CN109925856A

CN109925856A - 一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法

Info

Publication number: CN109925856A
Application number: CN201910250933.9A
Authority: CN
Inventors: 刘万超; 康泽双; 曹瑞雪; 练以诚; 闫琨; 刘中凯; 李学鹏; 张腾飞; 胡秋云; 李帅; 孙凤娟; 苏钟杨; 张朝普; 雷树喜; 和新忠
Original assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Current assignee: Aluminum Corp of China Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-06-25

Abstract

本发明公开了一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法，本发明将固体脱硝剂热解气化，制备还原性气态混合物，利用还原性气态混合物进行高温脱硝。本发明实现了脱硝反应过程为气相反应，与常规SNCR脱硝相比，提高了反应传质效率，脱硝效率可达85％以上，同时避免了常规SNCR脱硝技术中脱硝剂溶液对工业窑炉内衬材料、产品质量及生产安全带来隐患，本发明技术实施简单、投资和运行成本低、能实现连续运转、安全性好，主要适用于铝工业特征窑炉的还原脱硝，同时还适用于电力、化工、医药、有色等行业特征窑炉烟气脱硝。

Description

一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，特别涉及一种烟气脱硝技术，主要适用于铝工业特征窑炉的还原脱硝，同时还适用于电力、化工、医药、有色等行业特征窑炉烟气脱硝。

背景技术

氮氧化物(NOx)是导致酸雨和光化学烟雾的主要成因之一，氮氧化物的排放与治理成为大气污染控制的重要方面。随着国家环境保护工作的推进，环保标准越来越严格。

铝工业特征窑炉主要为：炭素煅烧炉(窑)、炭素焙烧炉、沥青熔化站(天然气)、熟料窑、熔盐炉、石灰炉、氢氧化铝焙烧炉、熔铝炉等。目前，较为成熟的脱硝技术主要包括选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)、选择性催化还原脱硝技术(SCR)和氧化吸收技术。

常规SCR技术在炭素煅烧炉(窑)脱硝过程中，以氨水为脱硝剂，运行过程中出现省煤器发生腐蚀，换热器换热管上有白色的硫酸铵结晶；炭素焙烧炉和氢氧化铝焙烧炉在应用过程中由于烟气高焦油、高尘、高湿，导致催化剂堵塞严重，无法正常运行；SCR脱硝技术一般要求烟气温度在320-400℃左右，而熔铝炉烟气排出温度低，一般在150-200℃左右，SCR脱硝技术一般要求烟气温度在320-400℃左右，不满足工艺要求，若采用低温脱硝催化剂，则受到粉尘的影响(粉尘浓度为300～600mg/m³)，导致催化剂寿命缩短，且投资较大；

SNCR技术目前主要以氨水或尿素溶液为脱硝剂，在脱硝过程中带入大量的水分，液相脱硝剂的使用易导致系统能耗增加、炉体或烟道耐火材料寿命降低、窑炉省煤器腐蚀，同时SNCR技术脱硝效率较低(仅为30％-50％)，无法达到环保要求。采用尿素溶液热解脱硝近年来大量的应用于工业生产中，但该技术需要配置专用的溶液热解设备，投资成本较高。同时，雾化液滴蒸发与热解过程需要吸收热量，造成余热利用效率降低约0.1-0.5个百分点并影响炉体使用寿命。随着SNCR脱硝技术的快速发展，干法SNCR脱硝技术逐渐进入工业应用领域。专利CN.206168216U通过将固体粉末脱硝剂通过压缩空气直接送入烟道中与烟气进行反应，完成烟气脱硝。专利CN.104084035B将水泥回转窑窑尾平行烟道至五级旋风预处理器的第五级预热器下部的一段窑炉上开口，通过吹送管将尿素吹送至反应部位，完成水泥回转窑脱硝，但仍然无法克服SNCR技术中脱硝效率有限的问题。

湿法氧化吸收脱硝技术存在难以解决的硝酸盐废水的二次污染问题，此技术自2017年7月起已在山东淄博地区禁用。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法。通过将开发的脱硝剂高温热解，生成氨类、酰胺类及中间体化合物，在合适温度范围内与烟气内NOx发生还原反应，提高传统选择性非催化还原脱硝技术的脱硝效率，本发明适用于铝工业特征窑炉高湿、高尘、高焦油烟气的脱硝技术。

本发明通过将固体粉末脱硝剂直接热解制备还原性气体进行脱硝，避免了常规尿素热解技术能耗高、投资高、影响工业窑炉使用寿命等问题。

本发明另一个目的在于提供一种干法均相选择性非催化脱硝方法，解决现有脱硝技术在铝工业特征窑炉脱硝过程中存在的效率低下的问题。所述的脱硝剂热解气化收尘后与压缩空气预混，与NOx进行均相反应，提高了脱硝效率。避免了干法SNCR技术中固体与气体反应，脱硝效率有限的问题。本技术具有技术脱硝效率高、效果稳定、实施简单、投资和运行成本低、能实现连续运转、安全性好，不影响产品质量的特点。

为了实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：

一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法，包括以下步骤：

(1)在热解反应器中将固相脱硝剂热解气化，制备气相还原性混合气体；

(2)以载气作为输送介质，输送所述还原性混合气体至净化系统；

(3)净化的所述还原性混合气体经计量后，与压缩空气预混，控制还原性混合气体浓度大于零并且小于5％，输送至窑炉750-1050℃的还原脱硝反应区反应脱硝。

进一步的，步骤(1)中所述的热解反应器为密闭式气氛加热装置。

进一步的，所述密闭式气氛加热装置为管式微波炉、管式热解炉、热风炉。

进一步的，步骤(1)中所述固相脱硝剂由还原剂、改性剂、稳定剂、掩蔽剂、表面活性剂组成，还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：(1-6)：(0.1-0.3)：(0.2-0.4)：(0-0.2)：1。

