CN103170225A - 一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统 - Google Patents

一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统 Download PDF

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陈健
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Abstract

一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，其主要是：工业窑炉与除尘器相连，除尘器经过脱硫脱硝反应塔与烟囱相连。该脱硫脱硝反应塔与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置与富氧发生装置相连。该富氧发生装置又与混风配比装置相连，该混风配比装置与设在工业窑炉内的助燃喷嘴相连。本发明首次将工业窑炉富氧助燃技术和烟气脱硝技术相结合，不仅工艺路线合理、脱硫脱硝效率高、燃烧效率高，而且脱硫脱硝吸收剂的利用率高，并有效降低燃煤等燃料耗量，提高窑炉的产量。对于工业窑炉中的水泥窑的熟料烧成质量得到有效改善，可提高水泥成品的3天，28天强度。

Description

一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统
技术领域
本发明涉及一种工业窑炉的富氧助燃和烟气脱硫、脱硝装置。
背景技术
目前我国工业窑炉如水泥窑、玻璃窑、陶瓷窑等排放污染严重，水泥行业大多采用干法水泥生产线，玻璃窑采用浮法生产线，现在运行的新型干法窑每公斤孰料的热耗值均在3000—4000KJ，即为102.5—136.7千克标准煤/吨（每千克标煤低发热值为7000千卡），节能空间较大。同时全国水泥工业的NOX排放量接近220万吨，占全国工业NOX排放总量的10%，仅次于电力行业和机动车尾气，居第三位，NOX排放浓度约600—900mg/Nm3。同时，玻璃窑在2008年统计平板玻璃窑颗粒物排放量约为1万吨，SO2约为15万吨，NOX约为14万吨，由此可见，SO2及NOX是玻璃窑重要污染。为了实现一系列节能减排指标，迫使工业工业窑炉使用企业提高其生产工艺或采用新技术，在节能方面目前可以使用的是工业工业窑炉富氧助燃技术，在去除工业工业窑炉废气氮氧化物方面一般采用SNCR（选择性非催化还原反应）或SCR法的脱硝技术。目前已有公开号CN 101407381A和公开号 CN 101053747A的中国发明专利，它们分别提出了《一种提高水泥窑熟料煅烧温度的富氧燃烧工艺方法及其装置》和《同时脱硫脱硝的湿式氨法烟气洁净工艺及其系统》，这两种方式都是相互独立的工艺系统，如果简单地将富氧助燃技术和烟气脱硝技术结合不仅系统复杂，设备多，建筑面积大，投资和运行费用都很高，而且两个独立的系统简单的组合并不能实现高效的节能环保效果。
发明内容
 本发明目的在于提供一种将工业窑炉富氧助燃技术和烟气脱硫脱硝技术相结合，一方面利用富氧助燃技术来节约工业窑炉燃料用量及解决对煤质的要求，提高工业窑炉熟料的质量，另一方面，降低工业窑炉排放废气中NOX和SOX的含量，达到国家对各种工业窑炉NOX排放标准的一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
工业窑炉本体尾部烟气出口与除尘器进口相连，也可以通过余热锅炉与除尘器出口相连；该除尘器出口与脱硫脱硝反应塔的烟气进口相连，该脱硫脱硝反应塔的烟气出口与烟囱相连，该脱硫脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，其与铵盐液固分离装置相连。该脱硫脱硝反应塔上部设有还原剂进口，其与SNCR脱硝还原剂喷淋雾化装置相连。该脱硫脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置进口与富氧发生装置的一个出口相连。该富氧发生装置的另一个出口与混风配比装置的一个进口相连，该混风配比装置上还设有热空气进口，该混风配比装置的出口与设在工业窑炉内的助燃喷嘴相连，使富氧进入工业窑炉进行富氧助燃。
上述富氧发生装置可以有多种，如深冷法富氧发生装置、膜法富氧发生装置、变压吸附法富氧发生装置等各类富氧发生装置。
本发明的工作原理：在工业窑炉燃烧阶段采用富氧助燃技术，一方面提高了火焰温度和火焰黑度，加快燃烧速度，降低燃料燃点及燃尽时间，减低空气过剩系数，使燃料燃烧更充分，从而减少了NOX和SOX的产生，达到了节能减排的目的。另一方面，再利用浓度40%~90%的富氧在臭氧发生装置内产生臭氧，结合系统末端的脱硫脱硝装置对烟气进行脱硝，前后两套系统结合，大大提高了工业窑炉脱硫脱硝的效率。在烟气脱硫脱硝装置部分，由于烟气中的NOX主要由NO（占到90%以上）组成，NO难溶于水，采用臭氧作为氧化剂，与NO接触发生氧化反应可生成NO2（其氧化率在90%左右），而高价态的NO2可溶于水生成HNO3，溶解能力大大提高，同时SO2也会被臭氧氧化成SO3从而使NO2可与SO3同时被吸收剂吸收，氨水与NO2接触发生反应生成硝酸铵，氨水与SO3接触发生反应生成硫酸铵，达到同时脱硫脱硝的目的。
本发明与现有技术相比优点如下：
 1、由于对工业窑炉同时采用富氧助燃技术和烟气脱硝技术，因此该系统节约燃料和能源，一般综合节能在2%-30%，提高产量在5%-30%，而且减少了烟气中NOX和SOX的排放，NOX排放浓度可降到200mg/Nm3以下，达到烟气脱硝的国家排放标准。
 2、由于工业窑炉富氧助燃技术在节约工业窑炉燃料，提高产品品质的同时，也降低了烟气中的CO、CO2、NOX、SOX，例如当富氧量为助燃风量的4%时，CO、CO2、NOX、分别下降71.4%、22%、54%，净节能率达到了18.3%。再结合窑尾的烟气脱硫脱硝装置，显著提高了工业窑炉烟气脱硫脱硝的效率，其脱硝效率高达90%以上。
 3、粉尘平均下降率在90%,除尘效果非常明显，窑尾烟气排放颗粒粉尘浓度远小于50mg/Nm3，减少了工业窑炉系统的二次除尘，节约了带除尘器的土建和设备成本。
 4、由于两套技术在氧源制取方面相融合，采用了共同的氧源装置，使设备更少，工艺更简单，减少设备占地面积，节约投资和运行费用，约可节省10%。
5、脱硫脱硝获得的副产品即硝酸铵和硫酸铵可以作为化肥。
6、系统简单、结构运动部件较少，因此设备维修量小。
7、有效改善工业窑炉中的水泥窑的熟料烧成质量，可提高水泥成品的3天，28天强度。
附图说明
图1为本发明例1的流程示意简图。
图2为本发明例2的流程示意简图。
图3为本发明例3的流程示意简图。
图中 1、富氧发生装置， 2、混风配比装置 ，3、水泥窑窑头 ，4、燃烧器 ，5、水泥回转窑本体 ，6、窑尾预分解炉 ，7、电除尘器， 8、臭氧发生装置， 9、脱硫脱硝反应塔，10、SNCR脱硝还原剂雾化喷射装置， 11、铵盐液固分离装置 ，12、烟囱，13、余热锅炉，14、陶瓷窑，15玻璃窑。
具体实施方式  
在图1所示的一种实现水泥窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合的系统例1的示意简图中，水泥回转窑本体前部设有水泥窑窑头，窑尾设炉尾预解炉。该分解炉与预热器的热介质入口相连，该预热器为多级串联，最后一级预热器出口与余热锅炉烟气进口相连，余热锅炉烟气出口与除尘器进口相连，该除尘器出口与脱硫脱硝反应塔的烟气进口相连，该脱硫脱硝反应塔的烟气出口与烟囱相连。该脱硫脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，其与铵盐液固分离装置相连。该脱硫脱硝反应塔上部设有还原剂进口，其与SNCR脱硝还原剂喷淋雾化装置相连。该脱硫脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置进口与富氧发生装置即膜法富氧发生装置的一个出口相连。该富氧发生装置的另一个出口与混风配比装置的一个进口相连，该混风配比装置上还设有热空气进口，该混风配比装置的出口与设在回转窑窑头和窑尾分解炉内的助燃喷嘴相连。
在图2所示的一种实现陶瓷窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合的系统例2的示意简图中，陶瓷窑本体尾部烟气出口与余热锅炉烟气进口相连，余热锅炉烟气出口与除尘器进口相连，该除尘器出口与脱硫脱硝反应塔的烟气进口相连，该脱硫脱硝反应塔的烟气出口与烟囱相连。该脱硫脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，其与铵盐液固分离装置相连。该脱硫脱硝反应塔上部设有还原剂进口，其与SNCR脱硝还原剂喷淋雾化装置相连。该脱硫脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置进口与富氧发生装置即变压吸附法富氧发生装置的一个出口相连。该富氧发生装置的另一个出口与混风配比装置的一个进口相连，该混风配比装置上还设有热空气进口，该混风配比装置的出口与设在陶瓷窑内的助燃喷嘴相连。
在图3所示的一种实现玻璃窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合的系统例3的示意简图中，玻璃窑本体尾部烟气出口与余热锅炉烟气进口相连，余热锅炉烟气出口与除尘器进口相连，该除尘器出口与脱硫脱硝反应塔的烟气进口相连，该脱硫脱硝反应塔的烟气出口与烟囱相连。该脱硫脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，其与铵盐液固分离装置相连。该脱硫脱硝反应塔上部设有还原剂进口，其与SNCR脱硝还原剂喷淋雾化装置相连。该脱硫脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置进口与富氧发生装置即深冷法富氧发生装置的一个出口相连。该富氧发生装置的另一个出口与混风配比装置的一个进口相连，该混风配比装置上还设有热空气进口，该混风配比装置的出口与设在玻璃窑内的助燃喷嘴相连。

