CN102974207B

CN102974207B - 用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法及装置

Info

Publication number: CN102974207B
Application number: CN201210442886.6A
Authority: CN
Inventors: 岑超平; 陈志航; 唐志雄; 曾环木; 陈定盛; 方平; 陈雄波
Original assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Current assignee: South China Institute of Environmental Science of Ministry of Ecology and Environment
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN102974207A

Abstract

本发明公开了一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的脱硝固硫剂及利用其进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法及装置。该脱硝固硫剂包括质量百分比浓度为15～25%的还原剂和质量百分比浓度为30～55%的固硫剂。该装置包括脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统、脱硝固硫剂喷射系统及自动控制系统，其中，脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统和脱硝固硫剂喷射系统依次连接；自动控制系统分别与脱硝固硫剂配制系统和喷射系统连接。本发明提供的特有的脱硝固硫剂，分两路喷入水泥回转窑的喷口位置特殊，与传统的SCR脱硝、湿法脱硫等技术相比无需改动原有生产工艺，具有操控简单、经济高效的特点。

Description

用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法及装置

技术领域

本发明属于水泥窑炉烟气污染物控制技术领域，具体涉及一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法及装置。

背景技术

火电、水泥、钢铁等行业是大气污染物的主要固定排放源。面对日益严峻的大气污染问题，我国已提出“十二五”期间氮氧化物（NO_x）降低10％、二氧化硫（SO₂）降低8%的约束性指标。广东省已率先颁布了更严格的《水泥工业大气污染物排放标准》（DB44/818-2010），规定氮氧化物、SO₂排放浓度最高限制为550mg/m³、100mg/m³。目前水泥窑烟气NO_x排放浓度普遍在800~1100mg/m³，部分水泥厂由于原料中硫含量高，造成SO₂排放浓度高达500mg/m³以上。因此，水泥行业烟气脱硝脱硫势在必行。

采用分段燃烧等源头控制技术降低水泥窑氮氧化物产生量已难以满足日益严格的排放标准，以氨为还原剂选择性催化还原（SCR）、选择性非催化还原（SNCR）技术是目前工业应用最为广泛的固定源脱硝技术。如中国专利“水泥窑燃烧废气处理装置及处理方法”（申请号：200580046123.8）、“一种应用在水泥行业的脱硝系统”（申请号：201120207978.7）、“一种水泥窑炉烟气脱硝工艺及脱硝装置”（申请号：201110402436.X）等都采用SCR技术进行水泥窑烟气脱硝，但此类技术由于SCR催化剂在水泥烟气高尘、高温环境下存在堵塞、中毒、磨损严重等问题，造成运行费用高昂，在水泥行业脱硝中实际应用极少。而SNCR技术具有操作简单、运行费用较低等优点，且对水泥生产工艺改动较少，特别适用于高温的水泥烟气脱硝，如中国专利“一种降低水泥窑氮氧化物排放的方法”（申请号：03129932.6）、“一种水泥厂烟气脱硝智能控制系统”（申请号：201210061363.7）、“一种降低水泥回转窑烧成带区域氮氧化物排放量的方法及专用设备”（201210165337.）等均涉及此类技术，采用的还原剂一般为氨水，喷入的位置或分解炉或回转窑内。

上述这些方法只能降低水泥生产过程的部分氮氧化物，且对于SO₂不具减排效果，难以在高硫水泥窑烟气中实现同时脱硝脱硫，因此，为了适应新的环境标准和工业需求，开发一种能同时去除水泥回转窑烟气中NO_x、SO₂的工艺及装置显得尤为重要。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的脱硝固硫剂；该脱硝固硫剂是由还原剂和固硫剂组成的混合悬浊乳液。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述脱硝固硫剂进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的装置。

本发明的再一目的在于提供一种利用上述装置进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法，通过脱硝固硫剂配制系统制备特定的脱硝固硫剂，将以上脱硝固硫剂通过20Kg/cm²压缩空气加压由雾化喷嘴雾化，分两路分别喷入温度为700~1200℃的水泥回转窑预分解炉顶部及预分解炉与预热器管道连接处，并与烟气充分混合，脱硝固硫剂中的还原剂选择性非催化烟气中的NO_x还原为无害的N₂，脱硝固硫剂中的固硫剂与烟气中的SO₂反应形成硫酸盐等固体，可以同时高效脱除水泥窑烟气中的NO_x、SO₂。

