CN103170230A

CN103170230A - 一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统

Info

Publication number: CN103170230A
Application number: CN2013100655672A
Authority: CN
Inventors: 金万金; 唐金泉; 张建敏; 赵国良
Original assignee: DALIAN EAST NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: DALIAN EAST NEW ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2013-06-26

Abstract

一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统，其主要是：尿素溶液制备及储存装置分别与省煤器出口的一条支路相连，其或与设在两个装置内的热水加热器入口分别相连，这两加热器的出口分别与废水储罐相连，其或只与设在尿素溶液储罐内的热水加热器入口相连，而尿素溶解罐的进水口直接与省煤器出口相连。本发明可在满足SNCR脱硝装置正常运行所需热量的前提下，通过回收利用水泥窑烟气余热资源，降低SNCR系统能耗，降低余热锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，增加企业利润。

Description

一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统

技术领域

本发明涉及一种水泥窑烟气的脱硝装置。

背景技术

NOx是一种主要的大气污染物质，它与碳氢化合物可以在强光作用下造成光化学污染，此外大气中的NOx是形成酸雨的主要原因，严重危害生态环境。目前水泥行业应用最多的是以尿素或氨作为还原剂的SNCR脱硝工艺，与其他脱硝工艺相比，以尿素为还原剂的SNCR系统具有投资少，运行成本低，日常维护方便，安全可靠，适应能力强等明显优势。已公开的以尿素为还原剂的SNCR（选择性非催化还原反应）脱硝装置主要包括：尿素储存装置、尿素溶液制备及储存装置、循环计量模块、稀释模块、分配模块、自动控制系统以及尿素喷射系统等。正常运行时，尿素颗粒经溶解罐溶解后输送至储存罐，50%的尿素溶液经循环计量、稀释和分配模块输至尿素喷枪，5~10%的尿素溶液经压缩空气雾化后喷入分解炉，在炉内与NOx反应，最终实现烟气脱硝。

目前国内没有现成的50%的尿素溶液采购，只能买袋装尿素自行配置所需浓度的尿素溶液。由于尿素的溶解过程是吸热反应，其溶解热值高达-57.8cal/g（负号代表吸热），此外50%尿素溶液的结晶温度是16.7℃，所以，在尿素溶液配置过程中需配置热源，以加快尿素溶解，防止尿素溶解后的再结晶，在北方寒冷地区，该问题更为明显。现行的SNCR系统热源采用蒸汽或电加热，蒸汽通常来自于公司的热力管网或设置独立的蒸汽发生装置，加热所耗蒸汽量或电量均计入SNCR系统整体运行成本。由以上描述可知，目前的水泥窑脱硝系统为满足正常的运行温度，都需要消耗额外的蒸汽或电能，尚未实现通过利用水泥厂内其他系统的余热资源，进一步减少SNCR脱硝装置能耗，降低脱硝成本。综上所述，如何提供一种工艺系统，它可以充分利用水泥厂内现有的余热资源，在保证SNCR正常运转的同时，进一步降低SNCR的运行成本，增加企业利润，已成为本领域的技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在满足SNCR（选择性非催化还原反应）脱硝系统正常运行所需热量的前提下，通过回收利用水泥窑烟气余热资源，降低SNCR系统能耗，降低余热锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，增加企业利润的一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统。

本发明主要是在SNCR脱硝装置的基础上利用了余热回收装置产生的热水进行尿素溶液的加热或溶解，即水泥窑窑头余热锅炉、水泥窑窑尾余热锅炉或者水泥窑旁路放风余热锅，其省煤器（或热水段）出口处设置两条分支管路：其中一条支路与余热锅炉汽包给水入口相连，参与余热锅炉的热力循环系统，最终变为过热蒸汽带动汽轮机发电；省煤器出口的另一条支路分别与SNCR脱硝装置的尿素溶解罐及尿素溶液储罐相连，其可以分别与设在两个罐体内的热水加热器入口相连，为尿素溶解供热，这两加热器出口分别与废水储罐相连，其也可以只与设在尿素溶液储罐内的热水加热器入口相连，而尿素溶解罐的进水口直接与省煤器出口相连，既作为尿素溶解用水，又为尿素提供溶解热。

本发明的技术方案具体如下：

现有SNCR脱硝装置主要包括：尿素供给装置、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、循环计量模块、稀释模块、分配模块以及尿素喷射装置等。上述尿素溶液制备及储存装置分别与省煤器出口的一条支路相连，其可以是与设在两个装置内的热水加热器入口分别相连，这两加热器的出口分别与废水储罐相连，其也可以是只与设在尿素溶液储罐内的热水加热器入口相连，而尿素溶解罐的进水口直接与省煤器出口相连。该省煤器（或热水段）出口还通过另一支管路与锅炉汽包相连。上述省煤器（或热水段）设在余热锅炉内，所述的余热锅炉，可以是水泥窑窑尾旁路放风余热锅炉，可以是水泥窑窑尾余热锅炉，还可以是水泥窑窑头余热锅炉。所述余热锅炉的烟气进口与水泥窑烟气取出口相连，该余热锅炉的烟气出口可与下一级烟气处理装置相连。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、在省煤器出口增设分支管路，此举在不增加锅炉制造成本和安装费用的前提下，提高了省煤器的水流速度，增大了省煤器的换热系数，提高了省煤器的吸热量，降低了余热锅炉排烟温度，降温幅度约20℃，提高了锅炉热效率；

