1.本发明属于烟气脱硝技术领域，具体涉及一种水泥生产用脱硝剂及其制备方法和应用。
背景技术：
2.随着环保要求日益严格，氮氧化物(no
x
)的排放限值越来越低。氮氧化物(no
x
)主要包括一氧化氮(no)和二氧化氮(no2)，是大气主要污染物。燃煤和固废焚烧等高温工业过程是nox的主要排放源。为减少no
x
工业排放，燃煤供热、燃煤发电和固废焚烧等企业普遍采用脱硝技术减少氮氧化物排放。
3.而为达到排放限值的要求，在对污染气体(如烟气等)进行脱硝时，脱硝剂(如氨水、三聚氰胺等含氮物质)的喷入量也越来越大，导致氨逃逸问题也越来越严重，同时氨水是危险品，公路运输和现场储存都有相当的危险性。氨逃逸不仅会污染大气，影响人体健康，也增大了脱硝剂的消耗，增加了成本。如果采用scr脱销技术，技术相对先进，但占地面积大，投资高，存在主要问题是所用的催化剂容易堵塞和中毒，降低脱销效果同时增加后续使用成本，目前还没有很好的技术来解决。
4.由此可见，氮氧化物(nox)排放总量居高不下，是一系列环境问题的根源所在。
5.我国是水泥消耗大国也是水泥生产大国，2001～2019年生产水泥325亿吨，占到1949年以来水泥生产总量的82.83％。从1985年以来水泥产量一直稳居世界第一，2015年新型干法生产线有1700多条，水泥总产量23.48亿t。水泥熟料在煅烧过程中会排放大量nox和粉尘，是现今工业nox排放的主要污染源，对人体健康及生态环境造成严重威胁。近年来，全国各地区先后出台相关规定，高度重视、严格控制氮氧化物是排放问题。因此，nox减排已成为水泥行业的重点任务。
6.目前水泥行业通常使用的nox减排技术都需要使用氨水作为还原剂，但如上文所述使用氨水存在氨逃逸和使用危险的问题，容易造成二次污染，在水泥厂内储存和公路运输当中增加危险源。而现有技术中，尿素作为脱硝剂已广泛应用于煤电厂、卡车尾气等领域脱销，安全和高效，得到社会的认可，但鲜少采用尿素作为水泥生产脱硝。究其原因在于尿素使用成本高，而且，水泥生产厂因烟气环境中粉尘浓度高导致脱销效果差。面对传统nox减排材料存在的问题，研究一种以尿素为主要原料，可以在水泥厂应用，可以提高水泥厂脱硝性能的高温催化脱硝剂是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
7.本发明的目的在于提供一种水泥生产用脱硝剂，仅采用尿素、催化剂和水作为原料，即可制备脱硝效率高、脱硝剂用量少的水泥生产用脱硝剂。所用原料均具有成本低廉、安全环保、易于采购、来源广泛等优势，在降低生产成本保证生产安全的同时，可以有效提升水泥生产过程中烟气脱硝效果。
8.为实现上述目的，本发明提供一种水泥生产用脱硝剂，按重量份数计，包括以下成
分：尿素30-50份、催化剂0.01-1份、去离子水50-100份。
9.在一优选的实施方式中，按重量份数计，包括以下成分：尿素35-45份、催化剂0.05-0.5份、去离子水60-90份。
10.在一优选的实施方式中，按重量份数计，包括以下成分：尿素40份、催化剂0.1份、去离子水70份。
11.在一优选的实施方式中，所述催化剂包括二价金属盐。
12.在一优选的实施方式中，所述二价金属盐包括碱土金属盐。
13.在一优选的实施方式中，所述碱土金属盐包括碱土金属硝酸盐。
14.本发明的另一目的在于提供一种水泥生产用脱硝剂的制备方法，在常温常压下，仅控制反应顺序和反应温度即可制备出性能良好的水泥生产用脱硝剂。制备完成，散装装车后可远途运输或者直接使用。所述制备方法简单、高效、能耗低、对环境和生产人员限定要求少，尤其适合大规模生产制备。
15.为实现上述目的，本发明提供一种水泥生产用脱硝剂的制备方法，具体包括以下步骤：
16.s1按配方称取所有原料；
17.s2将尿素加入到一定温度的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
18.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
19.在一优选的实施方式中，步骤s2中，所述一定温度为60-90℃。
20.本发明的另一目的在于提供一种水泥生产用脱硝剂的应用，将直接将制备得到的脱硝剂雾化喷洒与烟气混合充分即可有效脱硝。
21.为实现上述目的，本发明提供一种水泥生产用脱硝剂的应用，具体包括以下步骤：采用耐高温喷枪雾化水泥生产用脱硝剂，喷入烟道或分解炉内脱硝。
22.在一优选的实施方式中，所述烟道中烟气温度为850-950℃。
23.与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
24.1、本发明中，从原料来看，所采用的均为成本低廉、易于采购的工业原材料，还具有来源广泛、安全环保、对购买渠道依赖度低等优势。既可以有效降低生产成本，还可以极大的提升水泥生产过程中烟气脱硝效果。其中，所述碱土金属盐有利于尿素对氮氧化物(nox)的还原催化效果，因此可大幅提高脱硝反应效率，降低氨逃逸，拓展脱硝反应温度窗口，进一步的，碱土金属盐还对水泥煅烧过程中，产生的高粉尘浓度的烟气，其中未燃尽的可燃物具有优异的催化燃尽效果，提高烟道温度，同时，可能有利于产生一定的还原气氛，促进氮氧化物(nox)还原成氮气。
25.2、从制备方法来看，本发明提供的技术方案简单、明确，在常温常压下，仅控制反应顺序和反应温度即可制备出性能良好的水泥生产用脱硝剂。生产过程能耗低、成本低、制备快速，对环境和生产人员限定要求少，尤其适合大规模生产制备。
26.3、从应用方法来看，本发明提供的水泥生产用脱硝剂，应用便捷、脱硝效果优异、脱硝作业过程安全环保、绿色无污染。
具体实施方式
27.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面通过具体实施方式对本发明作进
一步详细说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
28.本发明实施例通过提供一种水泥生产用脱硝剂及其制备方法和应用，解决现有水泥生产过程中氮氧化物(nox)排放总量大、脱硝效率低、危险性大、成本高、存在氨逃逸等问题。
29.下面通过具体实施例详细说明本技术的技术方案：
