[发明专利]去除工业窑炉废气中一氧化氮和二氧化氮混合物的方法

说明书

本发明涉及的是一种去除工业窑炉废气中一氧化氮和二氧化氮混合物的方法。属环保工业技术领域。

至今为止，去除工业窑炉废气中一氧化氮和二氧化氮混合物的主要方法有两种，一是“选择催化清除法”，在国际上简称为“SCR”。此法的原理是将氨(NH₃)喷入到位于窑炉废气中300-400℃温度区域的催化床的上游，由此在NH₃和一氧化氮和二氧化氮混合物之间发生催化反应，生成N₂和H₂O。“SCR”法在日本和德国的用煤作为燃料的工厂中得到广泛的应用，同时在美国的一些用油和天然气的工厂中也得到应用。但在某些工业，例如水泥工业中，由于窑炉废气中含有大量的粉尘颗粒，很容易污染金属催化床，其应用的技术可行生很低。如果予先对窑炉废气进行净化处理，势必又增加了投资成本和操作费用，而且使系统过程趋于复杂化。另一种相关的技术是“选择无催化清除法”，简称为“SNCR”。其原理是将NH₃喷入到窑炉废气中850°-1000℃的温度段，在NH₃和一氧化氮和二氧化氮混合物之间发生非催化反应，生成N₂和H₂O，此法的最佳温度段位于水泥窑系统的予热带的后段和分介带的前段。其应用的可行性为中等。上述两种方法由于需增设反应器，NH₃的储存容器，喷射装置等，以及作为催化剂的原料NH₃本身，因而增加了较高的投资成本和操作费用。

本发明的目的是提供一种去除工业窑炉废气中一氧化氮和二氧化氮混合物的方法，可以解决现有技术去除工业窑炉废气中一氧化氮和二氧化氮混合物方法所存在的上述问题。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种可以通过工业窑炉废气的旋风筒式的催化反应器来去除废气中的一氧化氮、二氧化氮，催化反应器的内壁砌筑以粉煤灰作催化剂材料制成的内衬砖，该内衬砖是用常规的建材用的粘结剂与粉煤灰进行混合，压制并烧结而成。由于不同来源的粉煤灰的化学活性和结构性能是不一样的，粘结剂的混合比例是不一样的，另外，也必须对不同来源的粉煤灰进行筛选，以确保粉煤灰中铁元素的含量(重量基)。

来自工业窑炉的废气通过催化反应器时，控制其温度在850-800℃左右，一般该温度范围相当于干法水泥窑系统出予分解炉的废气温度范围。根据不同工况的条件，必要时也可向催化反应器内喷入少量的一氧化碳(CO)气体，含有一氧化氮和二氧化氮混合物的工业废气通过催化反应器后，可去除废气中一氧化氮和二氧化氮混合物含量的80％左右。如果为了进一步提高去除NO+NO₂的效率，可以另加一套循环装置，使粉状的粉煤灰催化剂在催化反应器中进行流化循环，以期去除废气中NO+NO₂的含量达90％以上。NO+NO₂的混合物，一般根据工业分析，NO(一氧化氮)占90％，NO₂的(二氧化氮)占10％左右，粘结剂量的多少以及与粉煤灰混合的比例可按压制粉煤砖的比例来考虑，根据不同来源粉煤灰的不同物理生能粘结剂的混合比例是不一样的。粉煤灰中铁元素的含量波动很大，可从6％-20％不等，平均在10％左右，用于制造粉煤灰内衬砖的铁含量要求不能太高，必须保证能承受900℃温度的耐火度，具体量有待于工业试验决定，用于循环装置的粉煤灰的铁含量愈高愈好，至少要超过10％以上(重量基)。

使用本发明的方法，与传统的选择催化清除法和选择无催化清除法相比，由于省确了NH₃的储存容器和喷射装置等，特别是作为火力发电厂的工业废料粉煤灰与化工原料的NH₃相比要廉价得多，毫无疑问，会大大降低投资成本和操作费用。同时，本发明的方法，不存在粉尘对金属催化床的污染问题，不必对废气进行予先的粉尘净化处理，这不但节省费用，而且系统简单，运行可靠，应用的可行性更高。特别是在带予热器的干法水泥窑生产系统上应用，可以将每一级旋风筒予热器的内衬砖全部改换成本发明所提供的粉煤灰内衬砖，这样可以简单、安全、经济地操作，而且基本不会增加设备和成本。

附图是本发明粉煤灰催化剂在催化反应器中循环的系统设备结构示意图。

下面将参照附图详细说明本发明的工艺方法及其循环的工艺过程。

本发明的装置为一旋风简式催化反应器(5)，催化反应器的内壁砌筑以粉煤灰(其中的含铁量为10％以下，一般在6-9％)，作为催化材料的内衬砖。来自工业窑炉的废气由入口(4)进入催化反应器(5)，通过内筒(6)出催化反应器(5)。催化反应器内的温度范围在850°-800℃左右。一般水泥予分介窑系统的废气出予分介炉的温度就在850°-800℃左右，随即进入催化反应器(5)，即可满足温度要求，通过催化反应器的废气可去除废气中一氧化氮和二氧化氮混合物含量的80％左右。为了进一步提高去除一氧化氮、二氧化氮的效率，可以另外加进粉煤灰催化剂，(其含铁量愈高愈好，至少超过10％以上)，使其在催化反应器中进行循环。由仓(1)出来的粉煤灰催化剂，通过喂料器(2)，输送绞刀(3)，进入催化反应器的进风管，被窑炉废气带进催化反应器(5)，粉煤灰与废气充分混合后又在催化反应器内被分离出来，通过下部的输送绞刀(7)和提升机(8)再进入仓(1)，如此不断循环，废气中的一氧化氮、二氧化氮的含量可去除达90％以上。