本发明的目的通过下述工艺方案实现：一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的脱硝固硫剂，该脱硝固硫剂包括质量百分比浓度为15~25%的还原剂和质量百分比浓度为30~55%的固硫剂；所述还原剂为氨水或尿素；所述固硫剂为NaOH、Na₂CO₃、CaCO₃、Mg(OH)₂、CaO、Fe₂O₃和MgO中的两种以上。

一种应用上述的脱硝固硫剂进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的装置，该装置包括脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统、脱硝固硫剂喷射系统及自动控制系统，其中，脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统和脱硝固硫剂喷射系统依次连接；自动控制系统分别与脱硝固硫剂配制系统和喷射系统连接。

所述脱硝固硫剂配制系统包括还原剂储存罐、固硫剂储存罐、还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机、混合溶解罐、除盐水管道和配制系统输出泵；还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水管道的出口伸入混合溶解罐；电热控温装置A和搅拌器A设置在混合溶解罐的内部；除盐水管道上设置除盐水电子流量计；还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水电子流量计，分别与自动控制系统连接。

所述脱硝固硫剂储存系统包括脱硝固硫剂储存罐和储存系统输出泵；电热控温装置B和搅拌器B设置在脱硝固硫剂储存罐的内部；脱硝固硫剂储存系统与脱硝固硫剂配制系统之间以管道相连，管道上设置配制系统输出泵和电热控温装置C。

所述脱硝固硫剂喷射系统包括一级脱硝固硫剂电子流量计、二级脱硝固硫剂电子流量计、一级单向阀、二级单向阀、空气压缩机、带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪；一级脱硝固硫剂电子流量计、一级单向阀和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪依次连接，二级脱硝固硫剂电子流量计、二级单向阀和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪依次连接；空气压缩机连接在一级单向阀和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪之间的管道上，同时连接在二级单向阀和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪之间的管道上；一级脱硝固硫剂电子流量计和二级脱硝固硫剂电子流量计，分别与自动控制系统连接；脱硝固硫剂喷射系统与脱硝固硫剂储存系统之间以管道相连，管道上设置储存系统输出泵和电热控温装置D。

所述带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪分别伸入水泥回转窑的预分解炉顶部，和预分解炉与预热器管道连接处。

所述自动控制系统包括烟气分析仪和可编程逻辑控制装置；所述可编程逻辑控制装置通过数据信号线与烟气分析仪、还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机、除盐水电子流量计、一级脱硝固硫剂电子流量计以及二级脱硝固硫剂电子流量计连接；所述烟气分析仪的采样管道伸入水泥回转窑预分解炉中，与带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪之前的烟道连接。

所述脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统和脱硝固硫剂喷射系统内各装置以及各连接管道所用材质均为不锈钢。

一种利用上述装置进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法，包括以下操作步骤：

（1）自动控制系统输出指令至还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水电子流量计；还原剂经还原剂称重给料机称重、固硫剂经称重给料机称重后进入混合溶解罐；除盐水的用量经过除盐水电子流量计的控制，经除盐水管道输入混合溶解罐；加热溶解，得到温度为30～60℃、还原剂质量百分比浓度为15～25%、固硫剂质量百分比浓度30～55%的脱硝固硫剂；

（2）将步骤（1）制备的脱硝固硫剂输送到脱硝固硫剂储存罐中，控制脱硝固硫剂储存罐的温度为40～60℃；

（3）自动控制系统的可编程逻辑控制装置接收到烟气分析仪得出的NO_x和SO₂浓度数据，根据烟气中NO_x和SO₂浓度数据，按照烟气中的NO_x和脱硝固硫剂中的NH₃摩尔比1︰0.8～1︰2、烟气中的SO₂和脱硝固硫剂中的金属阳离子摩尔比1︰1～1︰2的比例，计算脱硝固硫剂添加量；

（4）自动控制系统输出指令至一级脱硝固硫剂电子流量计和二级脱硝固硫剂电子流量计，按照步骤（3）计算得出的脱硝固硫剂添加量将脱硝固硫剂注入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪；

