專利名稱：一種用于煙氣sncr脫硝的添加劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣SNCR脫硝領(lǐng)域，具體涉及一種用于提高SNCR煙氣脫硝中低溫脫硝活性和降低氨逃逸的脫硝添加劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外控制NOx排放技術(shù)大致分為兩類:一類是低NOx燃燒技術(shù)，即通過鍋爐運(yùn)行方式的優(yōu)化或者對(duì)燃燒過程進(jìn)行控制，抑制燃燒過程中NOx的反應(yīng)生成，從而降低NOx的最終排放濃度。另一類是煙氣脫硝技術(shù)，即把已生成的NOx還原為N2,從而脫除煙氣中NOx,主要有選擇性非催化還原技術(shù)SNCR和選擇性催化還原技術(shù)SCR。選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SelectiveNon-Catalytic Reduction, SNCR)是一種成熟的NOx控制處理技術(shù)，成本較低，改造方便，是適合我國國情的脫硝技術(shù)之一。還原劑有氨水、液氨和尿素，這些還原劑用于煙氣脫硝技術(shù)中，可以取得相似的脫硝效果。使用尿素為還原劑易產(chǎn)生較多的N2O,且反應(yīng)溫度較氨水高；液氨屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，存儲(chǔ)、使用、管理的要求比較高；工業(yè)用的20%或25%的氨水，安全性要求比液氨小的多，儲(chǔ)存、輸送和處理都比液氨簡單，因而目前工程上主要以氨水和尿素為主。SNCR技術(shù)主要是將氨或含有氨基的還原劑在850 1050°C的溫度區(qū)域噴入到燃燒后的煙氣中，發(fā)生選擇性還原反應(yīng)，將NO還原成N2。該技術(shù)對(duì)反應(yīng)溫度有嚴(yán)格的要求，相對(duì)較窄的溫度限制是SNCR技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。美國專利US5443805公開了使用碳?xì)淙剂献鳛殪F化介質(zhì)輸送氨還原劑，因?yàn)樘細(xì)淙剂系姆磻?yīng)快，將煙氣中的氧氣消耗完，局部形成還原氣氛，能提高SNCR的脫硝效果。美國專利US3900554、美國專利US4208386和US US4325924中公開的方法，以及對(duì)SNCR方法最近的改進(jìn)包括US6030 204和美國專利申請(qǐng)公開號(hào)US2002/0025285A1中所描述的也提出類似的作用。上述SNCR專利都在工業(yè)上取得了一定范圍的應(yīng)用，但現(xiàn)有的添加劑，脫硝的最佳活性都在850°C以上，我國鍋爐種類較多，運(yùn)行穩(wěn)定性不好，時(shí)常煙氣溫度會(huì)低于800°C，甚至到760V以下，引起SNCR脫硝系統(tǒng)的關(guān)停，限制了 SNCR技術(shù)的應(yīng)用，為此開發(fā)一種用于提高760 850°C的脫硝活性、降低氨逃逸的脫硝添加劑具有較廣的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于煙氣SNCR脫硝的添加劑及其應(yīng)用，該添加劑用于SNCR還原劑中，提高煙氣在760 850°C的脫硝活性、降低氨逃逸。一種用于煙氣SNCR脫硝的添加劑，所述添加劑由纖維素醚和無機(jī)鈉鹽組成，所述纖維素醚和無機(jī)鈉鹽的質(zhì)量摩爾比為0.5 IOg:0.01 0.1mol。所述纖維素醚和無機(jī)鈉鹽的質(zhì)量摩爾比優(yōu)選為I 5g:0.01 0.05mol。作為優(yōu)選，所述纖維素醚為水溶性纖維素醚，且含羥基的纖維素醚。進(jìn)一步優(yōu)選，所述纖維素醚為羥甲基纖維素、羥乙基纖維素和羥丙基纖維素中的至少一種。作為優(yōu)選，所述無機(jī)鈉鹽為NaHC03、Na2CO3和NaCl中的至少一種。本發(fā)明還提供了一種利用所述的添加劑進(jìn)行煙氣脫硝的方法，將所述添加劑與脫硝還原劑混合后噴入煙氣中，所述煙氣的溫度區(qū)間為760 850°C。作為優(yōu)選，所述脫硝還原劑為氨水或尿素。作為優(yōu)選，所述添加劑中纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比為0.5 10g/mol ;所述添加劑中無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比為0.01 0.lmol/mol。進(jìn)一步優(yōu)選，所述添加劑中纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比為I 5g/mo I ;所述添加劑中無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比為0.01 0.05mol/mol。本發(fā)明中將添加劑與還原劑混合充分后由噴槍霧化后噴入煙氣中，反應(yīng)原理如下:本發(fā)明采用含氨還原劑為脫硝還原劑，還原NOx的總化學(xué)方程式主要有:
