一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置及方法制造方法及图纸

本公开提出了一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置及方法，包括设置在燃烧炉上的烟气段，所述烟气段包括依次连接的第一水平管段、门型管段和第二水平管段；所述第一水平管段为烟气入口段，其内设置有用于喷洒脱硝剂的喷嘴；所述门型管段内设置有多个换热器，所述门型管段内位于所述换热器与所述第二水平管段之间的位置上设置有脱硝催化剂；本公开利用天然气制氢转化炉本体结构及各段的温度区间，实现转化炉烟气氮氧化物的超低排放，不设置专门的脱硝剂热解装置；利用炉内各段的换热管网结构，实现氨气的均匀导流，避免了专门导流结构的设置。构的设置。构的设置。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置及方法


[0001]本公开属于大气污染物减排治理
，尤其涉及一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置及方法。

技术介绍

[0002]氢作为现今最具有发展潜力的一种能源，来源广泛，几乎不产生污染，转化效率高，应用前景广泛；利用天然气制取氢气，可以在一定程度上缓解能源危机，进一步促进能源利用结构的转变；从天然气制取氢气过程的反应原理可以得到，天然气和水蒸气的反应需要高温条件；为了提供高温反应条件，现多使用高温烟气换热的方式实现，即设置燃烧炉，通过燃烧器产生高温烟气，通过换热提供高温反应环境；为了充分利用能量，采用梯级换热的方式逐渐提高天然气和水蒸气的温度。
[0003]本公开专利技术人发现，1.现在还没有燃烧炉脱硝系统与炉体一体化设计的工艺方案，在专利公开号为CN112827335A的一种低NOX烟气排放的天然气制氢工艺的专利申请中，直接将脱硝剂加入炉子高温区，与氮氧化物进行非催化还原反应，该方案因未经过催化反应，脱硝效率低，一般难以达到较低的氮氧化物排放，更难达到超低排放；2.加入炉内的脱硝剂在高温下能迅速分解生成氨气和二氧化碳，分解产生的氨气作为脱硝剂使用，通常需要设置专门的导流结构，实现氨气的均匀导流，增加了设计成本。

