碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法，包括制備碳系還原劑、一次脫硝燃燒和二次SCR脫硝催化劑塔脫硝。制備以CO、H2為主的氣態(tài)碳系還原劑，一部分用于物料煅燒高溫?zé)煔獬隹谶M(jìn)行一次高溫脫硝將高溫?zé)煔庵械腘Ox還原為惰性N2NOx消減率約30％；另一部分用于SCR脫硝塔的二次催化脫硝，NOx消減率≥50％。跟現(xiàn)有技術(shù)相比，該脫硝反應(yīng)溫度很低，為220-410℃，且有過量NO存在，大大降低微量還原氣CO、H2隨廢氣逃逸的風(fēng)險(xiǎn)。而且脫硝治理后排放的廢氣通過原料破碎粉磨設(shè)備，利用廢氣余熱加熱烘干原料，提高了整個(gè)系統(tǒng)的能效利用率。
【專利說明】碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體屬于高溫?zé)煔馀欧诺拇髿馕廴疚颪Ox的治理技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]水泥是重要的建筑材料，社會(huì)年需求量超過20億噸。而生產(chǎn)水泥所需水泥熟料煅燒排放的氮氧化物造成的大氣污染嚴(yán)重威脅環(huán)境。水泥生產(chǎn)中的熟料煅燒即燒成系統(tǒng)是水泥生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)主要由預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、篦冷機(jī)四部分組成:水泥生料經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱，到分解爐分解，氣固分離后，已分解的生料入窯，入窯生料的分解率一般控制在90-95%。氣體由下而上，生料在分解爐中加熱分解所需的熱量部分由入分解爐的煤粉提供，所需助燃空氣主要部分來自回轉(zhuǎn)窯窯頭的三次風(fēng)熱空氣，在分解爐入口風(fēng)溫在900°C左右；另一部分來自回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒形成的窯尾煙室的氣體。預(yù)分解的生料入回轉(zhuǎn)窯，回轉(zhuǎn)窯胴體有一定斜度(窯尾高窯頭低)且不斷旋轉(zhuǎn)，預(yù)分解的生料不斷由窯尾向窯頭運(yùn)動(dòng)，在窯內(nèi)被高溫逆向流動(dòng)的氣體加熱而燒成熟料，最后經(jīng)窯頭落入篦冷機(jī)，高溫熟料通過篦冷機(jī)的冷卻空氣進(jìn)行冷卻后入熟料庫?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒熟料的助燃空氣由窯頭的一次風(fēng)和二次風(fēng)提供，回轉(zhuǎn)窯窯頭煤粉劇烈燃燒提供的熱可使燒成帶的物料煅燒溫度達(dá)到1500°C左右。
[0003]水泥熟料煅燒產(chǎn)生的NOx主要源于回轉(zhuǎn)窯窯頭燃料高溫煅燒(物料溫度彡1500°C，氣流溫度1600-1800°C )時(shí)助燃的一次風(fēng)空氣中的N2、燃料中的氮和原料中的氮化合物，以一次風(fēng)空氣中的N2為主。
[0004]為防止高溫煅燒(不限于水泥熟料煅燒)過程中的氮氧化物污染環(huán)境，應(yīng)對(duì)排放煙氣進(jìn)行脫硝處理。在目前各種脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原脫硝SCR技術(shù)應(yīng)用廣泛、效率高，在熱電系統(tǒng)高溫?zé)煔饷撓躅I(lǐng)域應(yīng)用是最成熟的技術(shù)之一(水泥熟料煅燒產(chǎn)生的含NOx高溫?zé)煔獠捎靡园睘檫€原劑的SCR脫硝技術(shù)目前僅國外的少數(shù)廠家使用，國內(nèi)的使用才剛剛起步，主要原因在于大量煙氣的處理需要大額投資和運(yùn)行費(fèi)用)。SCR技術(shù)是指在催化劑的作用下，利用還原劑(如NH3、液氨、尿素)來“有選擇性”地與煙氣中的NOx反應(yīng)并生成無毒無污染的N2和H2O。