（5）控制空气压缩机压缩空气压力在20Kg/cm²，将脱硝固硫剂通过带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪的雾化喷嘴雾化，分别喷入水泥回转窑的预分解炉顶部，和预分解炉与预热器管道连接处，与烟气混合进行同时脱硝脱硫反应。

步骤（5）所述水泥回转窑的预分解炉顶部的温度为700～1200℃。

本发明相对现有技术，具有如下的优点及有益效果：

本发明涉及的用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的工艺，结合选择性非催化还原和液相吸收技术的优点，在实现高效脱除水泥回转窑烟气中高浓度NO_x的同时，解决了部分水泥窑由于原料含硫量高造成的SO₂排放超标难题，这是普通的SNCR脱硝技术所不具备的；本发明提供的特有的脱硝固硫剂，分两路喷入水泥回转窑的喷口位置特殊，与传统的SCR脱硝、湿法脱硫等技术相比无需改动原有生产工艺，具有操控简单、经济高效的特点。

附图说明

图1为本发明用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的工艺流程图，其中：

5为回转窑，3-4为预分解炉，6为第五级预热器，7为第四级预热器，8为第三级预热器，9为第二级预热器，10为第一级预热器，11为冷却机，12为三次风管，2-1为脱硝固硫剂储存罐，3-3为空气压缩机，2-5为脱硝固硫剂输出泵，3-1为一级脱硝固硫剂电子流量计，3-2为二级脱硝固硫剂电子流量计，3-8为一级单向阀，3-8’为二级单向阀，3-6为带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪，3-7为带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪。

图2为用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的装置示意图，其中：

1为脱硝固硫剂配制系统，2为脱硝固硫剂储存系统，3为脱硝固硫剂喷射系统，4为自动控制系统；

1-1为还原剂储存罐，1-2为固硫剂储存罐，1-3为还原剂称重给料机，1-4为固硫剂称重给料机，1-5为混合溶解罐，1-6为搅拌器A，1-7为电热控温装置A，1-8为除盐水电子流量计，1-9为配制系统输出泵，1-10为除盐水管道；

2-1为脱硝固硫剂储存罐，2-2为搅拌器B，2-3为电热控温装置C，2-4为电热控温装置B，2-5为储存系统输出泵；

3-1为一级脱硝固硫剂电子流量计，3-2为二级脱硝固硫剂电子流量计，3-3为空气压缩机，3-4为预分解炉，3-5为电热控温装置D，3-6为带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪，3-7为带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪，3-8为一级单向阀，3-8’为二级单向阀；

4-1为烟气分析仪，4-2为可编程逻辑控制装置。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细的描述，但本发明实施方式不限于此。

实施例1

一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的工艺流程，如图1所示，包括水泥熟料生产系统和脱硝固硫剂喷射系统，水泥熟料生产系统由回转窑5，预分解炉3-4，第五级预热器6，第四级预热器7，第三级预热器8，第二级预热器9，为第一级预热器10，冷却机11，三次风管12组成；配制好的脱硝固硫剂通过输出泵2-5由储存罐2-1输送至一级脱硝固硫剂电子流量计3-1以及二级脱硝固硫剂电子流量计3-2，一定量的脱硝固硫剂在空气压缩机3-3的加压下通过一级单向阀3-8和二级单向阀3-8’分别进入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7，通过喷枪喷嘴雾化喷入预分解炉顶部和预分解炉与预热器管道连接处，与高温烟气混合达到同时脱硝脱硫的目的。

实施例2

一种用于水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的装置，如图2所示：该装置包括脱硝固硫剂配制系统1、脱硝固硫剂储存系统2、脱硝固硫剂喷射系统3及自动控制系统4，其中，脱硝固硫剂配制系统1、脱硝固硫剂储存系统2和脱硝固硫剂喷射系统3依次连接；自动控制系统4分别与脱硝固硫剂配制系统1和脱硝固硫剂喷射系统3连接。

