CN111672290A - 一种固态脱硝剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固态脱硝剂，包括以下重量份数的原料：氧化铁1～15份，二氧化锰2～6份，尿素40～60份，醋酸钙镁10～25份，氧化钛1～10份，高岭土5～10份，进一步公开了其制备方法。本发明通过优化脱硝剂的组分配比，使热解过程产生多种强还原性气体，提高干法脱硝反应效率，降低干法脱硝温度范围要求。使干法脱硝适应温度范围在680～1180℃，脱硝效率可达85％以上。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域，更具体的说是涉及一种固态脱硝剂及其制备方法。
背景技术
NOX排放对大气严重污染，然而由于经济的迅速增长，煤炭燃烧、垃圾焚烧等工况企业生产过程排放的污染物越来越严重，焚烧产生的烟气中NOx和酸性气体是主要的大气污染物，一氧化氮和二氧化氮是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因，氮氧化物对人类呼吸系统有害，长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变。脱硝技术的研究、应用和发展一直在进行中，目前国内外研究的脱硝技术中，主要有选择性催化还原法(简称SCR)、选择性非催化还原法(简称SNCR)、干法脱硝、氧化吸收法等。工况企业焚烧过程产生烟气中的NOx以NO和NO2为主，NO占90％以上。
干法脱硝技术是通过气力输送装置将颗粒状或粉末状脱硝剂喷入高温烟气区域内(850～1000℃)，脱硝剂热解成还原性气体NH3与NOX进行选择性反应。脱硝效率75％以上。干法脱硝相比SNCR脱硝效率高，相比SCR投资少，易于实施，但对烟气温度范围要求较高，反应效率偏低。
因此，如何提高脱硝剂效率，降低反应温度是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种固态脱硝剂。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固态脱硝剂，包括以下重量份数的原料：氧化铁1～15份，二氧化锰2～6份，尿素40～60份，醋酸钙镁10～25份，氧化钛1～10份，高岭土5～10份。
以氧化铁为原料，可以促进反应温度降低，并表现出更好的催化活性；
以尿素为原料，可与NOx反应，生成氮气和水，可较好的脱除NOx；
氧化钛具有较好的在煤灰气体中脱除NOx的能力，作为配方的一部分，可以促进脱除NOx；
高岭土具有优良的比表面积，可以促进对NOx的吸附；
醋酸钙镁具有优良的中空多孔，且比表面积大，利于对NOx的脱除。同时醋酸钙镁高温下分解生成多种强还原气体，与NOx进行还原反应，可以脱除NOx。
优选的：氧化铁10份，二氧化锰4份，尿素50份，醋酸钙镁15份，氧化钛5份，高岭土10份。
采用上述原料配比，可以显著提升脱硝剂的脱除效果。
本发明还提供了一种固态脱硝剂的制备方法，包括下列步骤：
(1)将配方量的氧化铁、二氧化锰、氧化钛、高岭土混合粉碎，得还原基料；
(2)将步骤(1)制备的还原基料与尿素和醋酸钙镁混合均匀，即得固态脱硝剂。
优选的：步骤(1)粉碎粒径为粒径为50～70nm。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种固态脱硝剂及其制备方法，取得的技术效果为通过优化脱硝剂的组分配比，使热解过程产生多种强还原性气体，提高干法脱硝反应效率，降低干法脱硝温度范围要求。使干法脱硝适应温度范围在680～1180℃，脱硝效率可达85％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供脱硝剂在宜兴禄洪环保科技有限公司提供的成套脱硝设备工作示意图。
图2附图为本发明提供脱硝剂在脱硝作业中涉及的定量给料设备示意图。
图3附图为本发明提供脱硝剂在脱硝作业后烟气分析检测设备示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种固态脱硝剂及其制备方法，实施例所需单一化学品均为市售渠道采购，对其品牌不做限定；实施例中涉及的(实验)设备、仪器，对其品牌不做限定，均为常规设备，例如，采用宜兴禄洪环保科技有限公司提供的成套工业生产脱硝设备(主要包括存储单元包括下料系统及料仓；定量给料单元包括料斗、称重模块、给料螺旋、阀门；气力输送单元包括罗茨风机、气力输送管道、文丘里加速室、喷枪；电控单元包括电气系统和控制系统)；采用尾部烟道烟气分析设备(芬兰GASMET公司FT-IR CX-4000傅里叶变换红外光谱分析仪)对烟气进行取样分析；采用美国麦克公司生产的比表面积及孔径分析仪对脱硝剂原料、成品进行分析鉴定；烟气温度测量元件采用K型热电偶(安徽天康仪表有限公司，量程范围0～1300℃)；未提及的方法，均为实验室常规实验方法，在此不在一一赘述。
实施例1
一种固态脱硝剂，包括以下原料：氧化铁1kg，二氧化锰2kg，尿素60kg，醋酸钙镁25kg，氧化钛1kg，高岭土10kg。
制备方法，包括下列步骤：
(1)将配方量的氧化铁、二氧化锰、氧化钛、高岭土混合粉碎，得还原基料；
(2)将步骤(1)制备的还原基料与尿素和醋酸钙镁混合均匀，即得固态脱硝剂。
