用於水泥迴轉窯的sncr脫硝裝置和方法
2023-11-06 07:29:52 1
專利名稱：用於水泥迴轉窯的sncr脫硝裝置和方法
技術領域：
本發明屬於水泥迴轉窯汙染物排放控制技術領域，特別涉及一種用於水泥迴轉窯的SNCR脫硝裝置和方法。
背景技術：
氮氧化合物NOx是大氣的主要汙染物之一，它主要由NO和NO2兩種物質組成。各種工業設備高溫燃燒產生的NOx主要以NO的形式存在，NO排放到大氣中後很容易和大氣中的O2反應生成NO2，引發酸雨、光化學煙霧等汙染現象，對人類的健康造成巨大的不良影響，同時也會對生態環境和工業設備、建築等造成嚴重的損害。隨著我國社會經濟的快速發展，我國水泥的用量和產量都有大幅度的攀升。由於水泥的生產存在高溫煅燒階段，故需要大量的化石燃料提供能量，因此會排放大量的N0X。目前在我國，水泥生產已經成為繼火力 發電、汽車尾氣和工業鍋爐之後第四大NOx排放源。根據水泥迴轉窯NOx的生成機理，控制其排放的主要手段包括低NOx燃燒技術和燃燒後脫硝技術，綜合考慮控制技術成本和脫硝性能，選擇性非催化還原(Selective Non-catalytic Reduction, SNCR)脫硝技術是最佳選擇。SNCR脫硝技術主要應用於水泥迴轉窯的分解爐段，採用還原劑在850-1100°C的溫度範圍內將NOx還原為N2。水泥迴轉窯內CaO等粉塵對還原劑有催化氧化作用，從而影響了 SNCR脫硝性能。
發明內容
針對水泥迴轉窯內CaO等粉塵對還原劑有催化氧化作用，從而影響了 SNCR脫硝性能這一問題，結合水泥迴轉窯NOx的生成主要集中在水泥迴轉窯和分解爐這兩部分的特點，本發明提出了一種適用於水泥迴轉窯的SNCR脫硝裝置和方法，將還原劑用兩級噴槍噴射，一級噴槍布置在水泥迴轉窯尾部或分解爐底部，溫度滿足95(T115(TC區間的要求，利用一級噴射區的高溫環境加快SNCR氣相脫硝反應速度，從而抑制了 CaO等粉塵對還原劑的催化氧化作用，通過一級噴槍的還原劑噴射，有效減少了水泥迴轉窯區域生成的NOx ;二級噴槍布置在分解爐燃燒區之後(按煙氣流向計)，溫度滿足80(Tl05(rC區間的要求，利用二級噴槍的還原劑噴射，將分解爐燃燒區生成的NOx和水泥迴轉窯煙氣中未被脫除的NOx脫除。本發明的一種用於水泥迴轉窯的還原劑多級噴射選擇性非催化還原脫硝裝置結構如下所述的用於水泥迴轉窯的還原劑多級噴射選擇性非催化還原脫硝裝置包括還原劑製備和存儲系統、還原劑輸運系統、還原劑噴射系統和控制系統；所述的還原劑製備和存儲系統包括還原劑貯存罐和還原劑溶解罐，二者通過管路直接相連；所述的還原劑輸運系統包括輸送泵和輸送管路，輸送泵一端和還原劑溶解罐通過管路相連，另一端由輸送管路通過調節閥和加壓泵相連；所述的還原劑噴射系統包括一個加壓泵、一個一級噴槍和一個二級噴槍；所述的控制系統包括兩個流量計和兩個流量計控制器，一個流量計的一端通過管路和加壓泵相連，另一端通過管路和一級噴槍相連，另一個流量計的一端通過管路和加壓泵相連，另一端通過管路和二級噴槍相連；每個流量計控制器和一個流量計相連；根據具體水泥生產線的溫度分布，確定一級噴槍和二級噴槍的位置一級噴槍布置在水泥迴轉窯尾部或分解爐底部，溫度滿足95(T115(TC區間的要求；二級噴槍布置在分解爐燃燒區之後(按煙氣流向計)，溫度滿足80(T105(TC區間的要求；每級噴槍均布置一層或多層，每層採用3-6隻噴槍沿截面周向均勻布置；一級噴槍和二級噴槍共用還原劑製備和存儲系統，每級噴槍的還原劑流量由流量計單獨計量，並通過流量計控制器分別控制；分別在一級噴槍和二級噴槍的下遊10-20m的位置安裝NOx在線檢測儀表，在線測量每級噴槍後NOx的淨化情況；一種利用上述裝置進行水泥迴轉窯的還原劑多級噴射選擇性非催化還原脫硝的方法，其特徵如下 使用的還原劑為氨、尿素或鹼性工業廢液；通過一級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例範圍為O. 5^1. 5 ;通過二級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例為O. 7-1. 8 ；根據測得的NOx濃度值，確定還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例，計算一級噴槍和二級噴槍的還原劑噴量，並實時調節一級噴槍和二級噴槍還原劑的流量。本發明的有益效果為I、採用SNCR脫硝裝置控制水泥迴轉窯的NOx排放，更適合水泥迴轉窯的煙氣特點，與其他脫硝技術相比，具有高效、低成本的優勢，滿足日益嚴格的排放標準的要求；2、還原劑噴射採用兩級噴射系統，有效抑制了 CaO等粉塵催化氧化還原劑反應對SNCR脫硝性能的負面影響，提高了整體裝置的脫硝性能；兩級噴射系統分別計量和控制還原劑噴射量，操作簡單，控制靈活；3、本發明提供的裝置不受水泥生產工藝的限制，對水泥的質量也沒有影響。
