一种利用铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行烟气脱硝的方法技术

一种利用含有铁碳复合材料作为SNCR添加剂用于SNCR技术的方法，属于烟气污染物控制技术领域。本发明专利技术首先将70％～75％的碳，15％～18％的Fe3O4和10％～12％的FeOOH充分混合，在200～300℃温度下用惰性气体煅烧2h，制备成铁碳复合材料，冷却后置于110℃的温度下干燥24h后，造粒筛选20目～60目粒径之间的颗粒，密封保存；然后在750～1000℃，氧气浓度为2vol.％，NH3浓度与NO浓度的摩尔比为0.5～1的条件下，利用铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行NO

【技术实现步骤摘要】
一种利用铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行烟气脱硝的方法


[0001]本专利技术属于烟气污染物控制
，具体涉及一种铁碳复合材料作为SNCR添加剂用于脱硝的方法。

技术介绍

[0002]氮氧化物排放到大气中会引起光化学烟雾的生成，光化学烟雾使人眼和呼吸道受刺激或诱发各种呼吸道炎症，危害人体健康。空气中大量的氮氧化物也是产生酸雨的重要原因，酸雨会导致土壤酸化，使土壤肥力降低，农作物减产甚至出现病态。在现有的脱硝技术中，选择性非催化还原(selective non
‑
catalytic reduction，SNCR)因为建设周期短，投资小，在合适的烟气温度条件下可以达到较高脱硝率的特点，成为工业上常用的NOx减排技术。但是SNCR脱硝技术实际应用时存在还原剂喷射区温度很难控制在最佳脱硝温度窗口，导致NOx排放超标的问题。因此有大量研究针对拓宽SNCR脱硝温度窗口，来提高脱硝率。
[0003]由SNCR反应机理可知，高温下，氨容易发生氧化反应，降低脱硝率，所以多数研究都集中于如何拓宽SNCR脱硝的温度窗口。SNCR反应的关键就是活性基团OH和H，低温下因为没有足够的活性基团，才导致无法还原NO
x
。FeOOH可以在低温下提供活性基团OH和H，促进低温下SNCR脱硝的进行。碳除了自身就有较高的还原NOx的能力，在缺氧环境中还能够生成CO能够促进SNCR脱硝的进行，同样地向低温拓宽温度窗口。高温下C也能与NH3发生反应，在活性基团OH和O充足的条件下，可以生成SNCR脱硝的另一还原剂HCNO，增加NOx还原剂。亚铁离子就有很强的还原性，在300℃左右就可以作为还原剂将NO
x
还原成N2。Fe3O4中同时有Fe
2+
和Fe
3+
，既能稳定保存不易氧化，又具有还原能力。当温度达到Fe3O4的氧化温度时，Fe3O4表面活性位点吸附NO，促进NO还原生成N2，直到Fe3O4被氧化成Fe2O3，Fe3O4就失去了还原能力。因此，将含有Fe3O4、FeOOH和碳的材料作为SNCR脱硝的添加剂，可以有效地向低温拓宽SNCR脱硝的温度窗口同时，利用C本身就对NO有还原作用，提高脱硝率，降低SNCR还原剂的用量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种铁碳复合材料作为添加剂用于SNCR技术的方法，可以有效脱除NOx，降低SNCR脱硝温度窗口的同时节约还原剂用量。
[0005]本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0006]一种铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将70％～75％的碳，15％～18％的Fe3O4和10％～12％的FeOOH充分混合，在200～300℃温度下用惰性气体煅烧2h，制备成铁碳复合材料。将冷却后的铁碳复合材料置于110℃的温度下干燥24h，然后自然冷却至室温，将铁碳复合材料在10MP的条件下压片，再破碎成颗粒状进行造粒，用20目和60目的筛子筛选这个粒径之间的颗粒，最后密封保存。
[0007]在氧气体积百分比浓度为2％，NO浓度为1000ppm，NH3浓度与NO浓度的体积比分别为0.5、1，N2为平衡气的混合气体中，总气体流速为500mL/min，10℃/min加热速度，750～1000℃的条件下，利用铁碳复合材料进行SNCR脱硝，铁碳复合材料质量与总气体流速比为
1g：500mL/min。
[0008]铁碳复合材料促进SNCR脱硝原理：
[0009]NH3+OH
→
NH+H2O
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(1)
[0010]NH3+H
→
NH2+H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0011]CO+OH
→
CO2+H
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(3)
[0012]NH2+NO
→
NNH+OH
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(4)
[0013]NNH
→
H+N2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0014]NH2+NO
→
N2+H2O
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(6)
[0015]C+NH3→
HCN+H2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0016]HCN+O
→
HCNO
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(8)
[0017]HCNO+OH
→
NCO+H2O
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(9)
[0018]NCO+NO
→
N2+CO2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0019]本专利技术的效果是：
[0020](1)亚铁离子具有还原能力，当温度达到Fe3O4的氧化温度时，Fe3O4表面活性位点吸附NO，从而促进NO还原生成N2。碳缺氧燃烧生成的CO和FeOOH在较低温度下为SNCR反应提供活性基团H和OH，促进SNCR低温脱硝。且C和NH3反应生成另一还原剂HCNO，增加还原性物质，提高SNCR脱硝率。采用铁碳复合材料作为SNCR脱硝的添加剂，能够降低SNCR脱硝温度窗口并且减少还原剂的用量。
[0021](2)将铁碳复合材料作为SNCR添加剂使用，无需对工厂现有设备进行改造、投资成本低、操作简单。可以降低SNCR还原剂用量的同时达到了降低烟气中NOx的效果。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术并不限于以下实施例。
[0023]首先将铁碳复合材料置于110℃的温度下干燥24h，其中铁碳复合材料由73％的碳，16％的Fe3O4和11％的FeOOH在250℃条件下，N2氛围下煅烧2h制备而成；以下实施例的第一步骤都是按照该成分比例煅烧制备铁碳复合材料，且均以干燥。
[0024]实施例1
[0025]在烟气条件为1000ppmNO、1000ppmNH3，2vol.％O2，N2为平衡气，总气体流速为500mL/min，温度条件为750℃时，将1g铁碳复合材料加入到直径为3cm的管式炉中，脱硝率达到83.76％。
[0026]实施例2...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行烟气脱硝的方法，其特征在于，包括以下步骤：73％的碳，16％的Fe3O4和11％的FeOOH充分混合，在250℃N2气氛下煅烧2h，制备成铁碳复合材料；冷却后置于110℃的温度下空气干燥24h，压片造粒，密封保存。2.按照权利要求1所述的一种利用铁碳复合材料作为SNCR添加剂进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚丽，宋易徽，崔素萍，韩晓宁，马晓宇，兰明章，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：