脱硝固硫剂配制系统1包括还原剂储存罐1-1、固硫剂储存罐1-2、还原剂称重给料机1-3、固硫剂称重给料机1-4、混合溶解罐1-5、除盐水管道1-10和用于将配制好的脱硝固硫剂输送到脱硝固硫剂储存系统的配制系统输出泵1-9；还原剂称重给料机1-3、固硫剂称重给料机1-4和除盐水管道1-10的出口伸入混合溶解罐1-5；电热控温装置A 1-7和搅拌器A1-6设置在混合溶解罐1-5的内部；除盐水管道1-10上设置由自动控制系统4控制的除盐水电子流量计1-8；还原剂称重给料机1-3、固硫剂称重给料机1-4和除盐水电子流量计1-8，分别与自动控制系统4连接；除盐水管道1-10自动控制系统4通过控制还原剂称重给料机1-3、固硫剂称重给料机1-4和除盐水电子流量计1-8，从而在混合溶解罐1-5中通过除盐水将可溶性的尿素、NaOH、Na₂CO₃等溶解，并将难溶的CaO、MgO等充分分散，搅拌形成均匀的混合悬浊乳液体系，得到预期浓度的脱硝固硫剂。

脱硝固硫剂储存系统2包括脱硝固硫剂储存罐2-1和用于将脱硝固硫剂输送到脱硝固硫剂喷射系统3的储存系统输出泵2-3；电热控温装置B和搅拌器B设置在脱硝固硫剂储存罐2-1的内部，保持脱硝固硫剂的混合悬浊乳液体系分散状态；脱硝固硫剂储存系统2与脱硝固硫剂配制系统1之间以管道相连，管道上设置配制系统输出泵1-9和电热控温装置C2-3。

脱硝固硫剂喷射系统3包括一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、二级脱硝固硫剂电子流量计3-2、一级单向阀3-8、二级单向阀3-8’、空气压缩机3-3、带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7；一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、一级单向阀3-8和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6依次连接，二级脱硝固硫剂电子流量计3-2、二级单向阀3-8’和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7依次连接；空气压缩机3-3连接在一级单向阀3-8和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6之间的管道上，同时连接在二级单向阀3-8’和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7之间的管道上，通过空气压缩机3-3产生的高压空气将脱硝固硫剂送入喷枪雾化；一级脱硝固硫剂电子流量计3-1和二级脱硝固硫剂电子流量计3-2，分别与自动控制系统4连接；脱硝固硫剂喷射系统3与脱硝固硫剂储存系统2之间以管道相连，管道上设置储存系统输出泵2-5和电热控温装置D3-5；所述带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7分别伸入水泥回转窑的预分解炉3-4顶部，和预分解炉3-4与预热器管道连接处。

,自动控制系统4包括烟气分析仪4-1（烟气分析仪4-1为烟气NO_x、SO₂分析仪）和可编程逻辑控制装置4-2；可编程逻辑控制装置4-2通过数据信号线分别与烟气分析仪4-1、还原剂称重给料机1-3、固硫剂称重给料机1-4、除盐水电子流量计1-8、一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、二级脱硝固硫剂电子流量计3-2连接；烟气分析仪4-1的采样管道与带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6之前的烟道连接；烟气分析仪4-1即时对烟气采集并检测NO_x、SO₂浓度，可编程逻辑控制装置4-2根据的采集NO_x、SO₂浓度数据计算脱硝固硫剂喷射量并控制一级脱硝固硫剂电子流量计3-1和二级脱硝固硫剂电子流量计3-2达到向烟道中添加适量脱硝固硫剂的目的。

所述的脱硝固硫剂配制系统1、所述的脱硝固硫剂储存系统2和所述的脱硝固硫剂喷射系统3之间的连接管道为保温设计。

脱硝固硫剂配制系统1、脱硝固硫剂储存系统2及脱硝固硫剂喷射系统3内各装置以及各连接管道所用材质均为不锈钢。

实施例3

请参见图1、图2，以2500t/d水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫为例，其总烟气量约为30×10⁴Nm³/h，NO_x含量为700mg/m³，SO₂含量为500mg/m³，即每小时排放NO_x210kg、SO₂150kg。取摩尔比NH₃︰NO_x=0.8︰1、固硫剂阳离子M︰SO₂=1︰1的比例，则还原剂尿素的需求量分别为109kg/h。