[0005]但是，氨類還原劑SCR脫硝技術(shù)，消耗資源(氨)價(jià)值較高、氨易爆有毒、逃逸會(huì)產(chǎn)生二次環(huán)境污染，儲(chǔ)存、使用不便，而且NH3用量大時(shí)煙氣中產(chǎn)生的銨鹽會(huì)造成催化劑在偏高的脫硝溫度工作時(shí)失活縮短催化劑使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法，比氨類還原劑更安全，綜合脫硝效率更高。
[0007]本發(fā)明提供的一種碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法，包括以下步驟:
[0008](I)、制備碳系還原劑:
[0009]采用摻加了 CO2的高溫空氣為熱源高溫?zé)峤庠?，水或水蒸汽作為調(diào)節(jié)還原性氣體溫度、消減還原性氣體中懸浮的未燃燼固態(tài)碳的手段，制得以一氧化碳和氫氣為主的氣態(tài)還原性成分，作為碳系還原劑，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0010]
2C-02^^C0
[0011]

C+H；0 ■~C0+H；
[0012]所述高溫空氣來自源于煅燒回轉(zhuǎn)窯窯頭的三次風(fēng)，風(fēng)溫900-1000°C，摻加的CO2來自本系統(tǒng)中脫硝凈化處理后(脫硝風(fēng)機(jī)出口 ) 150-250°c的濃度30-40%的CO2的煙氣，煙氣與高溫空氣的摻加體積比為1:4-5。
[0013]或，以回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒碳酸鹽的三次風(fēng)經(jīng)調(diào)質(zhì)控溫作為碳還原劑制備裝置的熱源，采用常規(guī)生物質(zhì)熱裂解方法，將預(yù)處理后的生物質(zhì)碳原料(CxOyHz)在氣化爐中高溫?zé)峤庵苽涮枷颠€原劑；反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0014]
高溫?zé)峤?br>
CxOyHz CO+H
[0015](2)、一次脫硝燃燒
[0016]將步驟(I)制備的碳系還原劑，用于溫度800-950°C的分解爐內(nèi)部，主體斷面煙氣流速8-lOm/s，碳系還原劑與分解爐內(nèi)部NO發(fā)生高溫氧化還原反應(yīng)，將NO還原為N2，碳系還原劑用量以預(yù)熱器出口處在線煙氣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的NO2含量500-800mg/Nm3為限，可保后續(xù)SCR脫硝環(huán)節(jié)煙氣中NO2達(dá)標(biāo)((320mg/Nm3)排放，此步驟中，分解爐中的NO還原率為25— 35%。
[0017]反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0018]

+ 2N0N3 + 2C03
[0019]
LH + ΞΝ0X N2 + LHm






ο
[0020]碳系還原劑與NO的用量摩爾比為1:1，在此條件下脫硝效率接近90%。
[0021]為保證還原氣在煙氣中充分均勻混合、降低系統(tǒng)能耗，混合氣體的流速不能太高；但為滿足高溫?zé)煔馀c物料懸浮換熱、物料輸送的需要，需要保證一定的煙氣流速。通常結(jié)構(gòu)形式的分解爐選擇平均斷面風(fēng)速8-lOm/s，最低不宜低于4m/s，最高不宜超過10m/S，特殊的管道式結(jié)構(gòu)最大不宜超過20m/s。
[0022](3)、SCR脫硝塔脫硝
[0023]將碳系還原劑直接輸入SCR脫硝塔，與高溫風(fēng)機(jī)輸送來的低含塵的煙氣發(fā)生催化脫硝反應(yīng)，在220-410°C條件下將NO還原為惰性N2,混合的還原氣與煙氣經(jīng)過催化劑的速度l-3m/s，lm/s效果較好，風(fēng)速限于3m/s以內(nèi)，碳系還原劑用量以脫硝排風(fēng)機(jī)出口 NO2含量不超320mg/Nm3為限。
[0024]反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0025]
2C0 + 210Si + 2C0；
