一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂及其制备方法，基于高级再燃脱硝技术原理，以生物质能利用和燃煤烟气氮氧化物（NOx）控制为背景，采用生物质/生物质炭、碱金属盐（KCl、NaCl、Na2CO3等）以及添加剂（尿素、Fe2O3等）制备的生物质再燃脱硝剂来控制燃煤烟气NOx排放。本发明专利技术通过对生物质原料预处理（风干、粉碎、筛分）、低温热解（200-300℃、10～30min、氮气气氛）、溶液（Na2CO3、NaCl和KCl）喷淋或浸渍以及添加剂（尿素、Fe2O3）的机械混合等处理过程，制得含水率低、能量密度高、易粉碎、适宜储藏和长距离运输的生物质再燃脱硝剂。该发明专利技术具有原料来源广泛、制备过程简单、成本低和脱硝效率高等特点，适用于燃煤电站以及垃圾焚烧等领域烟气中氮氧化物的排放控制。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，基于高级再燃脱硝技术原理，以生物质能利用和燃煤烟气氮氧化物（NOx）控制为背景，采用生物质/生物质炭、碱金属盐（KCl、NaCl、Na2CO3等）以及添加剂（尿素、Fe2O3等）制备的生物质再燃脱硝剂来控制燃煤烟气NOx排放。本专利技术通过对生物质原料预处理（风干、粉碎、筛分）、低温热解（200-300℃、10～30min、氮气气氛）、溶液（Na2CO3、NaCl和KCl）喷淋或浸渍以及添加剂（尿素、Fe2O3）的机械混合等处理过程，制得含水率低、能量密度高、易粉碎、适宜储藏和长距离运输的生物质再燃脱硝剂。该专利技术具有原料来源广泛、制备过程简单、成本低和脱硝效率高等特点，适用于燃煤电站以及垃圾焚烧等领域烟气中氮氧化物的排放控制。【专利说明】
本专利技术涉及，属于生物质能利用与燃煤锅炉烟气脱硝
。
技术介绍
我国是以煤为主的能源消耗大国。2011年，我国火电氮氧化物(NOx)排放量高达1050万吨，占全国排放总量的40%以上，其快速增长加剧了地区酸雨恶化，部分抵消了我国在SO2减排上付出的努力。2012年实施的国家标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)对燃煤电站氮氧化物排放限值做了明确规定，要求燃煤电站锅炉氮氧化物排放浓度不得高于100mg/m3，这对燃煤锅炉氮氧化物控制技术提出了新的挑战。目前，氮氧化物控制技术可分为燃烧改进和尾部烟气脱硝两大类，主要有低NOx燃烧器(Low-NOx Burner, LNB)、燃料再燃(Fuel reburning)、选择性非催化还原(SelectiveNon-Catalytic Reduction, SNCR)和选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)等。LNB技术投资成本较低，基本不需要运行费用，但其NOx脱除效率较低，不能满足NOx排放控制的要求。SNCR和SCR是目前广泛使用的烟气脱硝技术，其中SCR不仅需要一定的投资费用和安装空间，而且其所需的催化剂价格昂贵；SNCR同样存在脱硝还原剂耗量大、脱硝效率较低以及难以满足NOx排放控制要求等缺陷。燃料再燃脱硝技术具有锅炉改造小、运行费用低、脱硝效率高、适用性广等优点，被认为是一种极具应用前景的脱硝技术。燃料再燃 技术主要特点是将炉内燃烧过程沿炉膛高度分成主燃烧区、再燃区和燃烬区，将80%_90%的燃料送入主燃烧区(α >1)，10%_20%的燃料送入再燃烧区(α < I)。在再燃区还原性气氛下，使得主燃区内生成的NOx还原为N2，最后在燃烬区内补入部分空气，保证燃烧产物完全燃烧。再燃燃料有天然气、油、煤和生物质等。天然气是最佳的再燃燃料，但是由于天然气价格较高，且储量有限，不适合大规模推广。研究表明，褐煤及超细煤粉也是一种很好的再燃燃料，但单纯采用煤粉再燃技术，对煤粉细度要求较高(通常< 10 μ m)，同时存在燃烧效率低、飞灰含碳量大、脱硝效率较低等缺点。生物质具有低硫、低氮、高挥发份、高灰焦活性和零CO2净排放等特点，是一种优质的再燃燃料。我国的生物质资源丰富，种类繁多。据测算，我国可开发的生物质能资源总量近期约为5亿吨标准煤/年，远期约为10亿吨标准煤/年。但是，由于生物质存在含水率高、热值和能量密度低、易腐烂、不宜长期储存与长距离运输等缺陷，限制了其大规模利用。因此，如何结合生物质的特点，将生物质能利用与燃煤污染物控制有效结合是当前能源环境领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有再燃脱硝技术存在的再燃燃料系统复杂、运行成本高、飞灰含碳量高以及脱硝效率低等缺陷，提供一种廉价高效的生物质再燃脱硝剂及其制备方法。