CN108187490A - 高分子干法脱硝剂及其制备方法、及脱硝工艺与脱硝设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高分子干法脱硝剂，包括以下重量份原料组分：尿素40～50份、三聚氰胺和/或三聚氰酸10～20份、有机活性碳粉20～30份、氧化镁10～15份、碳酸钠10～15份、膨润土20～25份、生石灰10～20份、催化剂1.0～1.2份。同时，本发明还提供了该高分子干法脱硝剂的制备方法及使用高分子干法脱硝剂的脱硝工艺、脱硝设备。采用本发明的技术方案获得的脱硝剂，制备工艺简单，成本低廉；使用此脱硝剂进行的干法脱硝工艺及脱硝设备，可处理较宽温度范围的烟气，且脱硝效率高，不存在氨逃逸等副作用，具有良好的应用前景。

Description

高分子干法脱硝剂及其制备方法、及脱硝工艺与脱硝设备

技术领域

本发明涉及锅炉烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种高分子干法脱硝剂，以及该脱硝剂的制备方法，和使用该脱硝剂的脱硝工艺及脱硝设备。

背景技术

随着我国现代工业生产的发展，大气污染日趋严重，导致被称为人类健康“隐形杀手”的雾霾天气频繁出现，严重影响人们的生活与健康。氮氧化物NO_X污染是造成雾霾的主要污染源之一，目前国内外控制NO_X排放的最有效手段是对烟气进行脱硝处理，烟气脱硝技术种类繁多，按脱硝过程是否加水和脱硝产物的干湿形态，烟气脱硝分为湿法烟气脱硝技术和干法烟气脱硝技术。湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NO_X溶解来净化燃煤烟气，其最大的障碍是NO很难溶于水，往往要将NO首先氧化为NO₂，为此一般先将NO通过与氧化剂O₃、ClO₂或KMnO₄反应，氧化生成NO₂，然后NO₂被水或碱性溶液吸收，实现烟气脱硝。与湿法烟气脱硝技术相比，干法烟气脱硝技术的主要优点是基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NO_X的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。干法烟气脱硝通常采用选择性催化还原脱硝反应或选择性非催化还原脱硝反应，催化还原脱硝反应技术较成熟可靠，在全球范围尤其是发达国家应用广泛，其催化剂可分为高温催化剂(345℃～590℃)、中温催化剂(260℃～380℃)和低温催化剂(80℃～300℃)，不同催化剂适宜的反应温度不同，如果反应温度偏低，脱硝率降低，如果反应温度偏高，会导致催化剂活性退化，一般在温度区域为250～450℃时，脱硝率可达70％～90％，但该工艺需预热处理烟气，催化剂昂贵且使用寿命短，同时存在氨泄漏、设备易腐蚀等问题；非催化还原反应温度区域为870～1200℃，脱硝率较低，一般小于50％，而且工艺需预热处理烟气，还存在设备易腐蚀等缺点。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种高分子干法脱硝剂，该脱硝剂可处理较宽温度范围的烟气，不仅脱硝效率高，而且脱硝后不存在氨逃逸等副作用及二次污染。

为实现上述目的，本发明的高分子干法脱硝剂，包括以下重量份原料组分：尿素40～50份、三聚氰胺和/或三聚氰酸10～20份、有机活性碳粉20～30份、氧化镁10～15份、碳酸钠10～15份、膨润土20～25份、生石灰10～20份、催化剂1.0～1.2份。

