CN102500219A - 一种工业炉、窑脱硝系统及其脱硝方法 - Google Patents

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陶迅
沈广灿
孙莉琴
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Abstract

本发明公布了一种工业炉、窑脱硝系统，其特征在于：其包括炉、窑烟道和碱液喷淋塔；在所述烟道上部均布有雾化喷头或喷枪；所述烟道出口与所述碱液喷淋塔烟气入口相连接，喷淋塔内设置有喷淋头。一种工业炉、窑脱硝的方法，在烟气的高温区采用SNCR技术，在烟气管道喷氨或者其他还原剂，进行第一步的脱硝；在烟气的末端采用碱吸收法进行第二次的脱硝处理，两种工艺联合脱硝。在高温区喷氨脱硝的脱硝效率可以达到50%~75%，在喷淋塔通过碱吸收法可以达到60%~75%的脱硝效率；最终经过联合处理效率可以达到80%~95%的脱硝效果。

Description

一种工业炉、窑脱硝系统及其脱硝方法
技术领域
本发明涉及一种工业炉、窑脱硝系统及其脱硝方法。
背景技术
目前国内外研究的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法( SCR) ，选择性非催化还原法( SNCR) ，吸附法，高能等离子体氧化法，碱吸收法，SNCR+SCR联合技术等。 SCR和SNCR在工业上已得到应用，但SCR法存在投资及运行费用高，催化剂易失活，在原有工艺进行改造困难，排放N2O 和NH3 等二次污染物，操作温度范围窄等缺陷；SNCR法存在脱硝效率低，以及氨泄漏等缺点；吸附法存在吸附容量不够大，阻力较大，再生较为复杂等缺点；高能等离子体氧化法存在处理单位体积的烟气能耗较高，所需的设备及维修费用高昂，设备结构复杂等缺点；而碱吸收脱硝技术具有工艺设备简单，操作温度低，耗能少，处理费用低等优点，但是处理效率低。
发明内容
本发明目的在于提供一种工艺设备简单，耗能少，处理费用低且脱硝效率高的一种工业炉、窑脱硝系统及其脱硝方法。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种工业炉、窑脱硝系统，其特征在于：其包括炉、窑烟道和碱液喷淋塔；在所述烟道上部均布有雾化喷头或喷枪；所述烟道出口与所述碱液喷淋塔烟气入口相连接，喷淋塔内设置有喷淋头。
优选的：所述雾化喷头为耐高温喷头。
其进一步特征在于：所述碱液喷淋塔烟气进口设置在喷淋塔中部，烟气出口设置在喷淋塔顶部；所述碱液喷淋塔内设置有多级喷淋和填料；所述碱液喷淋塔底部设置有溶液池，所述溶液池底部通过管道连接有废液池，所述管道上安装有废液泵用于将废液泵至所述废液池；所述溶液池底部还设置有多根出液管道，其上安装有循环泵，循环泵用于将溶液循环泵至各级喷淋头；所述碱液喷淋塔烟气出口处设置有除雾器。
一种工业炉、窑脱硝的方法，包括下列步骤：
（1）工业炉、窑燃烧器产生的烟气进入烟道，炉、窑窑尾烟气烟道的温度约900-1100℃，利用压缩空气通过均布在所述烟道内的雾化喷头或喷枪喷入含有 NHX基的还原剂进行脱硝反应，使还原剂与烟气内的NOX进行充分混合反应达到脱硝效果；
（2）经过烟道出来的烟气送入所述碱液喷淋塔，所述碱液喷淋塔通过溶液泵将配好的碱液通过循环泵泵至各级喷淋头进行循环喷淋，碱液流过填料使气液充分混合接触；将经过碱液喷淋塔洗涤的烟气通过除雾器将其中的水分脱除，减少夹带游离水。
其进一步特征在于：步骤（2）中的碱液通过控制碱的加入量调节碱液PH值，碱液可循环使用直至其中盐溶液将近饱和，废液可排放至废液池。
优选的：所述碱液为氢氧化钠溶液。
本发明在烟气的高温区采用SNCR技术，在烟气管道喷氨或者其他还原剂，进行第一步的脱硝；在烟气的末端采用碱吸收法进行第二次的脱硝处理，两种工艺联合脱硝。
在高温区喷氨脱硝的脱硝效率可以达到50%~75%，在喷淋塔通过碱吸收法可以达到60%~75%的脱硝效率；最终经过联合处理效率可以达到80%~95%的脱硝效果。
本发明的优点是：
   （1）脱硝效率高；
   （2）投资设备费用小；
   （3）设备安装不影响在役工艺的生产和使用；
（4）特别适用无法加装催化剂的锅炉和水泥炉窑等领域。
