CN109603505A - 一种用生物质竹炭的干法水泥窑烟气的脱硝方法 - Google Patents

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秦楠楠
陈新智
崔素萍
刘宁
陈美娜
张同生
马晓宇
阎旻
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D53/46—Removing components of defined structure
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    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B01D53/565—Nitrogen oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases

Abstract

一种用生物质竹炭的干法水泥窑烟气的脱硝方法，属于水泥工业烟气污染物控制技术领域。(1)材料的制备，首先将生物质竹炭在100℃烘箱内干燥24h，使水分挥发；然后将质量比为1～5％的竹炭与99～95％的水泥生料进行混合，研磨半小时，使其混合均匀。(2)将生物质竹炭与水泥生料的混合料直接加入到水泥窑分解炉内。利用生物质竹炭多孔的结构和炭的还原性，将氮氧化物吸附和还原为N2，且生物质竹炭中的氧化物灰分可以作为水泥生料的成分，不会对水泥性能造成影响。质量比为1～5％的生物质竹炭与99～95％的水泥生料的混合材料在分解炉内脱硝时，氧气浓度条件为1～5％，温度区间为700℃～900℃，450ml/min气体流速范围内，脱硝率可以达到70％以上。

Description

一种用生物质竹炭的干法水泥窑烟气的脱硝方法
技术领域
本发明属于水泥工业烟气污染物控制技术领域，涉及一种用于水 泥窑烟气的脱硝方法，具体为在水泥生料中掺入生物质竹炭的脱硝方 法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是水泥工业产生的主要污染物，会造成臭氧层破坏、 酸雨、光化学污染等环境问题。随着环保要求的不断提高，《水泥工 业大气污染物排放标准》(GB 4915-2013)中规定：一般地区NOx排 放限制为400mg/m3，重点地区NOx排放限制分别为320mg/m3，特 别是北京地区为200mg/m3，需要严格控制NOx排放量。因此寻求新 的脱硝技术对水泥工业的低排放NOx至关重要。
目前水泥工业脱硝的方法主要是选择性催化还原技术(SCR)和 选择性非催化还原技术(SNCR)，而且这两种方法都需要氨气或者尿 素作为还原剂，所以就需要安装额外的储氨(尿素)和喷氨(尿素) 装置，且还会出现氨逃逸现象，造成二次污染。SNCR脱硝技术是利 用NH3或尿素等作为还原剂，在水泥窑内850℃～1100℃温度区域与 烟气中的NOx发生还原反应生成N2。但是，SNCR脱硝效率低，仅 能达到30％～50％左右，而且反应温度高，对还原剂喷射的要求也 随之而高。随着国家对环境保护越来越重视，SNCR脱硝技术已无法 满足排放要求。在SCR脱硝技术中使用的催化剂大多以TiO2为载体， 以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3为活性成分，制成蜂窝式、板式 或波纹式三种类型。应用于烟气脱硝中的SCR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℃)，不同的催化剂适宜的反应温度不同。如果反应温度 偏低，催化剂的活性会降低，导致脱硝效率下降，且如果催化剂持续 在低温下运行会使催化剂发生永久性损坏；如果反应温度过高，NH3容易被氧化，NOx生成量增加，还会引起催化剂材料的相变，使催化 剂的活性退化。国内外SCR系统大多采用高温，反应温度区间为315℃～400℃。缺点：燃料中含有硫分,燃烧过程中可生成一定量的 SO3。添加催化剂后,在有氧条件下,SO3的生成量大幅增加,并与过 量的NH3生成NH4HSO4。NH4HSO4具有腐蚀性和粘性,可导致尾部 烟道设备损坏。虽然SO3的生成量有限,但其造成的影响不可低估。 另外，催化剂中毒现象也不容忽视。此外，占地面积大，反应装置复 杂，投资成本及运行成本较高。因此，寻找一种低成本、脱硝率高的 脱硝方法，将极大有利于水泥工业的发展。
目前的一些研究表明，在700℃以上的温度条件下，生物质炭可 以还原NOx，生成CO、CO2、N2。Gupta等(Industrial&Engineering Chemistry Research,2003,42，2536–2543)研究发现，对无氧条件下 C-NO反应微乎其微，当氧气存在存在时可以使NO转化为N2；当温度为820℃，O2浓度为1％时可以达到最佳的还原效果。陈丹丹等 (CN102364246A)利用生物质炭再燃联合脱除燃煤烟气中NOx的方 法及系统，脱硝率可以达到60％以上，但是设备复杂，需要改造锅 炉，对现有的水泥窑改造不易操作。司纪朋等(CN102658026A)发 明了一种可以将生物质焦炭用于燃煤锅炉的烟气脱硝，但是需要对设 备进行改造添加喷射装置，而且还会产生大量的废弃的碱金属氧化 物，对水泥的性能造成有害的影响，因此不利于在水泥窑分解炉使用。 郭红霞等(CN106268279A)发明了用稻壳、麦秆制得的生物质炭掺 入水泥窑的脱硝方法，但相比较本发明的脱硝效率来说，是较低的， 最高只能达到85％。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种工艺简单、设备简易、脱硝率较高、 有效节约资源和降低生产成本的脱硝方法。
本发明采用的具体技术方案如下：
(1)材料的制备，首先将生物质竹炭，在100℃的烘箱内干燥24h， 使水分充分挥发；然后将质量比为1～5％的生物质竹炭与99～95％ 的水泥生料进行混合，两种物质质量百分含量之和为100％，充分搅 拌半小时，使其混合均匀。