技术实现思路

[0004]本公开为了解决上述问题，提出了一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置及方法，本公开利用天然气制氢转化炉本体结构及各段的温度区间，实现转化炉烟气氮氧化物的超低排放，不设置专门的脱硝剂热解装置；利用炉内各段的换热管网结构，实现氨气的均匀导流，避免了专门导流结构的设置。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，采用如下技术方案：
[0006]一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，包括设置在燃烧炉上的烟气段，所述烟气段包括依次连接的第一水平管段、门型管段和第二水平管段；
[0007]所述第一水平管段为烟气入口段，其内设置有用于喷洒脱硝剂的喷嘴；所述门型管段内设置有多个换热器，所述门型管段内位于所述换热器与所述第二水平管段之间的位置上设置有脱硝催化剂。
[0008]进一步的，所述换热器采用管式换热器，管内为天然气和水蒸气。
[0009]进一步的，所述换热器上的多个管道平行交错设置，管道所在位置处所述门型管段的轴线与管道的轴线垂直。
[0010]进一步的，多个换热器的出口和入口依次连接，每个换热器入口管道上均设置有调节阀。
[0011]进一步的，多个换热器内流体的流向与所述烟气段内烟气的流向相反。
[0012]进一步的，所述脱硝催化剂为蜂窝式或者板式脱硝催化剂。
[0013]进一步的，所述脱硝催化剂与炉体一体化设计。
[0014]进一步的，所述脱硝催化剂设置在所述门型管段靠近所述第二水平管段的一端。
[0015]进一步的，所述喷嘴的喷射方向与所述烟气段内烟气的流动方向相同。
[0016]为了实现上述目的，第二方面，本公开还提供了一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理方法，采用如下技术方案：
[0017]一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理方法，采用了如第一方面中所述的天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，包括：
[0018]烟气进入所述第一水平管段后，所述喷嘴将脱硝剂喷入，所述第一水平管段内的温度为600～700℃；脱硝剂分解得到氨气；
[0019]氨气经过多个换热器，均匀的进入脱硝催化剂与氮氧化物发生还原反应；
[0020]进入脱硝催化剂的烟气温度为380～420℃。
[0021]与现有技术相比，本公开的有益效果为：
[0022]1.本公开中，利用天然气制氢转化炉本体结构及各段的温度区间，满足了脱硝剂热解对温度的要求，以及满足了脱硝催化剂与氮氧化物发生还原反应对温度的要求，实现了转化炉烟气氮氧化物的超低排放，并且不需要设置专门的尿素热解装置；
[0023]2.本公开中，利用炉内各段的换热管网结构，实现氨气的均匀导流，不设置专门的导流结构；
[0024]3.本公开中，脱硝催化反应器与炉体一体化设计，不设置单独的反应器。
附图说明
[0025]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0026]图1为本公开实施例1的结构示意图；
[0027]图2为本公开实施例1的烟气、天然气和水蒸气流向示意图；
[0028]图3为本公开实施例1的换热器结构示意图；
[0029]其中，1、烟气段，11、第一水平管段，12、门型管段，13、第二水平管段，2、喷嘴，3、第一换热器，4、第二换热器，5、第三换热器，6、脱硝催化剂，7、管道。
具体实施方式：
[0030]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0031]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]天然气制氢工艺的原理就是先对天然气进行预处理，然后在转化炉中将甲烷和水蒸汽转化为一氧化碳和氢气等，在变换塔中将一氧化碳变换成二氧化碳和氢气的过程；如下：
[0033]天然气和水蒸汽在800～900℃高温和氧化镍催化剂的条件下反应生成一氧化碳和氢气，反应式为：CH4+H2O
→
CO+H2
‑
Q；
[0034]一氧化碳和水在300
‑
400℃条件下和三氧化二铁催化剂的条件下反应生成二氧化碳和氢气，反应式为：CO+H2O
→
CO2+H2+Q。
[0035]从反应原理可以看出，天然气和水蒸气的反应需要高温条件。为了提供高温反应条件，现多使用高温烟气换热的方式实现，即设置燃烧炉，通过燃烧器产生高温烟气，通过换热提供高温反应环境。为了充分利用能量，采用梯级换热的方式逐渐提高天然气和水蒸气的温度；燃烧炉燃料一般可直接采用天然气，燃烧过程中因为燃烧温度较高，会产生高浓度的氮氧化物烟气，需要进行处理才能达标排放。
[0036]正如
技术介绍
中记载的，1.现在还没有燃烧炉脱硝系统与炉体一体化设计的工艺方案，在专利公开号为CN112827335A的一种低NOX烟气排放的天然气制氢工艺的专利申请中，直接将脱硝剂加入炉子高温区，与氮氧化物进行非催化还原反应，该方案因未经过催化反应，脱硝效率低，一般难以达到较低的氮氧化物排放，更难达到超低排放；2.加入炉内的脱硝剂在高温下能迅速分解生成氨气和二氧化碳，分解产生的氨气作为脱硝剂使用，通常需要设置专门的导流结构是，实现氨气的均匀导流，增加了设计成本。
[0037]实施例1：
[0038]如图1所示，本实施例提供了一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，包括设置在燃烧炉上的烟气段1，所述烟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，包括设置在燃烧炉上的烟气段，其特征在于，所述烟气段包括依次连接的第一水平管段、门型管段和第二水平管段；所述第一水平管段为烟气入口段，其内设置有用于喷洒脱硝剂的喷嘴；所述门型管段内设置有多个换热器，所述门型管段内位于所述换热器与所述第二水平管段之间的位置上设置有脱硝催化剂。2.如权利要求1所述的一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，其特征在于，所述换热器采用管式换热器，管内为天然气和水蒸气。3.如权利要求2所述的一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，其特征在于，所述换热器上的多个管道平行交错设置，管道所在位置处所述门型管段的轴线与管道的轴线垂直。4.如权利要求1所述的一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，其特征在于，多个换热器的出口和入口依次连接，每个换热器入口管道上均设置有调节阀。5.如权利要求4所述的一种天然气制氢转化炉烟气低氮处理装置，其特征在于，多个换热器内流体的流向与所述烟气段内烟气的流向相反。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鸿良，王凤娟，高秀丽，
申请(专利权)人：国能山东能源环境有限公司，
类型：发明
国别省市：