CN1565708A - 一种烟气脱硝（氮）脱硫剂 - Google Patents

一种烟气脱硝（氮）脱硫剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气脱硝(氮)脱硫剂，目的是提供一种可降低设备投资和运行成本、可分别或同时有效地脱除烟气中NO、NO2和SO2的CTR－紫外线辐照烟气脱硝(氮)脱硫剂。本发明所提供的烟气脱硝(氮)脱硫剂，可包括下述各重量份数比的组分：碳酸钙，40－100；氧化钙，0－20；碳酸镁，0－20；二氧化钛，0－10；铁氧化物，0－10；稀土，0－5；其中，铁氧化物为三氧化二铁，氧化亚铁，四氧化三铁中一种或几种。本发明的CTR－紫外线辐照烟气脱硝(氮)脱硫剂不但适用于新建大型锅炉烟气脱硝(氮)脱硫，还特别适合于已建燃烧设备的改造应用。

Description

一种烟气脱硝(氮)脱硫剂
技术领域
本发明涉及一种脱硝(氮)脱硫剂，特别涉及一种烟气脱硝(氮)脱硫剂。
背景技术
燃煤电厂等传统上使用的烟气脱硫剂主要是以石灰石、氢氧化钙等为主。芬兰LIFAC法烟气脱硫是向锅炉炉膛内喷射石灰石粉，并在锅炉尾部烟道上增设了一个独立的活化反应器，将炉内未反应的CaO通过雾化水进行活化后，再次脱除烟气中的SO2。美国ABB公司的湿法烟气脱硫是采用石灰石作为吸收剂，与烟气中的SO2反应，生成副产品石膏；而ABB公司的NID系统(新型一体化脱硫系统)是一种半干法烟气脱硫系统，其基本原理是SO2和Ca(OH)2在湿润条件下进行反应，脱硫后的废渣以干态灰渣形式排出。日本研究的电子束烟气脱硫(EBA)是通过电子束照射烟气，使烟气中SO2与照射前加入的脱硫剂NH3进行中和反应，生成(NH4)2SO4，达到固硫、脱硫作用。这些方法所用的脱硫剂虽然易得且价格便宜，然而无论是芬兰LIFAC脱硫或美国ABB公司湿法、半干法脱硫，或是脱硫效率可达到75％以上日本电子束烟气脱硫(EBA)，脱硫系统装置均非常庞大，石灰石制粉制浆装置、氧化吸收装置、物料输送装置、电子束发生装置等设备操作复杂，且占地面积大、加药量大，因而一次性投资大(约占机组投资的15-20％)，运行成本高(约为0.045元RMB/KW.h)，所以在实际应用中受到很大的限制。
烟气中NO、NO2的脱除主要有两种方式，一种是将NO、NO2还原，如利用氨(NH3)作为还原剂，将其还原为氮气(N2)，例如采用电子束法、低压脉冲放电电晕等离子体法或使用催化剂进行还原；另一种是将其氧化，转化为硝酸盐，从而达到脱除NO和NO2的目的。
发明创造内容
本发明的目的是提供一种可降低设备投资和运行成本，可分别或同时有效地脱除烟气中NO、NO2和SO2的烟气脱硝(氮)脱硫剂。
本发明所提供的烟气脱硝(氮)脱硫剂，包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                40-100
氧化钙                0-20
碳酸镁                0-20
二氧化钛              0-10
铁氧化物                 0-10
稀土                     0-5
其中，铁氧化物为三氧化二铁，氧化亚铁，四氧化三铁中的一种或几种。
为达到较好的脱硝(氮)脱硫效果，所述脱硝(氮)脱硫剂各组分的重量份数比如下：
碳酸钙                   40-80
氧化钙                   5-20
碳酸镁                   2.5-10
二氧化钛                 2.5-10
铁氧化物                 2.5-10
稀土                     0-5
所述脱硝(氮)脱硫剂各组分的重量份数比最好为：
碳酸钙                   70
氧化钙                   10
碳酸镁                   7.5
二氧化钛                 5
三氧化二铁               5
稀土                     2.5
所述脱硝(氮)脱硫剂根据各组分含量的不同，可专门用于脱硝(氮)或脱硫。当专门用于脱硝(氮)时，所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                   40-60
氧化钙                   10-20
碳酸镁                   5-10
二氧化钛                 5-10
铁氧化物                 5-10
稀土                     0-5
其中各组分优选的重量份数比如下：
碳酸钙                   60
氧化钙                   15
碳酸镁                   7.5
二氧化钛                 7.5
三氧化二铁               7.5
稀土                    2.5
当所述脱硝(氮)脱硫剂专门用于脱硫时，各组分的重量份数比如下：
碳酸钙                  50-70
氧化钙                  10-20
碳酸镁                  2-5
二氧化钛                5-10
