一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法技术

本发明专利技术涉及烟气脱硝技术领域，提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本发明专利技术以烟气固定床作为反应器，烟气进入烟气固定床后首先以半焦直接还原脱硝，然后半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NO在蜂窝陶瓷稀土基催化剂的催化下发生反应，达到催化脱硝的目的。本发明专利技术提供的方法设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝转化率高。

A Method for Denitrification of High Temperature Flue Gas from Coal Combustion

The invention relates to the technical field of flue gas denitrification, and provides a method for denitrification of high-temperature flue gas from coal combustion, including the following steps: the high-temperature flue gas from coal combustion is fed into the bottom of the flue gas fixed bed and discharged after denitrification treatment; the flue gas fixed bed is filled with a denitrification layer, which comprises a semi-coke and a honeycomb ceramic rare earth-based catalyst laid on the semi-coke. The invention takes the flue gas fixed bed as a reactor, after the flue gas enters the flue gas fixed bed, the semi-coke is firstly directly reduced to denitrify, and then the CO gas produced by the semi-coke combustion reacts with the NO in the flue gas under the catalysis of the rare earth catalyst of honeycomb ceramics, so as to achieve the purpose of catalytic denitrification. The method provided by the invention has the advantages of simple equipment, wide source of raw materials, low cost, simple operation, good safety and high denitrification conversion rate.

