本實(shí)用新型屬于水泥窯爐煙脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用氨水作為脫硫劑的水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

火電廠(chǎng)、鋼廠(chǎng)、工業(yè)鍋爐、水泥廠(chǎng)等燃煤設(shè)施生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫，二氧化硫在大氣中會(huì)氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，它是造成酸雨的重要前驅(qū)物?；痣姀S(chǎng)、鋼廠(chǎng)、工業(yè)鍋爐等大都配套建有脫硫設(shè)施，水泥廠(chǎng)由于其在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的硫大部分會(huì)被氧化鈣吸收，所以二氧化硫排放濃度不高，大部分生產(chǎn)線(xiàn)可以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。但有些廠(chǎng)區(qū)原料含硫量過(guò)高，二氧化硫的排放濃度也較高，在200～2000mg/m³不等。近年來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越嚴(yán)格，按照最新水泥企業(yè)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915-2013)中規(guī)定，水泥窯二氧化硫最高排放濃度不超過(guò)200mg/m³，重點(diǎn)地區(qū)低于100mg/m³。因此，對(duì)于二氧化硫超標(biāo)的企業(yè)，迫切需要一套成熟的水泥窯爐脫硫系統(tǒng)。

水泥窯系統(tǒng)中的硫是由原料和燃料帶入：1)、原料中存在的硫酸鹽在預(yù)熱器系統(tǒng)通常不會(huì)形成SO₂氣體，大體上都會(huì)進(jìn)入窯系統(tǒng)。其中一部分硫酸鹽會(huì)在窯內(nèi)高溫帶發(fā)生分解，生成的SO₂氣體隨窯氣向窯尾運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)最低兩級(jí)預(yù)熱器等溫度較低區(qū)域時(shí)，冷凝在溫度較低的生料上，并隨生料沉集一起進(jìn)入窯內(nèi)，形成一個(gè)在預(yù)熱器和窯之間的循環(huán)系統(tǒng)，而未分解的硫酸鹽則會(huì)隨著熟料離開(kāi)窯系統(tǒng)。原料中以其他形式存在的硫(主要以硫化物形式存在)，則會(huì)在300～600℃被氧化生成SO₂氣體，主要發(fā)生在五(四)級(jí)預(yù)熱器的第二級(jí)旋風(fēng)筒或者六級(jí)預(yù)熱器的第三級(jí)旋風(fēng)筒。2)、在預(yù)分解窯系統(tǒng)內(nèi)，燃料由窯頭和分解爐喂入。分解爐燃料燃燒生成的SO₂會(huì)被分解爐存在的大量活性CaO吸收，生成的CaSO₄隨物料經(jīng)最低級(jí)旋風(fēng)筒由窯尾煙室進(jìn)入窯內(nèi)。窯頭喂入的燃料產(chǎn)生的SO₂氣體會(huì)和硫酸鹽在窯內(nèi)高溫帶分解產(chǎn)生的SO₂氣體經(jīng)歷類(lèi)似的歷程。

原料中的硫氧化產(chǎn)生的SO₂在通過(guò)上級(jí)旋風(fēng)筒時(shí)會(huì)被部分吸收，其余則隨廢氣一道從預(yù)熱器排出。如果廢氣用于烘干原料，則SO₂在原料磨中進(jìn)一步被吸收。在溫度低于600℃的情況下，CaCO₃對(duì)SO₂的吸收效率要遠(yuǎn)低于CaO。上面兩級(jí) 預(yù)熱器中CaCO₃分解率極低，且僅有少量CaO被煙氣從高溫部分帶上去，因此吸收效率很低。再加上此時(shí)濕度較低以及排放前的停留時(shí)間較短，SO₂排放濃度可能很高。如果存在有機(jī)硫化物，其氧化行為與硫鐵礦接近。

目前主要的常規(guī)脫硫工藝分為干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫三類(lèi)。干法脫硫工藝包括反應(yīng)劑噴注法、熱生料噴注法等，半干法脫硫主要是噴霧干燥脫硫法，濕法脫硫包括氨法脫硫、雙堿法脫硫、石灰石石膏法等脫硫工藝。