铁氧化物                5-10
稀土                    0-5
其中各组分优选的重量份数比如下：
碳酸钙                  60
氧化钙                  15
碳酸镁                  5.5
二氧化钛                7.5
三氧化二铁              7.5
稀土                    4.5
所述脱硝(氮)脱硫剂的粒度一般在140-280目之间。
所述脱硝(氮)脱硫剂还可以包括重量份数比为0-5的催化剂，催化剂优选为TiO2、La2O3或CeO2。
上述脱硝(氮)脱硫剂可以按照常规方法制备。
本发明的脱硝(氮)脱硫剂在使用时，附加紫外线辐照会显著提高脱硝(氮)脱硫效果，可以对烟气分别或同时脱硝(氮)脱硫，在方法上属于干法脱硝(氮)脱硫，因而无需庞大的烟气活化反应装置及制粉制浆系统，加药装置相对简单。使用时，将脱硝(氮)脱硫剂直接喷入尾部烟道烟气中，使之与烟气充分混合，同时利用紫外线对混合烟气进行辐照，这一过程中会产生大量富有化学反应活性的氢氧(羟基)自由基(OH)、氧原子、过氧化羟基自由基(HO2)、O3等，不但能使NO、NO2和SO2在气相中被氧化，使之在颗粒状脱硝(氮)脱硫剂上转化为稳定的固态盐类物质，同时能够在颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面上发生光化学多相化学反应，可使烟气中NO、NO2和SO2在很短的时间内发生反应、转化，生成稳定的固态硝酸盐和硫酸盐物质，从而达到烟气同时脱硫脱硝(氮)的目的。研究表明，在适当的功率和脱硝(氮)脱硫剂添加量下，烟气中SO2脱除率可以达到95％以上，NO、NO2脱除率可以达到80％以上，脱硝(氮)脱硫的产物为硫酸钙和硝酸钙，可以做其它行业的原料。
本发明的脱硝(氮)脱硫剂的脱硝(氮)和脱硫效率高、化学反应活性强、药剂的利用率高、运行成本低廉，所需设备的总投资少、占地面积小、不产生二次污染、系统结构简单、运行操作简便，脱硝(氮)脱硫的产物可以再利用，脱硝(氮)脱硫剂既能加快反应，又能做反应产物的吸附剂，不但适用于发电厂、钢铁厂及其它工业厂矿新建大型锅炉烟气脱硝(氮)脱硫，还特别适合于已建燃烧设备的改造应用。
具体实施方式
实施例1、静态NO、NO2和SO2脱除
将本发明脱硝(氮)脱硫剂(由下述各重量份数比的组分组成：碳酸钙，70；氧化钙，10；碳酸镁，7.5；二氧化钛，5；三氧化二铁，5；稀土，2.5)200mg放入小型流动扩散反射反应装置的样品池内，利用傅立叶转换红外光谱监测颗粒状CTR脱硝(氮)脱硫剂表面组分的变化。用N2、O2、NO、NO2、SO2气体和H2O合成模拟烟气，NO、NO2、SO2浓度分别为20ppm，相对湿度40％，流动反应器出口连接NOx(NO+NO2)、SO2分析仪监测合成烟气中NO、NO2、SO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面硝酸盐、硫酸盐生成的量显著增加。试验结果表明在紫外线辐照的条件下，合成烟气中NO、NO2、SO2在颗粒状脱硝(氮)脱硫剂表面能够生产稳定的硝酸盐、硫酸盐，可有效地脱除合成烟气中NO、NO2和SO2，脱除效率为98％。
实施例2、动态NO、NO2和SO2脱除
用合成空气作为载气将本发明的脱硝(氮)脱硫剂(由下述各重量份数比的组分组成：碳酸钙，70；氧化钙，10；碳酸镁，7.5；二氧化钛，5；三氧化二铁，5；稀土，2.5)带入石英反应器内，与模拟烟气充分混合、接触。合成的模拟烟气中SO2含量为500ppm，NOx(NO+NO2)含量为500ppm。用NOx(NO+NO2)、SO2分析仪监测出口烟气中NO、NO2、SO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，SO2去除率达到95％，NOx(NO+NO2)去除率达到80％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中NO、NO2和SO2转化生成了硝酸盐和硫酸盐，达到烟气同时脱硝(氮)脱硫的目的。
实施例3、NO、NO2脱除
用合成空气作为载气将脱硝(氮)脱硫剂(由下述各重量份数比的组分组成：碳酸钙，60；氧化钙，15；碳酸镁，7.5；二氧化钛，7.5；三氧化二铁，7.5；稀土，2.5)带入石英反应器内，与模拟烟气充分混合、接触。合成的模拟烟气中NOx(NO+NO2)含量为500ppm。用NOx(NO+NO2)分析仪监测出口烟气中NO、NO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，NOx(NO+NO2)去除率达到80％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中NO、NO2转化生成了硝酸盐，达到烟气脱硝的目的。
实施例4、SO2的脱除
用合成空气作为载气将脱硝(氮)脱硫剂(由下述各重量份数比的组分组成：碳酸钙，60；氧化钙，15；碳酸镁，5.5；二氧化钛，7.5；三氧化二铁，7.5；稀土，4.5；TiO2，1)带入石英反应器内，与模拟烟气充分混合、接触。合成的模拟烟气中SO2含量为500ppm。用SO2分析仪监测出口烟气中SO2含量的变化。在紫外线辐照的条件下，SO2去除率达到95％。利用等速采样器收集反应产物，测定其扩散反射傅立叶转换光谱，表明烟气中SO2转化生成了硫酸盐，达到烟气脱硫的目的。

