[發(fā)明專利]一種降低鍋爐煙氣中NO排放的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710493377.9
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107570004A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柯希瑋;蔡潤(rùn)夏;張海;楊海瑞;張縵;劉青;張賢;呂俊復(fù)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D53/86
• 分類號(hào): B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鍋爐煙氣污染物控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是涉及一種低成本降低鍋爐煙氣 NOx排放的方法。

背景技術(shù)

NOx是造成酸雨、霧霾等環(huán)境問(wèn)題的重要元兇之一。2015年，中國(guó)氮氧化物排放量達(dá) 1851萬(wàn)噸，其主要來(lái)源為各類燃料的燃燒過(guò)程，特別是來(lái)自電站及工業(yè)鍋爐的排放。根據(jù)最新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，新建鍋爐NOx排放要求<100mg/m³，是世界上最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)提出的超低排放標(biāo)準(zhǔn)更是要求NOx排放<50mg/m³。

目前，針對(duì)煙氣中NOx排放控制的方式主要有低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝。常見(jiàn)的低氮燃燒技術(shù)包括低過(guò)量空氣燃燒(LEA，也稱低氧燃燒)、濃淡偏差、空氣分級(jí)等。這些技術(shù)普遍需要對(duì)傳統(tǒng)鍋爐進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造，成本較高，對(duì)燃燒效率可能會(huì)產(chǎn)生一定影響。例如低過(guò)量空氣燃燒技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能會(huì)使飛灰可燃物增加，燃燒效率降低，造成爐膛結(jié)焦等副作用。

比較成熟的煙氣脫硝方法包括選擇性非催化還原(SNCR)和選擇性催化還原(SCR)。 SNCR指在高溫下利用氨水、尿素溶液等作為還原劑，不使用催化劑將NOx還原為氮?dú)夂退摷夹g(shù)成本較低，但脫硝效率較低，且一定程度上降低了鍋爐熱效率。和SNCR相比，SCR 利用催化劑在中低溫條件下將NOx催化還原，其脫硝效率較高，但初投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，占地面積大，催化劑也需要定期更換。另外，無(wú)論SNCR還是SCR，都采用氨作為還原劑，為了達(dá)到較高的脫硝效率，必然需要氨的過(guò)量投入，從而有少量的NH₃逃逸。這些逃逸的 NH₃與燃燒產(chǎn)生的SO₃結(jié)合生成NH₄HSO₄或(NH₄)₂SO₄，當(dāng)溫度低于一定值后，凝結(jié)在空預(yù)器表面，堵塞空預(yù)器，并對(duì)空預(yù)器腐蝕；若沒(méi)有與SO₃合成，則直接排放到大氣中，造成霧霾。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種降低鍋爐煙氣中NOx排放的方法，不僅可以降低煙氣中NO含量，減少NO對(duì)環(huán)境的污染，而且成本低。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

1)在750℃-950℃煙溫區(qū)設(shè)置催化劑金屬受熱面，該受熱面由金屬管和固化在金屬管外表面的納米顆粒催化活性涂層組成，使含有反應(yīng)氣體CO和NO的煙氣在催化劑金屬受熱面表面的停留時(shí)間至少為0.17秒，并使催化劑金屬受熱面外壁面溫度至少為595℃，利用燃燒產(chǎn)生的CO直接還原NO；

2)燃燒過(guò)程中控制CO濃度和NO濃度，使CO與NO的摩爾濃度比至少為1.2。

進(jìn)一步，優(yōu)選地，當(dāng)CO與NO的摩爾濃度比低于1.2時(shí)，利用噴槍向催化劑金屬受熱面前煙道內(nèi)噴入氣態(tài)或液態(tài)碳?xì)浠衔铮?化學(xué)通式為C_mH_n，其不完全燃燒產(chǎn)生CO)，使得總的 CO與NO的摩爾濃度比不低于1.2。

進(jìn)一步，優(yōu)選地，當(dāng)煙氣在催化劑金屬受熱面表面的停留時(shí)間低于0.17秒時(shí)，調(diào)節(jié)催化劑金屬受熱面管子之間的間距，或在催化劑金屬受熱面前煙道內(nèi)設(shè)置煙氣擋板，用于調(diào)節(jié)煙氣流量，使得含有反應(yīng)氣體CO和NO的煙氣在催化劑金屬受熱面表面的停留時(shí)間不低于0.17 秒。

優(yōu)選地，所述納米顆粒催化活性涂層厚度為0.3-1.2mm。

本發(fā)明所述納米顆粒催化活性涂層可采用鎢鎳鐵復(fù)合氧化物，鎢鎳鐵復(fù)合氧化物中的鎢、鎳和鐵元素均以氧化物的形式存在，鎢、鎳和鐵元素的摩爾比為1：20～32：67～79。該催化劑金屬受熱面的制備方法包括如下步驟：

1)采用噴涂的方法將鎢鎳鐵復(fù)合氧化物粉末固化在金屬管的外表面上，形成一層納米顆粒催化活性涂層，其中鎢、鎳和鐵元素均以氧化物的形式存在；鎢、鎳和鐵元素的摩爾比為 1：20-32：67-79；

2)將固化有納米顆粒催化活性涂層的金屬管在含有O₂和CO₂的干燥煙氣氣氛下進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為660℃-688℃，即得到所述的催化劑金屬受熱面。

優(yōu)選地，上述步驟2)中所述干燥煙氣氣氛中，O₂濃度為6.4％～8.8％，CO₂濃度為10.2％～12.4％，熱處理時(shí)間為32～45分鐘。