CN109806763A - 一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法 - Google Patents

一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109806763A
CN109806763A CN201910172360.2A CN201910172360A CN109806763A CN 109806763 A CN109806763 A CN 109806763A CN 201910172360 A CN201910172360 A CN 201910172360A CN 109806763 A CN109806763 A CN 109806763A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flue gas
rare
denitration
earth
semicoke
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910172360.2A
Other languages
English (en)
Inventor
李保卫
龚志军
武文斐
王振峰
李海广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inner Mongolia University of Science and Technology
Original Assignee
Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inner Mongolia University of Science and Technology filed Critical Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority to CN201910172360.2A priority Critical patent/CN109806763A/zh
Publication of CN109806763A publication Critical patent/CN109806763A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及烟气脱硝技术领域，提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本发明以烟气固定床作为反应器，烟气进入烟气固定床后首先以半焦直接还原脱硝，然后半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NO在蜂窝陶瓷稀土基催化剂的催化下发生反应，达到催化脱硝的目的。本发明提供的方法设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝转化率高。

Description

一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法。
背景技术
煤经燃烧后产生高温烟气，在锅炉炉膛出口烟气温度一般在600℃以上。煤燃烧高温烟气中含有氮氧化物，而氮氧化物会造成严重的环境污染。目前，针对NOx减排的方法有很多，如燃烧分级、烟气再循环、使用低NOx燃烧器和SNCR、SCR脱硝方法等。其中SCR法因其技术成熟、脱硝效率高等优势成为国际上应用最广泛的烟气脱稍技术。SCR法(选择性催化还原法)是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。然而对于SCR法，条件控制苛刻且运行维护成本较高。
SNCR(选择性非催化还原技术)技术与SCR技术最大的不同在于不需要使用催化剂，且不导致SO2/SO3氧化，故造成空预器堵塞的机会非常小。此外SNCR工艺整个还原过程在锅炉内部进行，不需要另外设立反应器，进一步降低了投资，减少了大部分安装工作，而且更便于日后的检修、维护工作。但SNCR技术也有一些缺点，如操作温度较窄；催化反应的产物(NH4)2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞反应设备；导致尾气中的NH3浓度增加，NH3利用率低；此外，反应中还会产生N2O，N2O排放到大气中会造成二次污染；脱硝率较低等，因此SNCR未能得到广泛的工业应用。
因此亟待开发一种操作简单、脱硝效率高且成本较低的脱硝方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法。本发明提供的方法，设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝效率高。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
优选地，所述半焦的粒径为1～5mm。
优选地，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体为γ-Al2O3，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。
优选地，所述半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比为1:1～5:1。
优选地，所述脱硝处理的温度为500～800℃。
优选地，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶；
(b)将步骤(a)所述的凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
优选地，所述步骤(a)中稀土尾矿的粒径为200～400目；所述稀土尾矿中的活性物质的质量含量为30～60％，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。
优选地，所述步骤(a)中稀土尾矿和拟薄水铝石的质量比为1:1～1:5。
优选地，所述步骤(b)中干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为10～12h。