Claims (10)

1、一种烟气脱硝(氮)脱硫剂，包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                          40-100
氧化钙                          0-20
碳酸镁                          0-20
二氧化钛                        0-10
铁氧化物                        0-10
稀土                            0-5
所述铁氧化物为三氧化二铁，氧化亚铁，四氧化三铁中的一种或几种。
2、根据权利要求1所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                         40-80
氧化钙                         5-20
碳酸镁                         2.5-10
二氧化钛                       2.5-10
铁氧化物                       2.5-10
稀土                           0-5
3、根据权利要求2所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                         70
氧化钙                         10
碳酸镁                         7.5
二氧化钛                       5
三氧化二铁                     5
稀土                           2.5
4、根据权利要求2所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                         40-60
氧化钙                         10-20
碳酸镁                         5-10
二氧化钛                       5-10
铁氧化物                          5-10
稀土                              0-5
5、根据权利要求4所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                            60
氧化钙                            15
碳酸镁                            7.5
二氧化钛                          7.5
三氧化二铁                        7.5
稀土                              2.5
6、根据权利要求2所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                            50-70
氧化钙                            10-20
碳酸镁                            2-5
二氧化钛                          5-10
铁氧化物                          5-10
稀土                              0-5
7、根据权利要求6所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂包括下述各重量份数比的组分：
碳酸钙                            60
氧化钙                            15
碳酸镁                            5.5
二氧化钛                          7.5
三氧化二铁                        7.5
稀土                              4.5
8、根据权利要求1-7中任意一项所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂的粒度在140-280目之间。
9、根据权利要求1至7中任一权利要求所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述脱硝(氮)脱硫剂还包括重量份数比为0-5的催化剂。
10、根据权利要求9所述的烟气脱硝(氮)脱硫剂，其特征在于：所述催化剂为TiO2、La2O3或CeO2。
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