(2)将生物质竹炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解 炉內。利用生物质竹炭多孔的结构和炭的还原性，将氮氧化物部分吸 附和还原为N2，且生物质竹炭中的氧化物灰分可以作为水泥生料的 成分，不会对水泥性能造成影响。
其中，上述步骤中的生物质竹炭主要是竹子在无氧的条件下高 温裂解而制得的炭材料。制备方法是热分解法，在加热管中只通入 N2作为保护气氛，10℃/min的加热速率升温至800℃，然后再保温 60min，使其在高温条件下裂解制得生物质炭，待温度冷却至室温后 得到粗产物。然后将粗产物用超纯水洗涤，充分搅拌4h后静置，待 固液完全分离后，使用抽滤装置得到固体，100℃干燥箱内干燥24h， 得到干燥过的固体之后，用研棒转速为220r/min、研钵转速为9r/min 的三头研磨机研磨4h，过筛得到100目的生物质竹炭粉末，接着将 生物质竹炭粉末放在100℃的烘箱内干燥24h，最后密封保存。生物 质竹炭具有较高的比表面积，且含有10wt％左右的金属氧化物，包 括氧化硅、氧化钾和氧化铝等。
本发明的优点是：
(1)采用的生物质竹炭材料是可再生资源，且分布广泛，成本 低廉。在将竹炭与水泥生料混合后的材料可以直接加入水泥窑的分解 炉内，无须添加另外装置，对现有的水泥窑炉可以直接操作，且对水 泥生料性能无影响。。
(2)此方法在使用过程中具有较高的脱硝效率。质量比为1～5％ 的竹炭与99～95％的水泥生料的混合材料在分解炉内脱硝时，氧气 浓度条件为1～5％，温度区间为700℃～900℃，450ml/min气体流速 范围内，脱硝率可以达到70％以上。
竹炭脱硝原理：
C+NO→CO+1/2N2 (1)
C+2NO→CO2+N2 (2)
CO+NO→CO2+1/2N2 (3)
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实 施例。
实施例1
生物质竹炭的制备方法如下：在加热管中只通入N2作为保护气 氛，10℃/min的加热速率升温至800℃，然后再保温60min，待温度 冷却至室温后得到粗产物；然后将粗产物用超纯水洗涤，充分搅拌 4h后静置，待固液完全分离后，使用抽滤装置得到固体，100℃干燥 箱内干燥24h，得到干燥过的固体之后，用研棒转速为220r/min、研 钵转速为9r/min的三头研磨机研磨4h，过筛得到100目的生物质竹 炭粉末，接着将生物质竹炭粉末放在100℃的烘箱内干燥24h，最后 密封保存。
在烟气条件为1000ppm NO、1％O2，N2为平衡气，总气体流速为 450ml/min，温度条件为900℃时，将质量比为2％的上述制备的生 物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径为3cm的管式炉中，脱 硝率达到74.2％。
实施例2
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 1％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为850℃ 时，将质量比为3％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到71.8％。
实施例3
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 2％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为3％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到89.6％。
实施例4
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 2％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为800℃ 时，将质量比为3％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到70.6％。
实施例5
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 1％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为3％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到92.3％。
实施例6
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 3％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为4％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到82.5％。
实施例7
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 1％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为4％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到96.2％。
实施例8
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 1％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为5％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到97.1％。
实施例9
生物质竹炭制备过程如实施例1。在烟气条件为1000ppm NO、 2％O2，N2为平衡气，总气体流速为450ml/min，温度条件为900℃ 时，将质量比为5％的生物质竹炭与水泥生料混合均匀后加入到直径 为3cm的管式炉中，脱硝率达到72.7％。
表1各实施例的脱硝率
表2水泥生料的成分组成

