[发明专利]一种用于水泥窑烟气脱硝的高温催化还原方法

说明书

一种用于水泥窑烟气脱硝的高温催化还原方法，属于水泥工业烟气处理领域。本发明以硫酸氧钛为钛源，采用共沉淀法进一步合成Mn‑Ce/TiO₂催化剂，然后将煤粉，水泥生料放置在60～110℃的烘箱中干燥12～24h，使材料中的水分充分挥发；最后将煤粉与生料按照1:8～1:20的质量比混合均匀，生料/煤粉的混合物以95～99.3％的质量比与0.7～5％的Mn‑Ce/TiO₂催化剂充分混合，利用催化活性组分促进煤粉中碳与烟气中NOx的反应。在氧气体积百分比浓度为1～5％，N₂为平衡气，温度为750～950℃的条件下，脱硝率达到70％以上。本发明在不使用氨的还原剂的条件下，不仅避免了氨逃逸而带来的二次污染问题，且拓宽了Mn‑Ce/TiO₂催化剂的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种用于水泥窑炉脱除NOx的方法，具体涉及一种用于水泥窑烟气脱硝的高温催化还原方法，属于水泥工业烟气处理领域。

背景技术

由化石燃料的燃烧而排放的氮氧化物(NOx)目前仍是我国主要的大气污染物之一，NOx的排放不仅造成了生态和生活环境的严重恶化，更是严重地威胁到了人类健康。水泥生产行业目前也是工业氮氧化物的主要来源之一，随着国家对环保要求的不断提高，为水泥工业找到一种有效的降低NOx排放的方法至关重要。现阶段常见的用于水泥工业的脱硝技术仍主要为选择性非催化还原技术(SNCR)和选择性催化还原技术(SCR)，这两种技术因为都要使用氨类的还原剂，所以增加了氨的运输，储存和喷射过程中的危险性，而且氨的泄漏会引发二次的污染问题。其中SNCR不需要使用催化剂，在高温下即可还原NOx，操作相对简单，但是脱硝率较低。相比于SNCR，SCR脱硝温度低且脱硝率可以达到85％以上，其中MnOx-CeOx/TiO₂作为主要的催化剂体系之一，虽然可以在300℃的低温下获得高的脱硝率，但是因其抗中毒能力不强而出现了催化剂使用寿命短的问题。研究表明一些碳质材料比如煤炭、生物质炭等能够在高于700度的条件下，不需要使用氨的还原剂，利用自身的碳做还原剂还原NOx，一些催化活性组分(Cu，Ti，Fe，Mn等)可以催化碳对NOx的还原。结合水泥分解炉的工艺条件，研究在不使用任何氨的还原剂的条件下，将低温SCR用的Mn-Ce/TiO₂催化剂用于高温的水泥分解炉中降低NOx的排放，对于拓宽这种催化剂的使用范围具有重要意义。

发明内容

针对以上问题，本发明结合水泥分解炉生产工艺，提出Mn-Ce/TiO₂催化剂应用于脱硝的新领域，提供一种脱硝效率较高、工艺简单的水泥窑烟气脱硝方法，同时避免了氨类还原剂的使用而造成的二次污染问题。

本发明采用的具体技术方案如下：

一种低温用Mn-Ce/TiO₂催化剂用于高温干法水泥窑分解炉烟气脱硝的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)Mn-Ce/TiO₂催化剂的制备，以硫酸氧钛为钛源，采用共沉淀法进一步合成Mn-Ce/TiO₂催化剂，且各原料摩尔比为钛源：锰盐：铈盐：尿素：氨水：双氧水＝1：0.1-0.7：0.05-0.1：0.5-1.6：0.5-1.5：0.8-1.1；以硫酸氧钛为钛源，乙酸锰为锰盐，硝酸铈为铈盐；在硫酸氧钛溶液中加入乙酸锰、硝酸铈后搅拌得到混合溶液，在上述混合溶液中按顺序加入氨水、尿素溶液、双氧水至不再产生沉淀为止，继续搅拌1-3小时，然后先后用蒸馏水与无水乙醇离心洗涤，在90℃干燥12h，300℃煅烧3小时后，研磨并密闭保存。

(2)煤粉，水泥生料放置在60～110℃的烘箱中干燥12～24h，使材料中的水分充分挥发；然后将煤粉与生料按照1:8～1:20的质量比混合均匀，生料/煤粉的混合物以95～99.3％的质量比与0.7～5％的Mn-Ce/TiO₂催化剂充分混合，利用催化剂中的活性组分促进煤粉中的碳高温热还原烟气中NOx。