CN110173695A - 一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，包括将肉骨粉热解挥发分分为两股送入燃烧室，第一股送入燃烧室主燃区与足量空气燃烧。第二股进入燃烧室主燃区下游的耦合脱除区内与主燃区的燃烧产物混合。在耦合脱除区内，主燃区产生的NOx和第二股热解挥发分中的HCN、NH3、HNCO、含氮焦油发生氧化还原反应转化为N2，实现抑制热解气中NOx的生成。与现有技术相比，本发明无需加入外部还原剂及催化剂，经济性高，主要适用于肉骨粉热解气等高含氮气态燃料燃烧过程中NOx的抑制。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制氮氧化物生成的方法，尤其是涉及一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法。
背景技术
鉴于养殖技术，管理水平，防疫条件等的限制，在养殖环节极易造成动物的患病死亡。但是目前缺乏专门的病死动物处理设施，对于病死动物，养殖户往往将其尸体随意抛弃在路边河沟，甚至为了减少损失，低价抛售病死动物，威胁食品安全，给百姓的生命健康带来极大隐患。据新闻报道，在某些地区，猪贩长期收购病死猪销往广东、湖南、重庆、江苏、安徽等各大省市，年销售2000多万元，这些病死猪甚至携带A类烈性传染病口蹄疫。目前，国家出台的相关法规明确规定，病死畜禽必须进行无害化处理，绝对不容许违法屠宰和销售。但是违法行为仅仅靠制度约束还是不够的，违法行为屡禁不止的背后在于利益的难以平衡。因此，亟需一种既能无害化处理病死动物，又能提高经济效益的病死动物处理方法。
化制法制取肉骨粉作为一种常用的动物尸体初步处置方式，可灭活其体内的病原微生物，将尸体组织转变为无毒害物质，消除对环境的危害。化制分为干化和湿化两种方式，两者工作原理和工作条件不同，并根据尸体大小确定是否进行分割预处理。干化法高温蒸汽在夹层内循环，不直接接触尸体，利用干热和压力化制尸体组织，化制温度大于140℃、压力大于0.5MPa、时间大于4h。湿化法高温饱和蒸汽与尸体接触凝结为水时释放大量热能，使油脂溶化和蛋白质凝固，化制温度大于135℃、压力大于0.3MPa、处理时间大于0.5h。研究表明，在0.3Mpa、133℃的环境下停留至少20分钟，动物尸体中除朊病毒外的致病微生物可被完全消灭。反应过程中生成的固体即为肉骨粉，经油水分离后得到的油脂可以用于提炼生物柴油和制造皂粉，废水输送至污水处理装置除去过量的有机物和氨氮。肉骨粉中富含动物生长发育所必须的蛋白质，因此常被用作动物饲料，但由此带来了疯牛病等相关疾病的爆发。在欧盟2000标准中，肉骨粉已被禁止用作动物饲料。由于肉骨粉的热值较高，在欧洲，一般将其作为替代性燃料与其他燃料混合后送入水泥窑或流化床焚烧。但焚烧过程仅仅利用了肉骨粉的热值，并未充分挖掘其附加值。
采用热解方法处置肉骨粉是能够最大化利用肉骨粉价值的方法。但是由于动物体内富含蛋白质，肉骨粉中的氮元素含量往往很高(从2.8％到8.1％不等)，其中相当一部分以NH3、HCN、HNCO以及含氮焦油的形态进入热解挥发分中，给肉骨粉热解利用过程带来了很大的氮排放风险。目前尚未有关于如何处理肉骨粉热解挥发分中氮的相关报道。如果不设法在燃烧过程中抑制NOx的生成，则需在尾部烟道采用SCR或SNCR技术进行脱除，这将耗费大量还原剂并增加设备成本。因此，亟需一种低成本，高利用率，环保的抑制肉骨粉热解气燃烧过程中含氮污染物排放的方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，具体步骤如下：
(1)将肉骨粉热解产生的挥发分分成两股，第一股挥发分与一次空气混合后，进入主燃区燃烧，产生含有高浓度NOx的烟气；
(2)将步骤(1)得到的含有高浓度NOx的烟气与第二股挥发分送入耦合脱除区混合反应后，进入燃尽区；
(3)在燃尽区通入二次空气，完全燃烧。
优选的，所述主燃区的燃烧温度为1000-1200℃。
优选的，所述耦合脱除区温度为850-1050℃。
优选的，所述燃尽区的温度为900-1100℃。