干法及半干法脫硫工藝運(yùn)行成本高，脫硫效率低，應(yīng)用于水泥窯爐有很大的限制。雙堿法、石灰石膏法廣泛應(yīng)用于火電廠(chǎng)、鋼廠(chǎng)、工業(yè)鍋爐等行業(yè)，脫硫效率高，但該類(lèi)型脫硫工藝一次投資較大，運(yùn)行成本高，對(duì)于普通水泥企業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重，也不適用。

水泥生產(chǎn)線(xiàn)具有煙氣量大、物料多級(jí)預(yù)熱、煙氣停留時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，此外窯系統(tǒng)內(nèi)還特有硫的循環(huán)效應(yīng)，使得常規(guī)的脫硫工藝并不適用于水泥窯爐。因此，亟需開(kāi)發(fā)一種水泥窯爐專(zhuān)用的低成本、高效率的脫硫工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用氨水作為脫硫劑的水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中水泥窯爐脫硫效率低的技術(shù)問(wèn)題。

為了解決該技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)，包括氨水儲(chǔ)罐、輸送泵、噴射槍、水泥分解爐、水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)，水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)包括多級(jí)預(yù)熱器，所述氨水儲(chǔ)罐通過(guò)輸送泵與噴射槍連通，噴射槍的噴射點(diǎn)位于第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的出口處，所述噴射槍至少一支；所述輸送泵的出口端與噴射槍之間的管道上設(shè)置有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)中設(shè)置有檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與自動(dòng)控制系統(tǒng)之間電氣連接。

進(jìn)一步改進(jìn)，還包括回流管，所述回流管的一端與氨水輸送泵的出口端連通，另一端與氨水儲(chǔ)罐連通，回流管上設(shè)置有回流閥和氨水輸送壓力表。通過(guò)調(diào)節(jié)回流閥調(diào)節(jié)回流量來(lái)控制氨水輸送壓力，回流管上的壓力表顯示氨水輸送壓力值。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸送泵為兩個(gè)，且并聯(lián)設(shè)置，輸送泵與氨水儲(chǔ)罐之間設(shè)置有系統(tǒng)總閥。兩個(gè)輸送泵交替使用，延長(zhǎng)其使用壽命，且當(dāng)其中一個(gè)損壞時(shí)， 另外一個(gè)開(kāi)啟，保證脫硫系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸送泵的出口端與噴射槍之間的管道上設(shè)置有針閥、電磁流量計(jì)、壓力開(kāi)關(guān)、氨泄露檢測(cè)儀和氨水環(huán)管；其中，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與針閥并聯(lián)設(shè)置，氨水進(jìn)入氨水環(huán)管后均勻分布至每一支氨水噴射槍。針閥為檢修旁路閥門(mén)，另外，當(dāng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥全部打開(kāi)時(shí)流量仍無(wú)法滿(mǎn)足要求可通過(guò)針閥適當(dāng)補(bǔ)充流量。氨水的流量監(jiān)測(cè)通過(guò)電磁流量計(jì)檢測(cè)。壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)中氨水的壓力，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)會(huì)報(bào)警關(guān)停系統(tǒng)，氨泄露檢測(cè)儀檢測(cè)整個(gè)輸送系統(tǒng)是否有氨水泄露，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

進(jìn)一步改進(jìn)，還包括壓縮空氣輸送裝置，包括減壓閥、壓力表、止回閥、和壓縮空氣環(huán)管，壓縮空氣經(jīng)壓縮空氣環(huán)管分配給每一支噴射槍?zhuān)瑖娚錁尀殡p流體噴槍。壓縮空氣壓力位0.3Mpa左右，通過(guò)減壓閥來(lái)保證壓縮空氣壓力，壓力表顯示減壓后的壓縮空氣壓力。止回閥目的是防止氨水倒流至壓縮空氣管道內(nèi)。減壓后的壓縮空氣進(jìn)入壓縮空氣環(huán)管，通過(guò)環(huán)管均勻分配給每支噴射槍。采用雙流體噴槍?zhuān)ㄟ^(guò)壓縮空氣將氨水霧化成霧滴噴入煙道內(nèi)，增加和二氧化硫的接觸面積，提高反應(yīng)效率。