（1）自动控制系统4通过控制还原剂称重给料机1-3将125kg尿素从还原剂储存罐1-1，控制固硫剂称重给料机1-4将75.2kg粉状CaO、78.3kg粉状Mg(OH)₂从固硫剂储存罐1-2中输送至混合溶解罐1-5中，同时控制除盐水电子流量计1-8，经除盐水管道1-10输入221.5kg的除盐水，配制还原剂尿素质量浓度为25%、固硫剂（CaO、Mg(OH)₂）质量浓度为30.7%的混合悬浊乳液，即脱硝固硫剂，通过混合溶解罐内的电热控温装置A1-7控制溶液温度保持在60℃，搅拌器A1-6搅拌4h。

（2）将步骤（1）所得的脱硝固硫剂通过脱硝固硫剂输出泵1-9输送至脱硝固硫剂储存罐2-1中，通过搅拌器B2-2保持脱硝固硫剂的混合悬浊乳液体系分散状态，并通过管道电热控温装置C2-3和储存罐电热控温装置B2-4控制输送管道及脱硝固硫剂储存罐温度保持在60℃。

（3）自动控制系统的可编程逻辑控制装置4-2接收在线烟气分析仪4-1的数据，根据烟气中NO_x、SO₂浓度、还原剂及固硫剂浓度，按照摩尔比NH₃︰NO_x=0.8︰1、固硫剂阳离子（M_Ca+M_Mg）︰SO₂=1︰1的比例来计算脱硝固硫剂添加量，计算得到脱硝固硫剂添加量为436kg/h。

（4）自动控制程序可编程逻辑控制装置4-2控制一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、二级脱硝固硫剂电子流量计3-2均以218kg/h的流量将还原剂浓度为25%、固硫剂浓度为30.7%的脱硝固硫剂通过管道分别喷入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6、带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7，管道温度由电热控温装置D3-5控制在60℃。

（5）控制空气压缩机压缩空气压力在20Kg/cm²，将脱硝固硫剂通过带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6、带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7的雾化喷嘴雾化，分两路喷入水泥回转窑预分解炉顶部，及预分解炉与预热器管道连接处，与烟气混合进行同时脱硝脱硫反应。

试验结果表明，出口NO_x、SO₂浓度分别为298mg/m³、148mg/m³，NO_x、SO₂去除率分别达57.4%、70.4%，氨逃逸浓度为2.89mg/m³。

实施例4

请参见图1、图2，以2500t/d水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫为例，其总烟气量约为30×10⁴Nm³/h，NO_x含量为700mg/m³，SO₂含量为500mg/m³，即每小时排放NO_x210kg、SO₂150kg。取摩尔比NH₃︰NO_x=1.5︰1、固硫剂阳离子M︰SO₂=1.5︰1的比例，则还原剂氨的需求量为116.4kg/h。

（1）自动控制系统4通过控制还原剂称重给料机1-3将250kg还原剂（40%的氨水）从还原剂储存罐1-1，控制固硫剂称重给料机1-4将202.9kg固硫剂（10.4kg NaOH、27.4kg Na₂CO₃、25.6kg CaCO₃、15.1kg Mg(OH)₂、48.3kg CaO、41.3kgFe₂O₃、34.8kgMgO）从固硫剂储存罐1-2中输送至混合溶解罐1-5中，同时控制除盐水电子流量计1-8，经除盐水管道1-10输入47.1kg的除盐水，配制还原剂氨质量浓度为20%、固硫剂（NaOH、Na₂CO₃、CaCO₃、Mg(OH)₂、CaO、Fe₂O₃、MgO）质量浓度为40.6%的混合悬浊乳液，即脱硝固硫剂，通过混合溶解罐内的电热控温装置A1-7控制溶液温度保持在40℃，搅拌器A1-6搅拌4h。

（2）将步骤（1）所得的脱硝固硫剂通过脱硝固硫剂输出泵1-9输送至脱硝固硫剂储存罐2-1中，通过搅拌器B2-2保持脱硝固硫剂的混合悬浊乳液体系分散状态，并通过管道电热控温装置C2-3和储存罐电热控温装置B2-4控制输送管道及脱硝固硫剂储存罐温度保持在40℃。