本发明的高分子干法脱硝剂，以固体粉末状形式与烟气混合进行氧化还原反应以完成对烟气的脱硝处理。在复配的脱硝剂中，以尿素作为还原剂，以三聚氰胺和/或三聚氰酸作为胺源，配合催化剂，并以氧化镁和碳酸钠提供的镁离子、钠离子结合有机活性碳粉作为活化催化剂的活性物质，以膨润土作为分散固化稳定剂，以生石灰作为干燥剂，经由各原料组分的相互助益与配合，使该脱硝剂能够有效降低氧化还原反应的活化能，清除分解燃烧过程及烟尘中的氧氮化物，并将排放的氧氮化物等有害物质通过化学反应变成无害灰渣和氮气，使烟尘达标排放。本发明的高分子干法脱硝剂可处理较宽温度范围的烟气，在750～1050℃条件下脱硝率能够达到83.2％～99.0％，不仅脱硝效率高，而且脱硝后不存在氨逃逸等副作用，具有良好的应用前景。

作为对上述技术方案的限定，所述有机活性碳粉为20～80目活性木粉。

作为对上述技术方案的限定，所述催化剂包括铁红、二氧化锰中的至少一种。

进一步限定有机活性碳粉及催化剂的优化物料，以提高脱硝剂的脱硝效率，降低副作用影响。

同时，本发明还提供了如上所述的高分子干法脱硝剂的制备方法，即通过选取或研磨操作控制各原料组分的粒径为20～120目，按配比称取各原料组分，先将催化剂与三聚氰胺和/或三聚氰酸混合，然后加入氧化镁，再加入尿素，混合均匀后再依次加入有机活性碳粉、碳酸钠、膨润土、和生石灰，充分搅拌均匀，得到高分子干法脱硝剂。

本发明高分子干法脱硝剂的制备，在限定各原料组分的粒径与混合顺序基础上，充分发挥各原料组分的活性及作用机理，提高与烟气的接触、反应活性及脱硝效率。制备工艺简单，成本低廉，加之处理温度范围宽泛、脱硝效率高，是一种优质的干法脱硝剂。

另外，本发明还提供了使用上述高分子干法脱硝剂的脱硝工艺，包括以下步骤：将如上所述的高分子干法脱硝剂，通过喷粉系统加入到锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，使所述高分子干法脱硝剂在该区域内裂解，然后与烟气混合，将烟气中氮氧化物还原成N₂和水的脱硝处理方法；所述高分子干法脱硝剂在喷粉系统中先通过闭风送料器输送到气料混合器，再通过高压罗茨风机吹入喷枪分配器，最后经由喷枪喷射入锅炉炉膛内；所述高分子干法脱硝剂的喷射流量依据锅炉在线监测信号进行相应调整。

使用本发明高分子干法脱硝剂对烟气进行干法脱硝工艺，通过将脱硝剂以喷射的方式注入锅炉炉膛内的750～950℃温度区域，借助高温使经喷射分散后的脱硝剂瞬时裂解，然后快速与烟气混合，将烟气中氮氧化物还原成N₂和水，从而达到较高脱硝率，并有效避免氨逃逸等副作用及二次污染。

使用上述高分子干法脱硝剂的脱硝设备，包括与锅炉相连通，以向锅炉炉膛内注入如上所述的高分子干法脱硝剂的喷粉系统，所述喷粉系统包括依次相连的闭风送料器、气料混合器、高压罗茨风机、喷枪分配器、以及喷枪，所述喷枪的喷射口通入至锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，所述闭风送料器与置于喷粉系统上游的、存贮高分子干法脱硝剂的料仓相连通；

还包括电联于锅炉及喷粉系统，并依据锅炉在线监测信号对喷粉系统的各组成部分进行自动控制的控制系统。

在上述脱硝设备中，能够更好地发挥本发明脱硝剂的作用，借助控制系统，还可根据锅炉烟气的监测信号，及时调整脱硝剂的流量等参数，完成自动化控制的同时，达到更优的脱硝效果。

综上所述，采用本发明的技术方案，获得的脱硝剂，以固体粉末状形式与烟气混合进行氧化还原反应以完成对烟气的脱硝处理，能够有效降低氧化还原反应的活化能，清除分解燃烧过程及烟尘中的氧氮化物，并将排放的氧氮化物等有害物质通过化学反应变成无害灰渣和氮气，使烟尘达标排放。本发明的高分子干法脱硝剂，制备工艺简单，成本低廉；使用此脱硝剂进行的干法脱硝工艺及脱硝设备，可处理较宽温度范围的烟气，且脱硝效率高，不存在氨逃逸等副作用，具有良好的应用前景。