优选的，步骤(1)中：所述第一股挥发分占肉骨粉热解产生的挥发分的30-70％。
更优选的，步骤(1)中：所述第一股挥发分占肉骨粉热解产生的挥发分的40-60％。
优选的，所述主燃区和燃尽区内的过量空气系数为1.1-1.4。
优选的，所述一次空气为一次空气和二次空气总量的50-70％，所述二次空气为一次空气和二次空气总量的30-50％。
优选的，所述肉骨粉为采用干化法或湿化法制备得到的。
燃烧室的结构布置按气体流向依次为主燃区、耦合脱除区、燃尽区，肉骨粉热解产生的挥发分分成两股，分别进入主燃区和耦合脱除区，一次和二次空气分别通入主燃区和燃尽区。
按燃烧室中气流流向，所述主燃区为热解气入口之前的区域，实现第一股热解挥发分的燃烧；所述耦合脱除区为热解气入口之后到二次空气入口之前的区域，实现主燃区产生的NOx和第二股热解挥发分中的HCN、NH3、HNCO、含氮焦油发生氧化还原反应转化为N2；所述燃尽区为二次入口之后的区域，实现上游烟气中未燃尽物质的燃烧。
本发明将肉骨粉热解产生的含高浓度HCN、NH3、HNCO、含氮焦油的挥发分分成两股，第一股挥发分在燃烧器内与一次空气混合后，进入主燃区燃烧，产生含有高浓度NOx的烟气，将其与第二股肉骨粉热解产生的挥发分送入耦合脱除区混合，NOx发生氧化还原反应转化为N2，在燃尽区通入足量二次空气，使未燃有机成分完全燃烧。
本发明利用干化法或湿化法制得的肉骨粉，投入连续热解炉中，采用挥发分燃烧产生的烟气作为热解反应的热源，控制入炉烟气比例，将炉温维持在炭化所需温度，采用调节阀将从热解炉引出的挥发分分为两股。
通过在线烟气分析仪监测燃烧烟气中气体组分的变化趋势和波动范围，在确定系统运行稳定后进行采样分析。在线烟气分析仪配有氧量监测仪，因此可根据燃烧室出口烟气中O2的浓度调整过量空气系数。在燃烧室热解气的进口前设置旁路并加装调节阀，调节进入燃烧室的气体流量。通过调整过量空气系数、燃烧室温度、一次空气和二次空气配比等参数实现肉骨粉热解气燃烧过程中含氮污染物排放的控制。
与现有技术相比，本发明无需加入外部还原剂及催化剂，成本低、经济性高、利用率高，能够环保的抑制肉骨粉热解气燃烧过程中氮氧化物的产生和含氮污染物的排放。
附图说明
图1为实验装置流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，流程如图1所示，将利用干化法制得的肉骨粉，以10kg/h的给料量投入小型连续热解炉中，控制入炉烟气比例，将炉温维持在750℃。采用调节阀将从热解炉引出的挥发分分为两股，其中进入主燃区的热解气为30％，主燃区温度为1000℃，耦合脱除区温度为850℃，燃尽区温度为900℃，燃烧室中过量空气系数为1.1，通入主燃区的一次空气为70％，通入燃尽区的二次空气比例为30％，通过在线烟气分析仪连续监测分析燃烧烟气中气体组分5小时，测得NOx的小时均值含量为(以NO2计，折算到含氧量11％的干烟气)171mg/Nm3，达到GB18485-2014中规定的生活垃圾焚烧污染控制排放标准。
实施例2
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，将利用干化法制得的肉骨粉，以10kg/h的给料量投入小型连续热解炉中，控制入炉烟气比例，将炉温维持在750℃。采用调节阀将热解挥发分分为两股，其中进入主燃区的热解气为70％，主燃区温度为1200℃，耦合脱除区温度为1050℃，燃尽区温度为1100℃，燃烧室中过量空气系数为1.4，通入主燃区的一次空气为70％，通入燃尽区的二次空气比例为30％，通过在线烟气分析仪连续监测分析燃烧烟气中气体组分5小时，测得NOx的小时均值最大值为(以NO2计，折算到含氧量11％的干烟气)156mg/Nm3，达到GB18485-2014中规定的生活垃圾焚烧污染控制排放标准。
实施例3
