middle and lower sections of the burner, and the lower flue gas is discharged from the lower section exhaust pipe and sent to the pulverized coal drying device. The utility model has the advantages of low operation cost, low energy consumption, simple operation, safety and high combustion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种处理液氮洗尾气的方法及装置
本专利技术涉及一种处理液氮洗尾气的方法及装置，属能源及环境保护领域。
技术介绍
现代煤化生产以煤为原料，多使用纯氧气化，用空分提高氧气，同时能提供液态氮用来洗涤合成气中的微量CO。在低温下，以液氮为吸收剂，合成原料气中与氮沸点接近的组分CO、Ar、CH4被液氮吸收，经冷量回收后以气态排出离开系统称为液氮洗尾气。液氮洗尾气中含有CO、H2、CH4、Ar和N2，气体成分清洁，不含有易致催化剂中毒的成分，液氮洗尾气成分如表1所示。表1液氮洗尾气成分由表1可见，液氮洗尾气含有可燃性气体，热值1700～2250kJ/m3；液氮洗尾气不含氧，虽然CO含量较高，但补加空气直接燃烧，很不稳定；液氮洗尾气有的企业无法利用就直接排放，浪费了能源，并污染了环境。有的采用壳牌煤气化技术制气的企业，煤在送入气化炉燃烧前需在前工序将煤粉磨细、惰性干燥。原设计正常操作情况下，将合成气和液氮洗尾气送至热风炉燃烧，作为干燥热源。为保证系统安全，还必须加入3000-4000Nm3/h合成气（H2+N2含量80%）作为补充燃料。引进壳牌煤气化技术无液氮洗尾气利用的设计和设备，利用合成气燃烧，白白烧掉的是合成氨，每小时烧掉1吨多合成氨，每年烧掉7000多吨合成氨，实为可惜。为满足环保要求，目前液氮洗尾气只能送至热电锅炉掺烧，而液氮洗尾气送至热电锅炉后，不仅增大了锅炉引风机功耗，主要问题是大量热量随引风机带走，不但热量未被回收，反而降低了锅炉热效率。因此，多数情况下大部分液氮洗尾气实际上只能在添加燃油的条件下，采取燃油辅助燃烧的方法，送至火炬燃烧放空，浪费了能源。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种处理液氮洗尾气的方法，将液氮洗尾气通过液氮洗尾气专用催化剂在较低温度下进行燃烧，满足催化剂对温度的要求，充分利用回收热量，以达到节能减排之目的。本专利技术通过以下技术方案实现：一种处理液氮洗尾气的方法，具体包括以下步骤：（1）从鼓风机4送出的空气经布袋过滤器除去空气中的粉尘后，分成上段、中段、下段空气；液氮洗尾气与上段空气进入换热器1的管间，来自燃烧器2上段出口排除的（温度为490～500℃）燃烧气进入换热器1的管内，与上段空气和液氮洗尾气进行换热，液氮洗尾气与上段空气温度由常温上升至250～260℃，通过上段进气口管进入燃烧炉的气体分布器9，均匀地进入上段催化剂层进行第一次部分燃烧，催化剂层温度控制在520～530℃之间；（2）第一次部分燃烧后的上段燃烧气由上段出口管排出经换热器1换热后温度降低至230~240℃，与中段空气混合由中段进气管进入燃烧炉中段的气体分布器9中，均匀地进入中段催化剂层进行第二次部分燃烧，中段催化剂层的温度控制在480～500℃之间；（3）第二次部分燃烧后排出的燃烧气由中段出口管经余热锅炉3，将热量传给锅炉水，产生0.4MPa的饱和蒸汽外送，中段燃烧气经换热后温度下降至220～230℃与下段空气混合由下段进气管进入燃烧炉下段气体分布器9中，均匀地进入下段催化剂层，在此完全燃烧，催化剂层的温度控制在400～480℃之间，下段烟气由下段排出管排出送往粉煤干燥装置；下段空气量按液氮洗尾气：空气量=0.25～0.3的比例过量加入。