圖I是本發明的裝置在水泥迴轉窯上的布置位置圖；圖2是採用尿素為還原劑的用於水泥迴轉窯的還原劑多級噴射SNCR脫硝裝置圖；圖3是採用氨水為還原劑的用於水泥迴轉窯的還原劑多級噴射SNCR脫硝裝置圖。圖中的標號分別是I、水泥迴轉窯；2、水泥迴轉窯尾部；3、一級噴槍；4、分解爐；5、二級噴槍；6、還原劑貯存罐；7、還原劑溶解罐；8、調節閥；9、加壓泵；11、第一個流量計；12、第一個流量計控制器；13、NOx在線檢測儀表；14、輸送泵；15、第二個流量計；16、第二個流量計控制器
具體實施例方式下面結合附圖和具體的實施例對本發明做進一步說明如圖I、圖2和圖3所示，本發明所述的用於水泥迴轉窯的SNCR脫硝裝置和方法如下
還原劑製備和存儲系統包括還原劑貯存罐6和還原劑溶解罐7，二者通過管路直接相連；還原劑輸運系統包括輸送泵14和輸送管路，輸送泵14的一端和還原劑溶解罐7通過管路相連，另一端由輸送管路通過調節閥8和加壓泵9相連；還原劑噴射系統包括加壓泵9、一級噴槍3和二級噴槍5 ;控制系統包括第一個流量計11、第二個流量計15、第一個流量計控制器12和第二個流量計控制器16 ;第一個流量計11的一端通過管路和加壓泵9相連，另一端通過管路和一級噴槍3相連；第一個流量計控制器12和第一個流量計11相連；第二個流量計15的一端通過管路和加壓泵9相連，另一端通過管路和二級噴槍5相連；第二個流量計控制器16和第二個流量計15相連；根據具體水泥生產線的溫度分布，確定一級噴槍3和二級噴槍5的位置一級噴槍3布置在水泥迴轉窯尾部2或分解爐4底部，溫度滿足95(Tll50°C區間的要求；二級噴槍5布置在分解爐燃燒區之後(按煙氣流向計)，溫度滿足80(T105(TC區間的要求；每級噴槍均布置一層或多層，每層採用3-6隻噴槍沿截面周向均勻布置；
一級噴槍3和二級噴槍5共用還原劑製備和存儲系統；一級噴槍3的還原劑流量由第一個流量計11計量，並通過第一個流量計控制器12控制；二級噴槍5的還原劑流量由第二個流量計15計量，並通過第二個流量計控制器16控制；在一級噴槍3的下遊10-20m的位置安裝第一個NOx在線檢測儀表13，在二級噴槍5的下遊10-20m的位置安裝第二個NOx在線檢測儀表17，在線測量每級噴槍後NOx的淨化情況；根據測得的NOx濃度值，確定還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例，計算一級噴槍和二級噴槍的還原劑噴量，並實時調節一級噴槍和二級噴槍還原劑的流量；可選用的還原劑包括氨、尿素、鹼性工業廢液等；通過一級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例範圍為O. 5^1. 5 ;通過二級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例為
O.7-1. 8。實施例I :使用的還原劑為尿素，氨氮比為I. O。一級噴槍3安裝於水泥迴轉窯尾部2的位置，溫度為1100°C ;噴射尿素前經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中的NOx濃度為1000mg/Nm3,噴射尿素後經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中的NOx濃度變為210mg/Nm3，經過一級噴槍3噴射尿素處理後的實際脫硝效率為79% ;二級噴槍5置於分解爐4底部溫度為1000°C左右的位置，噴射尿素前經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中的NOx濃度為650mg/Nm3,噴射尿素後經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中NOx濃度變為200 mg/Nm3,經過二級噴槍5噴射尿素處理後的實際脫硝效率為69. 2%，分解爐4出口檢測到的氨洩漏小於 5ppm ；尿素晶體首先由貯存罐6進入溶解罐7，在溶解罐7中溶解成尿素溶液，經輸送泵14輸送並經調節閥8調節流量，經過具有沿程加熱保溫功能的輸送管道進入加壓泵9，加壓後的尿素溶液一部分經一級噴槍3噴射到迴轉窯尾部2，一部分經二級噴槍5噴射到分解爐4底部的相應位置；每級噴射系統所需的尿素溶液的流量由流量計控制器12計量，並通過流量計11控制。實施例2