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，将利用湿化法制得的肉骨粉，以10kg/h的给料量投入小型连续热解炉中，控制入炉烟气比例，将炉温维持在750℃。采用调节阀将热解挥发分分为两股，其中进入主燃区的热解气为50％，主燃区温度为1100℃，耦合脱除区温度为950℃，燃尽区温度为1000℃，燃烧室中过量空气系数为1.3，通入主燃区的一次空气为60％，通入燃尽区的二次空气比例为40％，通过在线烟气分析仪连续监测分析燃烧烟气中气体组分5小时，测得NOx的小时均值含量为(以NO2计，折算到含氧量11％的干烟气)149mg/Nm3，达到GB18485-2014中规定的生活垃圾焚烧污染控制排放标准。
实施例4
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，将利用湿化法制得的肉骨粉，以10kg/h的给料量投入小型连续热解炉中，控制入炉烟气比例，将炉温维持在750℃。采用调节阀将热解挥发分分为两股，其中进入主燃区的热解气为40％，主燃区温度为1100℃，耦合脱除区温度为950℃，燃尽区温度为1000℃，燃烧室中过量空气系数为1.3，通入主燃区的一次空气为50％，通入燃尽区的二次空气比例为50％，通过在线烟气分析仪连续监测分析燃烧烟气中气体组分5小时，测得NOx的小时均值含量为(以NO2计，折算到含氧量11％的干烟气)153mg/Nm3，达到GB18485-2014中规定的生活垃圾焚烧污染控制排放标准。
实施例5
一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，将利用湿化法制得的肉骨粉，以10kg/h的给料量投入小型连续热解炉中，控制入炉烟气比例，将炉温维持在750℃。采用调节阀将热解挥发分分为两股，其中进入主燃区的热解气为60％，主燃区温度为1100℃，耦合脱除区温度为950℃，燃尽区温度为1000℃，燃烧室中过量空气系数为1.3，通入主燃区的一次空气为60％，通入燃尽区的二次空气比例为40％，通过在线烟气分析仪连续监测分析燃烧烟气中气体组分5小时，测得NOx的小时均值含量为(以NO2计，折算到含氧量11％的干烟气)150mg/Nm3，达到GB18485-2014中规定的生活垃圾焚烧污染控制排放标准。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将肉骨粉热解产生的挥发分分成两股，第一股挥发分与一次空气混合后，进入主燃区燃烧，产生含有高浓度NOx的烟气；
(2)将步骤(1)得到的含有高浓度NOx的烟气与第二股挥发分送入耦合脱除区混合反应后，进入燃尽区；
(3)在燃尽区通入二次空气，完全燃烧。
2.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述主燃区的燃烧温度为1000-1200℃。
3.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述耦合脱除区温度为850-1050℃。
4.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述燃尽区的温度为900-1100℃。
5.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，步骤(1)中：所述第一股挥发分占肉骨粉热解产生的挥发分的30-70％。
6.根据权利要求5所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，步骤(1)中：所述第一股挥发分占肉骨粉热解产生的挥发分的40-60％。
7.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述主燃区和燃尽区内的过量空气系数为1.1-1.4。
8.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述一次空气为一次空气和二次空气总量的50-70％，所述二次空气为一次空气和二次空气总量的30-50％。
9.根据权利要求1所述的一种抑制肉骨粉热解挥发分燃烧中氮氧化物生成的方法，其特征在于，所述肉骨粉为采用干化法或湿化法制备得到的。
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