进一步的，改性剂为硅油、矿物油、碳粉、氧化铝、氧化镁中的一种或几种，其主要作用为提高粉体药剂的流动性的，降低热解温度和脱硝反应温度；所述稳定剂为草酸铵、草酸钙、醋酸铵中的一种或几种；所述掩蔽剂为柠檬酸铵、柠檬酸中的一种或几种；所述的表面活性剂为直链烷基磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠中的一种或几种；所述还原剂为醋酸铵、碳酸铵、草酸铵、亚硫酸氢铵、尿素的一种或几种。

进一步的，在步骤(1)中控制脱硝剂热解气化温度在400-600℃。

进一步的，在步骤(2)中作为输送介质的载气由压缩空气、N₂、O₂中的一种或几种组成。

进一步的，步骤(2)中所述净化系统包括旋风除尘器、布袋除尘器、静电除尘器、湿式除尘器中的一种或几种。

本发明的有益技术效果，

(1)实现了脱硝反应过程为气态均相还原反应，脱硝效率可达85％以上。

(2)本发明脱硝效率高、脱硝效果稳定、设备简单，投资成本低，技术实施简单，对铝工业传统脱硝技术改造较小，避免使用液氨和氨水等危险源物质。对生产系统影响较小，进入/退出系统自由。

(3)本发明通过采用制备具有一定结构的复合脱硝剂，实现固相脱硝剂表面形成修饰层，提高脱硝剂流动性、热分解效率和热分解速率，有助于系统连续稳定运行，提高脱硝剂的利用率。

(4)本发明技术使用过程无二次污染，不影响产品质量。

附图说明

图1为干法均相选择性非催化还原脱硝方法工艺流程。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

脱硝剂按照还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：6：0.3：0.4：0.2：1。

脱硝剂储仓A中的脱硝剂经固体脱硝剂计量系统B以7g/h输送至脱硝剂热解反应器C中，脱硝剂储仓可以是一个也可以是多个，通过定量将储仓中的药剂输送至热解反应炉完成固体脱硝剂热解。

脱硝剂经高温热解反应器热解生成脱硝剂有效成分及粉尘杂质，通过净化系统D去除其中的粉尘杂质，脱硝剂热解产生的气态脱硝产物进入脱硝反应工段F中，完成脱硝反应。

脱硝剂在热解反应器C中热解反应温度为430℃，且保持该区域O₂含量在5％，气态热解产物由压缩空气输送至净化系统D及后续脱硝反应工艺。

该技术所述的净化系统D采用布袋除尘。

脱硝剂热解反应器C和脱硝反应工段F之间的管道需采取保温措施，保证管道内部温度在350-430℃。

以压缩空气为输送介质，将脱硝剂分解产物经气体均量分配器E分配，实现脱硝剂与反应烟气的充分接触，提高传质和传热效率,脱硝剂分解产物输送至850℃的F反应区域，完成脱硝反应。

经分析，本方法对铝工业氧化铝焙烧炉、碳素焙烧炉、煅烧炉应用过程中产品质量无影响。实验验证，烟气量为2500ml/min，NO处理前浓度为300mg/m³，该技术脱硝效率为85.76％。

实施例2

按铝工业碳素焙烧炉脱硝用还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：5：0.2：0.3：0.1：1。

按照实施例1的工艺进行脱硝，经检测，该技术总脱硝效率为85％。

实施例3

按质量取铝工业氧化铝焙烧炉脱硝用还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：6：0.3：0.4：0.2：1。

按照实施例1的工艺进行脱硝，经检测，该技术总脱硝效率为87％。

实施例4

按质量取铝工业氧化铝焙烧炉脱硝用还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：1：0.1：0.2：0：1。

按照实施例1的工艺进行脱硝，经检测，该技术总脱硝效率为85.19％。

以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种干法均相选择性非催化还原脱硝方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，步骤(1)中所述的热解反应器为密闭式气氛加热装置。

3.根据权利要求2所述的脱硝方法，其特征在于，所述密闭式气氛加热装置为管式微波炉、管式热解炉、热风炉。

4.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，步骤(1)中所述脱硝剂由还原剂、改性剂、稳定剂、掩蔽剂、表面活性剂组成，还原剂、改性剂、掩蔽剂、表面活性剂、稳定剂含量按以下质量分数组分：(1-6)：(0.1-0.3)：(0.2-0.4)：(0-0.2)：1。

5.根据权利要求4所述的脱硝方法，其特征在于，改性剂为硅油、矿物油、碳粉、氧化铝、氧化镁中的一种或几种；所述稳定剂为草酸铵、草酸钙、醋酸铵中的一种或几种；所述掩蔽剂为柠檬酸铵、柠檬酸中的一种或几种；所述的表面活性剂为直链烷基磺酸钠、聚二硫二丙烷磺酸钠中的一种或几种；所述还原剂为醋酸铵、碳酸铵、草酸铵、亚硫酸氢铵、尿素的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，在步骤(1)中控制脱硝剂热解气化温度在400-600℃。

7.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，在步骤(2)中作为输送介质的载气由压缩空气、N₂、O₂中的一种或几种组成。

8.根据权利要求1所述的脱硝方法，其特征在于，步骤(2)中所述净化系统包括旋风除尘器、布袋除尘器、静电除尘器、湿式除尘器中的一种或几种。