一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明公开了一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于脱硝技术领域，所述催化剂包括萤石载体、负载于萤石载体上的碱土金属氧化物、过渡金属氧化物和稀土氧化物作为活性成分；其中,所述碱土金属氧化物、过渡金属氧化物和稀土氧化物活性成分在萤石载体上的负载量总量为20%?30%；本发明所述催化剂在800?1000℃温度区间具有良好的催化活性,炉内脱硝转化率可以达到40%以上,催化剂具有稳定的物理和化学性能、比表面积大、孔隙率高等特点,同时脱硝催化剂具有价格便宜、原料易得、工艺稳定、净化效果好、使用寿命长等优点,在高温催化脱硝中有广泛的应用前景。
【专利说明】一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂及其制备方法和应用
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及脱硝技术领域，特别是涉及一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂及其制备方法和应用。
[0003]
【背景技术】
[0004]当前，国内外开发了许多烟气脱硝的方法和技术，烟气脱硝技术按工作介质的不同可分为湿法和干法两类，湿法主要包括氧化吸收法、还原吸收法和络合吸收法等，干法主要包括固体吸附法、等离子体法、直接还原法、催化分解法和催化还原法等；其中湿法运行费用高，并且存在二次污染，应用较少;而干法，特别是催化还原法，脱硝效率高，运行简单，造价低，因而被广泛应用于国内外的烟气脱硝的工程中，催化还原法也逐渐成为火电厂烟气脱硝的主流技术。
[0005]目前已经研究开发了许多种用于催化还原NO反应的催化剂，但是目前实用的催化剂还仅限于贵金属催化剂，这主要是因为贵金厲催化剂在活性和抗中毒能力等方面的特性优于其它种类的催化剂，然而贵金属价格昂贵，资源稀少，不大适宜工业化应用，而且贵金属催化剂在高温条件下会失活，因此急需开发出与之性能抗衡的非贵金属催化剂。
[0006]事实上有很多商用催化剂能够有效地减少燃烧过程中产生的氮氧化物。这些催化剂可以分为3种，贵金属、金属氧化物以及沸石，或是它们之间的组合。例如贵金属中掺杂沸石，金属氧化物中掺入贵金属来改善催化剂的性能。遗憾的是，这些窗口温度不符合煤粉燃烧温度范围>800 °C。文献和工业中所述高温SCR温度范围为400-600°C。因此，研究开发用于原位脱硝的高温催化剂是非常有价值的。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂及其制备方法和应用，用于原位脱硝。
[0009]为达上述目的，本发明一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂，其包含以下成分:(I)载体为萤石，载体占催化剂质量百分比为50-55%;
(2)活性成分为碱土金属氧化物、过渡金属氧化物和稀土氧化物之一或两种以上任意比例的混合物，活性成分占催化剂质量百分比为20-30%;
(3)其他成分包括云母和白云石其中之一或二者任意比例的混合物。
[0010]其中所述碱土金属氧化物选自MgO或BaO或二者任意比例的混合物。
[0011]其中所述过渡金属氧化物选自Fe2O3或MnO2或二者任意比例的混合物。
[0012]其中所述稀土氧化物选自CeO2或La2O3或二者任意比例的混合物。
[0013]—种制备所述用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂的方法，包括以下步骤:将上述原料的混合物用球磨机磨碎，磨至200目，然后放在马弗炉内1000°C下焙烧，混合物经过烧结，制作成多孔材料得到燃煤高温烟气脱硝添加剂。
[0014]所述用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂的应用，在煤燃烧过程中，在燃煤锅炉炉内加入所述脱硝催化剂，对800-1000 °C高温燃烧烟气进行催化脱硝。
[0015]本发明与现有技术不同之处在于本发明取得了如下技术效果:
本发明所述催化剂在800-1000°C温度区间具有良好的催化活性，炉内脱硝转化率可以达到40%以上，同时催化剂体系内的微量稀土氧化物可以有效改善催化剂的抗烧结性能，该类催化剂能有效提高催化剂抗铅、硫中毒的能力，拓宽高温反应窗口，延长催化剂寿命;催化剂具有稳定的物理和化学性能、比表面积大、孔隙率高等特点，同时脱硝催化剂具有价格便宜、原料易得、工艺稳定、净化效果好、使用寿命长等优点，在高温催化脱硝中有广泛的应用前景。
