[發(fā)明專利]一種高、中溫?zé)煔釹NCR脫硝劑及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210166529.1
• 申請(qǐng)日: 2012-05-28
• 公開（公告）號(hào): CN102671541A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德珍;黃愫;洪鎏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/90
• 分類號(hào): B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種高、中溫?zé)煔釹NCR脫硝劑及其使用方法，適用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、焚燒爐、窯爐、燃?xì)廨啓C(jī)等的煙氣脫硝。?

背景技術(shù)

電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、焚燒爐、窯爐、燃?xì)廨啓C(jī)等的煙氣會(huì)向環(huán)境排放包括NO、NO₂、N₂O等氮氧化物（通常稱為“NOx”），因其對(duì)人體有害、引發(fā)酸雨、并且是光化學(xué)煙霧的重要產(chǎn)生原因，NOx的排放受到越來(lái)越嚴(yán)格的限制，現(xiàn)有控制NOx排放的技術(shù)主要有三種：1）分級(jí)燃燒，實(shí)施方式包括低NOx燃燒器（LNB）和燃料再燃。但分級(jí)燃燒技術(shù)對(duì)NOx的生成和排放控制效果有限，LNB一般只有30~50%的效率，再燃的效率約為50~60%，單采用分級(jí)燃燒難以達(dá)到NOx的排放標(biāo)準(zhǔn)。2）選擇性催化還原（SCR），將氨或尿素等脫硝劑噴入到200~450℃的煙氣中，在催化劑的作用下，把NOx還原成N₂和H₂O。雖然SCR系統(tǒng)能相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)80~90%的NOx脫除率，但此方法存在的缺點(diǎn)是：需要設(shè)置催化劑反應(yīng)塔，系統(tǒng)復(fù)雜，而且催化劑費(fèi)用高、煙氣中導(dǎo)致催化劑失效的因素較多，燃煤時(shí)催化劑的使用壽命僅約四年，而且失效的催化劑需要作為危險(xiǎn)固廢處理。3）選擇性非催化還原法（SNCR），在高溫段不需要催化劑的情況下，將脫硝劑（通常是氨和尿素）噴入從而把NOx還原成N₂。但此時(shí)SNCR只有在一個(gè)很狹窄的溫度范圍內(nèi)（氨：900-1050℃；尿素：950-1100℃）有效。溫度更高的條件下，脫硝劑本身會(huì)被氧化成NOx；而溫度低于反應(yīng)溫度時(shí)，選擇性還原反應(yīng)速率很慢，未反應(yīng)的脫硝劑也容易被氧化，且容易造成氨泄漏腐蝕設(shè)備。而且在現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)中，最佳溫度范圍（即通常稱為“溫度窗口”）可能隨燃燒工況的變化和煙道內(nèi)較大的溫度梯度的變化而發(fā)生變化，這給脫硝劑噴射位置的確定帶來(lái)了很大的困難。此外，煙氣中氧含量也會(huì)影響SNCR的效果。氧量升高的情形在實(shí)際中常會(huì)遇到，如垃圾焚燒與燃?xì)廨啓C(jī)的排煙。在高氧量下有人嘗試用三聚氰酸（CYA）為脫硝劑，在15%的氧量下仍能還原NO，對(duì)煙氣中氧量的升高不敏感；但CYA的脫硝反應(yīng)會(huì)生成較多的N₂O，同時(shí)CYA也存在較窄的溫度窗口限制（650~800℃）（Siebers?D.L.?and?Caton?J.A.?“Removal?of?Nitric?Oxide?from?Exhaust?Gas?with?CYA”,?Combustion?and?Flame?79;?31-46,1990）。肼類物質(zhì)作為含氮的強(qiáng)脫硝劑，不僅具有較寬的溫度窗口，而且受熱分解不會(huì)以原物質(zhì)形態(tài)泄露，合理的控制也能避免氨泄漏，同時(shí)肼類物質(zhì)具有一定的耐受氧量升高的能力，避免了氧量的對(duì)系統(tǒng)脫硝的干擾。發(fā)明專利申請(qǐng)“一種中高溫?zé)煔饷撓醴椒ā迸读死秒略谥袦貐^(qū)脫硝的方法（中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)“一種中高溫?zé)煔饷撓醴椒ā?200610023482.8），但是作為火箭推進(jìn)劑的肼價(jià)格較為昂貴，為了更經(jīng)濟(jì)、安全高效地處理煙氣中的NOx，本發(fā)明人員創(chuàng)造性地在肼中加入尿素，以尿素替代部分肼。本發(fā)明的另一好處是大大的擴(kuò)展了高溫區(qū)的有效溫度窗口范圍。高、中溫區(qū)的聯(lián)合使用降低了總的藥劑消耗量。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)、高效、在高、中溫區(qū)同時(shí)脫硝、能耐受煙氣中氧量變化、脫硝劑泄露少、用量經(jīng)濟(jì)的一種高、中溫?zé)煔釹NCR脫硝劑及其使用方法。?

本發(fā)明提出的高、中溫?zé)煔釹NCR脫硝劑，所述脫硝劑由肼類物質(zhì)和尿素或尿素溶液混合而成，在927~1157℃高溫區(qū)，控制肼類物質(zhì)與尿素溶液的混合量，使肼類物質(zhì)中的氮占肼類物質(zhì)和尿素溶液中的總氮的摩爾百分比為0~22%；在500~650℃中溫區(qū)，控制尿素或者尿素溶液混入肼類物質(zhì)中的混入量，使尿素中的氮占肼類物質(zhì)和尿素或尿素溶液中總氮的摩爾百分比為8~22%。?

本發(fā)明中，所述肼類物質(zhì)為肼N₂H₄或者水合肼N₂H₄.H₂O。?

本發(fā)明中，在高溫區(qū)，控制肼類物質(zhì)中的氮占肼類物質(zhì)和尿素溶液中的總氮的摩爾百分比為16-20wt%。?

本發(fā)明中，在高溫區(qū)，尿素溶液為配制脫硝劑的基礎(chǔ)溶液；控制尿素溶液的濃度為8-12wt%。?

本發(fā)明中，在中溫區(qū)，肼或水合肼溶液為配制脫硝劑的基礎(chǔ)溶液；控制水合肼溶液的濃度為5-30wt%。?