优选地，所述步骤(b)中焙烧处理的温度为400～600℃，时间为4～6h。
本发明提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本发明以烟气固定床作为反应器，煤燃烧高温烟气进入烟气固定床后，首先以半焦直接还原脱硝，然后半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NO通过蜂窝陶瓷稀土基催化剂发生氧化还原反应生成氮气，实现催化脱硝。本发明提供的方法，设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝转化率高。实施例结果表明，本发明将模拟烟气通入烟气固定床，仅经过单层脱硝层处理，对模拟烟气的脱硝转化率即可达到79.5％以上，而脱硝后尾气中CO的含量可控制在102ppm及以下，说明本发明提供的方法对高温烟气脱硝效率高，并且在实现NOx减排的同时降低产物气中CO的生成量，具有显著的技术优势和广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中烟气固定床的布置图，其中1表示煤燃烧高温烟气，2表示半焦，3表示蜂窝陶瓷稀土基催化剂，4表示脱硝后的高温烟气。
具体实施方式
本发明提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：
将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
本发明所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。在本发明中，所述半焦的粒径优选为1～5mm，更优选为3～4mm。本发明通过控制半焦的粒径，保证煤燃烧高温烟气在通过半焦时具有良好的通透性，减小烟气阻力，且半焦的来源广、成本低。本发明对所述半焦的来源没有特别的要求，采用市售的半焦产品即可。
本发明优选将半焦装填在烟气固定床的底部，将蜂窝陶瓷稀土基催化剂层铺在半焦上，形成脱硝层。在本发明中，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体优选为γ-Al2O3，所述活性物质优选为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。在本发明具体实施例中，所述脱硝层优选为单层脱硝层，此外，为达到进一步提高脱硝转化率的目的，还可将所述脱硝层设计为多层脱硝层。在本发明中，单层脱硝层中半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比优选为1:1～5:1，更优选为3:1～4:1。本发明中烟气固定床的结构如图1所示，其中2表示半焦，3表示层铺在半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂，2和3形成一定高度的堆积床层即脱硝层，装填在反应器内构成固定床反应器。
在本发明中，所述烟气固定床的直径优选为0.5～5m，更优选为1～2m；所述烟气固定床中单层脱硝层装填的半焦的高度优选为0.1～1m，更优选为0.2～0.5m；所述烟气固定床中单层脱硝层装填的蜂窝陶瓷稀土基催化剂的高度优选为0.5～2m，更优选为0.5～1m。本发明以烟气固定床作为反应器，设备简单，投资少，能耗低。
本发明将煤燃烧高温烟气通入上述的烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出。在本发明中，所述脱硝处理的温度优选为500～800℃，更优选为600～700℃；本发明直接利用煤燃烧高温烟气的温度，不需要额外加热，半焦氧化反应会产生热量，与炉体散热平衡后维持床内温度稳定。在本发明中，所述煤燃烧高温烟气的空速优选为10000～50000h-1，更优选为10000～20000h-1。
煤燃烧高温烟气进入烟气固定床后，其中的一部分NOx首先与半焦发生氧化还原反应生成氮气，即被半焦直接还原脱硝；在半焦直接还原脱硝过程中，除NOx的还原反应外，也会发生O2与碳(半焦)反应，碳与O2的反应更加剧烈，而且在烟气中O2的含量远高于NOx的含量，致使碳的消耗量增加生成CO，而CO也是一种污染性气体，得不到合理处理同样会造成严重的环境破坏。为解决这一问题，本发明设计了催化脱硝过程，将半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NOx在蜂窝陶瓷稀土基催化剂的作用下发生氧化还原反应生成氮气，在实现NOx减排的同时降低产物气中CO的生成量，具有显著的技术优势。
在本发明中，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶；
(b)将步骤(a)所述的凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
本发明优选将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶。在本发明中，所述稀土尾矿的粒径优选为200～400目，更优选为300目。本发明通过控制所述稀土尾矿的粒径，保证蜂窝陶瓷稀土基催化剂有充分的反应面积。
在本发明中，所述稀土尾矿中活性物质的质量含量优选为30～60％，更优选为40～50％；所述活性物质优选为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物；所述过渡金属氧化物和稀土金属氧化物的质量比优选为3:1～8:1，更优选为4:1～5:1。本发明利用所述稀土尾矿中的活性物质作为蜂窝陶瓷稀土基催化剂的活性中心，对高温烟气起到催化脱硝的作用。本发明对所述稀土尾矿的来源没有特别的要求，采用本领域熟知来源的稀土尾矿即可。
在本发明中，所述稀土尾矿和拟薄水铝石的质量比优选为1:1～1:5，更优选为1:3～1:4。在本发明中，所述水的添加量优选为5ml/g(稀土尾矿)。在本发明中，拟薄水铝石具有胶溶性能好、比表面高等特点，本发明以拟薄水铝石作为蜂窝陶瓷稀土基催化剂的载体前驱体；本发明对所述拟薄水铝石的来源没有特别的要求，采用市售的拟薄水铝石产品即可。本发明对所述混合的方法没有特别的要求，采用本领域熟知的混合方法保证各组分混合均匀即可。