附图说明
图 1 为本发明SNCR脱硝工艺示意图；
图 2 为本发明碱吸收法脱硝工艺示意图；
1、氨水储槽；2、烟道；3、雾化喷头；4、碱液喷淋塔；5、喷淋头；6、除雾器；7、烟气出口；8、烟气入口；9、溶液池；10、废液泵；11、循环泵；12、碱液储槽；13、废液池。
具体实施方式
如图1、2所示一种适用于锅炉、水泥窑、玻璃窑等工业炉、窑的工业炉、窑脱硝系统，其包括炉、窑烟道2和碱液喷淋塔4；在所述烟道2上部均布有雾化喷头3，所述雾化喷头3为耐高温喷头。所述烟道2出口与所述碱液喷淋塔烟气入口8相连接，所述碱液喷淋塔烟气入口8设置在喷淋塔中部。所述碱液喷淋塔4内设置有多级喷淋头5和填料，塔内件及喷嘴均选用耐腐蚀的PP配件。烟气出口7设置在喷淋塔顶部。所述碱液喷淋塔4底部设置有溶液池9，所述溶液池9底部通过管道连接有废液池13，所述管道上安装有废液泵10用于将废液泵至所述废液池13；所述溶液池9底部还设置有多根出液管道，其上安装有循环泵11，循环泵11用于将溶液循环泵至各级喷淋头5；所述碱液喷淋塔烟气出口7处设置有除雾器6。
一种工业炉、窑脱硝的方法的工艺设计：
    采用SNCR脱硝工艺加氢氧化钠喷淋脱硝工艺双结合模式对水泥炉窑NOX进行处理。
    其一：利用炉窑窑尾烟道烟气（约900-1100℃）的温度，将氨水储槽1中的氨水喷入10%的氨水进行脱硝反应，在烟道2上部均分耐高温雾化喷头3，另在烟道2内负压200-300Pa条件下，利用压缩空气对氨水进行雾化，使氨与烟气内的NOX进行充分混合反应达到脱硝效果。
    其二：碱法脱硝采用的方式，烟道2出来的烟气送入碱液喷淋塔4。碱液喷淋塔4通过泵将在碱液储槽12内配好的碱液通过循环泵11循环喷淋，塔内件及喷嘴均选用耐腐蚀的PP配件，其中的填料一般不需要更换，起到增加气液接触面积的作用，塔内设置多级喷淋，力求将除NOX效果达到最大化。喷淋塔烟气出口7设置除雾器6，将经过洗涤的烟气中的水分脱除，减少夹带游离水，以满足使用时最大效能的要求。
碱液可回收利用，在碱液储槽12内，通过控制碱加入量调节碱液PH值，碱液可循环使用直至其中盐溶液将近饱和。废液可排放至厂区废液池13。
上述只是一个本发明的实施例，在实际使用中还可以在SNCR脱硝工艺中将含有 NHX 基的其他还原剂（如氨气和尿素等），喷入烟道温度为900℃-1100℃的区域。尿素通过安装在屏式过热器区域的喷枪喷入，迅速热分解成 NH3和其它副产物。随后NH3与烟气中的 NOX 进行 SNCR 反应而生成 N2和H2O。
其反应过程如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
     2NO+4NH3+2O2→3N2+6H2O
     6NO2+8NH3→7N2+12H2O
    在氢氧化钠喷淋系统的设计采用一级湿法多级洗涤的工艺路线，在塔内喷射氢氧化钠溶液来吸收NOX生成硝酸盐和亚硝酸盐，同时，在洗涤的过程中可以将烟气中的少量粉尘洗涤干净。
    碱液喷淋塔提供充分的气固缓冲容积，使烟气流量，温度和NOX初始浓度发生快速变化的工况下，碱液喷淋塔能正常，稳定的运行。喷淋区内表面应尽可能光滑，以减少溶液在喷淋区域的停留时间，从而减少结垢和沉淀的可能。喷嘴设计采用高覆盖的低压喷嘴，使烟气和液体充分接触，保证雾化效果并降低循环泵功率。
对溶液池要求确保系统具有良好的耐生产负荷的冲击性与运行的稳定性，其容积应适当放大。对除雾器的基本要求是：高效清除烟气中的雾滴，保证下游烟道清洁，下游设备的可靠运行。除雾器的顶底面都设有清洁水冲洗喷嘴，按程序轮流自动清洗各区域。并监测除雾器的压力降。为补充因热烟气冷却和盐结晶损失的水分，通常是通过除雾器冲洗水来控制碱液喷淋塔液位。碱液喷淋塔内溶液量通过调节洗烟塔内反应物溶液的排放量来控制。溶液池内的PH值通过加入的反应剂量来控制。碱液喷淋塔主要材料内衬玻璃钢。
其反应过程如下：
2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O
    NO2+NO+NaOH→2NaNO2+H2O
2NO+2NaOH+NaClO2→NaNO3+NANO2+NaCl+H2O
前述的碱液也可以为氢氧化钾、氢氧化钡等可溶于水的碱的水溶液。

