一種脫硝的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣處理領(lǐng)域，具體地，涉及一種脫硝的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煙氣是熱電廠的主要排放物之一，通過可燃物在鍋爐中燃燒產(chǎn)生。由于煙氣中通常含有大量的氮氧化物NOx如NO，這些氮氧化物如果直接排放到大氣中，會(huì)導(dǎo)致腐蝕性很強(qiáng)的酸雨，因此煙氣在排放之前必須經(jīng)過脫氮(即脫硝)處理。
[0003]目前，運(yùn)用比較成熟的煙氣脫硝技術(shù)主要有兩種:選擇性催化還原(SCR)工藝和選擇性非催化還原脫硝(SNCR)工藝。SCR和SNCR脫硝工藝的化學(xué)反應(yīng)原理都是一樣的，都是在煙氣中噴入脫硝劑(尿素或者氨)，在特定的溫度范圍內(nèi)與煙氣中的NOx進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)生成氮?dú)?N2)和水蒸氣(H20)。
[0004]SCR工藝是尾部煙道280_420°C的區(qū)域在催化劑存在的條件下進(jìn)行選擇性催化還原反應(yīng)。SCR脫硝效率相對(duì)較高，一般可達(dá)80%左右。SNCR工藝一般在鍋爐的爐膛內(nèi)800-1300°C的高溫區(qū)噴入脫硝劑進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)脫硝處理的。SNCR的脫硝效率相對(duì)較低，一般在60%以下。盡管二者發(fā)展較為成熟，但上述脫硝技術(shù)仍可以向提高脫除效率、降低運(yùn)行能耗和減少脫硝還原劑用量發(fā)展。為提高脫硝效率，利用烴類等還原性氣體還原NOx已有研究。但烴類還原NOx條件苛刻，需要無氧或缺氧環(huán)境，以避免烴類與氧氣(O2)的競爭反應(yīng)。
[0005]因此開發(fā)一種新的脫硝方法以提高脫硝效率是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中脫硝效率低的缺陷，提供了一種新的脫硝方法，采用本發(fā)明的方法能夠提高脫硝效率。
[0007]具體地，本發(fā)明提供了一種脫硝的方法，該方法包括以下步驟:
[0008](a)使用等離子體處理原料，生成還原性氣體；
[0009](b)使步驟(a)得到的還原性氣體、任選地脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣進(jìn)行接觸；
[0010]其中，所述原料為煤炭和/或木材。
[0011]采用本發(fā)明提供的脫硝方法，通過高溫等離子體或微波等離子體處理煤炭或木材等原料，將原料氣化電離，形成含有大量活性基團(tuán)的具有還原性的還原性氣體。將該還原性氣體通入鍋爐，可以在鍋爐高溫環(huán)境中，將其中的NOx還原為N2;將還原性氣體通入SCR或SNCR也能夠產(chǎn)生相同效果，并提高脫硝效率。
[0012]本發(fā)明所提供的脫硝方法與常規(guī)煙氣凈化技術(shù)相比，能夠產(chǎn)生如下有益效果:首先，采用本發(fā)明的等離子體輔助脫硝方法，通過向鍋爐內(nèi)添加還原性氣體，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)高效脫硝，并提高燃燒效率。另外，通過采用本發(fā)明的等離子體輔助脫硝方法，通過向脫硝裝置內(nèi)添加還原性氣體，能夠顯著提高脫硝效率、降低運(yùn)行能耗。
[0013]本發(fā)明的方法能夠提高脫硝效率的可能原因是，所述還原性氣體含有自由基(.OH、.0、.N、.H)、烴類自由基(.CmHn)、氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和有機(jī)揮發(fā)性氣體(VOCs)中的一種或多種，將上述還原性氣體通入鍋爐和脫硝裝置都可以將NOx還原為犯和出0。其反應(yīng)途徑如下:
[0014]C0+N0—N2+C02
[0015]V0Cs+N0^N2+C02
[0016]Η2+Ν0^Ν2+Η20
[0017].Ν+Ν0—Ν2+.0
[0018]* Η+Ν0^Ν2+Η20
[0019]在高溫和催化條件下，上述反應(yīng)具有高選擇性和反應(yīng)速率，能夠有效脫除N0X，實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)脫硝。同時(shí)由于大量帶電粒子的存在，還原性氣體還能夠提高鍋爐的燃燒效率。將還原性氣體通入脫硝裝置，可以提高脫硝效率，從而降低脫硝所需溫度、減少脫硝還原劑用量。
[0020]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0021]附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0022]圖1是本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式的脫硝方法的流程示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明另一種優(yōu)選的實(shí)施方式的脫硝方法的流程示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明再另一種優(yōu)選的實(shí)施方式的脫硝方法的流程示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明
[0026]I鍋爐2等離子體反應(yīng)器
[0027]3還原性氣體入口 4煙氣出口
[0028]5 SNCR脫硝裝置 6 SCR脫硝裝置
[0029]A 原料
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0031]本發(fā)明提供了一種脫硝的方法，該方法包括以下步驟:
[0032](a)使用等離子體處理原料，生成還原性氣體；
[0033](b)使步驟(a)得到的還原性氣體、任選地脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣進(jìn)行接觸；
[0034]其中，所述的原料為煤炭和/或木材。
[0035]在本發(fā)明中，所述等離子體可以為高溫等離子體和/或微波等離子體。其中，所述等離子體可以由等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生。
[0036]優(yōu)選地，所述高溫等離子體可以由高溫等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生。所述高溫等離子體可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如可以為電弧等離子體、火花放電等離子體和電感耦合等離子體，優(yōu)選為滑動(dòng)弧電弧等離子體。所述高溫等離子體的產(chǎn)生條件包括:高壓電源可以為直流或脈沖電源，電源功率密度不低于0.5kWh/kg原料。
[0037]優(yōu)選地，所述微波等離子體可以由微波等離子體反應(yīng)器產(chǎn)生。所述微波等離子體的產(chǎn)生條件可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，例如，所述微波等離子體的產(chǎn)生條件可以包括:微波頻率為0.3-300GHZ ο優(yōu)選地，所述微波頻率為0.9GHz或2.45GHz。
[0038]在本發(fā)明中，所述還原性氣體中含有自由基(.0H、.0、.Ν、.H)、烴類自由基(.CmHn)、氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和有機(jī)揮發(fā)性氣體(VOCs)中的一種或多種。上述還原性氣體可以將氮氧化物(NOx)還原為N2和H2O。
[0039]在本發(fā)明中，所述接觸的條件包括:所述還原性氣體氫元素含量與煙氣中以NO計(jì)的氮氧化物NOx的摩爾比可以為0.5-2:1，優(yōu)選為1-1.5:1。
[0040]在本發(fā)明中，步驟(a)得到的還原性氣體、任選地脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣的接觸在鍋爐和/或脫硝裝置中進(jìn)行，所述脫硝裝置為SCR(選擇性催化還原)脫硝裝置和/或SNCR (選擇性非催化還原)脫硝裝置。
[0041]根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(a)得到的還原性氣體、脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣的接觸在SCR脫硝裝置中進(jìn)行，并使步驟(a)得到的還原性氣體、脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣在催化劑存在下進(jìn)行接觸。所述接觸的條件包括:溫度為200-400°C，更優(yōu)選為220-320°C ；混合氣體空速為5000-15000h—1，更優(yōu)選為6000_10000h—1 ；所述還原性氣體氫元素含量與煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5-2:1。所述脫硝還原劑與煙氣氮氧化物的氨氮摩爾比可以為0.5-1.3:1。所述混合氣體指的是步驟(a)得到的還原性氣體與含有氮氧化物的煙氣和脫硝還原劑形成的混合物。所述混合氣體空速指的是混合氣體通過催化劑層的空速。優(yōu)選地，所述脫硝還原劑與煙氣氮氧化物的氨氮摩爾比為1.1-1.3: I，所述還原性氣體氫元素含量與煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5-1:1。
[0042]根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)行煙氣選擇性催化還原的催化劑的種類和形式可以為本領(lǐng)域的常規(guī)選擇，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。例如所述催化劑可以為各種能夠使氮氧化物NOx轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾拇呋瘎?，?yōu)選為金屬氧化物催化劑。所述金屬氧化物可以是^205、？6203、(3110、0203、Co304、N1、CeO2、La2O3、Pr6On、Nd2O3、Gd2O3、Yb2O3 中的一種或多種，優(yōu)選 V2O5。進(jìn)一步優(yōu)選所述催化劑是分散在T12上、以V2O5為主要活性組分、WO3或MoO3為助催化劑的釩鈦體系，即V205-W03/Ti02或V205-Mo03/Ti02。由于SCR反應(yīng)中大量飛灰的存在給催化劑的應(yīng)用增加了難度，為防止堵塞、減少壓力損失、增加機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)選將上述V205-W03/Ti02SV205-Mo03/Ti02催化劑固定在不銹鋼板表面或制成蜂窩陶瓷狀，形成不銹鋼波紋板式和蜂窩陶瓷的結(jié)構(gòu)形式。上述催化劑可以商購得到，例如可以購自日本觸媒化成、日立公司、德國雅佶隆公司以及美國的Cormetech公司。
[0043]根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟(a)得到的還原性氣體、脫硝還原劑與含有氮氧化物的煙氣的接觸在SNCR脫硝裝置中進(jìn)行。所述接觸的條件包括:溫度為850-1100°C，更優(yōu)選為900-1000°C，接觸時(shí)間為0.4-1秒，更優(yōu)選為0.5-0.8秒，所述還原性氣體氫元素含量與煙氣中氮氧化物的摩爾比為0.5-2:1。所述脫硝還原劑與煙氣氮氧化物的氨氮摩爾比為
0.5-1.