一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統的製作方法

2023-12-03 11:16:21

本實用新型涉及尾氣淨化領域，尤其涉及一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統。

背景技術：

隨著我國經濟的快速發展，對新型幹法水泥爐窯煙氣汙染物排放日趨嚴格，繼燃煤電廠大氣汙染物超低排放改造之後，新型幹法水泥爐窯煙氣汙染物治理也即將進入超低排放時代。傳統的窯尾煙氣淨化技術根本無法滿足超低排放的要求。

如圖1所示，圖1為現有新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣淨化系統結構示意圖。目前，新型幹法水泥爐窯在旋轉爐和分解爐中由於燃料高溫燃燒，產生粉塵、NOx和SOx等主要大氣汙染物，在經過五級旋風分離器之後，煙氣通過引風機排出。為倡導節能減排政策，目前絕大多數新型幹法水泥爐窯在第五級旋風分離器C5之後，設置了餘熱鍋爐。傳統的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣粉塵治理通常採用電除塵器，但是C5旋風分離器出口煙氣溫度高達350℃，即便設置了餘熱鍋爐，餘熱鍋爐出口的煙氣溫度也在180～220℃，電除塵器在高溫狀態運行，機械和電氣故障率極高，由於高溫下工況煙氣量大大增加，因此高溫情況下，電除塵器除塵效率很差。如何降低電除塵器進口煙氣溫度成為本實用新型的關鍵之一。

傳統的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣NOx治理通常採用SNCR脫硝，但是SNCR脫硝一方面脫硝效率只有50％，另一方面其反應受溫度窗制約，嚴格要求反應溫度在850～950℃。在對NOx排放嚴格限制時，SNCR脫硝技術根本無法滿足要求。通常，窯尾煙氣NOx原始濃度在800～1000mg/Nm3，按SNCR脫除效率50％計，脫硝後NOx排放濃度在400～500mg/Nm3，而在超低排放下，NOx排放濃度限值在50mg/Nm3，因此傳統技術根本無法滿足超低排放要求。另外，在燃煤電廠中廣泛應用的SCR脫硝，雖然脫硝效率高，但由於新型幹法水泥爐窯煙氣粉塵中含有極高的CaO，容易導致脫硝催化劑中毒堵塞失效，因而也無法推廣應用。

傳統的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣中，由於CaO含量高，本身脫除了大部分的SO2，因此SO2含量很低，一般均能滿足現行國家排放標準。但是日後出臺超低排放要求，例如對於燃煤電廠，SO2的超低排放限值在35mg/Nm3，而通常窯尾煙氣SO2的排放濃度在100～200mg/Nm3，因此無法滿足超低排放要求，SO2治理勢在必行。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題在於提供一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統，本申請提供的淨化系統能夠具有較高的脫硝脫硫率，且可消除煙囪白色煙羽。

有鑑於此，本申請提供了一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統，包括新型幹法水泥爐窯生產線、煙道系統、煙氣冷卻及再熱系統、電除塵器、氧化脫硝反應器、煙氣洗滌及副產物生成系統與煙囪；

所述煙道系統包括生料鬥；所述煙氣冷卻及再熱系統包括煙氣冷卻器、煙氣再熱器與水管路；所述煙氣洗滌及副產物生成系統包括洗滌塔、旋流脫水器與副產物幹化器；

所述新型幹法水泥爐窯生產線的引風機的出口與生料鬥的入口相連；

所述生料鬥的出口、所述引風機的出口均與所述煙氣冷卻器的入口相連；

所述煙氣冷卻器的出口與所述電除塵器的入口相連，所述電除塵器的出口與所述氧化脫硝反應器的入口相連，所述氧化脫硝反應器的出口與洗滌塔的入口相連，所述洗滌塔頂部的出口與所述煙氣再熱器的入口相連，所述煙氣再熱器的出口與所述煙囪的入口相連，所述煙氣加熱器與所述煙氣冷卻器通過水管路相連；