2、引用省煤器出口的热水作为SNCR装置热源，在进一步回收余热资源的同时，降低SNCR装置的运行费用，减少SNCR能耗，节约水泥生产成本。以5000t/d的水泥生产线为例，至少可节省能耗费用35万/年；

3、上述工艺系统，结构简单，布置方便，不需要单独设立专门的供热系统，仅靠管路连接即可实现。

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。

图中：1、余热锅炉，1-1、省煤器， 1-2蒸发器， 1-3过热器， 1-4、锅筒， 2、汽轮机，3、发电机，4、分解炉， 5、斗提机，6、尿素溶解罐，6-1、搅拌器，6-2、热水加热器A ，7、输送泵， 8、尿素溶液储罐， 8-1、热水加热器B，9、加压泵，10、循环计量模块，11、稀释模块，12、分配模块，13、废水储罐。

具体实施方式

如图1所示的一种水泥窑用SNCR脱硝系统的流程示意简图中，现有SNCR脱硝系统主要包括：尿素供给装置、尿素溶解罐及尿素溶液储罐、循环计量模块、稀释模块、分配模块、自动控制系统以及尿素喷射装置。其中尿素供给装置的斗提机通过管路与内设搅拌器的尿素溶解罐进料口相连，该尿素溶解罐上部还设有进水口，该尿素溶解罐下部设有与废水储罐相连的排放口，该尿素溶解罐下部还设有与输送泵进液口相连的尿素溶液出口，输送泵的出液口与尿素溶液储罐上部的进口相连，该尿素溶液储罐下部设有与废水储罐相连的排放口以及与加压泵进液口相连的尿素溶液出口，加压泵的出液口与循环计量模块进液口相连，该循环计量模块的出液口与稀释模块进液口相连，该稀释模块出液口与分配模块进口相连，该分配模块出液口与分解炉的喷射装置相连。上述稀释模块上部设有循环管路的出液口，其通过管路分别与尿素溶解罐及尿素溶液储罐进液口相连。

在上述的尿素溶解罐及尿素溶液储罐中分别设有热水加热器A和B，这两加热器的出口分别与废水储罐相连，上述两加热器的入口通过管路分别与余热锅炉的省煤器（或热水段）出口相连，该进水口与冷水相连的省煤器（或热水段）出口还通过管路与锅炉汽包相连。上述省煤器（或热水段）设在余热锅炉内，所述余热锅炉上部的烟气进口与水泥窑废气出口相连，该余热锅炉下部的烟气出口可与下一级烟气处理装置相连。上述余热锅炉内由烟气进口至烟气出口依次设有过热器、蒸发器和省煤器（或热水段）。该蒸发器的进口与锅炉汽包出水口相连，该蒸发器的出口与锅炉汽包进口相连，该锅炉汽包的蒸汽出口与过热器进口相连，该过热器出口与汽轮机相连，该汽轮机又与发电机相连。

本发明的工作过程如下：来自水泥窑的热烟气，首先经进口烟罩进入余热锅炉内，热烟气依次流经过热器，蒸发器，省煤器，完成热交换后，烟气由锅炉出口排入下一级废气处理系统。来自给水平台的冷水首先进入炉膛内的省煤器，与流经省煤器外侧的热烟气发生热量交换，温度升高，升温后的热水在省煤器出口分成两组支路：一组支路送至锅筒，构成余热锅炉的热力循环系统，即锅筒内的热水经管路输送至各级蒸发器，在蒸发器内吸收热量形成汽水混合物，再次经管路返回锅筒，经汽水分离后的蒸汽进入过热器，在过热器内形成的过热蒸汽经管路输送至汽轮机内，汽轮机带动发电机发电。省煤器出口的另一组支路则将部分热水通过连接管路分别输送至SNCR装置的尿素溶解罐内所设的热水加热器A和尿素溶液储罐内设的热水加热器B，作为SNCR脱硝装置的热源，放热后的热水经管路排至废水储罐。当SNCR脱硝装置运行时，尿素颗粒通过斗提机输送至尿素溶解罐，配置成50%的尿素溶液，尿素溶解罐内设有搅拌器和热水加热管A可加速尿素的溶解；50%的尿素溶液经输送泵输送至尿素溶液储罐，其内设置的加热器B可防止尿素低温结晶；尿素溶液储罐后接加压泵，出加压泵的尿素溶液依次通过循环计量模块、稀释模块和分配模块输送至尿素喷射装置，5~10%的尿素溶液经压缩空气雾化喷入分解炉内，实现烟气脱硝。