氨水通過(guò)卸氨泵將槽罐車(chē)內(nèi)的氨水轉(zhuǎn)移至氨水儲(chǔ)罐內(nèi)，水泥廠(chǎng)內(nèi)會(huì)建有SNCR脫硝系統(tǒng)，采用氨水作為還原劑的脫硝系統(tǒng)設(shè)有卸氨泵及氨水儲(chǔ)罐，所以本實(shí)用新型無(wú)需另設(shè)卸氨泵和氨水儲(chǔ)罐以節(jié)省投資，本實(shí)用新型水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)可以利用SNCR脫硝系統(tǒng)的設(shè)備，大部分設(shè)備可以和脫硝系統(tǒng)共用，減少一次投資成本，運(yùn)行管理方便。

進(jìn)一步改進(jìn)，所述噴射槍為多支，噴射點(diǎn)均勻設(shè)置在第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的內(nèi)壁上，噴射槍的噴射角度為20-40度，噴射槍為側(cè)噴式噴槍?zhuān)宜袊娚錁尩膫?cè)噴偏轉(zhuǎn)方向相同，偏轉(zhuǎn)角度為0-30度。通過(guò)將噴射槍設(shè)置為側(cè)噴式，使氨水噴霧在煙道內(nèi)形成環(huán)向旋流流場(chǎng)，充分保證覆蓋面積。因?yàn)橹眹娛絿姌屧诃h(huán)形煙道的煙道壁附近有較大的盲區(qū)，而中心區(qū)域重疊部分較多，所以采用側(cè)噴式噴槍可以減少盲區(qū)和重疊區(qū)域，增加覆蓋面積。

一種采用水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫的方法，包括如下步驟：

步驟一、配置15％-25％的氨水，并輸送到氨水儲(chǔ)罐中；

步驟二、通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定SO₂濃度預(yù)設(shè)值，檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)水泥窯 預(yù)分解系統(tǒng)煙氣中SO₂濃度，并將實(shí)測(cè)值傳送給自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)值與實(shí)測(cè)值的偏差實(shí)時(shí)計(jì)算、調(diào)整氨水的噴射量；

步驟三、按照步驟二中計(jì)算得出的氨水噴射量，將氨水經(jīng)輸送泵增壓后注入噴射槍后噴射在水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)，噴射位于水泥窯爐第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的出口處，第二級(jí)預(yù)熱器出口處的溫度為350～500℃；噴入的氨水與煙氣中SO₂發(fā)生脫硫反應(yīng)：

SO₂吸收過(guò)程：2NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃ (1-1)；

氧化過(guò)程：(NH₄)₂SO₃+O₂→(NH₄)₂SO₄ (1-2)；

分解反應(yīng)：3(NH₄)₂SO₄→4NH₃+N₂+3SO₂+6H₂O (1-3)；

再吸收過(guò)程：2SO₂+2CaO+O₂→2CaSO₄ (1-4)；

其中，SO₂吸收過(guò)程和(NH₄)₂SO₃氧化過(guò)程發(fā)生在第二級(jí)預(yù)熱器中，煙氣中富含有10％左右的氧氣。在第二級(jí)旋風(fēng)筒中氨水和SO₂發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸銨，在富氧條件下亞硫酸銨會(huì)被氧化成硫酸銨，硫酸銨附著在生料上隨物料向下落，此時(shí)溫度會(huì)升高，硫酸銨在280℃開(kāi)始分解，在500℃以上具有較高的分解率，在513℃以上完全分解，分解后產(chǎn)生NH₃、N₂、SO₂和H₂O，產(chǎn)生的SO₂一部分被生料中CaO吸收生成CaSO₄進(jìn)入分解爐，部分CaSO₄高溫分解參與水泥窯系統(tǒng)的硫循環(huán)過(guò)程，未分解的CaSO₄被排出窯系統(tǒng)；另一部分隨煙氣上升的SO₂進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器中繼續(xù)和氨水反應(yīng)生成硫酸銨，形成循環(huán)，直至大部分的SO₂都被固化排出。