所述洗滌塔底部的出口與所述旋流脫水器的入口相連，所述旋流脫水器的出口與所述副產物幹化器的入口相連。

優選的，所述副產物幹化器的入口與所述引風機的出口相連，所述副產物幹化器的出口與所述煙氣冷卻器的入口相連。

優選的，所述洗滌塔內部自上至下依次設置有除霧器、噴淋層與漿液池，所述漿液池與所述噴淋層通過設置於洗滌塔外部的循環泵相連通。

優選的，所述生料鬥的入口設置有生料鬥進口擋板門，出口設置有生料鬥出口擋板門。

優選的，所述副產物幹化器的入口設置有副產物幹化器進口擋板門，出口設置有副產物幹化器出口擋板門。

優選的，所述洗滌塔的洗滌漿液為NaOH或CaCO3。

優選的，所述氧化脫硝反應器的氧化劑為臭氧。

本申請提供了一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統，其包括：新型幹法水泥爐窯生產線、煙道系統、煙氣冷卻及再熱系統、電除塵器、氧化脫硝反應器、煙氣洗滌及副產物生成系統與煙囪；本實用新型設置了煙氣冷卻及再熱系統，其中煙氣冷卻器置於電除塵器之前，用於降低進入電除塵器的煙氣溫度，使煙氣冷卻器進口煙氣溫度由180～220℃降至90～120℃，大大降低了電除塵器的進口煙氣溫度和工況煙氣量，電除塵器除塵效率可以大大提高，同時降低設備故障率；煙氣再熱器設置在洗滌塔之後煙囪之前，洗滌塔之後的煙氣為飽和溼煙氣，溫度為40～50℃，來自煙氣冷卻器的熱水在煙氣再熱器中與飽和溼煙氣進行熱交換，可將煙氣溫度加熱至80～90℃，可消除煙囪白色煙羽；進一步的，本申請在電除塵器和洗滌塔之間設置了氧化脫硝反應器，其中的氧化劑可將煙氣中的難溶於水的NO氧化成易溶於水的NO2和N2O5等高價氮氧化物，通過後續洗滌塔將其脫除，脫硝效率可達90％以上；本申請設置煙氣洗滌塔可脫除煙氣中的SO2，又可與氧化脫銷反應器生成的NO2和N2O5反應，生成NaNO3、CaSO4等物質，因而起到同時脫硫脫硝的作用。

進一步的，本申請在引風機出口置電除塵器進口主煙道中設置了分支煙道，可抽取部分煙氣作為幹化副產物的熱源，煙氣在副產物幹化器中進行熱交換後降低了溫度，降溫後的煙氣再返回主煙道，從而降低了主煙道中的煙氣溫度。

試驗結果表明，本申請提供的系統能夠適應新型幹法水泥爐窯煙氣和粉塵特性，有效去除粉塵、NOx和SOx等主要大氣汙染物，並且滿足超低排放要求，粉塵＜5mg/Nm3，NOx＜50mg/Nm3，SOx＜20mg/Nm3。

附圖說明

圖1為現有技術用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統示意圖；

圖2為本實用新型用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統示意圖。

具體實施方式

為了進一步理解本實用新型，下面結合實施例對本實用新型優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本實用新型的特徵和優點，而不是對本實用新型權利要求的限制。

如圖1所示，圖1為現有技術用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統的示意圖，其中，10為新型幹法水泥爐窯生產線，11為旋轉窯，12為分解爐，13為旋風分離器，14為餘熱鍋爐，15為引風機，16為生料鬥，20為煙道系統，21為生料鬥進口擋板門，22為生料鬥出口擋板門，40為電除塵器，70為煙囪。

新型幹法水泥爐窯生產線10包括旋轉窯11、分解爐12、五級旋風分離器13、餘熱鍋爐14、引風機15和生料鬥16。燃料在旋轉窯11和分解爐12中進行高溫燃燒，產生的煙氣含有粉塵、NOx和SOx等主要大氣汙染物，煙氣自下而上流經旋轉窯11、分解爐12、五級旋風分離器13、餘熱鍋爐14，通過引風機15排出，部分熱煙氣進入14生料鬥16中進行預熱生料。