[0026]
2ft + 2?0 22<M1.Jfs + 2ft0ilitfl
[0027]脫硝塔內(nèi)還原氣與高NOx煙氣在催化劑作用下發(fā)生脫硝反應(yīng)，混合氣體流經(jīng)催化劑多孔表面的時(shí)間就是發(fā)生脫硝反應(yīng)的時(shí)間，通過催化劑斷面風(fēng)速< lm/s，催化脫硝反應(yīng)較為徹底。斷面風(fēng)速越低，通過催化劑內(nèi)表面的時(shí)間越長，脫硝反應(yīng)的程度就越高；但風(fēng)速越低，同等數(shù)量煙氣(含NOx)的處理所需單位催化表面積的催化劑的數(shù)量就越大，裝置體積需要十分龐大，投資急劇增加。因此，在保證脫硝催化程度的前提下，需要適當(dāng)提高氣流風(fēng)速，常規(guī)以2m/s為宜，對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)的損害也較小，有利于提高其使用壽命。
[0028]進(jìn)一步的，在分解爐中，步驟(2)制備的碳系還原劑燃燒，提高物料的熱焓并熱解，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0029]
C0+H:-K): —CO:+H:0
[0030]在分解爐中，碳系還原劑用量不能過量，否則容易引起高溫將還原的N2重新生成NOx,而且造成物料溫度過高導(dǎo)致物料粘堵設(shè)備。以預(yù)熱器出口在線監(jiān)測(cè)的NOx濃度判斷碳系還原劑用量，檢測(cè)NO2濃度500mg/Nm3-800mg/Nm3 ;濃度彡500mg/Nm3則還原劑用量偏多，^ 800mg/Nm3則還原劑用量不足，一次脫硝不充分，
[0031]進(jìn)一步地，經(jīng)過步驟(2) —次脫硝燃燒后的高溫?zé)煔馀c物料懸浮熱交換后，煙氣溫度為300-400°C，利用這部分煙氣繼續(xù)進(jìn)行余熱發(fā)電。
[0032]進(jìn)一步地，步驟(2)經(jīng)過余熱發(fā)電吸收熱能后的煙氣溫度為200-300°C，煙氣由高溫風(fēng)機(jī)并經(jīng)旋風(fēng)除塵處理后輸送入SCR脫硝塔。
[0033]進(jìn)一步地，步驟(3)所述催化劑為過渡金屬復(fù)合氧化物新型催化劑以陶瓷質(zhì)材料為載體，保證脫硝催化床有一定的強(qiáng)度，便利安裝使用。
[0034]進(jìn)一步地，步驟(3) SCR脫硝塔脫硝后的廢氣經(jīng)脫硝排風(fēng)機(jī)排入原料破碎粉磨設(shè)備，用于烘干物料，進(jìn)一步利用余熱，同時(shí)利用原有碳酸鹽空氣煅燒系統(tǒng)的廢氣處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
[0035]所述SCR脫硝塔采用分室結(jié)構(gòu):SCR脫硝塔分成幾個(gè)相互獨(dú)立的倉室，NOx含量較高的煙氣均勻地分配到各個(gè)室內(nèi)，每個(gè)室內(nèi)均勻地噴入碳系還原劑，均勻混合地通過催化劑的比表面進(jìn)行脫硝反應(yīng)。
[0036]采用分室結(jié)構(gòu)，一旦有倉室催化劑堵塞、破碎等意外情況，可關(guān)閉該倉室煙氣進(jìn)口和碳還原劑入口，從系統(tǒng)中隔離維護(hù)；Ν0χ濃度較高時(shí)投入較多的催化劑模塊，確保NOx排放水平達(dá)標(biāo)。這種結(jié)構(gòu)便利催化劑模塊的組合、增減、清灰和更換。
[0037]本發(fā)明以回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒碳酸鹽的三次風(fēng)經(jīng)調(diào)質(zhì)控溫(主要是減少O2含量，適度增加CO2含量，滿足氣化爐中的欠氧條件)的煙氣(富含CO2)作為碳還原劑制備裝置的熱源，制得的還原氣分為兩部分:一部分用于物料分解爐，對(duì)其中的NOx(95%為NO)進(jìn)行一次高溫(800-950°C )脫硝還原為惰性N2，可能過量的還原氣燃燒以提高物料的熱焓并熱解，該環(huán)節(jié)NOx消減率為25 %-35 另一部分還原氣用于SCR脫硝塔的二次催化脫硝還原為惰性N2,在催化劑作用下于220-410°C煙氣中比較徹底地消減NOx，該環(huán)節(jié)NOx消減率彡50%,可達(dá)到60-70%。
