[发明专利]一种降低锅炉烟气中NO排放的方法

说明书

技术领域

本发明属于锅炉烟气污染物控制技术领域，具体地说是涉及一种低成本降低锅炉烟气 NOx排放的方法。

背景技术

NOx是造成酸雨、雾霾等环境问题的重要元凶之一。2015年，中国氮氧化物排放量达 1851万吨，其主要来源为各类燃料的燃烧过程，特别是来自电站及工业锅炉的排放。根据最新修订的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)，新建锅炉NOx排放要求<100mg/m³，是世界上最严格的环保标准。近年来提出的超低排放标准更是要求NOx排放<50mg/m³。

目前，针对烟气中NOx排放控制的方式主要有低氮燃烧技术和烟气脱硝。常见的低氮燃烧技术包括低过量空气燃烧(LEA，也称低氧燃烧)、浓淡偏差、空气分级等。这些技术普遍需要对传统锅炉进行重新设计和改造，成本较高，对燃烧效率可能会产生一定影响。例如低过量空气燃烧技术在实际运行时可能会使飞灰可燃物增加，燃烧效率降低，造成炉膛结焦等副作用。

比较成熟的烟气脱硝方法包括选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)。 SNCR指在高温下利用氨水、尿素溶液等作为还原剂，不使用催化剂将NOx还原为氮气和水，该技术成本较低，但脱硝效率较低，且一定程度上降低了锅炉热效率。和SNCR相比，SCR 利用催化剂在中低温条件下将NOx催化还原，其脱硝效率较高，但初投资和运行费用较高，占地面积大，催化剂也需要定期更换。另外，无论SNCR还是SCR，都采用氨作为还原剂，为了达到较高的脱硝效率，必然需要氨的过量投入，从而有少量的NH₃逃逸。这些逃逸的 NH₃与燃烧产生的SO₃结合生成NH₄HSO₄或(NH₄)₂SO₄，当温度低于一定值后，凝结在空预器表面，堵塞空预器，并对空预器腐蚀；若没有与SO₃合成，则直接排放到大气中，造成雾霾。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提出一种降低锅炉烟气中NOx排放的方法，不仅可以降低烟气中NO含量，减少NO对环境的污染，而且成本低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

1)在750℃-950℃烟温区设置催化剂金属受热面，该受热面由金属管和固化在金属管外表面的纳米颗粒催化活性涂层组成，使含有反应气体CO和NO的烟气在催化剂金属受热面表面的停留时间至少为0.17秒，并使催化剂金属受热面外壁面温度至少为595℃，利用燃烧产生的CO直接还原NO；

2)燃烧过程中控制CO浓度和NO浓度，使CO与NO的摩尔浓度比至少为1.2。

进一步，优选地，当CO与NO的摩尔浓度比低于1.2时，利用喷枪向催化剂金属受热面前烟道内喷入气态或液态碳氢化合物，(化学通式为C_mH_n，其不完全燃烧产生CO)，使得总的 CO与NO的摩尔浓度比不低于1.2。

进一步，优选地，当烟气在催化剂金属受热面表面的停留时间低于0.17秒时，调节催化剂金属受热面管子之间的间距，或在催化剂金属受热面前烟道内设置烟气挡板，用于调节烟气流量，使得含有反应气体CO和NO的烟气在催化剂金属受热面表面的停留时间不低于0.17 秒。

优选地，所述纳米颗粒催化活性涂层厚度为0.3-1.2mm。

本发明所述纳米颗粒催化活性涂层可采用钨镍铁复合氧化物，钨镍铁复合氧化物中的钨、镍和铁元素均以氧化物的形式存在，钨、镍和铁元素的摩尔比为1：20～32：67～79。该催化剂金属受热面的制备方法包括如下步骤：

1)采用喷涂的方法将钨镍铁复合氧化物粉末固化在金属管的外表面上，形成一层纳米颗粒催化活性涂层，其中钨、镍和铁元素均以氧化物的形式存在；钨、镍和铁元素的摩尔比为 1：20-32：67-79；

2)将固化有纳米颗粒催化活性涂层的金属管在含有O₂和CO₂的干燥烟气气氛下进行热处理，热处理温度为660℃-688℃，即得到所述的催化剂金属受热面。

优选地，上述步骤2)中所述干燥烟气气氛中，O₂浓度为6.4％～8.8％，CO₂浓度为10.2％～12.4％，热处理时间为32～45分钟。