[發明專利]一種燃煤電站鍋爐生物質再燃脫硝劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201310459339.3
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103525502A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 盧平;郝江濤;于偉;祝秀明;徐森榮
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C10L9/10
• 分類號: C10L9/10;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明涉及一種燃煤電站鍋爐生物質再燃脫硝劑及其制備方法，屬于生物質能利用與燃煤鍋爐煙氣脫硝技術領域。

背景技術

我國是以煤為主的能源消耗大國。2011年，我國火電氮氧化物（NO_x）排放量高達1050萬噸，占全國排放總量的40%以上，其快速增長加劇了地區酸雨惡化，部分抵消了我國在SO₂減排上付出的努力。2012年實施的國家標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）對燃煤電站氮氧化物排放限值做了明確規定，要求燃煤電站鍋爐氮氧化物排放濃度不得高于100mg/m³，這對燃煤鍋爐氮氧化物控制技術提出了新的挑戰。

目前，氮氧化物控制技術可分為燃燒改進和尾部煙氣脫硝兩大類，主要有低NO_x燃燒器（Low-NO_x?Burner，LNB）、燃料再燃（Fuel?reburning）、選擇性非催化還原（Selective?Non-Catalytic?Reduction，SNCR）和選擇性催化還原（Selective?Catalytic?Reduction，SCR）等。LNB技術投資成本較低，基本不需要運行費用，但其NO_x脫除效率較低，不能滿足NO_x排放控制的要求。SNCR和SCR是目前廣泛使用的煙氣脫硝技術，其中SCR不僅需要一定的投資費用和安裝空間，而且其所需的催化劑價格昂貴；SNCR同樣存在脫硝還原劑耗量大、脫硝效率較低以及難以滿足NO_x排放控制要求等缺陷。燃料再燃脫硝技術具有鍋爐改造小、運行費用低、脫硝效率高、適用性廣等優點，被認為是一種極具應用前景的脫硝技術。

燃料再燃技術主要特點是將爐內燃燒過程沿爐膛高度分成主燃燒區、再燃區和燃燼區，將80%-90%的燃料送入主燃燒區（α＞1），10%-20%的燃料送入再燃燒區（α＜1）。在再燃區還原性氣氛下，使得主燃區內生成的NO_x還原為N₂，最后在燃燼區內補入部分空氣，保證燃燒產物完全燃燒。再燃燃料有天然氣、油、煤和生物質等。天然氣是最佳的再燃燃料，但是由于天然氣價格較高，且儲量有限，不適合大規模推廣。研究表明，褐煤及超細煤粉也是一種很好的再燃燃料，但單純采用煤粉再燃技術，對煤粉細度要求較高（通常＜10μm），同時存在燃燒效率低、飛灰含碳量大、脫硝效率較低等缺點。生物質具有低硫、低氮、高揮發份、高灰焦活性和零CO₂凈排放等特點，是一種優質的再燃燃料。我國的生物質資源豐富，種類繁多。據測算，我國可開發的生物質能資源總量近期約為5億噸標準煤/年，遠期約為10億噸標準煤/年。但是，由于生物質存在含水率高、熱值和能量密度低、易腐爛、不宜長期儲存與長距離運輸等缺陷，限制了其大規模利用。因此，如何結合生物質的特點，將生物質能利用與燃煤污染物控制有效結合是當前能源環境領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有再燃脫硝技術存在的再燃燃料系統復雜、運行成本高、飛灰含碳量高以及脫硝效率低等缺陷，提供一種廉價高效的生物質再燃脫硝劑及其制備方法。

本發明是以農林生物質（秸稈、稻殼、木屑、樹枝等）為原料，首先，將進行風干、剪切、粉碎、篩分以及壓縮成型等預處理工藝，制成粒徑小于5cm的生物質顆粒；接著，在熱解溫度為200-300℃、熱解時間為10-30min、且隔絕空氣條件下對生物質顆粒進行低溫熱解，獲得生物質炭，再經過粉碎工藝制得粒徑小于0.5mm生物質炭粉；最后，將生物質炭粉進行溶液噴淋或浸漬以及添加劑（如Fe₂O₃、尿素等）的機械混合，并經干燥后制得生物質再燃脫硝劑。

本發明所涉及的一種燃煤電站鍋爐生物質再燃脫硝劑，由浸漬生物質炭粉和添加劑顆粒組成的復合生物質炭粉，其中，所述浸漬生物質炭粉的含水率小于10%，其粒徑小于0.5mm；所述添加劑顆粒為Fe₂O₃和尿素顆粒，Fe₂O₃顆粒占脫硝劑的質量比小于0.5%，尿素顆粒占脫硝劑的質量百分比小于2.5%

制備上述生物質再燃脫硝劑的方法和過程如下：

1）生物質原料預處理：選取農林生物質（如稻稈、麥稈、稻殼、木屑、樹枝、竹子等），將生物質原料經過風干、剪切、粉碎、篩分以及壓縮成型等處理過程，制得粒徑小于5cm的生物質顆粒原料；