4NH, + 4NO + O2 ^ 4Ar2 + 6H20
+ 7.NO+20j .3Nj + 6//,0微觀基元反應(yīng)上，NH3向NH2的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，只有發(fā)生如下反應(yīng):
NH3+OH ^ NH2+ M2O
NH,+()^NH2+()H
NH,+H ^ NH2+H2才能發(fā)生下面的NOx的還原反應(yīng):
NH1 + JVO 0 NNH + OH
NNH e H+ N2
NH2 + NO OAf2 + H2O適量的0H, O, H基元是NOx還原反應(yīng)的必要條件,活性基元只有在足夠高的溫度下才能產(chǎn)生，這是SNCR脫硝工藝在低溫下難以進(jìn)行的原因。煙氣內(nèi)的活性基元在溫度低于溫度窗口 850°C時(shí)產(chǎn)生量不足，會(huì)造成反應(yīng)速率太慢，在較短的停留時(shí)間內(nèi)得不到較高的NOx去除率。 適量的纖維素醚含有高的揮發(fā)分和高的ω (Η)/ω (C)比，在進(jìn)入高溫的煙氣中，揮發(fā)分迅速釋放，C、H等可燃物質(zhì)以CH、C0、H2等形式析出，揮發(fā)分析出的同時(shí)與周圍環(huán)境中的氧反應(yīng)，消耗大部分甚至全部的氧，導(dǎo)致煙氣中局部迅速建立還原性氣氛，激發(fā)了 NO還原反應(yīng)，使SNCR的反應(yīng)溫度窗口向低溫端擴(kuò)展，提高了低溫下的脫硝效率。
此外，本發(fā)明選用的添加劑可以為脫硝反應(yīng)中提高關(guān)鍵的OH、NH2等活性根，低溫下這些重要的活性根濃度的增加打破了原本過低的反應(yīng)速率的限制，NO還原反應(yīng)被提前激活，在一定的停留時(shí)間內(nèi)脫硝效率增加。進(jìn)一步優(yōu)選，所述添加劑中纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比為I 5g/mol。當(dāng)纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比小于優(yōu)選比例時(shí)，煙氣活性基元產(chǎn)生量不足，會(huì)造成反應(yīng)速率太慢，在較短的停留時(shí)間內(nèi)得不到較高的NOx去除率，當(dāng)比例高于優(yōu)選比例時(shí)0H，O等基元產(chǎn)生過多，下面反應(yīng)會(huì)逐漸占據(jù)主要地位八_//.: t OH O Mi t HJ.):
麗 +O2 ^ HNO +O ; HNO+M ^ NO +H+ M ; HNO + O^NO + OH 上述反應(yīng)的大
量發(fā)生會(huì)造成NOx的去除率降低，甚至使煙氣中的NOx含量不降反增，使脫硝效率降低。鈉鹽對(duì)SNCR反應(yīng)中非常重要的活性根濃度0H、H等有很好的調(diào)節(jié)作用:在低溫下，活性根濃度低的情況下通過催化反應(yīng)生成OH等活性根，引發(fā)SNCR的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；在高溫下，活性根濃度高的情況下，通過催化反應(yīng)將0H、H活性根聚合成H2O,減少氨根氧化成NO ；Na+N20 = NaCHN2。由于NaO通過鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能夠重新生成Na,—個(gè)Na原子可以還原多個(gè)N2O分子，因此另一個(gè)重要作用可以抑制脫硝副產(chǎn)物的生成，提高氨利用率。進(jìn)一步優(yōu)選，所述添加劑中無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比為0.01
