專利名稱:一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于水泥制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種煙氣凈化裝置,特別是一種對水泥窯產(chǎn)生的 氮氧化物(N0x)煙氣采用選擇性非催化還原法(SNCR)及選擇性催化還原法(SCR)聯(lián) 合脫除方法進行治理的裝置。
技術(shù)背景在新型干法水泥生產(chǎn)工藝中,水泥回轉(zhuǎn)窯是水泥熟料燒成的關(guān)鍵技術(shù)裝備,也是N0x 的主要來源,在其運行中產(chǎn)生大量的NOx煙氣,根據(jù)有關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,大約在800 1600呢/麵3左右,大部分水泥廠達不到《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915-2004 規(guī)定的小于800mg/Nm3要求,而在德國、美國等發(fā)達國家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求是小于200 500mg/Nm3。因此,水泥回轉(zhuǎn)窯NOx的排放已成為水泥廠的主要污染源之一,造成的大氣 污染己嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計,水泥工業(yè)的NOx總量已是居火力發(fā)電、汽車尾氣 之后的第三大NOx排放大戶。 *目前,用于新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯煙氣脫除NOx的控制技術(shù),主要有選擇性非催化還 原(SNCR)脫除法和選擇性催化還原(SCR)脫除法。SNCR脫除法是在100(TC左右的分 解爐中加入尿素[CO(NH2)2 ]或氨水(NH40H)作為還原劑,NOx在950 1050。C的溫度范圍 內(nèi)被還原劑還原為無害的N2和H20。由于SNCR脫除法必須在900 105(TC的溫度下才能發(fā) 生有效的反應(yīng),當(dāng)溫度低于800。C時,NH3與N0的反應(yīng)速度很慢;當(dāng)溫度高于1300。C時NH3 轉(zhuǎn)變?yōu)镹O的趨勢會變得明顯,同時由于分解爐內(nèi)的粉塵濃度高、流場波動大、生料成分 復(fù)雜,所以其NOx的脫除效率相對較低,只有30 40%左右,且存在著氨泄漏量大的問題。SCR脫除法是在水泥窯的預(yù)熱器出口的管道上把煙氣(約35(TC)引入SCR反應(yīng)塔,在管 道上加入尿素[CO(NH2)2 ]或氨水(NH40H)作為還原劑,NOx在催化劑作用下被氨還原為 無害的N2和H20。雖然SCR脫除法對NOx的脫除效率較高,但SCR脫除法需要使用價格昂'貴 的釩、鎢類的金屬催化劑,且消耗量大,其投資和運行成本較高。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于,針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種水泥窯煙氣NOx 控制的聯(lián)合裝置,其工藝路線合理,有機地將SNCR和SCR脫除法結(jié)合在一起,脫除效率 高,氨泄漏率小,投資省,運行成本低,并且操作方便。