其中，步骤(1)粉碎粒径为粒径为50nm。
实施例2
一种固态脱硝剂，包括以下原料：氧化铁10kg，二氧化锰4kg，尿素50kg，醋酸钙镁15kg，氧化钛5kg，高岭土10kg。
制备方法，包括下列步骤：
(1)将配方量的氧化铁、二氧化锰、氧化钛、高岭土混合粉碎，得还原基料；
(2)将步骤(1)制备的还原基料与尿素和醋酸钙镁混合均匀，即得固态脱硝剂。
其中，步骤(1)粉碎粒径为粒径为60nm。
实施例3
一种固态脱硝剂，包括以下原料：氧化铁15kg，二氧化锰6kg份，尿素40kg，醋酸钙镁10kg，氧化钛10kg，高岭土5kg。
制备方法，包括下列步骤：
(1)将配方量的氧化铁、二氧化锰、氧化钛、高岭土混合粉碎，得还原基料；
(2)将步骤(1)制备的还原基料与尿素和醋酸钙镁混合均匀，即得固态脱硝剂。
其中，步骤(1)粉碎粒径为粒径为70nm
对比例1
与实施例2的区别仅在于，不包含氧化铁、醋酸钙镁组分。
对比例2
与实施例2的区别仅在于，不包含二氧化锰、氧化钛成分。
对比试验
将实施例1～3、对比例1、2制备的脱硝剂在某小型煤粉电厂锅炉中实施。
实验条件：
1.锅炉参数参见表1：
表1
2.干法脱硝成套设备(参见图1)：
采用宜兴禄洪环保科技有限公司成套设备，主要包括：
存储单元(包括下料系统及料仓)
定量给料单元(局部放大参见图2，包括料斗、称重模块、给料螺旋、阀门)
气力输送单元(罗茨风机、气力输送管道、文丘里加速室、喷枪)
电控单元(包括电气系统和控制系统)
3.烟气分析设备：
参见图3，尾部烟道烟气分析设备采用芬兰GASMET公司FT-IR CX-4000傅里叶变换红外光谱分析仪，对烟气进行取样分析，样气加热温度180℃
4.测温元件：
烟气温度测量元件采用K型热电偶(安徽天康仪表有限公司)，量程范围0～1300℃
步骤如下：
干法脱硝成套设备安装于0米层，脱硝喷枪安装在21.2米层炉膛位置，属于高温区域，在炉膛两侧布置，使脱硝剂喷入后与烟气混合更充分。人工上料到成套设备料仓高料位。
保持锅炉稳定运行，原有SNCR脱硝系统保持投入状态，保证NOx达标，通过调整干法脱硝成套设备定量给料螺旋转速逐步增加干法脱硝剂喷入量，逐步减少SNCR氨水用量，直至SNCR系统停用，全部采用干法脱硝。然后调整炉膛烟气温度分别为580℃、680℃、780℃、880℃、980℃、1080℃、1180℃、1280℃，每个温度阶段保持3小时(580℃、1280℃因对锅炉安全运行有影响，保持1.5小时)，在每个阶段调整干法脱硝给料量，达到该温度段最佳脱硝效果，通过NOx值计算脱硝效率。为计算准确性，在每个温度阶段前20分钟停用脱硝系统，通过烟气分析仪测量出NOx原始浓度，此方法会导致短时间NOx值超标，实验已提前在当地环保监管部门报备。
实验数据参见表2：
表2
| 580℃ | 680℃ | 780℃ | 880℃ | 980℃ | 1080℃ | 1180 | 1280 | |
| 实施例1脱硝效率 | 68 | 80 | 83 | 88 | 90 | 87 | 82 | 69 |
| 实施例2脱硝效率 | 73 | 90 | 91 | 93 | 96 | 94 | 91 | 72 |
| 实施例3脱硝效率 | 69 | 82 | 84 | 90 | 92 | 91 | 88 | 70 |
| 对比例1脱硝效率 | 48 | 62 | 65 | 76 | 85 | 82 | 75 | 58 |
| 对比例2脱硝效率 | 63 | 71 | 76 | 79 | 87 | 84 | 80 | 67 |
实验结果表明，实施例制备的脱硝剂在580℃已使脱硝效果达到68％以上，680～1180℃已使脱硝效率高于80％，显著优于对比例制备的脱硝剂，其中，实施例2制备的脱硝剂脱硝效果最优。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种固态脱硝剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：氧化铁1～15份，二氧化锰2～6份，尿素40～60份，醋酸钙镁10～25份，氧化钛1～10份，高岭土5～10份。
2.如权利要求1所述的一种固态脱硝剂，其特征在于，氧化铁10份，二氧化锰4份，尿素50份，醋酸钙镁15份，氧化钛5份，高岭土10份。
3.一种固态脱硝剂的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
(1)将配方量的氧化铁、二氧化锰、氧化钛、高岭土混合粉碎，得还原基料；
(2)将步骤(1)制备的还原基料与尿素和醋酸钙镁混合均匀，即得固态脱硝剂。
4.如权利要求3所述的一种固态脱硝剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)粉碎粒径为粒径为50～70nm。
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2020
- 2020-06-08 CN CN202010513240.7A patent/CN111672290A/zh active Pending
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