[发明专利]一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂及其制备方法，属于生物质能利用与燃煤锅炉烟气脱硝技术领域。

背景技术

我国是以煤为主的能源消耗大国。2011年，我国火电氮氧化物（NO_x）排放量高达1050万吨，占全国排放总量的40%以上，其快速增长加剧了地区酸雨恶化，部分抵消了我国在SO₂减排上付出的努力。2012年实施的国家标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）对燃煤电站氮氧化物排放限值做了明确规定，要求燃煤电站锅炉氮氧化物排放浓度不得高于100mg/m³，这对燃煤锅炉氮氧化物控制技术提出了新的挑战。

目前，氮氧化物控制技术可分为燃烧改进和尾部烟气脱硝两大类，主要有低NO_x燃烧器（Low-NO_x Burner，LNB）、燃料再燃（Fuel reburning）、选择性非催化还原（Selective Non-Catalytic Reduction，SNCR）和选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction，SCR）等。LNB技术投资成本较低，基本不需要运行费用，但其NO_x脱除效率较低，不能满足NO_x排放控制的要求。SNCR和SCR是目前广泛使用的烟气脱硝技术，其中SCR不仅需要一定的投资费用和安装空间，而且其所需的催化剂价格昂贵；SNCR同样存在脱硝还原剂耗量大、脱硝效率较低以及难以满足NO_x排放控制要求等缺陷。燃料再燃脱硝技术具有锅炉改造小、运行费用低、脱硝效率高、适用性广等优点，被认为是一种极具应用前景的脱硝技术。

燃料再燃技术主要特点是将炉内燃烧过程沿炉膛高度分成主燃烧区、再燃区和燃烬区，将80%-90%的燃料送入主燃烧区（α＞1），10%-20%的燃料送入再燃烧区（α＜1）。在再燃区还原性气氛下，使得主燃区内生成的NO_x还原为N₂，最后在燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧。再燃燃料有天然气、油、煤和生物质等。天然气是最佳的再燃燃料，但是由于天然气价格较高，且储量有限，不适合大规模推广。研究表明，褐煤及超细煤粉也是一种很好的再燃燃料，但单纯采用煤粉再燃技术，对煤粉细度要求较高（通常＜10μm），同时存在燃烧效率低、飞灰含碳量大、脱硝效率较低等缺点。生物质具有低硫、低氮、高挥发份、高灰焦活性和零CO₂净排放等特点，是一种优质的再燃燃料。我国的生物质资源丰富，种类繁多。据测算，我国可开发的生物质能资源总量近期约为5亿吨标准煤/年，远期约为10亿吨标准煤/年。但是，由于生物质存在含水率高、热值和能量密度低、易腐烂、不宜长期储存与长距离运输等缺陷，限制了其大规模利用。因此，如何结合生物质的特点，将生物质能利用与燃煤污染物控制有效结合是当前能源环境领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有再燃脱硝技术存在的再燃燃料系统复杂、运行成本高、飞灰含碳量高以及脱硝效率低等缺陷，提供一种廉价高效的生物质再燃脱硝剂及其制备方法。

本发明是以农林生物质（秸秆、稻壳、木屑、树枝等）为原料，首先，将进行风干、剪切、粉碎、筛分以及压缩成型等预处理工艺，制成粒径小于5cm的生物质颗粒；接着，在热解温度为200-300℃、热解时间为10-30min、且隔绝空气条件下对生物质颗粒进行低温热解，获得生物质炭，再经过粉碎工艺制得粒径小于0.5mm生物质炭粉；最后，将生物质炭粉进行溶液喷淋或浸渍以及添加剂（如Fe₂O₃、尿素等）的机械混合，并经干燥后制得生物质再燃脱硝剂。

本发明所涉及的一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂，由浸渍生物质炭粉和添加剂颗粒组成的复合生物质炭粉，其中，所述浸渍生物质炭粉的含水率小于10%，其粒径小于0.5mm；所述添加剂颗粒为Fe₂O₃和尿素颗粒，Fe₂O₃颗粒占脱硝剂的质量比小于0.5%，尿素颗粒占脱硝剂的质量百分比小于2.5%

制备上述生物质再燃脱硝剂的方法和过程如下：

1）生物质原料预处理：选取农林生物质（如稻秆、麦秆、稻壳、木屑、树枝、竹子等），将生物质原料经过风干、剪切、粉碎、筛分以及压缩成型等处理过程，制得粒径小于5cm的生物质颗粒原料；