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括分解爐、預(yù)熱器、直通均流式反 應(yīng)塔、高溫風(fēng)機和還原劑制備供給裝置;分解爐的下端通過煙氣管道與水泥窯的窯尾相通連,引入高溫的NOx煙氣;在分解爐內(nèi)腔的下部安裝有多把與還原劑制備供給裝置相連的噴槍,以噴射過量的還原劑,在900 105(TC溫度下,將大部分N0x還原成N2和H20; 分解爐的上端與預(yù)熱器通過煙氣管道相通連,以與預(yù)熱器中的物料進行熱交換;預(yù)熱器 的上端經(jīng)煙氣管道與直通均流式反應(yīng)塔上端的進氣口相通連,將降至300 38(TC的煙氣 輸入直通均流式反應(yīng)塔中;在直通均流式反應(yīng)塔的中部空腔裝有催化劑模塊,煙氣中未 被脫除的NOx及剩余的還原劑在催化劑模塊的作用下還原成K和H20;在催化劑模塊的 上方設(shè)有聲波清灰器,用于清除催化劑模塊表面的積灰;直通均流式反應(yīng)塔的下端接有 灰斗,灰斗的下口接有鎖風(fēng)卸料器,灰斗的側(cè)面設(shè)有出氣口,該出氣口與高溫風(fēng)機相通 連。高溫風(fēng)機通過風(fēng)管將脫除NOx后的煙氣送至生料立磨或除塵器繼續(xù)除塵凈化,凈化 后的氣體由主排風(fēng)機引入煙囪,排入大氣。上述催化劑模塊包含有板狀催化劑和籠架,板狀催化劑是以鋼絲網(wǎng)作為支撐骨架,在支撐骨架上通過粘膠涂覆有催化劑粉而制成,其上端大、下端小呈楔塊形;數(shù)塊板狀催化 劑分多層均勻地置于籠架內(nèi)。由于采用上大下小的楔塊形板狀催化劑,從而使粉塵不易粘 附在其側(cè)面,減少了粉塵對催化劑縫隙的堵塞和對催化劑模塊的磨損,延長了催化劑模塊 的使用壽命,適用于高濃度粉塵的處理。上述灰斗為偏心式灰斗,可防止粉塵結(jié)拱,導(dǎo)致灰斗堵灰;并在偏心式灰斗的出'氣口 處設(shè)有百葉窗式過濾板,以脫除部分粉塵,減少粉塵對高溫風(fēng)機的磨損,過濾出的粉塵直 接落入灰斗內(nèi),由鎖風(fēng)式卸料器輸出。在直通均流式反應(yīng)塔的內(nèi)上部設(shè)有均流板,使煙氣均勻地通過催化劑模塊,以提高 對N0x的脫除效率。上述還原劑制備供給裝置包含有攪拌罐、儲液罐、壓縮空氣站、泵站;帶有攪拌器 的攪拌罐通過輸送泵與儲存罐的上部相通連,以將制備好的還原劑溶液輸入到儲液罐中; 儲液罐與添加泵的輸入端相連,添加泵的輸出端分成兩路, 一路與儲存罐相連,形成多 余還原劑溶液的回路,另一路與泵站的進液口相連;泵站的進氣口通過減壓闊與壓縮空 氣站相連;泵站的出氣口和出液口分別經(jīng)供液氣管和供液管及閘板與噴槍相連,將還原 劑溶液噴出,形成霧化的小液滴至分解爐內(nèi)。包含有控制柜和煙氣取樣探頭A、探頭B的控制機構(gòu),與控制柜相連的煙氣取樣探 頭A和B分別置于直通均流式反應(yīng)塔的進氣口和出氣口處;控制柜還與還原劑供給裝置 和聲波清灰器相連,根據(jù)煙氣取樣探頭A和B的前饋和反饋信號,通過控制柜自動調(diào)節(jié) 噴槍所噴出的還原劑流量、壓力及霧化效果,以保證直通均流式反應(yīng)塔出口的NOx濃度 滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的排放要求,并定時對催化劑模塊進行清灰,清除催化劑表面的積灰。上述安裝于分解爐內(nèi)的多把噴槍,呈二至四層、交錯分布,以消除噴霧死角,提高6脫除效果。本發(fā)明的有益效果在于由于將SNCR脫除法和SCR脫除法有機的結(jié)合在一起,首先 采用SNCR脫,在分解爐內(nèi)噴入過量的還原劑,提高了SNCR脫除效率,脫除了煙氣中大部 分N0x,降低SCR脫除法的工作壓力,使后續(xù)的直通均流式反應(yīng)塔規(guī)模大大減小,相應(yīng)的 催化劑模塊的用量也大大降低,節(jié)省了裝備投資,降低了運行成本,且過量的還原劑會與 煙氣中的未脫除的NOx在直通均流式反應(yīng)塔內(nèi),在催化劑的作用下將煙氣中的NOx基本脫 除,不僅脫除效率高,而且氨泄漏率小。因此,本發(fā)明具有工藝路線合理、脫除效i高、 氨泄漏率小的優(yōu)點,水泥窯N0x煙氣排放濃度可控制在200mg/Nii^以下,并且投資省,運 行成本低,操作方便。
圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明所采用的還原劑制備供給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3為本發(fā)明所采用的直通均流式反應(yīng)塔的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4為本發(fā)明所采用的催化劑模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中l(wèi)為還原劑制備供給裝置、1-l為閘閥、l-2為減壓閥、1-3為泵站、1-4為 供氣管、l-5為供液管、l-6為噴嘴、1-7為噴槍、1-8為添加泵、l-9為儲存罐、1-10 為過濾器、1-ll為輸送泵、l-12為攪拌罐、l-13為攪拌器、l-14為壓縮空氣站、2為 水泥回轉(zhuǎn)窯、3為分解爐、4為管道、5為預(yù)熱器、6為直通均流式反應(yīng)塔、6-1為進氣 口、 6-2為均流板、6-3為聲波清灰器、6-4為催化反應(yīng)室、6-5為催化劑模塊、6-5-1 為板狀催化劑、6-5-2為籠架、6-6為灰斗、6-7為出氣口、 6-8為百葉窗式過濾板、6-9 為鎖風(fēng)卸料器、7為PLC控制柜、8為高溫風(fēng)機、A和B為煙氣取樣探頭、8為高溫風(fēng)機。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明本發(fā)明包括還原劑制備供給裝置l、分解爐3、管道4、預(yù)熱器5、直通均流式反應(yīng)塔 6、高溫風(fēng)機8和控制機構(gòu)?;剞D(zhuǎn)窯2的尾端與分解爐3的下端相通連,在分解爐3的內(nèi) 腔下部裝有12把與還原劑制備供給裝置l相連的噴槍l-7,噴槍l-7呈三層、交錯分布, 以消除噴霧死角;噴槍1-7將過量的還原劑溶液噴入分解爐3中,在900 1050。C溫度下, 將煙氣中60 65%左右的N0x還原成&和H20;分解爐3的上端與預(yù)熱器5通過煙氣管道4 相通連,以與預(yù)熱器5中的物料進行熱交換;預(yù)熱器5的上端經(jīng)煙氣管道4、高溫風(fēng)機8 與直通均流式反應(yīng)塔6上端的喇叭狀進氣口 6-1相通連,將降至35(TC左右的煙氣^入直 通均流式反應(yīng)塔6中;在直通均流式反應(yīng)塔6的內(nèi)上部設(shè)有數(shù)塊呈A形的均流板6-2,在 直通均流式反應(yīng)塔6的中部空腔為裝有催化劑模塊6-5的催化反應(yīng)室6-4,煙氣中未被脫 除的N0x及剩余的還原劑在催化劑模塊6-5的作用下進一步還原成&和H20;上述催化劑 模塊6-5包含有板狀催化劑6-5-1和籠架6-5-2,板狀催化劑6-5-1是以鋼絲網(wǎng)作為支撐 骨架,在支撐骨架上通過粘膠涂覆有釩、鎢類催化劑粉而制成,板狀催化劑6-5的上端大、 下端小呈楔塊形;數(shù)塊板狀催化劑6-5-1分多層均勻地置于籠架6-5-2內(nèi)。由于采用上大 下小的楔塊形板狀催化劑6-5-1,從而使粉塵不易粘附在其側(cè)面,減少了粉塵對板狀催化 劑6-5-1縫隙的堵塞和對催化劑模塊6-5的磨損,延長了催化劑模塊6-5的使用壽命,特 別適用于高濃度粉塵的處理。在催化劑模塊6-5的上方設(shè)有聲波清灰器6-3,用于清除催 化劑模塊6-5表面的積灰;直通均流式反應(yīng)塔6的下端接有灰斗6-6,灰斗6-6的下口接 有鎖風(fēng)卸料器6-9,灰斗6-6的側(cè)面設(shè)有喇叭狀的出氣口 6-7,該出氣口 6-7與高溫風(fēng)機8 相通連;上述灰斗6-6為偏心式灰斗,可防止粉塵結(jié)拱,導(dǎo)致灰斗堵灰;并在灰斗6-6的出氣口 6-7處設(shè)有百葉窗式過濾板6-8,以脫除部分粉塵,減少粉塵對高溫風(fēng)機8的磨損, 過濾出的粉塵直接落入灰斗6-6內(nèi)。