燃煤锅炉高分子干法脱硝剂及其制备方法与脱硝工艺

本发明公开了一种燃煤锅炉高分子干法脱硝剂及其制备方法与脱硝工艺。所述燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，由以下重量份数的原料组成：尿素30～40份；二氧化硅粉20～30份；碳酸钠20～30份；膨润土20～30份；元明粉10～15份；页岩粉20～30份。本发明脱硝剂能够有效降低燃煤氧化反应的活化能，清除燃烧过程及烟尘中的氧氮化物，并将排放的氧氮化物等有害物质通过化学反应变成无害灰渣和氮气，使烟尘达标排放。

技术领域
本发明涉及锅炉烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种燃煤锅炉高分子干法脱硝剂及其制备方法，以及采用上述脱硝剂对燃煤锅炉烟气处理的脱硝工艺。
背景技术
我国大气污染严重，据资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如烟尘、硫氧化物、氮氧化物等，总量约占整个燃料燃烧排放量的96％。在当今非常严峻的雾霾空气污染的环境下，为适应日益严格的环保要求，执行和适应国务院《大气污染防治行动计划》、《火电厂大气污染物排放标准》、《锅炉大气污染物排放标准》、《重点区域大气污染物排放标准》的要求，必须要对含氮氧化物的烟气进行脱硝。脱硝方法法包括燃烧前脱硝，如选煤；燃烧中脱硝，如燃煤固硫脱硝、炉内喷钙、循环流化床燃烧等；燃烧后脱硝，即烟气脱硫脱硝。目前国外控制NOx排放的最有效手段是烟气脱硫脱硝技术，但其基建投资和日常运行费用较高。凡能与煤在燃烧过程中生成的NOx起化学或物理吸附反应，形成固态残渣而留在煤灰中的物质均可作为脱硝剂。目前脱硝工艺方法有选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)等方法。SCR脱硝效率可达80～90％，SNCR脱硝效率一般≤60％。SCR脱硝工艺虽然效率较高，但投资成本非常昂贵，运行成本也非常高；虽然SNCR脱硝工艺的投资成本和运行成本都比较低，但脱硝效率有限，并且还只能在高温旋风分离的流化床锅炉上才有60％的脱硝效果，如果是在煤粉炉、低温旋风分离流化床锅炉和链条锅炉上，因为没有适合脱硝的温度条件，脱硝效率还不到40％；同时这些脱硝方法容易造成二次污染和安全问题，成本较高、脱硝效率低等。针对于以上现状，很有必要创新设计出一种新型的脱硝剂及脱硝系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对锅炉无腐蚀、能有效降低燃煤氧化反应的活化能的燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，其利于提高煤的氧化速度，使燃煤充分燃烧，清除燃烧过程及烟尘中的氧氮化物并将排放的氧氮化物等有害物质通过化学反应变成无害灰渣和氮气。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，由以下重量份数的原料组成：尿素30～40份；二氧化硅粉20～30份；碳酸钠20～30份；膨润土20～30份；元明粉10～15份；页岩粉20～30份。上述脱硝剂的制备方法如下：按原料配比计量称取足额原材料，将各原材料分别粉碎至50～60目后，进入混料机充分搅拌混合至物料均匀，即得所述燃煤锅炉高分子干法脱硝剂。采用上述脱硝剂对燃煤锅炉烟气处理的脱硝工艺，包括如下步骤：步骤一、采用输送泵将所述燃煤锅炉高分子干法脱硝剂从脱硝剂储罐中抽出，输送到静态混合器混合分散；步骤二、经混合分散后的脱硝剂继续输送至锅炉炉膛喷枪处，脱硝剂在压力作用下，通过喷枪时与同时喷入喷枪的雾化空气剧烈混合而雾化后，以雾状喷入炉膛内，与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成氮气，去除氮氧化物。实施上述脱硝工艺的脱硝系统，包括分别设置在锅炉炉膛前壁、后壁、侧壁和炉顶的多个喷枪，所述喷枪分别通过输送管道连接脱硝剂储罐，所述输送管道上依次设置有输送泵、静态混合器、流量控制装置和增压装置，所述增压装置连接压缩空气储罐，所述流量控制装置与监控室内的中央控制器连接。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)脱硝剂由尿素、碳酸钠、专用催化剂、活性剂等物质按照设计比例经科学复配加工组成，具有将一氧化氮转化为二氧化氮，进一步将二氧化氮转化氮气和水，使烟尘达标排放的作用。(2)为了防止脱硝剂被烟尘粉末堵塞,减少压力的损失,本脱硝剂制成蜂窝状和颗粒状两种外观形态，这种脱硝剂可根据排气中粉末浓度选定格子的间距，利于提高脱硝效率，使燃煤充分燃烧。(3)本脱硝剂在脱硝过程中，因为掺加了页岩尿素等助燃、固硫等催化活化成分，可以提高煤炭燃烧效率7～13％，并将原煤中的硫固化在煤渣中，固硫率达到30～55％，给二次脱硫除尘创造了极好的条件。(4)脱硝系统不但脱硝效率高，而且结构简单、易于操作、运行方便、可靠性高；无副产品，氨逃逸率低；一次投资相对较低，仅占常规投资的50～70％；脱硝彻底，可将500～800mg/m³的烟尘一次性降低至50mg/m³；运行成本低，以75t锅炉为例，平均日运行成本3500元，比常规脱硝降低50～70％；项目产品及技术具有固硫脱硫功能，节煤催化功能，可将一定的硫化物固存在煤渣中；项目脱硝设备能与脱硫除尘设备、燃煤锅炉节能催化剂设备共用或联合运行。