CN113082965A - 一种颗粒状烟气脱硝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种颗粒状烟气脱硝剂及其制备方法，属于炉内脱硝领域。具体方法包括:将有机物溶于水配制有机物水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成有机物包覆层，然后在有机物包覆层外表面再涂覆无机物，形成无机物包覆层，即得颗粒状烟气脱硝剂。该方法制备的烟气脱硝剂不仅避免了使用液体还原剂所带来的弊端，同时由于有机物层和无机物层的包覆，使固体尿素得以缓慢释放，从而延长脱硝剂使用时间，提高脱硝率。
Description
技术领域
本发明涉及炉内脱硝领域，特别涉及一种颗粒状烟气脱硝剂及其制备方法。
背景技术
在现有工业生产中，高温烟气的排放基本都会伴随着各种氮氧化物的排放，氮氧化物对人体有害，且会引发酸雨，为了缓解环境的压力，国家对于氮氧化物的排放要求也越来越严格，目前对于氮氧化物的控制方法主要包括两种，一种是选择性催化还原法(SCR)，另一种是选择性非催化还原法(SNCR)，前者的反应条件比较温和，但是需要在催化剂的催化作用下使烟气中的氮氧化物与还原剂反应，从而生产无害的氮气，而后者则在不采用催化剂的情况下，通过氮氧化物与还原剂相互反应就可以生产无害的氮气。
然而，现有技术中采用SNCR治理烟气过程中还原剂一般都是液体状态，比如氨水或尿素溶液，氨水或尿素溶液进入炉内会进行雾化过程，并与高温烟气接触汽化、分解，再依靠扩散、烟气流动，使NH3和NOX混合，但在液体雾化过程中，炉内会出现部分烟气温度降低、雾化不足现象，部分液滴会向下低落或上漂到水冷壁上，引起管道腐蚀穿孔，需停炉检修；液滴中的NH3被汽化后已没有穿透力，会随着汽化区域的烟气带走，导致NH3和NOX混合效果会更差。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种颗粒状烟气脱硝剂及其制备方法，避免采用SNCR治理烟气过程使用液体还原剂所带来的弊端，延长设备使用寿命，降低维修成本，同时提高脱硝率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种颗粒状烟气脱硝剂，所述烟气脱硝剂包括：基体和包覆层；其中，所述基体为固体尿素，所述包覆层为有机物层和无机物层，所述包覆层包覆率小于100％。
优选的，所述固体尿素为颗粒状。
优选的,所述有机物包括三甘醇、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种。
优选的，所述无机物包括粉煤灰、高岭土和水泥中的一种。粉煤灰和高岭土本身具有孔隙结构，将其作为固体尿素包覆层时其本身的孔隙结构对尿素就具备缓释功能，本发明限定包覆层包覆率小于100％则进一步对缓释功能进行限定，从而可以有效控制有效氨基的释放，达到脱硝的目的。
优选的，所述无机物为颗粒状，粒径为25-50μm。
本发明还提供一种颗粒状烟气脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
将有机物溶于水配制有机物水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成有机物包覆层，然后在有机物包覆层外表面再涂覆无机物，形成无机物包覆层，即得颗粒状烟气脱硝剂。
在进行包覆层处理过程中固体尿素在有限空间内一直呈滚动状态，尿素颗粒不断滚动的同时有机物水溶液和无机物依次涂覆在颗粒表面，喷涂处理可以促进包覆层均匀包覆，颗粒滚动能够进一步提高均匀度，颗粒之间的相互碰撞导致相互作用，最终使包覆层均匀的包覆在颗粒表面。
相互作用使得包覆层均匀涂覆在颗粒表面。
优选的，所述有机物水溶液质量浓度为8-22％。
优选的，所述有机物水溶液与固体尿素的质量比为(0.002-0.006)：1。
更优选的，所述有机物水溶液与固体尿素的质量比为0.004:1。
优选的，所述无机物与固体尿素的质量比为(0.048-0.052)：1。
更优选的，所述无机物与固体尿素的质量比为0.05:1。
优选的，所述颗粒状烟气脱硝剂的粒径为0.86-2.81mm。
更优选的，所述颗粒状烟气脱硝剂的粒径为1.84mm。
本发明制备的颗粒状烟气脱硝剂在使用时以直喷方式进行SNCR脱硝，在适当温度下均匀喷入颗粒状烟气脱硝剂，该脱硝剂在炉中迅速分解，与烟气中的NOx反应生成N2和H2O，而不与烟气中的氧气发生作用，且不需要对炉燃烧设备和受热面进行大的改动，不需要改变锅炉的常规运行方式，不需要使用催化剂，对锅炉的主要运行参数影响极小。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明以尿素颗粒作为还原剂，避免了液态还原剂对设备的腐蚀，降低了维修成本，在尿素颗粒外层包覆的有机物层使尿素外表面湿润，具有一定的粘性，从而有利于无机物层的粘附，有机物层与无机物层的包覆使得尿素颗粒呈现包覆状态，使得其进入高温炉内时有效氨基从尿素中得以缓慢释放，并迅速与烟气中的NOx反应生成N2和H2O，有效避免了氨逃逸现象的发生，并且这种缓释作用大大延长了脱硝剂的使用寿命，脱硝效率得到提升，生产成本大大降低。