得到凝胶后，本发明优选将所述凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，然后依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。在本发明中，所述挤压优选采用模具挤压的方法进行，所述模具根据所需尺寸和形状进行相应的选择；本发明通过挤压将所述凝胶挤压成蜂窝陶瓷状结构，所述蜂窝陶瓷状结构的孔径优选为1～2cm，孔长优选为10～15cm，孔隙率优选为80～90％。本发明对所述挤压的条件没有特殊要求，能够得到所需的蜂窝陶瓷状结构即可。
在本发明中，所述干燥的温度优选为100～120℃，更优选为110℃，干燥的时间优选为10～12h，更优选为12h。本发明优选将挤压后的凝胶放置于电热鼓风干燥箱中进行干燥。
在本发明中，所述焙烧处理的温度优选为400～600℃，更优选为500℃，时间优选为时间4～6h，更优选为4h。在本发明中，所述拟薄水铝石经过焙烧处理后转变为γ-Al2O3，作为蜂窝陶瓷稀土基催化剂的载体。
本发明制备的蜂窝陶瓷稀土基催化剂在500～800℃温度区间具有良好的催化活性和稳定性，运行100～120h不失效；同时稀土尾矿作为二次资源，可以对其进行综合回收利用，既可减少资源浪费，又能减少环境污染。
下面结合实施例对本发明提供的煤燃烧高温烟气脱硝的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将稀土尾矿(200目)与拟薄水铝石加水按照1kg：4kg：5L的比例混合均匀成为凝胶，通过挤压成蜂窝陶瓷状，然后将成型后的样品放置于电热鼓风干燥箱中于110℃干燥12h，将上述干燥后的样品放置于500℃温度下焙烧4h，制备成蜂窝陶瓷稀土基催化剂；
(2)在烟气固定床内，加入1.0kg半焦和0.5kg蜂窝陶瓷稀土基催化剂，构成单层脱硝层；烟气固定床的直径为1m，半焦的装填高度为0.2m，蜂窝陶瓷稀土基催化剂的装填高度为0.5m，烟气固定床的结构如图1所示；
(3)在600℃温度下，将含有NO、N2和O2的模拟烟气(NO的含量600ppm，O2含量5％)以500mL/min的量通入烟气固定床底部，经过单层脱硝层进行脱硝处理。
蜂窝陶瓷稀土基催化剂的孔径为1cm，孔长为10cm，孔隙率为80％；经检测，其中的过渡金属氧化物的含量为4.3％，稀土金属氧化物的含量为1.2％。
测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
实施例2
其他条件和实施例1相同，仅将步骤(3)中的温度改为700℃；测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
实施例3
其他条件和实施例1相同，仅将步骤(3)中的温度改为800℃；测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
实施例4
其他条件和实施例1相同，仅将步骤(2)中的半焦的质量改为2.0kg；测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
实施例5
其他条件和实施例1相同，仅将步骤(2)中的半焦的质量改为2.0kg，并将骤(3)中的温度改为700℃；测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
实施例6
其他条件和实施例1相同，仅将步骤(2)中的半焦的质量改为2.0kg，并将骤(3)中的温度改为800℃；测试对模拟烟气的脱硝效率，将结果记录于表1中。
表1实施例1～6对模拟烟气的脱硝效率
从表1可以看出，本发明将模拟烟气通入烟气固定床，仅经过单层脱硝层处理，对模拟烟气的脱硝转化率即可达到79.5％以上，而脱硝后尾气中CO的含量可控制在102ppm及以下，说明本发明提供的方法对高温烟气脱硝效率高，并且在实现NOx减排的同时降低产物气中CO的生成量，具有显著的技术优势和应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半焦的粒径为1～5mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体为γ-Al2O3，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比为1:1～5:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硝处理的温度为500～800℃。
6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的制备方法包括以下步骤：
(a)将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶；
(b)将步骤(a)所述的凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，然后依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中稀土尾矿的粒径为200～400目；所述稀土尾矿中的活性物质的质量含量为30～60％，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中稀土尾矿和拟薄水铝石的质量比为1:1～1:5。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为10～12h。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(b)中焙烧处理的温度为400～600℃，时间为4～6h。
CN201910172360.2A 2019-03-07 2019-03-07 一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法 Pending CN109806763A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910172360.2A CN109806763A (zh) 2019-03-07 2019-03-07 一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910172360.2A CN109806763A (zh) 2019-03-07 2019-03-07 一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109806763A true CN109806763A (zh) 2019-05-28