[0038]與現(xiàn)有常規(guī)SCR脫硝技術(shù)相比，該脫硝反應(yīng)溫度很低，為220-410°C，而且還原氣C0、H2消耗徹底，消除了微量還原氣C0、H2隨廢氣逃逸的風(fēng)險(xiǎn)，而碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)避免了 NH3還原劑SCR脫硝技術(shù)中煙氣中的銨鹽可能使催化劑在偏高溫度工作條件下失活失效縮短催化劑使用壽命的風(fēng)險(xiǎn)；而且脫硝治理后排放的廢氣通過原料破碎粉磨設(shè)備，利用廢氣余熱加熱烘干原料，提高了整個(gè)系統(tǒng)的能效利用率。
[0039]本發(fā)明的實(shí)施綜合脫硝效率> 80%，保證空氣煅燒排放煙氣中污染物NO2 ( 320mg/Nm3 (GB4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》NOx排放濃度限值)。而且還原氣的儲(chǔ)存輸送比通常NH3-SCR技術(shù)使用的NH3還原劑要安全得多，也要優(yōu)越得多。本發(fā)明提供的脫硝技術(shù)沒有NH3 二次污染的問題，也減少了資源的浪費(fèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]附圖1為本發(fā)明采用碳系還原劑SCR技術(shù)消減NOx流程示意圖。
[0041]附圖2為本發(fā)明的碳還原劑制備裝置原理示意圖；
[0042]其中⑥為碳還原劑制備裝置、6-1為還原氣氣化爐、6-2-1為氣化爐高溫?zé)犸L(fēng)源(富含CO2,且溫度高于二惡英降解點(diǎn)低于氣化爐爐渣熔點(diǎn))入口、6-2-2為氣化爐高溫?zé)犸L(fēng)源溫度調(diào)節(jié)裝置入口、6_3為原料入口、6-4為爐渣出口、6-5為氣化爐爐溫調(diào)節(jié)裝置入口、6-6為還原氣出口、6-7為一次脫硝及助燃還原氣。
[0043]附圖3為本發(fā)明SCR脫硝催化劑塔裝置示意圖；
[0044]其中⑦為SCR脫硝催化劑塔整體裝置、6-8為二次脫硝還原劑分室入口、7_1為分室脫硝塔本體、7-2為高NOx含量煙氣入口、7-3為脫硝凈化后煙氣出口、7-4為高NOx含量煙氣帶入窯灰的出口。

【具體實(shí)施方式】
[0045]實(shí)施例1
[0046](I)、制備碳系還原劑:
[0047]采用摻加了 CO2的高溫空氣為熱源高溫?zé)峤庠?，水或水蒸汽作為調(diào)節(jié)還原性氣體溫度、消減還原性氣體中懸浮的未燃燼固態(tài)碳的手段，制得以一氧化碳和氫氣為主的氣態(tài)還原性成分，作為碳系還原劑，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0048]
2C+02^^C0
[0049]
C+H:0 ~C0+H:
[0050]所述高溫空氣來自源于煅燒回轉(zhuǎn)窯窯頭的三次風(fēng)，風(fēng)溫900°C，摻加的CO2來自本系統(tǒng)中脫硝凈化處理后(脫硝風(fēng)機(jī)出口)150°C的濃度40%的CO2的煙氣，煙氣與高溫空氣的摻加體積比為1:4，然后分兩路進(jìn)入高溫煅燒系統(tǒng)煙氣進(jìn)行NOx消減。
[0051](2)、將步驟(I)制備的碳系還原劑，用于溫度800-950°C的分解爐內(nèi)部，主體斷面煙氣平均流速8-lOm/s，碳系還原劑與分解爐內(nèi)部NO發(fā)生高溫氧化還原反應(yīng)，將NO還原為N2,由于這里煙氣-物料紊動(dòng)富集且吸熱，煙氣溫度會(huì)有所降低，影響脫硝程度，所以脫硝程度約30%。碳系還原劑的優(yōu)勢(shì)是與物料混合充分，不易形成局部高溫，避免了物料中的低熔點(diǎn)成分結(jié)皮，碳系還原劑用量以預(yù)熱器出口處在線煙氣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的NO2含量500-600mg/Nm3為限，可保后續(xù)SCR脫硝環(huán)節(jié)煙氣中NO2達(dá)標(biāo)((320mg/Nm3)排放，此步驟中，分解爐中的NO還原率為約25%。