由於旋轉窯11中的燃燒溫度高達1000～1200℃，分解爐內的燃燒溫度也高達800～1000℃，空氣中的N2在此燃燒極易產生熱力型NOx，因此NOx濃度通常比較高，高達1000mg/Nm3。目前，新型幹法水泥爐窯對煙氣NOx的治理通常採用SNCR脫硝，但SNCR脫硝技術一方面脫硝效率低，僅有50％左右，另一方面對反應溫度窗要求苛刻，反應溫度必須在850～950℃，爐窯工況一旦波動，極容易偏離反應溫度窗，因此脫硝效率更低，無法滿足排放要求。若按SNCR脫硝效率50％計，在NOx原始濃度1000mg/Nm3的情況下，脫硝後NOx濃度也高達500mg/Nm3，根本無法滿足200mg/Nm3甚至更低的排放法規要求。而另一種在燃煤電廠廣泛應用的SCR脫硝，因為新型幹法水泥爐窯煙氣粉塵中含有極高的CaO，極易造成催化劑堵塞失效，因此也無法推廣使用。

第五級旋風分離器C5出口的煙氣溫度高達350℃，即便設置了餘熱鍋14，降溫後煙氣溫度也高達180～220℃。作為除塵的主要設備，電除塵器在此高溫下工作，勢必造成機械和電氣的故障，同時由於高溫情況下，工況下進入電除塵器的煙氣量大大增加，單位時間內電除塵器處理的煙氣量就更多，造成電除塵器除塵效率不理想。

因為新型幹法水泥爐窯煙氣中含有高濃度CaO，本身會與煙氣中的SOx反應起到脫硫作用，目前法規對SOx的排放不做限定，一般煙氣中SOx濃度在200mg/Nm3左右。但在超低排放改造時代，此排放顯然不滿足要求，例如北京上海等發達地區已經對新型幹法水泥爐窯煙氣SOx做出限制，要求其排放濃度小於50mg/Nm3。

由此，本實用新型實施例公開了一種用於新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統，如圖2所示，圖2中新型幹法水泥爐窯生產線10，旋轉窯11，分解爐12，旋風分離器13，餘熱鍋爐14，引風機15，生料鬥16；

煙道系統20，生料鬥進口擋板門21，生料鬥出口擋板門22，副產物幹化器進口擋板門23，副產物幹化器進口擋板門24；

煙氣冷卻及再熱系統30，煙氣冷卻器31，煙氣再熱器32，水管路33；

電除塵器40；

氧化脫硝反應器50；

煙氣洗滌及副產物生成系統60，洗滌塔61，循環泵62，噴淋層63，除霧器64，漿液排出泵65，旋流脫水器66，副產物幹化器67；

煙囪70。

具體的，所述新型幹法水泥爐窯生產線的引風機15的出口與生料鬥16的入口相連；

所述生料鬥15的出口、所述引風機16的出口均與所述煙氣冷卻器31的入口相連；

所述煙氣冷卻器31的出口與所述電除塵器40的入口相連，所述電除塵器40的出口與所述氧化脫硝反應器50的入口相連，所述氧化脫硝反應器50的出口與洗滌塔61的入口相連，所述洗滌塔61頂部的出口與所述煙氣再熱器32的入口相連，所述煙氣再熱器32的出口與所述煙囪70的入口相連，所述煙氣加熱器32與所述煙氣冷卻器31通過水管路33相連；

所述洗滌塔61底部的出口與所述旋流脫水器66的入口相連，所述旋流脫水器66的出口與所述副產物幹化器67的入口相連。

本申請中燃料經新型幹法水泥爐窯生產線燃燒後產生的含有粉塵、NOx和SOx等煙氣經引風機排出，一部分進入生料鬥進行預熱生料，一部分煙氣則進入煙氣冷卻即再熱系統30，該系統以水作為間接換熱介質，其包括煙氣冷卻器31、煙氣再熱器32與水媒介管路33。所述煙氣冷卻器31設置於電除塵器40之前，用於降低電除塵器40進口煙氣溫度，減少電除塵器31處理風量，因而提高了電除塵器的運行效率；進入煙氣冷卻器21之前煙氣的溫度為180～220℃，降溫後出口煙氣溫度為90～120℃。煙氣再熱器32設置於洗滌塔61之後，用於加熱洗滌塔之後的飽和溼煙氣，以消除煙囪70出來的白色煙羽；煙氣再熱器32進口煙氣溫度為40～50℃，出口煙氣溫度為80～90℃。

