[发明专利]一种渗氮生物质先进再燃脱硝剂的制备方法与应用

说明书

本发明属于生物质应用与锅炉烟气脱硝技术领域，公开了一种渗氮生物质先进再燃脱硝剂的制备方法与应用。本发明主要解决SNCR技术温度窗窄，效率低，工艺复杂和生物质难以大规模利用等问题。本发明渗氮生物质先进再燃脱硝剂的制备方法包括：(1)将生物质原料进行预处理；(2)将预处理的生物质原料直接进行表面氨化处理，或将预处理的原料低温烘焙，得到炭化生物质焦，将其进行表面氨化处理；(3)氨化处理后经过充分搅拌，低温烘干，冷却至室温，得到渗氮生物质先进再燃脱硝剂。本发明的应用方法为：将脱硝剂与再循环烟气混合，从燃尽区上部喷入炉膛，在炉膛出口和水平烟道内还原NO_x。

技术领域

本发明属于生物质应用与锅炉烟气脱硝技术领域，具体涉及一种渗氮生物质先进再燃脱硝剂的制备方法与应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)严重破坏生态环境，威胁人类健康。日益严格的环保法规要求研究开发先进的技术，以减少NO_x等污染物的排放。目前，控制NO_x排放的措施有两大类，一类是在燃煤燃烧过程中的低NO_x燃烧技术，另一类是在燃烧后的烟气脱氮技术。

再燃技术是一种较为高效的低NO_x燃烧技术，将15-20％的主燃料在主燃区上方，消耗烟气中的氧气，在过量空气系数小于1的条件下，利用不完全燃烧形成的碳氢化合物将NO_x还原为N₂。再燃技术改变了炉膛里的燃烧方式，脱硝效果受燃料特性的限制，且燃烧不完全损失大。SNCR技术是典型的烟气脱硝技术，不需要催化剂，运行费用远低于SCR，建设周期短，易于改造。但是SNCR反应温度窗较窄(900℃～1100℃)，当温度高于1100℃时，NH₃被氧化生成NO_x，当温度低于900℃时，受OH限制，NH₃与NO_x的反应速率很低。在实际应用中，由于烟道内温度迅速降低，温度梯度大，停留时间有限，喷入的还原剂很难与烟气有效混合并充分反应，实际的脱硝效率往往只能达到30～50％。另外，由于反应不充分，未完全反应的氨残留在尾气中，形成较高的氨泄漏，容易腐蚀烟道，造成二次污染。

为进一步提高脱硝效率，将再燃技术与SNCR技术结合形成先进再燃技术，该技术通过在再燃区喷入氨基还原剂，可以提高脱硝效率。专利公开号为CN 1387006 A的实用新型专利公开了《一种降低燃煤锅炉氮氧化物排放的方法及其装置》，这种方法提出了将主燃料分级燃烧，并且改进再燃，在再燃区喷入促进剂和氮剂，提高脱硝效果。然而燃料分级产生的燃烧方式影响依然存在，并且该方法中用到的促进剂为氢氧化钠粉或溶液，以天然气为再燃气，增加了脱硝成本。发明专利CN 101244361 A和CN 101433799 A分别以超细煤粉、天然气和生物质气化气作为SNCR反应的促进剂，虽然可以在不同程度上降低反应温度窗口，但是超细煤粉的燃尽性难以保证，而天然气、生物质气化气装置工艺又较复杂，且再燃燃料作为促进剂与氨基还原剂的充分混合难以保证，很难将氨逃逸控制在很低的水平。

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。据测算，我国可开发的生物质能资源总量远期约为10亿吨标准煤/年，数量丰富、种类繁多。但是，由于生物质存在含水率高、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，将生物质能利用与烟气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。