如图2所示的一种水泥窑用SNCR脱硝系统的流程示意简图中，现有SNCR脱硝系统主要包括：尿素供给装置、尿素溶解罐及尿素溶液储罐、循环计量模块、稀释模块、分配模块、自动控制系统以及尿素喷射装置。其中尿素供给装置的斗提机通过管路与内设搅拌器的尿素溶解罐进料口相连，该尿素溶解罐上部还设有进水口，该进水口通过管路与省煤器出口的一组支路相连，该尿素溶解罐下部设有与废水储罐相连的排放口，该尿素溶解罐下部还设有与输送泵进液口相连的尿素溶液出口，输送泵的出液口与尿素溶液储罐上部的进口相连，该尿素溶液储罐下部设有与废水储罐相连的排放口以及与加压泵进液口相连的尿素溶液出口，加压泵的出液口与循环计量模块进液口相连，该循环计量模块的出液口与稀释模块进液口相连，该稀释模块出液口与分配模块进口相连，该分配模块出液口与分解炉的喷射装置相连。上述稀释模块上部设有循环管路的出液口，其通过管路分别与尿素溶解罐及尿素溶液储罐进液口相连。

在上述的尿素溶液储罐中设有热水加热器B，该加热器的出口与废水储罐相连，该加热器的入口通过管路与余热锅炉的省煤器（或热水段）出口相连，该进水口与冷水相连的省煤器（或热水段）出口还通过管路与锅炉汽包相连。上述省煤器（或热水段）设在余热锅炉内，所述余热锅炉上部的烟气进口与水泥窑废气出口相连，该余热锅炉下部的烟气出口可与下一级烟气处理装置相连。上述余热锅炉内由烟气进口至烟气出口依次设有过热器、蒸发器和省煤器（或热水段）。该蒸发器的进口与锅炉汽包出水口相连，该蒸发器的出口与锅炉汽包进口相连，该锅炉汽包的蒸汽出口与过热器进口相连，该过热器出口与汽轮机相连，该汽轮机又与发电机相连。

本发明的工作过程如下：来自水泥窑的热烟气，首先经进口烟罩进入余热锅炉内，热烟气依次流经过热器，蒸发器，省煤器，完成热交换后，烟气由锅炉出口排入下一级废气处理系统。来自给水平台的冷水首先进入炉膛内的省煤器，与流经省煤器外侧的热烟气发生热量交换，温度升高，升温后的热水在省煤器出口分成两组支路：一组支路送至锅筒，构成余热锅炉的热力循环系统，即锅筒内的热水经管路输送至各级蒸发器，在蒸发器内吸收热量形成汽水混合物，再次经管路返回锅筒，经汽水分离后的蒸汽进入过热器，在过热器内形成的过热蒸汽经管路输送至汽轮机内，汽轮机带动发电机发电。省煤器出口的另一组支路则将部分热水通过连接管路分别输送至SNCR装置的尿素溶解罐的溶解水进口和尿素溶液储罐内设的热水加热器B入口，为SNCR脱硝装置供热，在尿素溶解罐内，来自省煤器的热水即是尿素溶解的热源，也作为溶剂参与尿素溶解，在尿素溶解储罐内，放热后的热水经管路排至废水储罐。当SNCR脱硝装置运行时，尿素颗粒通过斗提机输送至尿素溶解罐，配置成50%的尿素溶液，尿素溶解罐内设有搅拌器，连同来自省煤器的热水可加速尿素的溶解；50%的尿素溶液经输送泵输送至尿素溶液储罐，其内设置的加热器B可防止尿素低温结晶；尿素溶液储罐后接加压泵，出加压泵的尿素溶液依次通过循环计量模块、稀释模块和分配模块输送至尿素喷射装置，5~10%的尿素溶液经压缩空气雾化喷入分解炉内，实现烟气脱硝。

Claims

1.一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统，其包括有：尿素供给装置、尿素溶解罐、尿素溶液储罐、循环计量模块、稀释模块、分配模块以及尿素喷射装置，其特征在于：上述尿素溶液制备及储存装置分别与省煤器出口的一条支路相连，其或与设在两个装置内的热水加热器入口分别相连，这两加热器的出口分别与废水储罐相连，其或只与设在尿素溶液储罐内的热水加热器入口相连，而尿素溶解罐的进水口直接与省煤器出口相连，该省煤器出口还通过另一支管路与锅炉汽包相连，上述省煤器设在余热锅炉内，所述余热锅炉上部的烟气进口与水泥窑取出口相连，上述余热锅炉内由烟气入口至烟气出口依次设有过热器、蒸发器和省煤器，该蒸发器的进口与锅炉汽包出水口相连，该蒸发器的出口与锅炉汽包进口相连，该锅炉汽包的蒸汽出口与过热器进口相连，该过热器出口与汽轮机相连，该汽轮机又与发电机相连。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统，其特征在于：余热锅炉或是水泥窑窑尾旁路放风余热锅炉，或是窑尾余热锅炉，或是窑头余热锅炉。

3.根据权利要求1和2所述的一种水泥窑用选择性非催化还原反应脱硝系统，其特征在于：省煤器出口通过管路与SNCR脱硝装置尿素溶解罐的溶剂入口相连。