所述氧化脫硝反應器50設置於電除塵器40之後，且置於洗滌塔60之前，其進口煙氣溫度為90～115℃，本申請優選採用臭氧作為脫硝氧化劑，將煙氣中難溶於水的NO氧化成易溶於水的NO2和N2O5等高價的氮氧化物。

所述煙氣洗滌及副產物生成系統60，包括洗滌塔61、旋流脫水器66與副產物幹化器67。作為優選方案，所述洗滌塔自上至下依次設置有除霧器64、噴淋層63與漿液池63；所述漿液池63與所述噴淋層63通過設置於洗滌塔61外部的循環泵62相連通；所述洗滌塔底部設置有漿液排出泵65。在上述設置情況下，所述洗滌塔61為逆流噴淋塔，採用石灰石漿液或氫氧化鈉漿液作為脫硫劑，底部漿池的漿液通過循環泵62輸送到上部噴淋層63均勻噴出與煙氣進行反應，脫除煙氣中的SOx；底部漿池的將也通過漿液排出泵65輸送到旋流脫水器66進行固液分離，分離出來的液體極為廢水，分離出來的固體輸送到副產物幹化器67進行幹化，生成符合要求的副產物。

作為優選方案，所述副產物幹化器的入口還可與所述引風機的出口相連，所述副產物幹化器的出口與所述煙氣冷卻器的入口相連；所述副產物幹化器67可抽取部分煙道系統20的煙氣作為幹化副產物的熱源，當副產物趕話器67工作時，擋板門23和擋板門24均打開，部分煙氣進入副產物幹化器67內幹化副產物，冷卻後的煙氣回到主煙道中進入電除塵器40中進行除塵。

本申請所述新型幹法水泥爐窯是本領域技術人員對如圖1所述的幹法水泥爐窯進行的命名，該名詞是一個完整的專業技術名詞。

本實用新型公開了一種新型幹法水泥爐窯窯尾的煙氣淨化系統，包括煙氣冷卻及再熱系統、電除塵器、氧化脫硝反應器和煙氣洗滌及副產物生成系統。所述煙氣冷卻及再熱系統包括煙氣冷卻器和煙氣再熱器，煙氣冷卻器用於降低電除塵器進口煙氣溫度，降低電除塵器電場風速，提高電除塵器除塵效率和穩定性；煙氣再熱器用於加熱洗滌塔後飽和溼煙氣，去除煙囪白色煙羽；所述氧化脫硝反應器置於電除塵器之後，克服了傳統SNCR和SCR脫硝對溫度窗和對粉塵的敏感性，脫硝效率高達90％以上；所述煙氣洗滌及副產物系統採用逆流噴淋空塔，採用NaOH或CaCO3鹼性溶液噴淋洗滌去除煙氣中的NOx和SOx。所述煙氣洗滌及副產物系統還包括副產物幹化器，幹化器採用部分熱煙氣作為幹化熱源。本實用新型提供的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣淨化系統，能有效脫出煙氣中的粉塵、氮氧化物、硫氧化物，並有效去除煙囪白色煙羽，達到國家對煙氣汙染物超低排放的法規要求。本申請提供的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣淨化系統能適應新型幹法水泥爐窯煙氣和粉塵特性，有效去除粉塵、NOx和SOx等主要大氣汙染物，並且滿足超低排放要求，粉塵＜5mg/Nm3，NOx＜50mg/Nm3，SOx＜20mg/Nm3。

