本发明专利技术涉及一种高、中温烟气SNCR脱硝剂及其使用方法，具体为：在高温区以尿素溶液中混入少量肼的混合物质为脱硝剂；在中温烟道以肼类物质中混入尿素或尿素溶液、同时在烟气的高温区和中温区进行脱硝，在脱硝剂和初始NOx的化学当量比在高温区和中温区分别在（1.2~2.0）：1和（1.1~1.7:1）范围内、在不需要任何催化剂的情况下，控制高温区烟气中氧量不超过9%，中温区氧量低于17%，实现脱硝目的，烟气的脱硝效率可达50%~70%以上；或单在中温烟道使用上述中温脱硝剂、脱硝剂/初始NOx的化学当量比在(1.2~2.0):1、氧量在16%以下，脱硝效率达50%以上。本发明专利技术相比现有的选择性催化还原脱硝技术，系统更为简单、但是效果类似。相比已有的SNCR脱硝方法，不仅有效温度区扩大，允许的氧量的范围也扩大。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及ー种高、中温烟气SNCR脱硝剂及其使用方法，适用于电站锅炉、エ业锅炉、焚烧炉、窑炉、燃气轮机等的烟气脱硝。
技术介绍
电站锅炉、エ业锅炉、焚烧炉、窑炉、燃气轮机等的烟气会向环境排放包括NO、NO2,N2O等氮氧化物(通常称为“NOx”)，因其对人体有害、引发酸雨、并且是光化学烟雾的重要产生原因，NOx的排放受到越来越严格的限制，现有控制NOx排放的技术主要有三种1)分级燃烧，实施方式包括低NOx燃烧器(LNB)和燃料再燃。但分级燃烧技术对NOx的生成和排放控制效果有限，LNB —般只有30 50%的效率，再燃的效率约为50 60%，单采用分级燃烧难以达到NOx的排放标准。2)选择性催化还原(SCR)，将氨或尿素等脱硝剂喷入到20(T450°C的烟气中，在催化剂的作用下，把NOx还原成N2和H20。虽然SCR系统能相对容易地实现80^90%的NOx脱除率，但此方法存在的缺点是需要设置催化剂反应塔，系统复杂，而且催化剂费用高、烟气中导致催化剂失效的因素较多，燃煤时催化剂的使用寿命仅约四年，而且失效的催化剂需要作为危险固废处理。3)选择性非催化还原法(SNCR)，在高温段不需要催化剂的情况下，将脱硝剂(通常是氨和尿素)喷入从而把NOx还原成N2。但此时SNCR只有在ー个很狭窄的温度范围内(氨900-1050°C ;尿素950-1100°C)有效。温度更高的条件下，脱硝剂本身会被氧化成NOx ;而温度低于反应温度吋，选择性还原反应速率很慢，未反应的脱硝剂也容易被氧化，且容易造成氨泄漏腐蚀设备。而且在现有的燃烧系统中，最佳温度范围(即通常称为“温度窗ロ ”)可能随燃烧エ况的变化和烟道内较大的温度梯度的变化而发生变化，这给脱硝剂喷射位置的确定带来了很大的困难。此外，烟气中氧含量也会影响SNCR的效果。氧量升高的情形在实际中常会遇到，如垃圾焚烧与燃气轮机的排烟。在高氧量下有人尝试用三聚氰酸(CYA)为脱硝剂，在15%的氧量下仍能还原NO，对烟气中氧量的升高不敏感；但CYA的脱硝反应会生成较多的N2O,同时CYA也存在较窄的温度窗ロ限制(650 800°C ) (Siebers D. L. and Caton J. A. “Removal of Nitric Oxide from ExhaustGas with CYA”, Combustion and Flame 79; 31-46,1990)。月井类物质作为含氮的强脱硝齐U，不仅具有较宽的温度窗ロ，而且受热分解不会以原物质形态泄露，合理的控制也能避免氨泄漏，同时肼类物质具有一定的耐受氧量升高的能力，避免了氧量的对系统脱硝的干扰。专利技术专利申请“ー种中高温烟气脱硝方法”披露了利用肼在中温区脱硝的方法(中国专利技术专利申请“ー种中高温烟气脱硝方法” 200610023482. 8)，但是作为火箭推进剂的肼价格较为昂贵，为了更经济、安全高效地处理烟气中的NOx，本专利技术人员创造性地在肼中加入尿素，以尿素替代部分肼。本专利技术的另一好处是大大的扩展了高温区的有效温度窗ロ范围。高、中温区的联合使用降低了总的药剂消耗量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种经济、高效、在高、中温区同时脱硝、能耐受烟气中氧量、变化、脱硝剂泄露少、用量经济的ー种高、中温烟气SNCR脱硝剂及其使用方法。本专利技术提出的高、中温烟气SNCR脱硝剂，所述脱硝剂由肼类物质和尿素或尿素溶液混合而成，在927 1157°C高温区，控制肼类物质与尿素溶液的混合量，使肼类物质中的氮占肼类物质和尿素溶液中的总氮的摩尔百分比为(Γ22% ;在50(T65(TC中温区，控制尿素或者尿素溶液混入肼类物质中的混入量，使尿素中的氮占肼类物质和尿素或尿素溶液中总氮的摩尔百分比为8 22%。本专利技术中，所述肼类物质为肼N2H4或者水合肼N2H4. H2O。