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：图1是本发明实施例中燃煤锅炉高分子干法脱硝剂的制备工艺流程图；图2是本发明实施例中脱硝系统的结构示意图。图中：1-输送泵；2-脱硝剂储罐；3-静态混合器；4-喷枪；5-炉膛；6-输送管道；7-流量控制装置；8-增压装置；9-压缩空气储罐；10-中央控制器。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。实施例11、脱硝剂及其制备方法：燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，由以下重量份数的原料组成：尿素30份；二氧化硅粉20份；碳酸钠30份；膨润土20份；元明粉10份；页岩粉30份。参考图1，其制备方法如下：按原料配比计量称取足额原料(A、B……F)，将各原料分别粉碎、磨粉至50～60目后，进入混料机充分搅拌混合至物料均匀，之后到规定时间，再进行包装库存即成最终产品。为提高物料的均匀性、一致性，搅拌混合后的物料可以通过多次磨碎、混合、粉磨工序。2、脱硝系统及脱硝工艺参考图2，脱硝系统包括分别设置在锅炉炉膛5前壁、后壁、侧壁和炉顶的多个喷枪4，所述喷枪4分别通过输送管道6连接脱硝剂储罐2，所述输送管道6上依次设置有输送泵1、静态混合器3、流量控制装置7和增压装置8，所述增压装置8连接压缩空气储罐9，所述流量控制装置7与监控室内的中央控制器10连接。脱硝工艺包括如下步骤：步骤一、将燃煤锅炉高分子干法脱硝剂(以下简称脱硝剂)送至厂区内储罐后，由加料泵打入脱硝剂储罐2内，储罐存放存放5天脱硝的量，以保证整个脱硝系统连续平稳运行；在进行干式SNCR脱硝时，采用输送泵1将脱硝剂直接从脱硝剂储罐2中抽出，输送到静态混合器3混合分散；步骤二、经混合分散后的脱硝剂继续输送至锅炉炉膛喷枪4处，脱硝剂在压力作用下，通过喷枪时与同时喷入喷枪的雾化空气剧烈混合而雾化后，以雾状喷入炉膛5内，与烟气中的氮氧化物发生还原反应，生成氮气，去除氮氧化物，从而达到脱硝目的。选取最佳的温度窗口喷入脱硝剂，采用喷枪雾化设计将脱硝剂喷入进行反应，保证足够的穿透深度和覆盖面。本项目高分子干法脱硝剂卸料及存储系统和公用水箱按可根据用户需求设计。本项目控制系统的公用系统、输送系统、稀释系统、炉前计量分配及喷射系统可根据用户需求设计。本项目脱硝SNCR控制系统的自动监测与控制进入电厂DCS系统，实现对系统的顺序自动启停，运行参数自动检测和储存，并对关键参数实行自动调节，使脱硝系统实现自动控制。为保证烟气脱硝设备的安全经济的运行，将设置完整的热工测量、自动调节、控制、保护及热工信号报警装置。操作人员通过计算机完成整个脱硝系统的启停操作。控制系统能监控脱硝SNCR的设备运行状态，可以对脱硝进行启停等操作。脱硝系统软件设计能实现系统的手/自动控制、工况监控、数据记录、实时趋势等一般的监控要求，及故障报警、故障处理等功能，最大限度的保证了系统的安全可靠运行。DCS系统主要功能包括：数据采集处理、模拟量控制、顺序控制、显示、报警等。控制系统在正常工作时，每隔一个时间段记录系统运行工况数据，包括热工实时运行参数、设备运行状况等。当故障发生时系统将及时记录故障信息，自动生成报表及故障记录，存储的信息可查询。控制系统软硬件采用面向对象的模块化设计，安全可靠。层次设计，共三层：一层----现场温度、液位、流量等传感器及阀门执行机器；二层----现场设备控制柜；三层----人机交互界面。实施例2燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，由以下重量份数的原料组成：尿素35份；二氧化硅粉25份；碳酸钠20份；膨润土25份；元明粉12份；页岩粉25份。脱硝系统及脱硝工艺同实施例1，不再详述。实施例3燃煤锅炉高分子干法脱硝剂，由以下重量份数的原料组成：尿素40份；二氧化硅粉30份；碳酸钠20份；膨润土30份；元明粉15份；页岩粉30份。脱硝系统及脱硝工艺同实施例1，不再详述。采用实施例1、实施例2、实施例3制备的脱硝剂结合脱硝系统运行时，与其它脱硝节能技术及产品【如选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、电子束联合脱硫脱硝法、有活性炭联合脱硫脱硝法、臭氧氧化吸收法等】比较，具有以下优势：1.脱硝效率高，最高可达95％；2.脱硝装置结构简单、易于操作、运行方便、可靠性高；3.无副产品，氨逃逸率低；4.一次投资相对较低，仅占常规投资的50-70％；5.脱硝彻底，可将500～800mg/m³的烟尘一次性降低至50mg/m³,处于国际领先水平，30年内保持先进性；运行成本低，以75t锅炉为例，平均日运行成本3500元，比常规脱硝降低50～70％；6.项目产品及技术具有固硫脱硫功能，节煤催化功能，可将一定的硫化物固存在煤渣中；7.项目脱硝设备能与脱硫除尘设备、燃煤锅炉节能催化剂设备共用或联合运行，方便客户使用。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。