专利名称：一种用于烟气sncr脱硝的添加剂及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟气SNCR脱硝领域，具体涉及一种用于提高SNCR烟气脱硝中低温脱硝活性和降低氨逃逸的脱硝添加剂及其应用。
背景技术：
目前国内外控制NOx排放技术大致分为两类:一类是低NOx燃烧技术，即通过锅炉运行方式的优化或者对燃烧过程进行控制，抑制燃烧过程中NOx的反应生成，从而降低NOx的最终排放浓度。另一类是烟气脱硝技术，即把已生成的NOx还原为N2,从而脱除烟气中NOx,主要有选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR。选择性非催化还原脱硝技术(SelectiveNon-Catalytic Reduction, SNCR)是一种成熟的NOx控制处理技术，成本较低，改造方便，是适合我国国情的脱硝技术之一。还原剂有氨水、液氨和尿素，这些还原剂用于烟气脱硝技术中，可以取得相似的脱硝效果。使用尿素为还原剂易产生较多的N2O,且反应温度较氨水高；液氨属于危险化学品，存储、使用、管理的要求比较高；工业用的20%或25%的氨水，安全性要求比液氨小的多，储存、输送和处理都比液氨简单，因而目前工程上主要以氨水和尿素为主。SNCR技术主要是将氨或含有氨基的还原剂在850 1050°C的温度区域喷入到燃烧后的烟气中，发生选择性还原反应，将NO还原成N2。该技术对反应温度有严格的要求，相对较窄的温度限制是SNCR技术应用的一个难点。美国专利US5443805公开了使用碳氢燃料作为雾化介质输送氨还原剂，因为碳氢燃料的反应快，将烟气中的氧气消耗完，局部形成还原气氛，能提高SNCR的脱硝效果。美国专利US3900554、美国专利US4208386和US US4325924中公开的方法，以及对SNCR方法最近的改进包括US6030 204和美国专利申请公开号US2002/0025285A1中所描述的也提出类似的作用。上述SNCR专利都在工业上取得了一定范围的应用，但现有的添加剂，脱硝的最佳活性都在850°C以上，我国锅炉种类较多，运行稳定性不好，时常烟气温度会低于800°C，甚至到760V以下，引起SNCR脱硝系统的关停，限制了 SNCR技术的应用，为此开发一种用于提高760 850°C的脱硝活性、降低氨逃逸的脱硝添加剂具有较广的应用前景。
发明内容
本发明提供了一种用于烟气SNCR脱硝的添加剂及其应用，该添加剂用于SNCR还原剂中，提高烟气在760 850°C的脱硝活性、降低氨逃逸。一种用于烟气SNCR脱硝的添加剂，所述添加剂由纤维素醚和无机钠盐组成，所述纤维素醚和无机钠盐的质量摩尔比为0.5 IOg:0.01 0.1mol。所述纤维素醚和无机钠盐的质量摩尔比优选为I 5g:0.01 0.05mol。作为优选，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚，且含羟基的纤维素醚。进一步优选，所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的至少一种。作为优选，所述无机钠盐为NaHC03、Na2CO3和NaCl中的至少一种。本发明还提供了一种利用所述的添加剂进行烟气脱硝的方法，将所述添加剂与脱硝还原剂混合后喷入烟气中，所述烟气的温度区间为760 850°C。作为优选，所述脱硝还原剂为氨水或尿素。作为优选，所述添加剂中纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比为0.5 10g/mol ;所述添加剂中无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比为0.01 0.lmol/mol。进一步优选，所述添加剂中纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比为I 5g/mo I ;所述添加剂中无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比为0.01 0.05mol/mol。本发明中将添加剂与还原剂混合充分后由喷枪雾化后喷入烟气中，反应原理如下:本发明采用含氨还原剂为脱硝还原剂，还原NOx的总化学方程式主要有:
4NH, + 4NO + O2 ^ 4Ar2 + 6H20
+ 7.NO+20j .3Nj + 6//,0微观基元反应上，NH3向NH2的转换反应，只有发生如下反应:
NH3+OH ^ NH2+ M2O
NH,+()^NH2+()H
NH,+H ^ NH2+H2才能发生下面的NOx的还原反应:
NH1 + JVO 0 NNH + OH
NNH e H+ N2
NH2 + NO OAf2 + H2O适量的0H, O, H基元是NOx还原反应的必要条件,活性基元只有在足够高的温度下才能产生，这是SNCR脱硝工艺在低温下难以进行的原因。烟气内的活性基元在温度低于温度窗口 850°C时产生量不足，会造成反应速率太慢，在较短的停留时间内得不到较高的NOx去除率。 适量的纤维素醚含有高的挥发分和高的ω (Η)/ω (C)比，在进入高温的烟气中，挥发分迅速释放，C、H等可燃物质以CH、C0、H2等形式析出，挥发分析出的同时与周围环境中的氧反应，消耗大部分甚至全部的氧，导致烟气中局部迅速建立还原性气氛，激发了 NO还原反应，使SNCR的反应温度窗口向低温端扩展，提高了低温下的脱硝效率。