Claims (4)

1.一种实现工业窑炉富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，其工业窑炉本体尾部烟气出口与除尘器进口相连，其特征在于：该除尘器出口与脱硫脱硝反应塔的烟气进口相连，该脱硫脱硝反应塔的烟气出口与烟囱相连，该脱硫脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，该脱硫脱硝反应塔上部设有还原剂进口，其与SNCR脱硝还原剂喷淋雾化装置相连，该脱硫脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置相连，该臭氧发生装置进口与富氧发生装置的一个出口相连，该富氧发生装置的另一个出口与混风配比装置的一个进口相连，该混风配比装置上还设有热空气进口，该混风配比装置的出口与设在工业窑炉内的助燃喷嘴相连。
2.根据权利要求1所述的一种实现水泥窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，其特征在于：所述的富氧发生装置可以是深冷法富氧发生装置、膜法富氧发生装置或变压吸附法富氧发生装置。
3.根据权利要求1所述的一种实现水泥窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，其特征在于：所述的工业窑炉本体尾部烟气出口与除尘器进口之间可以设有余热锅炉。
4.根据权利要求1所述的一种实现水泥窑富氧助燃与烟气脱硫脱硝相结合系统，其特征在于：所述的脱硫脱硝反应塔下部铵盐池的铵盐出口与铵盐液固分离装置相连。
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