為了進一步理解本實用新型，下面結合實施例對本實用新型提供的新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣淨化系統進行詳細說明，本實用新型的保護範圍不受以下實施例的限制。

實施例1

一種新型幹法水泥爐窯窯尾煙氣淨化系統，包括新型幹法水泥爐窯生產線10、煙道系統20、煙氣冷卻及再熱系統30、電除塵器40、氧化脫硝反應器50、煙氣洗滌及副產物生成系統60與煙囪70；

所述煙道系統20包括生料鬥進口擋板門21、生料鬥16、生料鬥出口擋板門22、副產物幹化器進口擋板門23、副產物幹化器出口擋板門24；所述煙氣冷卻及再熱系統30包括煙氣冷卻器31、煙氣再熱器32與水管路33；所述煙氣洗滌及副產物生成系統60包括洗滌塔61、循環泵62、旋流脫水器66與副產物幹化器67；

所述新型幹法水泥爐窯生產線10的引風機15的出口與生料鬥16的入口相連；

所述生料鬥16的出口、所述引風機15的出口均與所述煙氣冷卻器31的入口相連；

所述煙氣冷卻器31的出口與所述電除塵器40的入口相連，所述電除塵器40的出口與所述氧化脫硝反應器50的入口相連，所述氧化脫硝反應器50的出口與洗滌塔61的入口相連，所述洗滌塔61頂部的出口與所述煙氣再熱器32的入口相連，所述煙氣再熱器32的出口與所述煙囪70的入口相連，所述煙氣加熱器32與所述煙氣冷卻器通過水管路33相連；

所述洗滌塔61內部自上至下依次包括除霧器64、噴淋層63與漿液池，其中漿液池與噴淋層63通過洗滌塔外部的循環泵62相連通，底部的漿液排出泵65與所述旋流脫水器66的入口相連，所述旋流脫水器66的出口與所述副產物幹化器67的入口相連；

所述副產物幹化器67的入口與所述引風機15的出口相連，所述副產物幹化器67的出口與煙氣冷卻器31的入口相連。

實施例2

煙氣冷卻及再熱系統30採用水作為間接換熱介質，包括煙氣冷卻器31、煙氣再熱器32、水媒介管路33。煙氣冷卻器31置於電除塵器40之前，用於降低電除塵器進口煙氣溫度，減少電除塵器處理風量，因而提高電除塵器運行效率，其進口煙氣溫度為180～220℃，降溫後出口煙氣溫度為90～120℃。煙氣再熱器32置於洗滌塔61之後，用於加熱洗滌塔之後的飽和溼煙氣，以消除煙囪70出來的白色煙羽，其進口煙氣溫度為40～50℃，出口煙氣溫度為80～90℃。

氧化脫硝反應器50置於電除塵器之40後，洗滌塔60之前，其進口煙氣溫度為90～115℃，採用臭氧O3作為脫硝氧化劑，將煙氣中的難溶於水的NO氧化成易溶於水的NO2和N2O5等高價的氮氧化物。通過後續洗滌塔61將其洗滌脫除NOx。

煙氣洗滌及副產物生成系統60，包含洗滌塔61、循環泵62、漿液排出泵65、旋流脫水器66、副產物幹化器67。所述洗滌塔61採用逆流噴淋塔，採用石灰石漿液或氫氧化鈉漿液作為脫硫劑，底部為漿池，上部設有噴淋層63和除霧器64。底部漿池的漿液通過循環泵62輸送到上部噴淋層63均勻噴出與煙氣進行反應，脫除煙氣中的SOx。底部漿池的漿液通過漿液排出泵65輸送到旋流脫水器66進行固液分離，分離出來的液體即為廢水，分離出來的固體輸送到副產物幹化器67進行幹化生成符合要求的副產物。

副產物幹化器67抽取部分煙道系統20的煙氣作為幹化副產物的熱源，當副產物幹化器67工作時，擋板門23和擋板門24均打開，部分煙氣進入副產物幹化器67內進行幹化副產物，冷卻後的煙氣回到主煙道中進入電除塵器40中進行除塵。

以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護範圍內。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。