[0052]經(jīng)過一次脫硝的高溫?zé)煔馀c物料懸浮熱交換后，煙氣溫度為300°C，為了充分利用煙氣熱焓，可以利用這部分煙氣繼續(xù)進(jìn)行余熱發(fā)電。
[0053]經(jīng)過余熱發(fā)電吸收熱能后的煙氣溫度為220°C，這些煙氣經(jīng)由旋風(fēng)除塵處理后輸送入SCR脫硝塔。
[0054]可能過量的還原氣無氮燃燒。一氧化碳、氫氣和氧氣高溫下反應(yīng)生成二氧化碳和水，提高物料的熱焓并使物料熱解。
[0055](3)、另一部分碳系還原劑直接輸入SCR脫硝塔，在這里與高溫風(fēng)機(jī)輸送來的低含塵的煙氣發(fā)生催化脫硝反應(yīng)，混合的還原氣與煙氣經(jīng)過催化劑的平均速度lm/s，催化劑為陶瓷基新型催化劑，在220°C溫度條件下NOx即可消減為惰性N2，如此也降低了脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的能耗，碳系還原劑用量以脫硝排風(fēng)機(jī)出口 NO2含量不超320mg/Nm3為限，SCR脫硝塔分成幾個(gè)相互獨(dú)立的倉室。
[0056]該型催化劑催化脫硝反應(yīng)的溫度窗口 220-410°C，氣流風(fēng)速2m/s，脫硝反應(yīng)程度較高，數(shù)據(jù)顯示> 50%，達(dá)到60-70%。
[0057]兩次綜合脫硝效率彡80%,保證空氣煅燒排放煙氣中NO2 ( 320mg/Nm3。
[0058]脫硝塔脫硝后的廢氣經(jīng)脫硝風(fēng)機(jī)排入原料破碎和粉磨設(shè)備，用于烘干物料，進(jìn)一步利用余熱，同時(shí)利用空氣煅燒系統(tǒng)的廢氣處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
[0059]由于煙氣中NOx大幅消減，煙氣的腐蝕性降低，延長了空氣煅燒系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。
[0060]實(shí)施例2
[0061 ] (I)、制備碳系還原劑:
[0062]以回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒碳酸鹽的三次風(fēng)經(jīng)調(diào)質(zhì)控溫作為碳還原劑制備裝置的熱源，采用常規(guī)生物質(zhì)熱裂解方法，將預(yù)處理后的生物質(zhì)碳原料(CxOyHz)在氣化爐中高溫?zé)峤庵苽涮枷颠€原劑；反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0063]
高溫?zé)峤?br> CxOyHz^iW CO+H2
[0064]利用碳酸鹽煅燒生產(chǎn)水泥熟料的三次風(fēng)經(jīng)調(diào)質(zhì)控溫一主要是減少O2含量，適度增加CO2含量，滿足氣化爐中的欠氧條件，風(fēng)溫900°C，富含CO2，在欠氧條件下于氣化爐內(nèi)將原煤或生物質(zhì)燃料熱解生成co+h2，由于用于熱解的煙氣溫度可調(diào)，可將生物質(zhì)燃料熱解的溫度控制在灰熔點(diǎn)以下且高于生物質(zhì)燃料可能的二惡英降解點(diǎn)以上，消減生物質(zhì)燃料中可能的二惡英的危害。
[0065](2)、一次脫硝燃燒
[0066]將步驟(I)制備的碳系還原劑，用于溫度950°C的分解爐內(nèi)部，主體斷面煙氣平均流速9m/s，碳系還原劑與分解爐內(nèi)部NO發(fā)生高溫氧化還原反應(yīng),將NO還原為N2,碳系還原劑與NO的用量摩爾比為1:1，碳系還原劑用量以預(yù)熱器出口處在線煙氣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的NO2含量700-800mg/Nm3為限，可保后續(xù)SCR脫硝環(huán)節(jié)煙氣中NO2達(dá)標(biāo)((320mg/Nm3)排放，此步驟中，分解爐中的NO還原率約為30%。
[0067]經(jīng)過一次脫硝燃燒后的高溫?zé)煔馀c物料懸浮熱交換后，煙氣溫度為400°C，利用這部分煙氣繼續(xù)進(jìn)行余熱發(fā)電。