附图说明

图1：为本发明实施例所述脱硝工艺流程示意图；

图2：为本发明实施例所述脱硝设备结构示意图；

图中：1、料仓；2、闭风送料器；3、气料混合器；4、高压罗茨风机；5、喷枪分配器；6、喷枪；7、锅炉；8、省煤器；9、空气预热器；10、除尘系统；11、烟囱。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例涉及一种高分子干法脱硝剂及其制备。

实施例1.1

一种高分子干法脱硝剂，包括原料组分：尿素42份、三聚氰胺13份、40目活性木粉20份、氧化镁13份、碳酸钠12份、膨润土21份、生石灰14份、铁红1.0份；

通过选取或研磨操作控制各原料组分的粒径20～120目，按配比称取各原料组分，先将铁红与三聚氰胺混合，然后加入氧化镁，再加入尿素，混合均匀后再依次加入活性木粉、碳酸钠、膨润土、和生石灰，充分搅拌均匀，得到高分子干法脱硝剂。

实施例1.2

一种高分子干法脱硝剂，包括原料组分：尿素46份、三聚氰酸10份、60目活性木粉28份、氧化镁12份、碳酸钠14份、膨润土23份、生石灰16份、二氧化锰1.1份；

通过选取或研磨操作控制各原料组分的粒径20～120目，按配比称取各原料组分，先将二氧化锰与三聚氰酸混合，然后加入氧化镁，再加入尿素，混合均匀后再依次加入活性木粉、碳酸钠、膨润土、和生石灰，充分搅拌均匀，得到高分子干法脱硝剂。

实施例1.3

一种高分子干法脱硝剂，包括原料组分：尿素48份、三聚氰胺8份、三氯氰酸8份、40目活性木粉25份、氧化镁14份、碳酸钠11份、膨润土22份、生石灰18份、铁红0.6份、二氧化锰0.6份；

通过选取或研磨操作控制各原料组分的粒径20～120目，按配比称取各原料组分，先将铁红、二氧化锰与三聚氰胺、三聚氰酸混合，然后加入氧化镁，再加入尿素，混合均匀后再依次加入活性木粉、碳酸钠、膨润土、和生石灰，充分搅拌均匀，得到高分子干法脱硝剂。

实施例二

本实施例涉及使用本发明高分子干法脱硝剂对锅炉烟气进行脱硝处理的脱硝工艺及脱硝设备。

所述脱硝设备，如图1结合图2所示，包括与锅炉7相连通、以向锅炉炉膛内注入高分子干法脱硝剂的喷粉系统，所述喷粉系统包括依次相连的闭风送料器2、气料混合器3、高压罗茨风机4、喷枪分配器5、以及喷枪6，所述喷枪的喷射口通入至锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，所述闭风送料器2与置于喷粉系统上游的、存贮高分子干法脱硝剂的料仓1相连通；

还包括电联于锅炉7及喷粉系统，并依据锅炉在线监测信号对喷粉系统的各组成部分进行自动控制的控制系统；

在锅炉的具体结构上，于锅炉内部还安装有省煤器8与空气预热器9，锅炉的尾气排放口与除尘系统10相连，最后连通至烟囱11。

在上述脱硝设备中进行对锅炉烟气的脱硝工艺，包括以下步骤：将实施例一的高分子干法脱硝剂通过喷粉系统加入到锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，使脱硝剂在该区域内裂解，然后与烟气混合，将烟气中氮氧化物还原成N₂和水，完成对烟气的脱硝处理；