脫硫效率最主要影響因素是噴射反應(yīng)區(qū)的位置，氨水噴射點(diǎn)的位置選取主要考慮以下幾個(gè)因素：

1)噴射點(diǎn)應(yīng)該位于窯系統(tǒng)SO₂產(chǎn)生位置之后，根據(jù)水泥窯系統(tǒng)SO₂產(chǎn)生機(jī)理，生料中的硫化物在300～600℃被氧化生成SO₂氣體，主要發(fā)生在五(四)級(jí)預(yù)熱器的第二級(jí)旋風(fēng)筒或者六級(jí)預(yù)熱器的第三級(jí)旋風(fēng)筒。

2)脫硫反應(yīng)區(qū)要避免溫度過(guò)高，因?yàn)槊摿虍a(chǎn)物硫酸銨高溫會(huì)瞬間分解，造成脫硫效率降低。脫硫劑吸收SO₂后主要產(chǎn)生硫酸銨、亞硫酸銨，亞硫酸銨會(huì)被氧化成硫酸銨，硫酸銨在280℃開(kāi)始分解，在500℃以上具有較高的分解率，在513℃以上完全分解。水泥窯爐第二級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度一般為350～500℃，第三級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度為550～650℃。

3)噴射點(diǎn)選取在水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)，可以將脫硫反應(yīng)生成物隨生料帶入下一級(jí)的旋風(fēng)筒內(nèi)，參與窯系統(tǒng)的硫循環(huán)，甚至直接隨孰料直接排出，整個(gè)系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本會(huì)大幅減少。

因此，本實(shí)用新型將噴氨位置設(shè)置在第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)口出口處，可以同時(shí)滿(mǎn)足以上三個(gè)要求，達(dá)到提高脫硫效率、降低脫硫成本的目的。

本實(shí)用新型所涉及的脫硫工藝在開(kāi)始噴氨水后，SO₂濃度由初始值降至排放限值100mg/m³以下需要20～30min，主要是因?yàn)槊摿蚍磻?yīng)生成的硫酸銨隨物料進(jìn)入更高級(jí)的旋風(fēng)筒內(nèi)后會(huì)產(chǎn)生在高溫狀態(tài)下分解產(chǎn)生N₂、NH₃、SO₂，分解產(chǎn)生的SO2隨著煙氣向上運(yùn)動(dòng)后會(huì)重新被氨水吸收，形成一個(gè)SO₂的循環(huán)。部分SO₂被窯系統(tǒng)內(nèi)的CaO吸收并氧化生產(chǎn)硫酸鈣，進(jìn)入窯系統(tǒng)參與窯系統(tǒng)自身的硫循環(huán)，最終固化排出。因此，開(kāi)始噴氨水后SO₂不會(huì)瞬間降低，會(huì)慢慢的減少，實(shí)際的工程案例也證明如此。

另外，CaCO₃本身對(duì)SO₂的吸收效率很低，但是噴入的氨水中含有水分，水和SO₂反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸和和生料中的CaCO₃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂和CaSO₃，水的存在會(huì)促進(jìn)CaCO₃對(duì)SO₂的吸收效果，CaSO₃在O₂存在的情況下會(huì)被氧化成CaSO₄，CaSO₄隨物料進(jìn)入窯系統(tǒng)，參與窯系統(tǒng)的硫循環(huán)或被排出。由于水泥窯爐煙氣溫度一般都比較高，水與SO₂反應(yīng)停留時(shí)間短，因此該部分反應(yīng)發(fā)生的量較少。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1、根據(jù)水泥窯爐二氧化硫的產(chǎn)生機(jī)理，原料中的硫化物在第三級(jí)旋風(fēng)筒附近開(kāi)始生成二氧化硫，脫硫劑噴射區(qū)要位于二氧化硫產(chǎn)生位置之后，以保證脫硫效果，同時(shí)要避免噴射區(qū)溫度過(guò)高，直接將硫酸銨分解。因此噴射區(qū)一般位于五級(jí)旋風(fēng)筒的第二級(jí)出口，提高脫硫效果。本實(shí)用新型脫硫效率可達(dá)95％以上，脫硫效率高；通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)、檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)計(jì)算、調(diào)整氨水的噴射量，SO₂和氨水中NH3摩爾比1:2-1:2.5，運(yùn)行成本低。

2、本實(shí)用新型所涉及的脫硫工藝可根據(jù)二氧化硫排放濃度實(shí)時(shí)調(diào)整氨水流量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，保證脫硫效率，精確控制氨水流量的同時(shí)，避免氨逃逸過(guò)高造成設(shè)備腐蝕。