Family

ID=66608340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910172360.2A Pending CN109806763A (zh) 2019-03-07 2019-03-07 一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109806763A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4886789A (zh) * 1972-01-27 1973-11-15
EP0358124A2 (de) * 1988-09-07 1990-03-14 Degussa Aktiengesellschaft Katalysator zur Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen unter Verminderung der Emission von Schwefelwasserstoff, Herstellung und Verwendung
CN105854589A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 内蒙古科技大学 一种用于煤燃烧过程高温原位催化脱硝方法
CN107774270A (zh) * 2017-10-17 2018-03-09 内蒙古科技大学 改性稀土精矿scr脱硝催化剂的制备方法
CN108636113A (zh) * 2018-07-06 2018-10-12 王研 一种煤燃烧烟气高温脱硝的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4886789A (zh) * 1972-01-27 1973-11-15
EP0358124A2 (de) * 1988-09-07 1990-03-14 Degussa Aktiengesellschaft Katalysator zur Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen unter Verminderung der Emission von Schwefelwasserstoff, Herstellung und Verwendung
CN105854589A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 内蒙古科技大学 一种用于煤燃烧过程高温原位催化脱硝方法
CN107774270A (zh) * 2017-10-17 2018-03-09 内蒙古科技大学 改性稀土精矿scr脱硝催化剂的制备方法
CN108636113A (zh) * 2018-07-06 2018-10-12 王研 一种煤燃烧烟气高温脱硝的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹湘洪等: "褐煤半焦原料", 《中国工程院化工、冶金与材料工程学部第五届学术会议论文集》 *
马宝岐等: "《半焦的利用》", 30 June 2014, 冶金工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101791561B (zh) 一种脱硫脱硝催化剂及其制备方法
CN107774270B (zh) 改性稀土精矿scr脱硝催化剂的制备方法
CN102151585B (zh) 一种担载三聚氰胺的脱硝催化剂及其制备方法
CN105833901B (zh) 一种PrOx-MnOx/SAPO-34低温SCR烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN109745855B (zh) 一种烧结烟气sox、nox的联合减排系统
CN104495837A (zh) 一种马尾藻基活性炭及其制备方法和应用
CN106582606A (zh) 一种非钒系低温脱硝催化剂及其制备方法
CN103212288A (zh) 一种用于脱除丙烯腈废气的方法
CN102861565A (zh) 一种氧化铝负载氧化铈催化剂及其制备方法和应用
CN109794248A (zh) 一种低成本烟气脱硝催化剂及其制备、使用方法
CN101972652A (zh) 具有零价汞转化作用的复合型scr催化剂的制备方法
CN107281915A (zh) 一种氧化铝焙烧烟气的sncr和scr组合脱硝系统及脱硝方法
CN102921430B (zh) 脱硝催化剂的制备方法
CN102188977B (zh) 一种高效氨分解催化剂制备方法
CN109569229B (zh) 一种铁矿烧结烟气联合脱硫、脱硝的方法
CN110449161A (zh) 一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用
CN106215945B (zh) 一种改性硅藻土及其制备方法和用途
CN103866151A (zh) 发泡不锈钢板以及火电厂脱硝催化剂的制备方法
CN106111152B (zh) 一种燃煤电站烟气脱汞脱硝复合催化剂及其制备方法
CN107185593A (zh) 一种抗钾中毒的scr脱硝催化剂及其制备方法
CN110433788A (zh) 以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法
CN205055818U (zh) 一种吸附脱硫脱硝装置
CN104415766A (zh) 一种燃煤电站烟气脱汞脱硝复合催化剂及其制备方法
CN104415763A (zh) 一种改性硅藻土及其制备方法
CN108579756A (zh) 一种海带状Mn-Fe双金属氧化物负载CeO2催化剂及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190528