[0068]經(jīng)過余熱發(fā)電吸收熱能后的煙氣溫度為300°C，煙氣由高溫風(fēng)機(jī)并經(jīng)旋風(fēng)除塵處理后輸送入SCR脫硝塔。
[0069]過量的還原氣無氮燃燒提高物料的熱焓并熱解，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:C0+H--K): ?，C0；+H:0



ο
[0070](3)、SCR脫硝塔脫硝
[0071]剩余的步驟(I)制備的還原性氣體直接輸入SCR脫硝塔，與高溫風(fēng)機(jī)輸送來的低含塵的煙氣發(fā)生催化脫硝反應(yīng)，流速3m/s，在300°C條件下將NO還原為惰性N2，所用催化劑為陶瓷基新型催化劑，SCR脫硝塔分成幾個(gè)相互獨(dú)立的倉室，碳系還原劑用量以脫硝排風(fēng)機(jī)出口 NO2含量不超320mg/Nm3為限。
[0072]脫硝塔脫硝后的廢氣經(jīng)脫硝排風(fēng)機(jī)排入原料破碎粉磨設(shè)備，用于烘干物料，進(jìn)一步利用余熱，同時(shí)利用空氣煅燒系統(tǒng)的廢氣處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
[0073]實(shí)施例3
[0074](I)、采用摻加了 CO2的高溫空氣為熱源高溫?zé)峤庠?，水或水蒸汽作為調(diào)節(jié)還原性氣體溫度、消減還原性氣體中懸浮的未燃燼固態(tài)碳的手段，制得以一氧化碳和氫氣為主的氣態(tài)還原性成分，作為碳系還原劑，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:
[0075]
2 C^O2 CO
[0076]
C+H:0 ~C0+H:
[0077]所述高溫空氣來自源于煅燒回轉(zhuǎn)窯窯頭的三次風(fēng)，風(fēng)溫1000°C，摻加的CO2來自本系統(tǒng)中脫硝凈化處理后(脫硝風(fēng)機(jī)出口)220°C的濃度40%的CO2的煙氣，煙氣與高溫空氣的摻加體積比為1:5，然后分兩路進(jìn)入高溫煅燒系統(tǒng)煙氣進(jìn)行NOx消減。
[0078](2)、一次脫硝燃燒
[0079]步驟(I)制備的還原性氣體用于物料煅燒高溫?zé)煔獬隹?，溫?50°C，分解爐主體斷面氣流平均流速lOm/s，還原性氣體與NO發(fā)生高溫氧化還原反應(yīng)，將NO還原為N2，碳系還原劑與NO的用量摩爾比為1:1，碳系還原劑用量以預(yù)熱器出口處在線煙氣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的NO2含量500-800mg/Nm3為限，此步驟中，分解爐中的NO還原率為30%。
[0080]經(jīng)過一次脫硝燃燒后的高溫?zé)煔馀c物料懸浮熱交換后，煙氣溫度為400°C，利用這部分煙氣繼續(xù)進(jìn)行余熱發(fā)電。
[0081]經(jīng)過余熱發(fā)電吸收熱能后的煙氣溫度為300°C，煙氣由高溫風(fēng)機(jī)并經(jīng)旋風(fēng)除塵處理后輸送入SCR脫硝塔。
[0082]過量的還原氣無氮燃燒提高物料的熱焓并熱解，反應(yīng)過程的化學(xué)方程式為:C0+H；-K): —CO ；+H；0



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[0083](3)、SCR脫硝塔脫硝
[0084]將步驟(I)制備的還原性氣體直接輸入SCR脫硝塔，與高溫風(fēng)機(jī)輸送來的低含塵的煙氣發(fā)生催化脫硝反應(yīng)，催化劑斷面氣流平均流速2m/s，在400°C條件下將NO還原為惰性N2, SCR脫硝塔采用分室結(jié)構(gòu)，所用催化劑為陶瓷基新型催化劑，碳系還原劑用量以脫硝排風(fēng)機(jī)出口 NO2含量不超320mg/Nm3為限。
[0085]脫硝塔脫硝后的廢氣經(jīng)脫硝排風(fēng)機(jī)排入原料破碎粉磨設(shè)備，用于烘干物料，進(jìn)一步利用余熱，同時(shí)利用空氣煅燒系統(tǒng)的廢氣處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
【權(quán)利要求】