此外，本发明选用的添加剂可以为脱硝反应中提高关键的OH、NH2等活性根，低温下这些重要的活性根浓度的增加打破了原本过低的反应速率的限制，NO还原反应被提前激活，在一定的停留时间内脱硝效率增加。进一步优选，所述添加剂中纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比为I 5g/mol。当纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比小于优选比例时，烟气活性基元产生量不足，会造成反应速率太慢，在较短的停留时间内得不到较高的NOx去除率，当比例高于优选比例时0H，O等基元产生过多，下面反应会逐渐占据主要地位八_//.: t OH O Mi t HJ.):
丽 +O2 ^ HNO +O ; HNO+M ^ NO +H+ M ; HNO + O^NO + OH 上述反应的大
量发生会造成NOx的去除率降低，甚至使烟气中的NOx含量不降反增，使脱硝效率降低。钠盐对SNCR反应中非常重要的活性根浓度0H、H等有很好的调节作用:在低温下，活性根浓度低的情况下通过催化反应生成OH等活性根，引发SNCR的链式反应；在高温下，活性根浓度高的情况下，通过催化反应将0H、H活性根聚合成H2O,减少氨根氧化成NO ；Na+N20 = NaCHN2。由于NaO通过链式反应能够重新生成Na,—个Na原子可以还原多个N2O分子，因此另一个重要作用可以抑制脱硝副产物的生成，提高氨利用率。进一步优选，所述添加剂中无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比为0.01
0.05mol/moL.当无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比高于优选比例时,副产物N2O的减少量变小甚至不变，因而过多的喷入对脱硝效率无增加，还会使粉煤灰的品质降低。将纤维素醚、钠盐进行混合适用，在提高SNCR反应温度向低温偏移的同时，提高了氨对低温NO还原的选择性， 减少了 N2O等二次污染，提高了氨的利用率。与现有的脱硝催化剂相比，本发明的有益效果:在760_850°C的温度区间中喷入氨水或尿素溶液中混入少量纤维素醚、钠盐的混合物质进行脱硝，能适应不同的氧浓度变化，减少副产物N2O的产生，并使脱硝效率达40% 70%之间。相比已有的SNCR脱硝方法，有效脱硝温度区扩大，提高了氨剂的利用率，允许的氧量的范围也扩大，氨逃逸减少。
具体实施例方式以下实施例和对比例均在200Nm3/h SNCR脱硝模拟实验系统上。通过在燃烧器中燃烧柴油产生烟气，控制柴油的燃烧量来调节烟气的温度，该装置能使烟气温度在700 1200°C范围内可调可控。在装置中通入NO来调制烟气中NOx的浓度水平，用兰格蠕动泵将预先配置的一定比例的纤维素醚、钠盐的还原剂输送至喷枪的液路并控制氨氮比NSR，利用压缩空气将还原剂雾化并喷入烟气中，通过检测尾端的NOx浓度和NH3浓度来计算脱硝活性和氨逃逸率，本实例中采用的实验数据的反应时间为0.2s，进口 NOx浓度控制在200mg/Nm30实施例1烟气温度为760°C，还原剂为氨水(5%质量浓度)，NSR为1.2，添加剂含量与测量结果见表I 表I添加剂的比例和脱硝情况
权利要求
1.一种用于烟气SNCR脱硝的添加剂，其特征在于，所述添加剂由纤维素醚和无机钠盐组成，所述纤维素醚和无机钠盐的质量摩尔比为O. 5 IOg :0. 01 O. Imol。
2.根据权利要求I所述添加剂，其特征在于，所述纤维素醚为水溶性纤维素醚。
3.根据权利要求2所述添加剂，其特征在于，所述纤维素醚为羟甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素中的至少一种。
4.根据权利要求I所述添加剂，其特征在于，所述无机钠盐为NaHC03、Na2C03和NaCl中的至少一种。
5.一种利用权利要求I 4任一权利要求所述的添加剂进行烟气脱硝的方法，其特征在于，将所述添加剂与脱硝还原剂混合后喷入烟气中，所述烟气的温度区间为760 850。。。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脱硝还原剂为氨水或尿素。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述添加剂中纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比为O. 5 10g/mol ;所述添加剂中无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比为 O. 01 O. lmol/molο
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述添加剂中纤维素醚与脱硝还原剂中NH3的质量摩尔比为I 5g/mol ;所述添加剂中无机钠盐与脱硝还原剂中NH3的摩尔比为O.01 O. 05mol/molο
全文摘要
本发明公开了一种用于烟气SNCR脱硝的添加剂及其应用，所述添加剂由纤维素醚和无机钠盐组成，将所述添加剂与脱硝还原剂混合后喷入烟气中，所述烟气的温度区间为760～850℃。本发明在760～850℃的温度区间中喷入氨水或尿素溶液中混入少量纤维素醚、钠盐的混合物质进行脱硝，能适应不同的氧浓度变化，减少副产物N2O的产生，并使脱硝效率达40%～70%之间。相比已有的SNCR脱硝方法，有效脱硝温度区扩大，允许的氧量的范围也扩大，氨逃逸减少。
文档编号B01D53/79GK103252159SQ20131015805
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者吴忠标, 寿冬金, 王岳军, 莫建松, 李世远 申请人:浙江天蓝环保技术股份有限公司