使用的還原劑為氨水，氨氮比為I. O。一級噴槍3安裝於水泥迴轉窯尾部2的位置，溫度為1050°C，噴射氨水前經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中的NOx濃度為1210mg/Nm3,噴射氨水後經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中NOx濃度變為320mg/Nm3，經過一級噴槍3噴射氨水處理後的實際脫硝效率為74% ;二級噴槍5置於分解爐4底部溫度為900^950 0C的位置，噴射氨水前經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中的NOx濃度為750mg/Nm3,噴射氨水後經NOx在線檢測儀表13檢測發現煙氣中NOx濃度變為265 mg/Nm3,經過二級噴槍5噴射尿素處理後的實際脫硝效率為65%，檢測到的氨洩漏小於5 ppm ； 氨水首先由還原劑溶解罐7經輸送泵14輸送並經調節閥8調節流量，然後進入加壓泵9，經加壓泵9加壓後一部分經一級噴槍3噴射到迴轉窯尾部2，一部分經二級噴槍5噴射到分解爐4底部的相應位置；每級噴射系統所需的氨水的流量由流量計控制器12計量，並通過流量計11控制。
權利要求
1.一種用於水泥迴轉窯的選擇性非催化還原脫硝裝置，其特徵在於，所述的裝置結構如下 所述的用於水泥迴轉窯的還原劑多級噴射選擇性非催化還原脫硝裝置包括還原劑製備和存儲系統、還原劑輸運系統、還原劑噴射系統和控制系統；所述的還原劑製備和存儲系統包括還原劑貯存罐和還原劑溶解罐，二者通過管路直接相連；所述的還原劑輸運系統包括輸送泵和輸送管路，輸送泵一端和還原劑溶解罐通過管路相連，另一端由輸送管路通過調節閥和加壓泵相連；所述的還原劑噴射系統包括一個加壓泵、一個一級噴槍和一個二級噴槍；所述的控制系統包括兩個流量計和兩個流量計控制器，一個流量計的一端通過管路和加壓泵相連，另一端通過管路和一級噴槍相連，另一個流量計的一端通過管路和加壓泵相連，另一端通過管路和二級噴槍相連；每個流量計控制器和一個流量計相連； 根據具體水泥生產線的溫度分布，確定一級噴槍和二級噴槍的位置一級噴槍布置在水泥迴轉窯尾部或分解爐底部，溫度滿足95(T1150°C區間的要求；二級噴槍布置在分解爐燃燒區之後，溫度滿足80(Γ1050 區間的要求； 一級噴槍和二級噴槍共用還原劑製備和存儲系統，每級噴槍的還原劑流量由流量計單獨計量，並通過流量計控制器分別控制； 分別在一級噴槍和二級噴槍的下遊10-20m的位置安裝NOx在線檢測儀表，在線測量每級噴槍後NOx的淨化情況。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特徵在於，所述的一級噴槍和二級噴槍均布置一層或多層，每層採用3-6隻噴槍沿截面周向均勻布置。
3.一種利用權利要求I所述的裝置進行水泥迴轉窯的選擇性非催化還原脫硝的方法，其特徵在於，使用的還原劑為氨、尿素或鹼性工業廢液；通過一級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例範圍為O. 5^1. 5 ;通過二級噴槍噴射的還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例為·O.7-1. 8 ;根據測得的NOx濃度值，確定還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例，計算一級噴槍和二級噴槍的還原劑噴量，並實時調節一級噴槍和二級噴槍還原劑的流量。
全文摘要
本發明公開了一種用於水泥迴轉窯的SNCR脫硝裝置和方法，屬於水泥迴轉窯汙染物排放控制技術領域。所述的裝置包括由還原劑貯存罐和還原劑溶解罐組成的還原劑製備和存儲系統，由輸送泵和輸送管路組成的還原劑輸運系統，由加壓泵和兩級噴槍組成的還原劑噴射系統，由兩個流量計和兩個流量計控制器組成的控制系統；還各有一個分別位於兩級噴槍下遊10-20m位置處的NOx在線檢測儀表；所述的方法是使用上述的裝置，以氨、尿素或鹼性工業廢液為還原劑，根據每級噴槍後NOx的淨化情況，確定還原劑中氮元素的物質的量與分解爐煙氣中氮氧化物的物質的量的比例，將還原劑噴射到分解爐中。本發明經濟、環保、操作簡單、控制靈活、脫硝性能高。
文檔編號B01D53/79GK102806003SQ201210301178
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者宋薔, 姚強, 付世龍 申請人:清華大學