1.碳系還原劑SCR脫硝技術(shù)消減高溫煅燒NOx的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、制備碳系還原劑: 采用摻加了 CO2的高溫空氣為熱源高溫?zé)峤庠?，水或水蒸汽作為調(diào)節(jié)還原性氣體溫度、消減還原性氣體中懸浮的未燃燼固態(tài)碳的手段，制得以一氧化碳和氫氣為主的氣態(tài)還原性成分，作為碳系還原劑； 或，以回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒碳酸鹽的三次風(fēng)經(jīng)調(diào)質(zhì)控溫作為碳還原劑制備裝置的熱源，采用常規(guī)生物質(zhì)熱裂解方法，將預(yù)處理后的生物質(zhì)碳原料(CxOyHz)在氣化爐中高溫?zé)峤庵苽涮枷颠€原劑； (2)、一次脫硝燃燒 將步驟(I)制備的碳系還原劑，用于溫度800-950°C的分解爐內(nèi)部，主體斷面煙氣流速8-10m/s，碳系還原劑與分解爐內(nèi)部NO發(fā)生高溫氧化還原反應(yīng),將NO還原為N2,碳系還原劑用量以預(yù)熱器出口處在線煙氣監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)的NO2含量500-800mg/Nm3為限，所用碳系還原劑與NO的摩爾比為1:1 ; (3)、SCR脫硝塔脫硝 將碳系還原劑直接輸入SCR脫硝塔，與高溫風(fēng)機(jī)輸送來的低含塵的煙氣發(fā)生催化脫硝反應(yīng)，在220-410°C條件下將NO還原為惰性N2,混合的還原氣與煙氣經(jīng)過催化劑的速度l-3m/s,碳系還原劑用量以脫硝排風(fēng)機(jī)出口 NO2含量不超320mg/Nm3為限。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫空氣來自源于煅燒回轉(zhuǎn)窯窯頭的三次風(fēng)，風(fēng)溫900-1000°C，摻加的CO2來自本系統(tǒng)中脫硝凈化處理后(脫硝風(fēng)機(jī)出口)150-250°C的濃度30-40%的CO2的煙氣；煙氣與高溫空氣的摻加體積比為1:4-5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，經(jīng)過步驟(2)—次脫硝燃燒后的高溫?zé)煔馀c物料懸浮熱交換后，煙氣溫度為300-40(TC，利用這部分煙氣繼續(xù)進(jìn)行余熱發(fā)電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)經(jīng)過余熱發(fā)電吸收熱能后的煙氣溫度為200-300°C，煙氣由高溫風(fēng)機(jī)并經(jīng)旋風(fēng)除塵處理后輸送入SCR脫硝塔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在分解爐中，步驟(2)制備的碳系還原劑燃燒，提高物料的熱焓并熱解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述催化劑為過渡金屬復(fù)合氧化物新型催化劑以陶瓷質(zhì)材料為載體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)SCR脫硝塔脫硝后的廢氣經(jīng)脫硝排風(fēng)機(jī)排入原料破碎粉磨設(shè)備，用于烘干物料，進(jìn)一步利用余熱，同時(shí)利用原有碳酸鹽空氣煅燒系統(tǒng)的廢氣處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排入大氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述SCR脫硝塔采用分室結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B01D53/75GK104174265SQ201410395649
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】凌庭生, 凌俊儒, 吳揚(yáng) 申請(qǐng)人:凌庭生