高溫風(fēng)機8通過風(fēng)管將脫除N0x后的煙氣送至后續(xù)的 除塵器繼續(xù)除塵凈化,凈化后的氣體由主排風(fēng)機引入煙囪,排入大氣。本發(fā)明所采用的還原劑制備供給裝置1包含有由閘閥1-1、減壓閥1-2、泵站1-3、供 氣管1-4、供液管1-5、噴嘴1-6、噴槍1-7、添加泵1-8、儲存罐1-9、過濾器1-10、輸 送泵l-ll、攪拌罐1-12、攪拌器1-13。其中攪拌器1-13安裝在攪拌罐1-12內(nèi),過濾器 1-10安裝在攪拌罐1-12內(nèi),通過管道、閘閥1-1與輸送泵1-11相連,輸送泵l-ll經(jīng)管 道和閘閥l-l與儲存罐l-9的上部相連接,將制備好的還原劑溶液送入儲存罐1-9,儲存 罐1-9內(nèi)裝有過濾器1-10,儲存罐1-9中的溶液經(jīng)過濾器1-10過濾后除去雜質(zhì),添加泵 1-8的一端通過管道和閘閥1-1與儲存罐1-9相通連,另一端通過閘閥1-1后分為兩路, 一路通過管道和閘閥1-1與儲存罐l-9相連形成多余還原劑溶液的回路,另一路通ii管道 與泵站1-3的進液口相連。泵站1-3的進氣口通過閘閥1-1、減壓閥1-2和管道與壓縮空 氣站1-14相連通,泵站1-3的出氣口和出液口分別通過管道分別與環(huán)形的供氣管1-4和 環(huán)形的供液管1-5相通連。供氣管1-4和供液管1-5分別通過閘閥1-1、管道和噴槍l-7 的兩個接口相通連。噴嘴1-6安裝在噴槍l-7的端部,還原劑溶液通過噴嘴l-6噴出形成 霧化的小液滴至分解爐3內(nèi)。本發(fā)明所采用的控制機構(gòu)包含有控制柜7、煙氣取樣探頭A和探頭B,與控制柜7相 連的煙氣取樣探頭A和B分別置于直通均流式反應(yīng)塔6的進氣口 6-1和出氣口 6-7處,以 控制進出直通均流式反應(yīng)塔6的N0x、 NH3濃度和煙氣溫度等工況參數(shù)。PLC控制柜7與還 原劑制備供給裝置1的泵站1-3、添加泵l-8、攪拌罐1-12、儲存罐l-9、輸送泵l-ll、 攪拌器1-13相連,用于自動控制向噴槍1-7提供還原劑和壓縮空氣的壓力,以保證噴霧嘴l-6的流量、壓力及霧化效果,并且根據(jù)煙氣成分和溫度等工況的變化實現(xiàn)流量的自動 調(diào)節(jié),同時控制各泵的開停,保持?jǐn)嚢韫?-12和儲存罐1-9的液位穩(wěn)定。PLC控制柜7 還與聲波清灰器6-3相連,定時對催化劑模塊6-5進行清灰,清除催化劑表面的積灰。本發(fā)明由于將SNCR脫除法和SCR脫除法有機的結(jié)合在一起,首先采用SNCR脫除法, 在分解爐3內(nèi)噴入過量的還原劑,提高了SNCR脫除效率,把煙氣中大部分N0x脫除,降 低SCR脫除法的工作壓力,使后續(xù)的直通均流式反應(yīng)塔6的規(guī)模大大減小,催化劑的用量 也大大降低,節(jié)省了裝備投資,降低了運行成本,且過量的還原劑會與煙氣中的未脫除的 N0x在直通均流式反應(yīng)塔6內(nèi),在催化劑的作用下將煙氣中的N0x基本脫除,不僅N0x脫 除效率高,而且氨的泄漏率小。因此,本發(fā)明具有工藝路線合理、N0x脫除效率高、氨泄 漏率小的優(yōu)點,水泥窯N0x煙氣排放濃度可控制在200mg/Nm3以下,并且投資省,運行成 本低,操作方便。
權(quán)利要求
