一种干法水泥窑烟气的脱硝方法技术

一种干法水泥窑烟气的脱硝方法，属于工业烟气处理领域。(1)材料的制备，首先将质量比为2～10％的生物质炭与90～98％的水泥生料进行混合，搅拌，使生物质炭与水泥生料充分混合均匀；在60～100℃的烘箱中干燥，使材料中的水分充分挥发；(2)将生物质炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解窑中，利用生物质炭中的碳还原烟气中的氮氧化物，且生物质炭中的氧化物灰分作为水泥的成分，且不会影响水泥的性能。在氧气为0～5％，温度为700～1000℃，气体流速为200～1000ml/min的条件下达到60％以上的脱硝率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于水泥窑烟气的脱硝方法，具体涉及一种新的还原技术用于水泥窑分解炉中的脱硝方法，属于工业烟气处理领域。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是主要大气污染物之一，会造成臭氧层破坏、酸雨和光化学烟雾等一系列环境问题，对人与自然都有极大的危害，而水泥行业是仅次于火电行业的第二大NOx排放源，因此找到有效降低水泥工业NOx排放的方法至关重要。现在主要的脱硝方法有选择性催化还原技术(SCR)和选择性非催化还原技术(SNCR)，而这两种技术都需要使用氨气或尿素作为还原剂，因此就需要储氨(尿素)和喷氨(尿素)装置，且还会出现氨逃逸现象，造成二次污染。SNCR脱硝技术是利用NH3、尿素等做还原剂，在850～1100℃温度区间内与烟气中的NOx进行反应生成N2。SNCR的脱硝效率低，一般仅为30％～50％，要求的温度高，对还原剂喷射的要求很高，并且硫酸氢铵的形成会堵塞空气预热器，随着国家对水泥窑NOx排放标准的要求越来越高，SNCR技术已经无法满足。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH3、尿素)“有选择性”的与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。用于SCR技术的催化剂主要有贵金属催化剂(Pt、Ph、Pd等)、分子筛催化剂(主要采取离子交换法制成的离子交换沸石，可用于离子交换的金属元素主要包括Mn、Cu、Co、Pd、V、Ir、Fe和Ce等)、活性炭类催化剂(主要是活性炭、活性碳纤维、炭基蜂窝型载体材料及一些新型炭材料如碳纳米管等负载金属氧化物)和金属氧化物类催化剂(V2O5、WO3、Fe2O3、CuO、CrOx、MnOx、MgO、MoO3、NiO等)四类。当前SCR催化剂的价格较高，性能不太稳定，催化剂容易受烟气中飞灰的磨损和腐蚀，以及碱金属、砷等的毒害而降低活性，出现催化剂中毒，导致催化剂的使用寿命短。占地面积大，反应装置复杂，投资成本及运行成本高。因此，若能找到一种成本低、脱硝效率较高、无需对现有锅炉进行改造的脱硝方法，将极大地有利于水泥行业的发展。研究表明，在700℃以上的温度条件下，C可以还原NOx，生成CO、CO2和N2。Garijo等(Energy&Fuels.2003,17,1429-1436)提到在750～900℃的温度区间内，生物质焦炭可以与氮氧化物反应，且初始脱硝率很高。Guo等(Energy&Fuels,2014,28,4762-4768)研究了煤炭、生物质和石墨与一氧化氮反应的动力学，结果表明在700℃以上的温度条件下，该反应很容易进行。王学斌等公开的专利技术专利(CN102658026A)中提到了将生物质焦炭用于燃煤锅炉烟气脱硝，但是该方法需要增加生物质焦炭喷射装置，而且由于还会有大量剩余的碱金属氧化物，会对水泥的性能造成影响，因此不利于在水泥窑中使用。束韫等公开的专利技术专利(CN104214767A)中提到用生物质还原烟气中的氮氧化物，但是该专利技术中的方法需要先对生物质进行高温分解，这就要消耗更多的能源，设备工艺也较为复杂，而且脱硝效率只能达到30～60％。现有研究和专利技术都无法直接用于水泥窑炉的有效脱硝。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供一种工艺简单，脱硝效率较高，可以有效节约资源和成本的新型脱硝方法。一种用于水泥窑分解炉烟气的新型脱硝方法包括以下步骤：(1)材料的制备，首先将质量比为2～10％的生物质炭与90～98％的水泥生料进行混合，搅拌，使生物质炭与水泥生料充分混合均匀；在60～100℃的烘箱中干燥，使材料中的水分充分挥发；(2)将生物质炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解窑中，利用生物质炭中的碳还原烟气中的氮氧化物，且生物质炭中的氧化物灰分可以作为水泥的成分，且不会影响水泥的性能。