0.05mol/moL.當(dāng)無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比高于優(yōu)選比例時(shí),副產(chǎn)物N2O的減少量變小甚至不變，因而過多的噴入對(duì)脫硝效率無增加，還會(huì)使粉煤灰的品質(zhì)降低。將纖維素醚、鈉鹽進(jìn)行混合適用，在提高SNCR反應(yīng)溫度向低溫偏移的同時(shí)，提高了氨對(duì)低溫NO還原的選擇性， 減少了 N2O等二次污染，提高了氨的利用率。與現(xiàn)有的脫硝催化劑相比，本發(fā)明的有益效果:在760_850°C的溫度區(qū)間中噴入氨水或尿素溶液中混入少量纖維素醚、鈉鹽的混合物質(zhì)進(jìn)行脫硝，能適應(yīng)不同的氧濃度變化，減少副產(chǎn)物N2O的產(chǎn)生，并使脫硝效率達(dá)40% 70%之間。相比已有的SNCR脫硝方法，有效脫硝溫度區(qū)擴(kuò)大，提高了氨劑的利用率，允許的氧量的范圍也擴(kuò)大，氨逃逸減少。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例和對(duì)比例均在200Nm3/h SNCR脫硝模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上。通過在燃燒器中燃燒柴油產(chǎn)生煙氣，控制柴油的燃燒量來調(diào)節(jié)煙氣的溫度，該裝置能使煙氣溫度在700 1200°C范圍內(nèi)可調(diào)可控。在裝置中通入NO來調(diào)制煙氣中NOx的濃度水平，用蘭格蠕動(dòng)泵將預(yù)先配置的一定比例的纖維素醚、鈉鹽的還原劑輸送至噴槍的液路并控制氨氮比NSR，利用壓縮空氣將還原劑霧化并噴入煙氣中，通過檢測尾端的NOx濃度和NH3濃度來計(jì)算脫硝活性和氨逃逸率，本實(shí)例中采用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的反應(yīng)時(shí)間為0.2s，進(jìn)口 NOx濃度控制在200mg/Nm30實(shí)施例1煙氣溫度為760°C，還原劑為氨水(5%質(zhì)量濃度)，NSR為1.2，添加劑含量與測量結(jié)果見表I 表I添加劑的比例和脫硝情況
權(quán)利要求
1.一種用于煙氣SNCR脫硝的添加劑，其特征在于，所述添加劑由纖維素醚和無機(jī)鈉鹽組成，所述纖維素醚和無機(jī)鈉鹽的質(zhì)量摩爾比為O. 5 IOg :0. 01 O. Imol。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述添加劑，其特征在于，所述纖維素醚為水溶性纖維素醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述添加劑，其特征在于，所述纖維素醚為羥甲基纖維素、羥乙基纖維素和羥丙基纖維素中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述添加劑，其特征在于，所述無機(jī)鈉鹽為NaHC03、Na2C03和NaCl中的至少一種。
5.一種利用權(quán)利要求I 4任一權(quán)利要求所述的添加劑進(jìn)行煙氣脫硝的方法，其特征在于，將所述添加劑與脫硝還原劑混合后噴入煙氣中，所述煙氣的溫度區(qū)間為760 850。。。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述脫硝還原劑為氨水或尿素。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述添加劑中纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比為O. 5 10g/mol ;所述添加劑中無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比為 O. 01 O. lmol/molο
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述添加劑中纖維素醚與脫硝還原劑中NH3的質(zhì)量摩爾比為I 5g/mol ;所述添加劑中無機(jī)鈉鹽與脫硝還原劑中NH3的摩爾比為O.01 O. 05mol/molο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于煙氣SNCR脫硝的添加劑及其應(yīng)用，所述添加劑由纖維素醚和無機(jī)鈉鹽組成，將所述添加劑與脫硝還原劑混合后噴入煙氣中，所述煙氣的溫度區(qū)間為760～850℃。本發(fā)明在760～850℃的溫度區(qū)間中噴入氨水或尿素溶液中混入少量纖維素醚、鈉鹽的混合物質(zhì)進(jìn)行脫硝，能適應(yīng)不同的氧濃度變化，減少副產(chǎn)物N2O的產(chǎn)生，并使脫硝效率達(dá)40%～70%之間。相比已有的SNCR脫硝方法，有效脫硝溫度區(qū)擴(kuò)大，允許的氧量的范圍也擴(kuò)大，氨逃逸減少。
文檔編號(hào)B01D53/79GK103252159SQ20131015805
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月27日
發(fā)明者吳忠標(biāo), 壽冬金, 王岳軍, 莫建松, 李世遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:浙江天藍(lán)環(huán)保技術(shù)股份有限公司