本专利技术所述方法中，空气加入量可以根据液氮洗尾气或燃烧气中CO、H2、CH4的含量CCO、CH2、CCH4和需要的转化率xCO、xH2、xCH4计算；每m3液氮洗尾气燃烧需要干空气量（L0）m3：本专利技术液氮洗尾气量30000m3/h，通过优选得，上段空气加入量4000～4300m3/h；中段空气加入量为2500～3000m3/h；下段空气加入量为7800～8500m3/h。本专利技术所述方法所用装置包括换热器1、燃烧炉2、余热锅炉3、空气鼓风机4；液氮洗尾气与换热器1下部管间连通，换热器1管间上部与燃烧器2上段连通，燃烧器2上段出口与换热器1管内上部连通，换热器1管内底部与燃烧器2中段进口连通，燃烧器2中段出口与余热锅炉3上部管间连通，余热锅炉3下部管间与燃烧器3三段进口连通，余热锅炉3上部管间与余热锅炉3下部管间通过高温调节阀连通，燃烧器2三段出口通过高温蝶阀与用户干燥器连通；空气鼓风机4通过调节阀与换热器1下部管间连通，空气鼓风机4通过调节阀与换热器1上部管内连通，空气鼓风机4通过调节阀与余热锅炉3上部管间连通。所述燃烧器2包括圆筒形壳体5、上段6、中段7、下段8、气体分布器9、气体出口管10、温度检测孔11、支架12、筛板13、耐火球14、不锈钢丝网15、催化剂16、催化剂装卸孔17；圆筒形壳体5从上到下依次分为上段6、中段7和下段8，上段6、中段7用椭圆形封头Ⅰ18隔开，中段7和下段8用椭圆形封头Ⅱ19隔开；上段6、中段7、下段8内均设有接触媒介层；所述接触媒介层包括筛板13、耐火球14、不锈钢丝网15、催化剂16，筛板13通过下面的支架12固定，筛板上铺一层耐火球14，耐火球14上布设不锈钢丝网15，不锈钢丝网15上装催化剂16；上段6、中段7、下段8的侧壁上均设有催化剂装卸孔17和上、下两个温度检测孔11，温度检测孔11位于接触媒介层的一侧，；接触媒介层的上方侧壁上设有进口管气体分布器9，下方侧壁上设有气体出口管10燃烧炉外壁设有保温层防止设备散热。优选的，本专利技术所述上段6和中段7的催化剂16的厚度450～550mm，下段8催化剂16的层厚度1100～1300mm。优选的，本专利技术所述所述圆筒形壳体5由耐热不锈钢钢板制成。优选的，本专利技术所述耐火球14的厚度为60mm，直径为φ20～30mm。本专利技术所述方法还可以用于粉煤干燥或其它余热回收。本专利技术所述催化剂为专利申请（申请号为201610705294.7）《一种用于液氮洗尾气中低浓度可燃组分缺氧燃烧的负载型催化剂及其制备方法和应用》中制备得到的催化剂，该方法制备的所有催化剂均可以用于本专利技术。本专利技术根据液氮洗尾气低浓度可燃物专用燃烧催化剂的特点，开发了液氮洗尾气催化燃烧技术，满足引进年产50吨合成氨壳牌煤气化技术液氮洗尾气低温燃烧，实现热量全回收的要求，本专利技术也适用于粉煤干燥或其它余热回收。本专利技术的催化燃烧技术原理：在燃烧过程中，催化剂不改变原有的化学平衡，所改变的仅是化学反应的速度。催化燃烧是在催化剂表面的催化反应开始发生以后，参与反应的燃料混合物在较低温度下进行反应，反应所放出的热量能够升高燃烧气的温度，从而获得热量回收。液氮洗尾气中的可燃组分CO、H2、CH4等在催化剂存在下与氧发生如下反应，并放出热量：CO+0.5O2=CO2+ΔHr（1）CO转化率：（2）式中：xCO—液氮洗尾气中CO燃烧转化率，%；t—催化剂层的温度，℃CCO—燃烧前液氮洗尾气中CO含量，%。H2+O2=H2O+ΔHr（3）H2转化率：（4）式中：xH2—液氮洗尾气中H2燃烧转化率，%；t—催化剂层的温度，℃CH2—燃烧前液氮洗尾气中H2含量，%。CH4+O2=CO2+H2O+ΔHr（5）CH4转化率：（6）式中：xCH4—液氮洗尾气中CH4燃烧转化率，%；t—催化剂层的温度，℃CCH4—燃烧前液氮洗尾气中CH4含量，%。本专利技术的有益效果：以年产50万吨合成氨为比较标准。