3、本實(shí)用新型的脫硫劑輸送單元采用多級(jí)離心泵輸送，計(jì)量分配系統(tǒng)采用氣動(dòng) 調(diào)節(jié)閥控制流量。輸送和計(jì)量分配系統(tǒng)集成為一套設(shè)備，模塊化設(shè)計(jì)，占地面積小，施工工期短，控制系統(tǒng)可并入到原有脫硝系統(tǒng)，或獨(dú)立設(shè)計(jì)一套新的系統(tǒng)，運(yùn)行管理方便。

4、本實(shí)用新型采用雙流體噴槍?zhuān)捎铆h(huán)向旋流的方式將脫硫劑噴入煙道內(nèi)，保證覆蓋面積及停留時(shí)間以達(dá)到最佳的脫硫效率。

5、本實(shí)用新型采用氨水作為脫硫劑，在高溫條件下運(yùn)行，投資成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)窯系統(tǒng)的影響較小。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型水泥分解爐、水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)示意圖。

圖3是實(shí)施例一中側(cè)噴式流場(chǎng)分布示意圖。

圖4是對(duì)比例一中直噴式流場(chǎng)分布示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

實(shí)施例一：

如圖1所示，一種水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)，氨水通過(guò)卸氨泵1將槽罐車(chē)內(nèi)的氨水轉(zhuǎn)移至氨水儲(chǔ)罐2內(nèi)，水泥廠(chǎng)內(nèi)會(huì)建有SNCR脫硝系統(tǒng)，采用氨水作為還原劑的脫硝系統(tǒng)會(huì)設(shè)有卸氨泵及氨水儲(chǔ)罐，所以本實(shí)用新型一般不另設(shè)卸氨泵1和氨水儲(chǔ)罐2以節(jié)省投資。在氨水儲(chǔ)罐出口設(shè)有開(kāi)/停脫硫系統(tǒng)氨水供應(yīng)的總閥3和開(kāi)/停脫硝系統(tǒng)氨水供應(yīng)的第二總閥4，以便隨時(shí)切換不同系統(tǒng)的氨水供應(yīng)。

在本實(shí)施例中，脫硫系統(tǒng)采用兩個(gè)離心輸送泵5輸送氨水，一用一備，通過(guò)調(diào)節(jié)回流閥6調(diào)節(jié)回流量來(lái)控制氨水的輸送壓力，回流管上的氨水輸送壓力表7顯示氨水輸送壓力。氨水的流量通過(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥8的閥門(mén)開(kāi)度來(lái)控制，可根據(jù)窯尾在線(xiàn)檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)SO₂的濃度來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。針閥9為檢修旁路閥門(mén)；另外，當(dāng)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥8氨水輸送全部打開(kāi)時(shí)氨水的流量仍無(wú)法滿(mǎn)足要求，可通過(guò)針閥9適當(dāng)補(bǔ)充氨水流量。氨水的流量監(jiān)測(cè)通過(guò)電磁流量計(jì)10檢測(cè)。壓力開(kāi)關(guān)11檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的壓力，壓力過(guò)高時(shí)會(huì)報(bào)警關(guān)停系統(tǒng)，氨泄露檢測(cè)儀12檢測(cè)整個(gè)輸送系統(tǒng)是否有氨水泄露，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

氨水進(jìn)入氨水環(huán)管17后均勻分布至每一只噴射槍18。噴射槍18采用雙流體噴槍?zhuān)脡嚎s空氣將氨水噴入煙道內(nèi)。壓縮空氣壓力位0.3Mpa左右，通過(guò)減壓閥13來(lái)保證壓縮空氣壓力，壓力表14顯示減壓后的壓縮空氣壓力。止回閥15目的是防止氨水倒流至壓縮空氣管道內(nèi)。減壓后的壓縮空氣進(jìn)入壓縮空氣環(huán)管，通過(guò)環(huán)管均勻分配到每只噴槍。