（3）自动控制系统的可编程逻辑控制装置4-2接收在线烟气分析仪4-1的数据，根据烟气中NO_x、SO₂浓度、还原剂及固硫剂浓度，按照摩尔比NH₃︰NO_x=1.5︰1、固硫剂阳离子（M_Ca+M_Mg）︰SO₂=1.5︰1的比例来计算脱硝固硫剂添加量，计算得到脱硝固硫剂添加量为582kg/h。

（4）自动控制程序可编程逻辑控制装置4-2控制一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、二级脱硝固硫剂电子流量计3-2均以291kg/h的流量将还原剂浓度为20%、固硫剂浓度为40.6%的脱硝固硫剂通过管道分别喷入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6、带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7，管道温度由电热控温装置D3-5控制在40℃。

试验结果表明，出口NO_x、SO₂浓度分别为195mg/m³、102mg/m³，NO_x、SO₂去除率分别达72.1%、79.6%，氨逃逸浓度为4.16mg/m³。

实施例5

请参见图1、图2，以2500t/d水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫为例，其总烟气量约为30×10⁴Nm³/h，NO_x含量为700mg/m³，SO₂含量为500mg/m³，即每小时排放NO_x210kg、SO₂150kg。取摩尔比NH₃︰NO_x=2︰1、固硫剂阳离子M︰SO₂=2︰1的比例，则还原剂氨的需求量为155.2kg/h。

（1）自动控制系统4通过控制还原剂、固硫剂称重给料机1-3、1-4将187.5kg还原剂（40%的氨水）、202.9kg固硫剂（93.8kgNaOH、46.9kgCaCO₃、74.9kg Fe₂O₃、56.7kgMgO）从还原剂、固硫剂储存罐1-1、1-2中输送至混合溶解罐1-5中，同时控制除盐水电子流量计1-8，经除盐水管道1-10输入40.2kg的除盐水，配制还原剂氨质量浓度为15%、固硫剂（NaOH、CaCO₃、Fe₂O₃、MgO）质量浓度为54.5%的混合悬浊乳液，通过混合溶解罐内的电热控温装置A1-7控制溶液温度保持在50℃，搅拌器A1-6搅拌6h。

（2）将步骤（1）所得的脱硝固硫剂通过脱硝固硫剂输出泵1-9输送至脱硝固硫剂储存罐2-1中，通过搅拌器B2-2保持脱硝固硫剂的混合悬浊乳液体系分散状态，并通过管道电热控温装置C2-3和储存罐电热控温装置B2-4控制输送管道及脱硝固硫剂储存罐温度保持在50℃。

（3）自动控制系统的可编程逻辑控制装置4-2接收在线烟气分析仪4-1的数据，根据烟气中NO_x、SO₂浓度、还原剂及固硫剂浓度，按照摩尔比NH₃︰NO_x=2︰1、固硫剂阳离子（M_Ca+M_Mg）︰SO₂=2︰1的比例来计算脱硝固硫剂添加量，计算得到脱硝固硫剂添加量为1034.6kg/h。

（4）自动控制程序可编程逻辑控制装置4-2控制一级脱硝固硫剂电子流量计3-1、二级脱硝固硫剂电子流量计3-2均以517.3kg/h的流量将还原剂浓度为15%、固硫剂浓度为54.5%的脱硝固硫剂通过管道分别喷入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪3-6、带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪3-7，管道温度由电热控温装置D3-5控制在50℃。

试验结果表明，出口NO_x、SO₂浓度分别为219mg/m³、137mg/m³，NO_x、SO₂去除率分别达68.7%、72.6%，氨逃逸浓度为6.08mg/m³。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种应用脱硝固硫剂进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的装置，其特征在于：该装置包括脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统、脱硝固硫剂喷射系统及自动控制系统，其中，脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统和脱硝固硫剂喷射系统依次连接；自动控制系统分别与脱硝固硫剂配制系统和喷射系统连接，所述脱硝固硫剂喷射系统包括一级脱硝固硫剂电子流量计、二级脱硝固硫剂电子流量计、一级单向阀、二级单向阀、空气压缩机、带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪；一级脱硝固硫剂电子流量计、一级单向阀和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪依次连接，二级脱硝固硫剂电子流量计、二级单向阀和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪依次连接；空气压缩机连接在一级单向阀和带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪之间的管道上，同时连接在二级单向阀和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪之间的管道上；一级脱硝固硫剂电子流量计和二级脱硝固硫剂电子流量计，分别与自动控制系统连接；脱硝固硫剂喷射系统与脱硝固硫剂储存系统之间以管道相连，管道上设置储存系统输出泵和电热控温装置D，所述带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪分别伸入水泥回转窑的预分解炉顶部，和预分解炉与预热器管道连接处；