（1）回收能源显著：每年回收液氮洗尾气221.72×106万m3；每年本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理液氮洗尾气的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）从鼓风机（4）送出的空气经布袋过滤器除去空气中的粉尘后，分成上段、中段、下段三段空气；液氮洗尾气与上段空气进入换热器（1）的管间，来自燃烧器（2）上段出口排除的燃烧气进入换热器（1）的管内，燃烧气与上段空气和液氮洗尾气进行换热，液氮洗尾气与上段空气温度由常温上升至250～260℃，通过上段进气口管进入燃烧炉上段的气体分布器（9），均匀地进入上段催化剂层进行第一次部分燃烧，催化剂层温度控制在520～530℃之间；（2）第一次部分燃烧后的上段燃烧气由上段出口管排出经换热器（1）换热后温度降低至230~240℃，与中段空气混合由中段进气管进入燃烧炉中段的气体分布器（9），均匀地进入中段催化剂层进行第二次部分燃烧，中段催化剂层的温度控制在480～500℃之间；（3）第二次部分燃烧后排出的燃烧气由中段出口管经余热锅炉（3），将热量传给锅炉水，产生0.4MPa的饱和蒸汽外送，中段燃烧气经换热后温度下降至220～230℃与下段空气混合由下段进气管进入燃烧炉下段气体分布器（9）中，均匀地进入下段催化剂层，在此完全燃烧，下段烟气由下段排出管排出送往粉煤干燥装置；催化剂层的温度控制在400～480℃之间，下段空气通入量按液氮洗尾气：空气体积比为0.25～0.3的比例过量加入。...

【技术特征摘要】
1.一种处理液氮洗尾气的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）从鼓风机（4）送出的空气经布袋过滤器除去空气中的粉尘后，分成上段、中段、下段三段空气；液氮洗尾气与上段空气进入换热器（1）的管间，来自燃烧器（2）上段出口排除的燃烧气进入换热器（1）的管内，燃烧气与上段空气和液氮洗尾气进行换热，液氮洗尾气与上段空气温度由常温上升至250～260℃，通过上段进气口管进入燃烧炉上段的气体分布器（9），均匀地进入上段催化剂层进行第一次部分燃烧，催化剂层温度控制在520～530℃之间；（2）第一次部分燃烧后的上段燃烧气由上段出口管排出经换热器（1）换热后温度降低至230~240℃，与中段空气混合由中段进气管进入燃烧炉中段的气体分布器（9），均匀地进入中段催化剂层进行第二次部分燃烧，中段催化剂层的温度控制在480～500℃之间；（3）第二次部分燃烧后排出的燃烧气由中段出口管经余热锅炉（3），将热量传给锅炉水，产生0.4MPa的饱和蒸汽外送，中段燃烧气经换热后温度下降至220～230℃与下段空气混合由下段进气管进入燃烧炉下段气体分布器（9）中，均匀地进入下段催化剂层，在此完全燃烧，下段烟气由下段排出管排出送往粉煤干燥装置；催化剂层的温度控制在400～480℃之间，下段空气通入量按液氮洗尾气：空气体积比为0.25～0.3的比例过量加入。2.根据权利要求1所述处理液氮洗尾气的方法，其特征在于：液氮洗尾气量28000～30000m3/h,上段空气加入量4000～4300m3/h；中段空气加入量为2500～3000m3/h；下段空气加入量为7800～8500m3/h。3.根据权利要求1所述处理液氮洗尾气的方法所用装置，其特征在于：包括换热器（1）、燃烧炉（2）、余热锅炉（3）、空气鼓风机（4）；液氮洗尾气与换热器（1）下部管间连通，换热器（1）管间上部与燃烧器（2）上段连通，燃烧器（2）上段出口与换热器（1）管内上部连通，换热器（1）管内底部与燃烧器（2）中段进口连通，燃烧器（2）中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平，殷梁淘，张秋林，贾丽娟，殷在飞，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53