【技术实现步骤摘要】
一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法
本专利技术涉及烟气脱硝
，特别涉及一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法。
技术介绍
煤经燃烧后产生高温烟气，在锅炉炉膛出口烟气温度一般在600℃以上。煤燃烧高温烟气中含有氮氧化物，而氮氧化物会造成严重的环境污染。目前，针对NOx减排的方法有很多，如燃烧分级、烟气再循环、使用低NOx燃烧器和SNCR、SCR脱硝方法等。其中SCR法因其技术成熟、脱硝效率高等优势成为国际上应用最广泛的烟气脱稍技术。SCR法(选择性催化还原法)是指在催化剂的作用下，利用还原剂(如NH3、液氨、尿素)来有选择性地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。然而对于SCR法，条件控制苛刻且运行维护成本较高。SNCR(选择性非催化还原技术)技术与SCR技术最大的不同在于不需要使用催化剂，且不导致SO2/SO3氧化，故造成空预器堵塞的机会非常小。此外SNCR工艺整个还原过程在锅炉内部进行，不需要另外设立反应器，进一步降低了投资，减少了大部分安装工作，而且更便于日后的检修、维护工作。但SNCR技术也有一些缺点，如操作温度较窄；催化反应的产物(NH4)2SO4和NH4HSO4会腐蚀和堵塞反应设备；导致尾气中的NH3浓度增加，NH3利用率低；此外，反应中还会产生N2O，N2O排放到大气中会造成二次污染；脱硝率较低等，因此SNCR未能得到广泛的工业应用。因此亟待开发一种操作简单、脱硝效率高且成本较低的脱硝方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法。本专利技术提供的方法，设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝效率高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。优选地，所述半焦的粒径为1～5mm。优选地，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体为γ-Al2O3，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。优选地，所述半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比为1:1～5:1。优选地，所述脱硝处理的温度为500～800℃。优选地，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的制备方法包括以下步骤：(a)将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶；(b)将步骤(a)所述的凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。优选地，所述步骤(a)中稀土尾矿的粒径为200～400目；所述稀土尾矿中的活性物质的质量含量为30～60％，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。优选地，所述步骤(a)中稀土尾矿和拟薄水铝石的质量比为1:1～1:5。优选地，所述步骤(b)中干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为10～12h。优选地，所述步骤(b)中焙烧处理的温度为400～600℃，时间为4～6h。本专利技术提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本专利技术以烟气固定床作为反应器，煤燃烧高温烟气进入烟气固定床后，首先以半焦直接还原脱硝，然后半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NO通过蜂窝陶瓷稀土基催化剂发生氧化还原反应生成氮气，实现催化脱硝。本专利技术提供的方法，设备简单，原料来源广、成本低，操作简单、安全性佳，且脱硝转化率高。实施例结果表明，本专利技术将模拟烟气通入烟气固定床，仅经过单层脱硝层处理，对模拟烟气的脱硝转化率即可达到79.5％以上，而脱硝后尾气中CO的含量可控制在102ppm及以下，说明本专利技术提供的方法对高温烟气脱硝效率高，并且在实现NOx减排的同时降低产物气中CO的生成量，具有显著的技术优势和广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术中烟气固定床的布置图，其中1表示煤燃烧高温烟气，2表示半焦，3表示蜂窝陶瓷稀土基催化剂，4表示脱硝后的高温烟气。具体实施方式本专利技术提供了一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本专利技术所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。在本专利技术中，所述半焦的粒径优选为1～5mm，更优选为3～4mm。本专利技术通过控制半焦的粒径，保证煤燃烧高温烟气在通过半焦时具有良好的通透性，减小烟气阻力，且半焦的来源广、成本低。本专利技术对所述半焦的来源没有特别的要求，采用市售的半焦产品即可。本专利技术优选将半焦装填在烟气固定床的底部，将蜂窝陶瓷稀土基催化剂层铺在半焦上，形成脱硝层。在本专利技术中，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体优选为γ-Al2O3，所述活性物质优选为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。在本专利技术具体实施例中，所述脱硝层优选为单层脱硝层，此外，为达到进一步提高脱硝转化率的目的，还可将所述脱硝层设计为多层脱硝层。在本专利技术中，单层脱硝层中半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比优选为1:1～5:1，更优选为3:1～4:1。本专利技术中烟气固定床的结构如图1所示，其中2表示半焦，3表示层铺在半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂，2和3形成一定高度的堆积床层即脱硝层，装填在反应器内构成固定床反应器。在本专利技术中，所述烟气固定床的直径优选为0.5～5m，更优选为1～2m；所述烟气固定床中单层脱硝层装填的半焦的高度优选为0.1～1m，更优选为0.2～0.5m；所述烟气固定床中单层脱硝层装填的蜂窝陶瓷稀土基催化剂的高度优选为0.5～2m，更优选为0.5～1m。本专利技术以烟气固定床作为反应器，设备简单，投资少，能耗低。本专利技术将煤燃烧高温烟气通入上述的烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出。在本专利技术中，所述脱硝处理的温度优选为500～800℃，更优选为600～700℃；本专利技术直接利用煤燃烧高温烟气的温度，不需要额外加热，半焦氧化反应会产生热量，与炉体散热平衡后维持床内温度稳定。在本专利技术中，所述煤燃烧高温烟气的空速优选为10000～50000h-1，更优选为10000～20000h-1。煤燃烧高温烟气进入烟气固定床后，其中的一部分NOx首先与半焦发生氧化还原反应生成氮气，即被半焦直接还原脱硝；在半焦直接还原脱硝过程中，除NOx的还原反应外，也会发生O2与碳(半焦)反应，碳与O2的反应更加剧烈，而且在烟气中O2的含量远高于NOx的含量，致使碳的消耗量增加生成CO，而CO也是一种污染性气体，得不到合理处理同样会造成严重的环境破坏。为解决这一问题，本专利技术设计了催化脱硝过程，将半焦燃烧产生的CO气体与烟气中的NOx在蜂窝陶瓷稀土基催化剂的作用下发生氧化还原反应生成氮气，在实现NOx减排的同时降低产物气中CO的生成量，具有显著的技术优势。在本专利技术中，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的制备方法包括以下步骤：(a)将稀土尾矿、拟薄水铝石和水混合，得到凝胶；(b)将步骤(a)所述的凝胶挤压成蜂窝陶瓷状，依次进行干燥和焙烧处理，得到蜂窝陶瓷稀土基催化剂。本专利技术优选将稀土尾矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种煤燃烧高温烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：将煤燃烧高温烟气通入烟气固定床的底部，经脱硝处理后排出；所述烟气固定床内装填有脱硝层，所述脱硝层包括半焦和层铺在所述半焦上的蜂窝陶瓷稀土基催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半焦的粒径为1～5mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂包括载体和活性物质；所述载体为γ-Al2O3，所述活性物质为过渡金属氧化物和稀土金属氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半焦与蜂窝陶瓷稀土基催化剂的质量比为1:1～5:1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硝处理的温度为500～800℃。6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述蜂窝陶瓷稀土基催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保卫，龚志军，武文斐，王振峰，李海广，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15