本发明选择的有机物熔点低，在炉内高温条件下会迅速熔化，在起到粘附无机物作用的同时不会影响还原剂的化学性质。
本发明严格控制有机物和无机物的用量，使得有机物水溶液尽量将尿素颗粒包裹，尿素颗粒外表面均具有粘性，颗粒状无机物在尽量包覆在有机物层外表面的同时又具有一定的缝隙，使得尿素在进行脱硝处理时既能释放有效氨基又不会瞬间全部释放，起到缓释作用，从而提高脱硝率。
本发明控制颗粒状烟气脱硝剂粒径，增大直喷过程中穿透力，从而提高氨气与烟气中的NOx的混合效果，进一步降低氨逃逸现象的发生。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
将聚乙二醇溶于水配制质量浓度为15％的聚乙二醇水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成聚乙二醇水溶液包覆层，然后在聚乙二醇水溶液包覆层外表面再涂覆高岭土，形成高岭土包覆层，即得粒径为1.84mm的颗粒状烟气脱硝剂。
其中，聚乙二醇水溶液与固体尿素质量比为0.004:1；
高岭土与固体尿素质量比为0.05:1。
实施例2
将聚乙烯醇溶于水配制质量浓度为8％的聚乙烯醇水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成聚乙烯醇水溶液包覆层，然后在聚乙烯醇水溶液包覆层外表面再涂覆水泥，形成水泥包覆层，即得粒径为0.86mm的颗粒状烟气脱硝剂。
其中，聚乙烯醇水溶液与固体尿素质量比为0.002:1；
水泥与固体尿素质量比为0.048:1。
实施例3
将三甘醇溶于水配制质量浓度为22％的三甘醇水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成三甘醇水溶液包覆层，然后在三甘醇水溶液包覆层外表面再涂覆粉煤灰，形成粉煤灰包覆层，即得粒径为2.81mm的颗粒状烟气脱硝剂。
其中，三甘醇水溶液与固体尿素质量比为0.006:1；
粉煤灰与固体尿素质量比为0.052:1。
实施例4
同实施例1，区别在于，聚乙二醇水溶液浓度为10％。
实施例5
同实施例1，区别在于，聚乙二醇水溶液与固体尿素质量比为0.005:1
实施例6
同实施例1，区别在于，高岭土与固体尿素质量比为0.049:1。
实施例7
同实施例1，区别在于，颗粒状烟气脱硝剂粒径为1.52mm。
对比例1
同实施例1，区别在于，将聚乙二醇水溶液替换成水溶液。
对比例2
同实施例2，区别在于，聚乙烯醇水溶液浓度为30％。
对比例3
同实施例1，区别在于，聚乙二醇水溶液与固体尿素质量比为0.01:1。
对比例4
同实施例1，区别在于，高岭土与固体尿素质量比为0.1:1。
对比例5
同实施例1，区别在于，颗粒状烟气脱硝剂粒径为0.7mm。
控制SNCR脱硝装置的炉内温度为750℃，采用直喷的方式将实施例1-7、对比例1-5以及对照组(未经任何处理的尿素颗粒)制备的颗粒状烟气脱硝剂分别喷入炉内烟气中进行脱硝处理，抽取反应后烟气进入氮氧化物分析仪。分析净化前后烟气中NOx浓度，结果如表1所示。
表1
从表1中可以看出，采用本发明制备的颗粒状烟气脱硝剂脱硝率可达80％以上，而采用未经任何处理的尿素颗粒直接进行脱硝后脱硝率仅能达到50％，分析原因可能是由于固体尿素失去了缓释作用熔化速度加快，导致氨逃逸现象严重，脱硝率降低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种颗粒状烟气脱硝剂，其特征在于，所述烟气脱硝剂包括：基体和包覆层；
其中，所述基体为固体尿素，所述包覆层为有机物层和无机物层，所述包覆层包覆率小于100％。
2.根据权利要求1所述的颗粒状烟气脱硝剂，其特征在于，所述固体尿素为颗粒状。
3.根据权利要求1所述的颗粒状烟气脱硝剂，其特征在于，所述有机物包括三甘醇、聚乙二醇和聚乙烯醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的颗粒状烟气脱硝剂，其特征在于，所述无机物包括粉煤灰、高岭土和水泥中的一种。
5.一种根据权利要求1-4任一项所述的颗粒状烟气脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将有机物溶于水配制有机物水溶液，以喷涂的方式涂覆在固体尿素表面，形成有机物包覆层，然后在有机物包覆层外表面再涂覆无机物，形成无机物包覆层，即得颗粒状烟气脱硝剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机物水溶液质量浓度为8-22％。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述有机物水溶液与固体尿素的质量比为(0.002-0.006)：1。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述无机物与固体尿素的质量比为(0.048-0.052)：1。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述颗粒状烟气脱硝剂的粒径为0.86-2.81mm。
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