Claims (2)

1.一种用生物质竹炭的干法水泥窑烟气的脱硝方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)材料的制备，首先将生物质竹炭，在100℃的烘箱内干燥24h，使水分充分挥发；然后将质量比为1～5％的生物质竹炭与99～95％的水泥生料进行混合，两种物质质量百分含量为100％，充分搅拌使其混合均匀；
(2)将生物质竹炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解炉中，水泥窑分解炉中烟气条件为1000ppm NO，氧气体积浓度条件为1％～5％，N2为平衡气，温度区间为700℃～900℃，450ml/min气体流速范围内。
2.按照权利要求1所述的一种用生物质竹炭的干法水泥窑烟气的脱硝方法，其特征在于，生物质竹炭的制备方法如下：在加热管中只通入N2作为保护气氛，10℃/min的加热速率升温至800℃，然后再保温60min，待温度冷却至室温后得到粗产物；然后将粗产物用超纯水洗涤，充分搅拌4h后静置，待固液完全分离后，使用抽滤装置得到固体，100℃干燥箱内干燥24h，得到干燥过的固体之后，用研棒转速为220r/min、研钵转速为9r/min的三头研磨机研磨4h，过筛得到100目的生物质竹炭粉末，接着将生物质竹炭粉末放在100℃的烘箱内干燥24h，最后密封保存。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110465179A (zh) * 2019-07-16 2019-11-19 北京工业大学 一种利用热解酸洗污泥进行烟气脱硝的方法
CN110917833A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 西安润川环保科技有限公司 一种新型烟气脱硝的方法
CN114146721A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 通化鑫鸿新材料有限公司 一种以生物质炭粉为载体的复合脱硝剂及其制备方法和应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003320243A (ja) * 2002-05-04 2003-11-11 Toru Ueda 木質系炭化素材に光照射する事を特徴とする水質浄化装置
CN102107116A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 北京工业大学 干法水泥窑炉燃煤产生氮氧化物的处理方法
CN102260051A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 北京工业大学 一种处理新型干法水泥窑炉燃煤产生的NOx的方法
CN102658026A (zh) * 2012-05-30 2012-09-12 西安交通大学 一种喷射生物质焦的脱硝系统
CN203533550U (zh) * 2013-09-27 2014-04-09 山东耀通节能投资有限公司 水泥低氮燃烧器
CN106268279A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 北京工业大学 一种干法水泥窑烟气的脱硝方法
CN107551799A (zh) * 2017-10-12 2018-01-09 北京工业大学 一种干法水泥窑烟气脱硫脱硝一体化的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003320243A (ja) * 2002-05-04 2003-11-11 Toru Ueda 木質系炭化素材に光照射する事を特徴とする水質浄化装置
CN102260051A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 北京工业大学 一种处理新型干法水泥窑炉燃煤产生的NOx的方法
CN102107116A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 北京工业大学 干法水泥窑炉燃煤产生氮氧化物的处理方法
CN102658026A (zh) * 2012-05-30 2012-09-12 西安交通大学 一种喷射生物质焦的脱硝系统
CN203533550U (zh) * 2013-09-27 2014-04-09 山东耀通节能投资有限公司 水泥低氮燃烧器
CN106268279A (zh) * 2016-08-29 2017-01-04 北京工业大学 一种干法水泥窑烟气的脱硝方法
CN107551799A (zh) * 2017-10-12 2018-01-09 北京工业大学 一种干法水泥窑烟气脱硫脱硝一体化的方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110465179A (zh) * 2019-07-16 2019-11-19 北京工业大学 一种利用热解酸洗污泥进行烟气脱硝的方法
CN110465179B (zh) * 2019-07-16 2021-07-30 北京工业大学 一种利用热解酸洗污泥进行烟气脱硝的方法
CN110917833A (zh) * 2019-12-13 2020-03-27 西安润川环保科技有限公司 一种新型烟气脱硝的方法
CN114146721A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 通化鑫鸿新材料有限公司 一种以生物质炭粉为载体的复合脱硝剂及其制备方法和应用
CN114146721B (zh) * 2021-12-01 2024-04-19 通化鑫鸿新材料有限公司 一种以生物质炭粉为载体的复合脱硝剂及其制备方法和应用

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