存贮在料仓内的高分子干法脱硝剂先进入闭风送料器，然后输送到气料混合器，再通过高压罗茨风机吹入喷枪分配器，最后经由喷枪喷射入锅炉炉膛内；所述高分子干法脱硝剂的喷射流量依据从烟囱处检测得到的锅炉在线监测信号进行相应调整，控制系统根据锅炉在线监测反馈信号对闭风送料器、气料混合器、高压罗茨风机、喷枪分配器、以及喷枪均进行控制，完成对脱硝剂的自动调整，以获得更优的脱硝效果。

采用实施例一的高分子干法脱硝剂，完成对锅炉烟气的脱硝工艺，脱硝处理效果见下表所示的两个实施案例。

由上表结果可见，采用本发明的脱硝剂对锅炉烟气进行脱硝处理，可处理较宽温度范围的烟气，在750～1050℃条件下脱硝率能够达到80％～99.0％，能够显著提高脱硝效率，且操作便捷，应用副作用低，不产生二次污染。

综上所述，本发明的高分子干法脱硝剂，以固体粉末状形式用于与烟气混合进行氧化还原反应以完成对烟气的脱硝处理，能够有效降低氧化还原反应的活化能，清除分解燃烧过程及烟尘中的氧氮化物，并将排放的氧氮化物等有害物质通过化学反应变成无害灰渣和氮气，使烟尘达标排放。采用本发明的技术方案获得的脱硝剂，制备工艺简单，成本低廉；可处理较宽温度范围的烟气，且脱硝效率高，不存在氨逃逸等副作用及二次污染，具有良好的应用前景。

Claims (6)

1.一种高分子干法脱硝剂，其特征在于，包括以下重量份原料组分：尿素40～50份、三聚氰胺和/或三聚氰酸10～20份、有机活性碳粉20～30份、氧化镁10～15份、碳酸钠10～15份、膨润土20～25份、生石灰10～20份、催化剂1.0～1.2份。

2.根据权利要求1所述的高分子干法脱硝剂，其特征在于：所述有机活性碳粉为20～80目活性木粉。

3.根据权利要求1所述的高分子干法脱硝剂，其特征在于，所述催化剂包括铁红、二氧化锰中的至少一种。

4.一种如权利要求1至3中任一项所述的高分子干法脱硝剂的制备方法，其特征在于：通过选取或研磨操作控制各原料组分的粒径为20～120目，按配比称取各原料组分，先将催化剂与三聚氰胺和/或三聚氰酸混合，然后加入氧化镁，再加入尿素，混合均匀后再依次加入有机活性碳粉、碳酸钠、膨润土、和生石灰，充分搅拌均匀，得到高分子干法脱硝剂。

5.一种脱硝工艺，其特征在于：将如权利要求1至3中任一项所述的高分子干法脱硝剂，通过喷粉系统加入到锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，使所述高分子干法脱硝剂在该区域内裂解，然后与烟气混合，将烟气中氮氧化物还原成N₂和水的脱硝处理方法；所述高分子干法脱硝剂在喷粉系统中先通过闭风送料器输送到气料混合器，再通过高压罗茨风机吹入喷枪分配器，最后经由喷枪喷射入锅炉炉膛内；所述高分子干法脱硝剂的喷射流量依据锅炉在线监测信号进行相应调整。

6.一种脱硝设备，其特征在于：包括与锅炉相连通、以向锅炉炉膛内注入如权利要求1至3中任一项所述的高分子干法脱硝剂的喷粉系统，所述喷粉系统包括依次相连的闭风送料器、气料混合器、高压罗茨风机、喷枪分配器、以及喷枪，所述喷枪的喷射口通入至锅炉炉膛内部的750～950℃温度区域，所述闭风送料器与置于喷粉系统上游的、存贮高分子干法脱硝剂的料仓相连通；

还包括电联于锅炉及喷粉系统，并依据锅炉在线监测信号对喷粉系统的各组成部分进行自动控制的控制系统。