當(dāng)氨水進(jìn)入噴射區(qū)，根據(jù)高溫氨法反應(yīng)機(jī)理及水泥窯爐SO₂產(chǎn)生機(jī)理，噴射區(qū)溫度不能過(guò)高，防止硫酸銨分解，還需保證所有的爐內(nèi)產(chǎn)生的SO₂都經(jīng)過(guò)反應(yīng)區(qū)域，最合適的位置位于二級(jí)旋風(fēng)筒出口煙道上，如圖2所示。

如圖3所示，設(shè)六支噴射槍?zhuān)诙?jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的直徑為6m，噴射槍霧化距離均取3.5m，噴射角度為30°，采用側(cè)噴式噴射槍?zhuān)D(zhuǎn)角度α為19°，則六支直噴槍的煙道截面氨水噴霧覆蓋率為44.66％。

側(cè)噴槍噴射角度α的選取方式為：根據(jù)噴槍數(shù)量n將煙道直徑等分為n個(gè)噴射點(diǎn)，連接相鄰噴射點(diǎn)AB，取AB的中線(xiàn)C，連接OC，OC的中點(diǎn)D與噴射點(diǎn)A的連線(xiàn)為噴射中心線(xiàn)，AD與OA的夾角為噴射角α，經(jīng)過(guò)計(jì)算，該噴射角的覆蓋面積較直噴式噴槍的覆蓋面積有較大提升，從而達(dá)到提高反應(yīng)效率，降低氨水耗量的目的。

對(duì)比例一：

如圖4所示，設(shè)六支噴射槍?zhuān)捎弥眹娛皆O(shè)置，即第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的直徑為6m，噴射槍霧化距離均取3.5m，噴射角度為30°，其他與實(shí)施例一中相同。經(jīng)計(jì)算，六支直噴槍的煙道截面氨水噴霧覆蓋率為34.95％。

實(shí)施例一和對(duì)比例一比較：

經(jīng)對(duì)比，采用側(cè)噴式噴射槍相對(duì)與直噴式設(shè)置，覆蓋率比直噴式噴槍增加了9.71％，從而達(dá)到提高脫硫反應(yīng)效率，降低氨水耗量的目的。

實(shí)施例二：

一種采用水泥窯爐煙氣脫硫系統(tǒng)進(jìn)行脫硫的方法，包括如下步驟：

步驟一、配置15％-25％的氨水，并輸送到氨水儲(chǔ)罐中；

步驟二、通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定SO₂濃度預(yù)設(shè)值，檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)煙氣中SO₂濃度，并將實(shí)測(cè)值傳送給自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)值與實(shí)測(cè)值的偏差實(shí)時(shí)計(jì)算、調(diào)整氨水的噴射量；

步驟三、按照步驟二中計(jì)算得出的氨水噴射量，將氨水經(jīng)輸送泵增壓后注入噴射槍后噴射在水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)，噴射位于水泥窯爐第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)筒的出口處，第二級(jí)預(yù)熱器出口處的溫度為350～500℃；噴入的氨水與煙氣中SO₂發(fā)生脫硫反應(yīng)：

SO₂吸收過(guò)程：2NH₃+H₂O+SO₂→(NH₄)₂SO₃ (1-1)；

氧化過(guò)程：(NH₄)₂SO₃+O₂→(NH₄)₂SO₄ (1-2)；

分解反應(yīng)：3(NH₄)₂SO₄→4NH₃+N₂+3SO₂+6H₂O (1-3)；

再吸收過(guò)程：2SO₂+2CaO+O₂→2CaSO₄ (1-4)；

其中，SO₂吸收過(guò)程和(NH₄)₂SO₃氧化過(guò)程發(fā)生在第二級(jí)預(yù)熱器中，煙氣中富含有10％左右的氧氣。在第二級(jí)旋風(fēng)筒中氨水和SO₂發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸銨，在富氧條件下亞硫酸銨會(huì)被氧化成硫酸銨，硫酸銨附著在生料上隨物料向下落，此時(shí)溫度會(huì)升高，硫酸銨在280℃開(kāi)始分解，在500℃以上具有較高的分解率，在513℃以上完全分解，分解后產(chǎn)生NH₃、N₂、SO₂和H₂O，產(chǎn)生的SO₂一部分被生料中CaO吸收生成CaSO₄進(jìn)入分解爐，部分CaSO₄高溫分解參與水泥窯系統(tǒng)的硫循環(huán)過(guò)程，未分解的CaSO₄被排出窯系統(tǒng)；另一部分隨煙氣上升的SO₂進(jìn)入第二級(jí)預(yù)熱器中繼續(xù)和氨水反應(yīng)生成硫酸銨，形成循環(huán)，直至大部分的SO₂都被固化排出。