[0016]
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0018]实施例1
将 Ikg 的萤石，0.08kg 的 MgO 和 0.08kg 的 Ba0、0.22kg 的 Fe2O3 和 0.04kg 的 Μη02、0.06kg 的Ce〇2和0.03kg的La203，0.3kg的云母和0.2kg的白云石混合后用球磨机磨碎，磨至200目，然后放在马弗炉内100tC下焙烧30分钟，混合物经过烧结，制作成多孔材料得到燃煤高温烟气脱硝添加剂。
[0019]实施例2
将Ikg的萤石，0.036kg的MgO和0.033kg的Ba0、0.36kg的Fe2O3、0.1kg的CeO2和0.05Kg的La203，0.2kg的云母和0.2kg的白云石混合后用球磨机磨碎，磨至200目，然后放在马弗炉内1000°C下焙烧30分钟，混合物经过烧结，制作成多孔材料得到燃煤高温烟气脱硝添加剂。
[0020]实施例3
将 Ikg 的萤石，0.038kg 的 MgO 和0.033kg 的 Ba0、0.18kg 的 Fe2O3 和 0.04Kg 的 Μη02、0.05kg的Ce02和0.02Kg的La203，0.3kg的云母混合后用球磨机磨碎，磨至200目，然后放在马弗炉内1000°C下焙烧30分钟，混合物经过烧结，制作成多孔材料得到燃煤高温烟气脱硝添加剂。
[0021]应用:
1、将脱硝催化剂制备成毫米级颗粒，在循环流化床锅炉煤粒燃烧之前加入流化床锅炉内，作为流化床锅炉床料。在流化床锅炉密相区作为脱硝催化剂对高温烟气进行催化脱硝。流化床燃烧是一种先进的燃烧技术，其热效率高，燃料灵活性较好。流化床燃烧的显著优点是它发生在固定颗粒床中，空气从下往上吹使其流化起来。床层是由沙子、燃烧、灰分等组成。流化床中热均匀性较好，由于沙子的热容量高，停留时间较长使得燃烧可以在较低的温度下完成，通常为800-900 °C。将制得的燃煤高温烟气脱硝添加剂作为流化床锅炉的床料在800-900 °C内对燃煤高温烟气进行催化脱硝可以取得54%的脱硝率。
[0022]2、将脱硝催化剂制备成微米级颗粒，在燃煤锅炉内，在煤粉加入过程中，与煤粉混合一起加入，在煤粉燃烧过程中作为脱硝催化剂对高温烟气进行催化脱硝。燃煤锅炉内采用常规的低氮燃烧技术-两段燃烧技术，通常空气总需要量的85%-95%与燃料一起供到燃烧器，因为富燃料条件下的不完全燃烧使第一段燃烧的烟气温度较低，仅有1000°c左右，在此温度下脱硝催化剂可以对燃煤高温烟气进行催化脱硝，可以取得45%的脱硝率。在燃烧装置的尾端，通过第二次空气，使得第一阶段剩余的不完全燃烧产物完成燃尽。
[0023]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂，其特征在于其包含以下成分:(1)载体为萤石，载体占催化剂质量百分比为50-55%; (2)活性成分为碱土金属氧化物、过渡金属氧化物和稀土氧化物之一或两种以上任意比例的混合物，活性成分占催化剂质量百分比为20-30%; (3 )其他成分包括云母和白云石其中之一或二者任意比例的混合物。2.根据权利要求1所述的用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂，其特征在于:所述碱土金属氧化物选自MgO或BaO或二者任意比例的混合物。3.根据权利要求1所述的用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂，其特征在于:所述过渡金属氧化物选自Fe2O3或MnO2或二者任意比例的混合物。4.根据权利要求1所述的用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂，其特征在于:所述稀土氧化物选自CeO2或La2O3或二者任意比例的混合物。5.—种制备如权利要求1-4中任一项所述用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤:将上述原料的混合物用球磨机磨碎，磨至200目，然后放在马弗炉内1000 0C下焙烧，混合物经过烧结，制作成多孔材料得到燃煤高温烟气脱硝添加剂。6.根据权利要求1-4中任一项所述用于煤燃烧高温烟气的脱硝催化剂的应用，其特征在于:在煤燃烧过程中，在燃煤锅炉炉内加入所述脱硝催化剂，对800-1000 0C高温燃烧烟气进行催化脱硝。
【文档编号】B01J23/889GK105879878SQ201610228248
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】龚志军, 武文斐, 李保卫, 张凯, 郑坤灿, 潘刚
【申请人】内蒙古科技大学