其中，上述步骤中所述生物质炭主要包括稻壳、麦秆等农业废弃物在低氧或无氧条件下高温裂解而成的碳材料，如采用热分解法，在N2环境下，800℃高温裂解60min工艺下制得的生物质炭比表面积为986m2/g，生物质炭本身含有少量(大约5wt％)氧化物灰分，氧化物优选主要包括氧化硅、氧化钠、氧化钙和氧化钾等物质。本专利技术的优点是，采用的生物质炭材料属于可再生资源，实现了废物利用，且成本低廉。在将水泥生料与生物质炭的混合材料加入到水泥窑分解窑时无需增加装置、无需对现有水泥窑炉进行改造、操作简单。此方法在使用过程中具有稳定且高效的脱硝率，且可以满足大多数现有水泥窑炉的条件。采用2～10％的生物质炭与90～98％的水泥生料的混合材料进行水泥窑脱硝时，在条件为0～5％氧气，700～1000℃温度，200～1000ml/min气体流速得范围内，脱硝率都可以达到60％以上。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。实施例1在烟气条件为1000ppmNO、1％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为800℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到60％的脱硝率。实施例2在烟气条件为1000ppmNO、1％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到84％的脱硝率。实施例3在烟气条件为1000ppmNO、1％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为900℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到85％的脱硝率。实施例4在烟气条件为1000ppmNO、2％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到80％的脱硝率。实施例5在烟气条件为1000ppmNO、3％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到73％的脱硝率。实施例6在烟气条件为1000ppmNO、4％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到72％的脱硝率。实施例7在烟气条件为1000ppmNO、5％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到69％的脱硝率。实施例8在烟气条件为1000ppmNO、1％O2，N2为平衡气，气体流速为900ml/min，温度条件为850℃时，将5％wt(1g)的生物质炭和95％wt的水泥生料的混合材料烘干后加入到直径为3cm的管式炉中，可以达到65％的脱硝率。实施例9在烟气条件为1000ppmNO、1％O2，N2为平衡气，气体流速为450ml/min，温度条件为850℃时，将2％wt(1g)的生物质炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水泥窑分解炉烟气的脱硝方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)材料的制备，首先将质量比为2～10％的生物质炭与90～98％的水泥生料进行混合，搅拌，使生物质炭与水泥生料充分混合均匀；在60～100℃的烘箱中干燥，使材料中的水分充分挥发；(2)将生物质炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解窑中，利用生物质炭中的碳还原烟气中的氮氧化物，且生物质炭中的氧化物灰分作为水泥的成分，且不会影响水泥的性能。

【技术特征摘要】
1.一种用于水泥窑分解炉烟气的脱硝方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)材料的制备，首先将质量比为2～10％的生物质炭与90～98％的水泥生料进行混合，搅拌，使生物质炭与水泥生料充分混合均匀；在60～100℃的烘箱中干燥，使材料中的水分充分挥发；(2)将生物质炭与水泥生料的混合材料直接加入到水泥窑分解窑中，利用生物质炭中的碳还原烟气中的氮氧化物，且生物质炭中的氧化物灰分作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，王斌，崔素萍，马晓宇，隗陆，甘延玲，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11