Claims (6)

1.一种工业炉、窑脱硝系统，其特征在于：其包括炉、窑烟道和碱液喷淋塔；在所述烟道上部均布有雾化喷头或喷枪；所述烟道出口与所述碱液喷淋塔烟气入口相连接，喷淋塔内设置有喷淋头。
2.根据权利要求1所述的一种工业炉、窑脱硝系统，其特征在于：所述雾化喷头为耐高温喷头。
3.根据权利要求1所述的一种工业炉、窑脱硝系统，其特征在于：所述碱液喷淋塔烟气进口设置在喷淋塔中部，烟气出口设置在喷淋塔顶部；所述碱液喷淋塔内设置有多级喷淋和填料；所述碱液喷淋塔底部设置有溶液池，所述溶液池底部通过管道连接有废液池，所述管道上安装有废液泵用于将废液泵至所述废液池；所述溶液池底部还设置有多根出液管道，其上安装有循环泵，循环泵用于将溶液循环泵至各级喷淋头；所述碱液喷淋塔烟气出口处设置有除雾器。
4.一种工业炉、窑脱硝的方法，包括下列步骤：
（1）工业炉、窑燃烧器产生的烟气进入烟道，炉、窑窑尾烟气烟道的温度约900-1100℃，利用压缩空气通过均布在所述烟道内的雾化喷头或喷枪喷入含有 NHX基的还原剂进行脱硝反应，使还原剂与烟气内的NOX进行充分混合反应达到脱硝效果；
（2）经过烟道出来的烟气送入所述碱液喷淋塔，所述碱液喷淋塔通过溶液泵将配好的碱液通过循环泵泵至各级喷淋头进行循环喷淋，碱液流过填料使气液充分混合接触；将经过碱液喷淋塔洗涤的烟气通过除雾器将其中的水分脱除，减少夹带游离水。
5.根据权利要求4所述的一种工业炉、窑脱硝的方法，其特征在于：步骤（2）中的碱液通过控制碱的加入量调节碱液PH值，碱液可循环使用直至其中盐溶液将近饱和，废液可排放至废液池。
6.根据权利要求4或5所述的一种工业炉、窑脱硝的方法，其特征在于：所述碱液为氢氧化钠溶液。
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