[發明專利]一種工業爐窯高溫燃燒中降解NOX

有效

• 申請號: 201910815291.2
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110595217B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 曾小軍;汪小憨;楊衛斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;B01D53/56
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發明公開了一種工業爐窯高溫燃燒中降解NOx的方法及系統。一種工業爐窯中降解NOx的方法，在所述的工業爐窯中設置有將氮氧化物降解為氮氣和氧氣的功能材料，所述的功能材料為復合稀土氧化物，所述的復合稀土氧化物包括稀土元素金屬氧化物和除稀土金屬氧化物外的其他金屬氧化物。本發明通過在工業爐窯燃燒系統加裝復合稀土氧化物功能材料，在高溫區域直接將氮氧化物降解為氮氣和氧氣，從而降低工業爐窯系統的NOx排放濃度。

技術領域

本發明涉及工業爐窯燃燒技術領域，具體涉及一種工業爐窯高溫燃燒中降解NOx的方法及系統。

背景技術

氮氧化物(NOx)是典型的工業“三廢”和大氣的主要污染物之一，會引起缺氧、肺水腫、神經衰弱和麻痹等身體疾病，還會造成酸沉降、光化學煙霧、臭氧層破壞、溫室效應、富營養化、城市霧霾等環境污染。隨著工業的發展，近年來我國氮氧化物年排放量迅速增長，環境壓力不斷增加，源頭控制成為目前控制大氣污染的主要方式。目前我國燃氣鍋爐、工業爐窯等工業加熱系統的氮氧化物排放水平在200～400mg/Nm³之間，國內最新出臺的鍋爐大氣污染物排放標準或意見稿中新建燃氣鍋爐NOx排放最低限值為30mg/Nm³，氮氧化物的排放標準與現實排放水平存在較大差距。

常規工業加熱系統中氮氧化物的處理技術主要有燃燒中處理和燃燒后處理兩種方式，其中燃燒后處理需要額外配置龐大的煙氣脫硝處理設備，會大幅增加企業的運營維護和人力成本，在數量眾多的中小型工業爐窯企業中很難推廣；而工業爐窯系統燃燒中處理NOx 的技術相對來說具有初期投入少、維護方便、不增加人力成本的優勢受到了廣泛的重視。

由于工業爐窯燃燒排放的氮氧化物主要是熱力型NOx，影響熱力型NOx生成的主要因素是反應溫度和參與反應過程中氧濃度，針對此問題國內外研究者相繼提出了分級燃燒、濃淡燃燒、預混燃燒、廢氣再循環等燃燒中處理NOx的技術，其核心技術都是通過降低主燃區溫度或主燃區內氧濃度、縮短氧氣在高溫區停留時間、或將廢氣中的NOx還原等措施，但是這些技術實際應用中存在燃料與氧氣混合不良造成碳煙和CO生成量增加、燃燒效率變差等問題，從而導致了工業爐窯系統加熱溫度和熱效率的下降。隨著NOx排放標準數值的不斷降低，在不改變加熱系統工藝要求的前提下，常規的燃燒中處理NOx技術的減排能力已經達到瓶頸，以犧牲熱效率的代價來換取NOx低排放的做法已經得不償失，急需開發新的燃燒中減排NOx技術來解決此問題。

發明內容

本發明提供了一種工業爐窯高溫燃燒中降解NOx的方法及系統，本發明通過在工業爐窯燃燒系統加裝復合稀土氧化物功能材料，在高溫區域直接將氮氧化物降解為氮氣和氧氣，從而降低工業爐窯系統的NOx排放濃度。

本發明的目的是提出了一種工業爐窯高溫燃燒中降解NOx的方法，在所述的工業爐窯中設置有將氮氧化物降解為氮氣和氧氣的功能材料層，所述的功能材料為復合稀土氧化物功能材料，所述的復合稀土氧化物包括稀土元素金屬氧化物和除稀土金屬氧化物外的其他金屬氧化物。

優選地，所述的功能材料的工作溫度為800～2500K。功能材料在燃燒高溫區800～2500 K溫度區間產生最佳效果，且工作于氧氣、碳氫燃料、一氧化碳、二氧化碳等燃燒中間產物的氣氛中；所述功能材料在高溫過程中本身不會產生物理損耗，化學組成也不會變化。

優選地，所述的功能材料由稀土元素金屬氧化物、其他金屬氧化物和高溫粘結劑在 400～2000K燒結而成。本發明提出的稀土元素為鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，釔(Y)和鈧(Sc)。