基于微胶囊助剂的粉末脱硝剂制备及性能研究

发布时间：2020-06-17 15:24

【摘要】：本文提出一种基于核壳粒径双调控制备催化材料微胶囊的方法,在此基础上制备了粉末脱硝剂,该脱硝剂可在600~900°C的宽泛温度窗口内高效脱除烟气中的氮氧化物。催化材料为高锰酸钾,采用熔化分散冷凝法微胶囊技术对其进行包覆,通过气力乳化和旋风分级对壳材和核材实现粒径双调控,并构建了微胶囊化实验装置。考察不同制备方法、平均流速、核材粒径等工艺参数对微胶囊催化材料性能的影响,实验结果表明:气体流速为1.12 m/s,核材粒径为15.4μm,核壳材料质量比1:3.5,亲水亲油平衡值为10的微胶囊化条件下制得的微胶囊催化材料粒径为180μm,包覆率达到了91%。通过对微胶囊的表面形貌进行SEM表征发现,微胶囊是以催化材料为核-蜂蜡为壳的多核包覆形态;通过XRD图谱对照分析,没有改变催化材料的微观晶态结构和组分活性;通过FT-IR谱图对照分析,微胶囊催化材料是通过化学键合相互作用包覆而成,而不是简单的物理吸附;通过UV、TG分析,微胶囊催化材料粒径为180μm时,具有较好的缓释性能,更易释放;对微胶囊制备过程进行了OM观察表明,微胶囊化过程首先将壳材熔化呈现熔融状态,加入核材形成均匀的壳核分散体系,体系冷却之后壳材在核材周围成膜析出。本文试制了粉末脱硝剂,由微胶囊催化材料、氯化铵、干燥剂和助燃剂按一定比例混合而成,在流化催化实验装置中考察了粉末脱硝剂流化催化脱除氮氧化物性能,并确定了最佳工艺参数:在模拟烟气流量4.8 m~3/h,反应温度600~900°C,氨氮摩尔比1.3:1,微胶囊催化材料质量分数1.6%的实验条件下,脱硝效率可达92%以上。结果表明基于核壳粒径双调控微胶囊催化材料粉末脱硝剂的制备,通过改变工艺参数来调节微胶囊平均粒径和包覆率大小,可进一步提高微胶囊催化材料的释放性,提高了脱硝效率,有望解决我国中小型燃煤锅炉所面临的现有脱硝技术不适用的技术难题。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X773
【图文】：

脱硝技术,效果,控制技术,氮氧化物

基于微胶囊助剂的粉末脱硝剂制备及性能研究的氮氧化物控制技术按燃烧时段可分为三大类[14]：（1）燃烧前控制技术，主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术，通过控制含氮量来降低氮氧化物的生成量；（2）燃烧中控制技术，主要是低氮燃烧技术，通过改变燃烧条件来控制燃烧过程中NOx 的生成量；（3）燃烧后控制技术，即为烟气脱硝技术，通过把烟气中的NOX还原为 N2来减少 NOx 的排放量。如图 1.1 所示。

脱硝,主要反应

图 1.2 SCR 脱硝主要反应Fig. 1.2 Prinicipal reaction for SCR denitrationSCR 脱硝技术是较为先进的烟气脱硝技术，该技术对 NOX的转化率~90%。催化剂是 SCR 反应的核心，起着有效脱硝的重要作用，可以用于 S硝技术的催化剂主要有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂R 装置实际运用中，催化剂在长期使用过程中会由于烟气中的某些“毒物引起中毒导致失活，降低烟气中的粉尘量可有效降低对 SCR 催化剂的毒害，延长催化剂的使用寿命。火电厂燃煤锅炉应在 SCR 脱硝机组之前安装除组脱除烟气中的粉尘；另外，当反应具有高温条件时，为了满足催化剂反应，需要额外的燃烧器或蒸汽加热器，此工艺投资和运行费用较高，且催化剂昂贵、易发生失活需及时更换，以上种种也就导致了 SCR 脱硝技术全面推用受到了限制。.2.2 选择性非催化还原法（SNCR）

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