本专利技术中，在高温区，控制肼类物质中的氮占肼类物质和尿素溶液中的总氮的摩尔百分比为16-20wt%。本专利技术中，在高温区，尿素溶液为配制脱硝剂的基础溶液；控制尿素溶液的浓度为8_12wt%0 本专利技术中，在中温区，肼或水合肼溶液为配制脱硝剂的基础溶液；控制水合肼溶液的浓度为5-30wt%。本专利技术中，较佳的，在525_605°C中温区，控制水合肼溶液的浓度为10_30%。本专利技术提出的高、中温烟气SNCR脱硝剂的使用方法，脱硝剂作为还原剂，将脱硝剂分别加入到中温区和高温区进行脱硝，控制高温区脱硝剂和初始NOx的化学当量比为(I. 2^2. O) :1，烟气中氧量控制在彡9%;中温区脱硝剂和初始NOx的化学当量比是I. I Γ1. 7 :1，烟气中氧量不超过17%。本专利技术提出的高、中温烟气SNCR脱硝剂的使用方法，其特征在于脱硝剂作为还原剂，将脱硝剂加入到中温区进行脱硝，中温区脱硝剂和初始NOx的化学当量比是I. 2 Γ2. O :1，烟气中氧量不超过16%。ー种烟气脱硝方法，采用肼类物质(例如肼(N2H4)、水合肼(N2H4. H2O))和尿素的合理配比，在高温区(927 1157°C)以尿素溶液中混入少量肼(肼(N2H4)或水合肼，使肼所贡献的氮的摩尔比为(Γ 22%)的混合物质为脱硝剂；在中温烟道(50(Γ650°Ο以水合肼(N2H4.H2O))溶液中混入尿素或尿素溶液、且尿素所贡献氮的摩尔比在8% 22%之间的混合物为脱硝剂，同时在烟气的高温区和中温区进行脱硝，在不需要任何催化剂的情况下，控制高温区烟气中氧量不超过9%，中温区氧量低于17% ;当仅将脱硝剂加入到中温区进行脱硝，中温区脱硝剂和初始NOx的化学当量比是I. 2 Γ2. O :1，烟气中氧量不超过16%。即可实现脱硝目的，烟气的脱硝效率可达509Γ70%以上。本专利技术相比选择性催化还原脱硝系统简单、但是效果类似。上述脱硝方法的特征是，当氧气浓度在9%以下(高温区体积浓度)和17%以下(中温区氧量体积浓度)、或者16%以下(单使用中温区脱硝时氧量体积浓度)非催化还原脱硝效率可达50% 70%以上。本专利技术涉及到的原理是 肼和尿素为脱硝剂喷入热烟气后与烟气中的NOx接触总体上发生如下反应 氧浓度很低时 M1M4CO + 2ΝΟ ^ IM2 + 2Η20 + CO N2H4 + 2NO 4 2 N2 + 2H2O存在较高氧量时ZN2H4CO f 4N0 +O2^ 412 4 棚20 + 2C02 氧量更高时 N2H4 + O2 —^ N2 + H2O 同时在受热时肼与尿素总体上可以表示为如下的分解与燃烧反应 氧浓度很低时受热分解=N2H4CO — NH3+HNC0 氧浓度足够高时N2H4C0+3/202 — N2+2H20+C02 水合肼低温脱除NO的主要基元反应是N2H4 (+Μ) =2NH2 (+Μ)νη2+νο=ν2+η2ο 由于烟气中总是存在一定量的氧气，因此可以合理控制避免肼分解产生NH3和Ν2。事实上根据计算，肼和NO以及与O2反应的吉布斯自由焓变AG0远大于缺氧分解的吉布斯自由焓变(张祚明，肼中高温区净化烟气中NOx及酸性气体影响的研究.学位论文，2007.)，因此肼的自身分解反应与氧化反应相比不占优势；在实践中利用肼类物质脱硝也很少检测到氨释放。本专利技术较好的实施条件是 本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高、中温烟气SNCR脱硝剂，其特征在于所述脱硝剂由肼类物质和尿素溶液混合而成，在927 1157°C高温区，控制肼类物质与尿素溶液的混合量，使肼类物质中的氮占肼类物质和尿素溶液中的总氮的摩尔百分比为(T22% ;在50(T65(TC中温区，控制尿素或者尿素溶液混入肼类物质中的混入量，使尿素中的氮占肼类物质和尿素或尿素溶液中总氮的摩尔百分比为8 22%。2.根据权利要求I所述的高、中温烟气SNCR脱硝剂，其特征在于所述肼类物质为肼N2H4或者水合肼N2H4. H2O。3.根据权利要求I所述的高、中温烟气SNCR脱硝剂，其特征在于在高温区，控制肼类物质中的氮占肼类物质和尿素溶液中的总氮的摩尔百分比为16-20wt%。4.根据权利要求I所述的高、中温烟气SNCR脱硝剂，其特征在于在高温区，尿素溶液为配制脱硝剂的基础溶液；控制尿素溶液的浓度为8-12wt%。5.根据权利要求I所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈德珍，黄愫，洪鎏，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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