[发明专利]一种循环流化床氮氧化物储存还原烟气的脱硝方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮氧化物储存还原烟气脱硝方法，特别是涉及一种循环流化床氮氧化物储存还原烟气脱销方法，本发明还涉及实现该方法的一种装置。

背景技术

氮氧化物(NOx)是最重要的大气污染物之一，大气中过量的NOx将导致酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等严重的生态环境问题，严重制约了全球可持续发展，因此，世界各国均对NOx的排放制定了严格的标准。由于我国快速的经济发展带动电力、钢铁等能源、资源领域产业的高速发展，导致NOx排放问题日益突出。作为世界最大的钢铁生产国，我国冶金烧结烟气、锅炉和其他燃烧装置的NOx排放量是最主要的NOx排放源，占到NOx排放总量的50％以上，且其排放总量依然在持续增长。烟气NOx排放已经严重威胁生态环境和群众健康，阻碍了经济、社会的可持续发展，因此，发展并采取经济有效的脱硝技术控制烧结烟气NOx排放不仅刻不容缓，而且是一项长期的战略目标。

目前烟气NOx的净化技术主要有选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)等脱硝技术。SNCR需要800-1100℃的高温，将大流量气体加热至800-1100℃，该方法能耗高，且脱硝效率低，一般在40％-60％，所以SNCR难以大面积实行。SCR的操作温度窗口也高于300℃，欲实现大流量烟气的脱硝，在升温还原之外还必须喷入大量的氨气等还原剂，以维持较高的脱硝效率，尽管SCR的脱硝效率在90％以上，但是新安装成本高，占地面积大，抗硫耐水催化剂技术还不成熟，尤其是整体式催化剂的制备和再生比较困难；而且在SCR操作温度和富氧条件下，还原剂的非选择性氧化导致还原剂的大量损失，进一步增加成本。总之，若采用SNCR和SCR技术必须通过加热烧烟气以实现高效脱硝，从而导致高热损失和高能耗，这不仅增加大流量烟气的脱硝能耗与成本，而且操作困难。因此，从经济和能耗上分析，选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)等现有脱硝技术不适合我国国情和节能减排的要求。

目前针对大流量、低浓度烟气的NOx脱除尚缺乏实用工艺技术，尤其是冶金烧结烟气一般经脱硫处理后直接排放，其大流量和低NOx浓度对现有烟气脱硝技术构成极大的挑战。

NOx储存还原技术(NSR)是一项新型机动车尾气净化技术，其工作原理是通过在富氧操作条件下NOx在NOx阱催化剂上的氧化储存，然后在还原性气氛下原位还原储存的NOx并实现催化剂的再生，储存和还原操作交替进行，NSR技术可以在提高燃油效率的同时净化尾气NOx。涉及的反应如下：

NOx储存涉及的反应：

NO+Catalyst→Catalyst-NO_(ad)

NO+O₂+Catalyst→NO₂

NO+O₂+Catalyst→Catalyst-NO₂^-

NO+O₂+Catalyst→Catalyst-NO₃^-

NO₂+Catalyst→Catalyst-NO_2(ad)

NO₂+Ca talyst→Cata lyst-NO₂^-

NO₂+Catalyst→Catalyst-NO₃^-

其中，catalyst指催化剂；Catalyst-NO_(ad)，Catalyst-NO_2(ad)指催化剂上物理吸附的NOx(NO+NO₂)；Catalyst-NO₂^-，Catalyst-NO₃^-指催化剂上以亚硝酸盐和硝酸盐形式吸附的NOx(NO+NO₂)。

NOx还原涉及的反应：

Catalyst-NO_(ad)+Reductant→Catalyst+N₂+O₂

Catalyst-NO_2(ad)+Reductant→Catalyst+N₂+O₂