30.若未特别指明，本发明中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，本发明中所用的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
31.在本发明中，重量份可以是μg、mg、g、kg等本领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等。
32.在本发明实施例中，no
x
脱除率＝(加入脱硝剂前初始no
x
的小时均值浓度-加入脱硝剂后no
x
的小时均值浓度)/加入脱硝剂前初始no
x
的小时均值浓度*100％，脱硝剂使用量为500kg/h。
33.实施例1
34.脱硝剂配方：尿素40份、催化剂：硝酸镁0.1份、去离子水70份。
35.脱硝剂制备方法：
36.s1按配方称取所有原料；
37.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
38.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
39.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入900℃烟道脱硝。
40.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝94.52％。
41.实施例2
42.脱硝剂配方：尿素40份、催化剂：硝酸钙0.1份、去离子水70份。
43.脱硝剂制备方法：
44.s1按配方称取所有原料；
45.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
46.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
47.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入900℃烟道脱硝。
48.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝92.18％。
49.实施例3
50.脱硝剂配方：尿素40份、催化剂：硝酸钡0.1份、去离子水70份。
51.脱硝剂制备方法：
52.s1按配方称取所有原料；
53.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
54.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
55.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入900℃烟道脱硝。
56.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝90.25％。
57.实施例4
58.脱硝剂配方：尿素40份、催化剂：硝酸镁0.1份、去离子水70份。
59.脱硝剂制备方法：
60.s1按配方称取所有原料；
61.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
62.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
63.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入850℃烟道脱硝。
64.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝93.27％。
65.实施例5
66.脱硝剂配方：尿素40份、催化剂：硝酸镁0.1份、去离子水70份。
67.脱硝剂制备方法：
68.s1按配方称取所有原料；
69.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
70.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
71.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入950℃烟道脱硝。
72.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝92.93％。
73.实施例6
74.脱硝剂配方：尿素50份、催化剂：硝酸镁1份、去离子水80份。
75.脱硝剂制备方法：
76.s1按配方称取所有原料；
77.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
78.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
79.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入900℃烟道脱硝。
80.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝93.62％。
81.实施例7
82.脱硝剂配方：尿素30份、催化剂：硝酸镁0.01份、去离子水60份。
83.脱硝剂制备方法：
84.s1按配方称取所有原料；
85.s2将尿素加入到65℃的去离子水中，搅拌溶解，得到尿素溶液；
86.s3将催化剂加入到尿素溶液中，分散均匀，即得。
87.水泥生产用脱硝剂的应用方法：采用耐高温喷枪雾化，制备得到的水泥生产用脱硝剂，将其喷入850℃烟道脱硝。
88.实时在线检测本实施例中，煅烧设备烟气中no
x
的浓度变化，结果如下：no
x
脱除率＝89.12％。
89.由上述测试数据可以明显看出，本发明提供的脱硝剂，通过配方精简、成本低廉、来源广泛的原材料，制备出应用于水泥煅烧工艺中所用的，脱硝效率高、脱硝剂用量少的水泥生产用脱硝剂。在降低生产成本的同时，可以有效提升水泥生产过程中烟气脱硝效果。本发明经常温常压条件，仅控制反应顺序和反应温度即可制备出性能良好的水泥生产用脱硝剂。制备完成，装车后可远途运输或者直接使用。所述制备方法简单、高效、安全、能耗低、对环境和生产人员限定要求少，尤其适合大规模生产制备。
90.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。