1、一種水泥窯煙氣NOX控制的聯(lián)合裝置,其特征在于包括分解爐、預(yù)熱器、直通均流式反應(yīng)塔、高溫風(fēng)機和還原劑制備供給裝置;分解爐的下端通過煙氣管道與水泥窯的窯尾相通連,在分解爐內(nèi)腔的下部安裝有多把與還原劑制備供給裝置相連的噴槍;分解爐的上端與預(yù)熱器通過煙氣管道相通連,預(yù)熱器的上端經(jīng)煙氣管道與直通均流式反應(yīng)塔上端的進氣口相通連;在直通均流式反應(yīng)塔的中部空腔裝有催化劑模塊,在催化劑模塊的上方設(shè)有聲波清灰器;直通均流式反應(yīng)塔的下端接有灰斗,灰斗的下口接有鎖風(fēng)卸料器,灰斗的側(cè)面設(shè)有出氣口,該出氣口與高溫風(fēng)機相通連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于上述 催化劑模塊包含有板狀催化劑和籠架,板狀催化劑是以鋼絲網(wǎng)作為支撐骨架,在支撐骨架 上通過粘膠涂覆有催化劑粉而制成,其上端大、下端小呈楔塊形;數(shù)塊板狀催化劑分多層 均勻地置于籠架內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于上述 灰斗為偏心式灰斗,可防止粉塵結(jié)拱,導(dǎo)致灰斗堵灰;并在偏心式灰斗的出氣口處設(shè)有百 葉窗式過濾板,以脫除部分粉塵,減少粉塵對高溫風(fēng)機的磨損,過濾出的粉塵直接落入灰 斗內(nèi),由鎖風(fēng)式卸料器輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于在直通均流式反應(yīng)塔的內(nèi)上部設(shè)有使煙氣均勻地通過催化劑模塊的均流板。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于上述還原劑制備供給裝置包含有攪拌罐、儲液罐、壓縮空氣站、泵站;帶有攪拌器的攪拌罐通 過輸送泵與儲存罐的上部相通連;儲液罐與添加泵的輸入端相連,添加泵的輸出端分成兩路, 一路與儲存罐相連,形成多余還原劑溶液的回路,另一路與泵站的進液口相連;泵站的進氣口通過減壓閥與壓縮空氣站相連;泵站的出氣口和出液口分別經(jīng)供液氣管和供液管 及閘板與噴槍相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于上述 安裝于分解爐內(nèi)的多把噴槍,呈二至四層、交錯分布。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水泥窯煙氣NOx控制的聯(lián)合裝置,其特征在于包含有控制柜和煙氣取樣探頭A、探頭B的控制機構(gòu),為控制柜相連的煙氣取樣探頭.A和 B分別置于SCR反應(yīng)爐的進氣口和出氣口處;控制柜還與還原劑供給裝置和聲波清灰器 相連。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水泥窯煙氣NO<sub>X</sub>控制的聯(lián)合裝置。包括分解爐、預(yù)熱器、直通均流式反應(yīng)塔、高溫風(fēng)機和還原劑制備供給裝置;分解爐與水泥窯的窯尾相通連,在分解爐內(nèi)腔的下部安裝有多把噴槍,以噴射過量的還原劑,采用SNCR原理,將煙氣中大部分NOx脫除;分解爐的上端與預(yù)熱器相通連,煙氣與預(yù)熱器中的物料進行熱交換;預(yù)熱器的上端與直通均流式反應(yīng)塔的進氣口相通連,在直通均流式反應(yīng)塔的中部裝有催化劑模塊,再采用SCR原理,煙氣中剩余的NOx及還原劑被還原成N<sub>2</sub>和H<sub>2</sub>O。本發(fā)明將SNCR脫除法和SCR脫除法有機的結(jié)合在一起,具有工藝路線合理、脫除效率高、氨泄漏率小的優(yōu)點,并且投資省,運行成本低,操作方便。
文檔編號B01D53/74GK101322902SQ20081014416
公開日2008年12月17日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者何美華, 俞進旺, 宋正華, 楊正平, 袁海燕, 陳開明 申請人:江蘇中科節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司