本专利技术是以农林生物质(秸杆、稻壳、木屑、树枝等)为原料，首先，将进行风干、剪切、粉碎、筛分以及压缩成型等预处理工艺，制成粒径小于5cm的生物质颗粒；接着，在热解温度为200-300°C、热解时间为10-30min、且隔绝空气条件下对生物质颗粒进行低温热解，获得生物质炭，再经过粉碎工艺制得粒径小于0.5mm生物质炭粉；最后，将生物质炭粉进行溶液喷淋或浸溃以及添加剂(如Fe2O3、尿素等)的机械混合，并经干燥后制得生物质再燃脱硝剂。本专利技术所涉及的一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂，由浸溃生物质炭粉和添加剂颗粒组成的复合生物质炭粉，其中，所述浸溃生物质炭粉的含水率小于10%，其粒径小于0.5mm ;所述添加剂颗粒为Fe2O3和尿素颗粒，Fe2O3颗粒占脱硝剂的质量比小于0.5%，尿素颗粒占脱硝剂的质量百分比小于2.5%制备上述生物质再燃脱硝剂的方法和过程如下:I)生物质原料预处理:选取农林生物质(如稻杆、麦杆、稻壳、木屑、树枝、竹子等)，将生物质原料经过风干、剪切、粉碎、筛分以及压缩成型等处理过程，制得粒径小于5cm的生物质颗粒原料；2)生物质低温热解:利用固定式或移动式(螺旋等)低温热解装置，在热解温度为200-300°C和隔绝空气(以氮气为保护气)条件下，对生物质颗粒进行低温热解(热解时间为10-30min)，并在氮气气氛下冷却至室温，获得生物质炭，再经粉碎处理后，制得粒径小于0.5mm的生物质炭粉，可直接用于再燃脱硝；3)生物质炭粉的喷淋或浸溃:分别采用质量浓度为1-5%的碱金属盐(Na2C03、NaCl和KCl中的任意一种或几种)溶液对生物质炭进行0.5-2h喷淋或浸溃处理，再经干燥(干燥温度为60-90°C，l_2h)和粉磨后，制得含水率小于10%以及粒径小于0.5mm的浸溃生物质炭粉，该浸溃生物质炭粉可以直接作为再燃脱硝剂用于再燃脱硝；4)浸溃生物质炭粉与添加剂的机械混合:将浸溃生物质炭粉、添加剂颗粒(粒径小于0.45mm, Fe2O3和尿素等)、以及粒径小于0.5mm生物质原料粉按比例混合(其中铁粉和尿素占脱硝剂的质量比分别控制在0.5%和2.5%以内，生物质原料粉的添加比例可根据再燃脱硝剂的热值和挥发份确定)，经充分混匀后，制得复合生物质炭粉，即为本专利技术的生物质再燃脱硝剂。本专利技术通过一系列的处理工艺降低了生物质再燃脱硝剂的含水率，提高了生物质的热值和能量密度，改善了生物质的粉磨性能，并经过浸溃和机械混匀处理，提高了脱硝剂中有利于NOx还原的碱金属元素和氨基等还原组分的含量，进而通过强化再燃脱硝剂对烟气中NOx的同相和异相还原作用，实现了燃煤电站大规模利用生物质能和高效脱除NOx的双重效果。本专利技术再燃脱硝的作用机理是:I)在再燃区还原性气氛下，高挥发分生物质再燃脱硝剂燃料快速热解，生成NHi和HCN等基团，进而通过反应(Rl)- (R5)实现了 NOx同相还原。【权利要求】1.一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂，其特征在于，所述生物质再燃脱硝剂为由浸溃生物质炭粉和添加剂颗粒组成的复合生物质炭粉，其中，所述浸溃生物质炭粉的含水率小于10%，其粒径小于0.5mm ;所述添加剂颗粒为Fe2O3和尿素颗粒，Fe2O3颗粒占脱硝剂的质量比小于0.5%，尿素颗粒占脱硝剂的质量百分比小于2.5%。2.制备如权利要求1所述的一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂的方法，其特征在于，具体过程如下: .1)生物质原料预处理:选取农林生物质，将生物质原料经过风干、剪切、粉碎、筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃煤电站锅炉生物质再燃脱硝剂，其特征在于，所述生物质再燃脱硝剂为由浸渍生物质炭粉和添加剂颗粒组成的复合生物质炭粉，其中，所述浸渍生物质炭粉的含水率小于10%，其粒径小于0.5mm；所述添加剂颗粒为Fe2O3和尿素颗粒，Fe2O3颗粒占脱硝剂的质量比小于0.5%，尿素颗粒占脱硝剂的质量百分比小于2.5%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢平，郝江涛，于伟，祝秀明，徐森荣，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：