所述脱硝固硫剂包括质量百分比浓度为15～25％的还原剂和质量百分比浓度为30～55％的固硫剂；所述还原剂为氨水或尿素；所述固硫剂为NaOH、Na₂CO₃、CaCO₃、Mg(OH)₂、CaO、Fe₂O₃和MgO中的两种以上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脱硝固硫剂配制系统包括还原剂储存罐、固硫剂储存罐、还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机、混合溶解罐、除盐水管道和配制系统输出泵；还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水管道的出口伸入混合溶解罐；电热控温装置A和搅拌器A设置在混合溶解罐的内部；除盐水管道上设置除盐水电子流量计；还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水电子流量计，分别与自动控制系统连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述脱硝固硫剂储存系统包括脱硝固硫剂储存罐和储存系统输出泵；电热控温装置B和搅拌器B设置在脱硝固硫剂储存罐的内部；脱硝固硫剂储存系统与脱硝固硫剂配制系统之间以管道相连，管道上设置配制系统输出泵和电热控温装置C。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述自动控制系统包括烟气分析仪和可编程逻辑控制装置；所述可编程逻辑控制装置通过数据信号线与烟气分析仪、还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机、除盐水电子流量计、一级脱硝固硫剂电子流量计以及二级脱硝固硫剂电子流量计连接；所述烟气分析仪的采样管道伸入水泥回转窑预分解炉中，与带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪之前的烟道连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述脱硝固硫剂配制系统、脱硝固硫剂储存系统和脱硝固硫剂喷射系统内各装置以及各连接管道所用材质均为不锈钢。

6.一种利用权利要求4所述装置进行水泥回转窑烟气同时脱硝脱硫的方法，其特征在于包括以下操作步骤：

(1)自动控制系统输出指令至还原剂称重给料机、固硫剂称重给料机和除盐水电子流量计；还原剂经还原剂称重给料机称重、固硫剂经固硫剂称重给料机称重后进入混合溶解罐；除盐水的用量经过除盐水电子流量计的控制，经除盐水管道输入混合溶解罐；加热溶解，得到温度为30～60℃、还原剂质量百分比浓度为15～25％、固硫剂质量百分比浓度30～55％的脱硝固硫剂；

(2)将步骤(1)制备的脱硝固硫剂输送到脱硝固硫剂储存罐中，控制脱硝固硫剂储存罐的温度为40～60℃；

(3)自动控制系统的可编程逻辑控制装置接收到烟气分析仪得出的NO_x和SO₂浓度数据，根据烟气中NO_x和SO₂浓度数据，按照烟气中的NO_x和脱硝固硫剂中的NH₃摩尔比1∶0.8～1∶2、烟气中的SO₂和脱硝固硫剂中的金属阳离子摩尔比1∶1～1∶2的比例，计算脱硝固硫剂添加量；

(4)自动控制系统输出指令至一级脱硝固硫剂电子流量计和二级脱硝固硫剂电子流量计，按照步骤(3)计算得出的脱硝固硫剂添加量将脱硝固硫剂注入带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪；

(5)控制空气压缩机压缩空气压力在20Kg/cm²，将脱硝固硫剂通过带雾化喷嘴的一级脱硝固硫剂喷枪和带雾化喷嘴的二级脱硝固硫剂喷枪的雾化喷嘴雾化，分别喷入水泥回转窑的预分解炉顶部，和预分解炉与预热器管道连接处，与烟气混合进行同时脱硝脱硫反应。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(5)所述水泥回转窑的预分解炉顶部的温度为700～1200℃。