脫硫效率最主要影響因素是噴射反應(yīng)區(qū)的位置，氨水噴射點(diǎn)的位置選取主要考慮以下幾個(gè)因素：

1)噴射點(diǎn)應(yīng)該位于窯系統(tǒng)SO₂產(chǎn)生位置之后，根據(jù)水泥窯系統(tǒng)SO₂產(chǎn)生機(jī)理，生料中的硫化物在300～600℃被氧化生成SO₂氣體，主要發(fā)生在五(四)級(jí)預(yù)熱器的第二級(jí)旋風(fēng)筒或者六級(jí)預(yù)熱器的第三級(jí)旋風(fēng)筒。

2)脫硫反應(yīng)區(qū)要避免溫度過(guò)高，因?yàn)槊摿虍a(chǎn)物硫酸銨高溫會(huì)瞬間分解，造成脫硫效率降低。脫硫劑吸收SO₂后主要產(chǎn)生硫酸銨、亞硫酸銨，亞硫酸銨會(huì)被氧化成硫酸銨，硫酸銨在280℃開(kāi)始分解，在500℃以上具有較高的分解率，在513℃以上完全分解。水泥窯爐第二級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度一般為350～500℃，第三級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度為550～650℃。

3)噴射點(diǎn)選取在水泥窯預(yù)分解系統(tǒng)內(nèi)，可以將脫硫反應(yīng)生成物隨生料帶入下一級(jí)的旋風(fēng)筒內(nèi)，參與窯系統(tǒng)的硫循環(huán)，甚至直接隨孰料直接排出，整個(gè)系統(tǒng) 投資及運(yùn)行成本會(huì)大幅減少。

因此，本實(shí)用新型將噴氨位置設(shè)置在第二級(jí)預(yù)熱器旋風(fēng)口出口處，可以同時(shí)滿(mǎn)足以上三個(gè)要求，達(dá)到提高脫硫效率、降低脫硫成本的目的。

本實(shí)用新型所涉及的脫硫工藝在開(kāi)始噴氨水后，SO₂濃度由初始值降至排放限值100mg/m³以下需要20～30min，主要是因?yàn)槊摿蚍磻?yīng)生成的硫酸銨隨物料進(jìn)入更高級(jí)的旋風(fēng)筒內(nèi)后會(huì)產(chǎn)生在高溫狀態(tài)下分解產(chǎn)生N₂、NH₃、SO₂，分解產(chǎn)生的SO2隨著煙氣向上運(yùn)動(dòng)后會(huì)重新被氨水吸收，形成一個(gè)SO₂的循環(huán)。部分SO₂被窯系統(tǒng)內(nèi)的CaO吸收并氧化生產(chǎn)硫酸鈣，進(jìn)入窯系統(tǒng)參與窯系統(tǒng)自身的硫循環(huán)，最終固化排出。因此，開(kāi)始噴氨水后SO₂不會(huì)瞬間降低，會(huì)慢慢的減少，實(shí)際的工程案例也證明如此。

另外，CaCO₃本身對(duì)SO₂的吸收效率很低，但是噴入的氨水中含有水分，水和SO₂反應(yīng)生成亞硫酸，亞硫酸和和生料中的CaCO₃發(fā)生反應(yīng)生成CO₂和CaSO₃，水的存在會(huì)促進(jìn)CaCO₃對(duì)SO₂的吸收效果，CaSO₃在O₂存在的情況下會(huì)被氧化成CaSO₄，CaSO₄隨物料進(jìn)入窯系統(tǒng)，參與窯系統(tǒng)的硫循環(huán)或被排出。由于水泥窯爐煙氣溫度一般都比較高，水與SO₂反應(yīng)停留時(shí)間短，因此該部分反應(yīng)發(fā)生的量較少。

本實(shí)用新型中未做特別說(shuō)明的均為現(xiàn)有技術(shù)或者通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)，而且本實(shí)用新型中所述具體實(shí)施案例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施案例而已，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。