CN103175408A

CN103175408A - 一种工业窑炉综合节能减排集成系统

Info

Publication number: CN103175408A
Application number: CN2013100655121A
Authority: CN
Inventors: 金万金; 唐金泉; 滕小平; 孙明朗
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

一种工业窑炉综合节能减排集成系统，其特征是：在工业窑炉上采用富氧助燃技术、SNCR（选择性非催化还原反应）脱硝法、氧化中和脱硫脱硝除尘法综合一体化集成系统。其系统包括依次连接的余热锅炉、除尘器、还原剂喷淋雾化装置、氧化中和脱硝反应塔、铵盐池、富氧发生装置、混风装置、臭氧发生装置、铵盐液固分离装置。本发明不仅工艺路线合理、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

一种工业窑炉综合节能减排集成系统

技术领域

本发明涉及一种工业窑炉富氧助燃和烟气脱硫、脱硝综合节能减排装置。

背景技术

工业窑炉的烧成系统是建材生产过程中的中心环节，也是大量消耗燃料的工序，因此，节能是工业窑炉烧成系统最突出的问题。富氧燃烧技术，特别是局部增氧助燃技术在火电、石油、化工等行业已经有成功应用的案例，但在建材行业还没有得到应用。根据其它行业的应用表明，局部增氧助燃技术不仅能够明显节能，而且能够减少CO、CO2、SOx、NOx和烟尘的排放，但是仍达不到环保要求。我国“十二五”期间，氮氧化物被列为约束性指标体系，要求排放总量削减10%。建材行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的15%左右，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。现在应用最广泛的烟气脱硝技是SCR技术和SNCR技术，SCR技术脱硝效率可达95%以上，但由于投资大，系统复杂，运行成本高等原因，并不适用与工业窑炉。而SNCR脱硝技术虽然投资低，运行成本少，系统简单，使用范围广，但其脱硝效率很低，不能满足国家制定的排放标准。目前有专利将SCR和SNCR脱硝技术结合脱硝，该项技术中SCR脱硝技术仍然存在一些弊端，因为应用在工业窑炉烟气脱硝上，烟气中含有碱性物质，致使催化剂中毒，反应效率降低，需要频繁更换催化剂，催化剂的价格很高，大大增加了运行成本。另外SCR反应塔内部分布着很多塔盘，塔盘上布满催化剂，致使烟气阻力增大，窑尾风机电耗加大。此项技术并不适用于工业窑炉综合节能减排。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既节能又可实现理想的脱硫、脱硝、除尘的工业窑炉综合节能减排系统。本发明主要是：将富氧助燃技术、SNCR（选择性非催化还原反应）脱硝法与氧化中和脱硝法有机结合在一起。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

工业窑炉上设有燃烧器，该窑炉烟气出口与除尘器进口相连，最好窑炉烟气出口与除尘器进口之间设余热锅炉，以便将烟气温度进一步降低并回收热能，该余热锅炉出口与除尘器进口相连，该除尘器出口与氧化中和脱硝反应塔进口相连，该氧化中和脱硝反应塔出口与烟囱相连，最好两者之间设引风机。该氧化中和脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，铵盐出口与铵盐液固分离装置相连。该氧化中和脱硝反应塔上设有还原剂进口，其与还原剂喷淋雾化装置的一个出口相连，该还原剂喷淋雾化装置的另一个出口还与设在工业窑炉上的SNCR脱硝还原剂喷嘴入口相连。在氧化中和脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置出口相连，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设在窑炉上富氧助燃喷嘴相连。最好在富氧发生装置和富氧助燃喷嘴相连的管路上设混风装置，即混风装置的富氧进口与富氧发生装置的另一个出口相连，该混风装置的空气进口与热空气相连，该混风装置的出口与富氧助燃喷嘴相连。当热空气与氧气混合均匀达到设定浓度后进入富氧助燃喷嘴。

上述还原剂为尿素或氨水。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。

本发明的工作过程大致如下：

建材生产过程中需要在窑炉进行烧成，通过富氧发生装置制备高浓度的氧气，与热空气混合或单独通过富氧助燃喷嘴通入到窑炉中，进行富氧燃烧，高温烟气从工业窑炉的窑尾排除，其中燃烧产生的大量氮氧化物与二氧化硫，首先采用SNCR脱硝法喷入工业窑炉，在工业窑炉烟气温度范围850~1250℃时，喷射适量的由空气雾化的还原剂，使烟气中一部分NO_x被还原为无害的N₂和H₂O被脱除。未脱除的NO_x及剩余的还原剂随着烟气从窑炉尾部排出，烟气又与余热锅炉进行热量交换，烟气温度降至120℃左右进入除尘器，在除尘器与烟囱之间再采用氧化中和法脱硝，即让富氧发生装置制得的高浓度氧气经过臭氧发生装置生产臭氧，喷射到氧化中和脱硝反应塔中将烟气中的一氧化氮迅速氧化成二氧化氮，同时将烟气中的二氧化硫迅速氧化成三氧化硫，还原剂经过喷射雾化装置喷射到氧化中和脱硝反应塔中，于是气态氨、气态水与气态的氮氧化物和硫氧化物迅速反应合成铵盐；铵盐与大颗粒的粉尘颗粒沉积在铵盐池内由结晶泵抽入到铵盐液固分离装置中，最终产品为氮肥；洁净的烟气经引风机进入烟囱。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、富氧助燃技术可以改善燃烧环境，减少煤耗，通过计算可综合节煤2~15%左右，从而节约成本。

2、由于将SNCR脱硝法和氧化中和法脱硝有机结合在一起，首先充分利用工业窑炉内的高温条件，在工业窑炉喷入适量的还原剂，脱除烟气中的一部分NOx，降低氧化中和脱硝的工作负荷，使后续的氧化中和脱硝反应塔规模减小，尤其是减少氧化剂的消耗，降低了运行成本，其脱硫脱硝效率均可达到90%以上。

3、除尘效率可达到90%以上，窑尾烟气排放颗粒粉尘浓度远小于50mg/Nm³。工业窑炉窑尾除尘系统基本采用电除尘，国家标准最新规定烟气颗粒粉尘浓度50mg/Nm³，电除尘满足不了要求，必须改为袋除尘，但改为袋除尘大大增加了电耗和运行维护成本。如采用此项发明技术，电除尘即可满足要求，不需要进行窑尾除尘电改袋改造。通过计算采用该发明技术可明显降低设备投资。

4、由于该发明技术在氧源制取方面、还原剂制取方面，采用了共同的氧源装置、还原剂制取装置，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，可节省成本30~40%。

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，可充分利用所消耗的还原剂，节约运行成本。

6、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流程示意简图。

图2为本发明例2流程示意简图。

图3为本发明例3流程示意简图。

附图中标号说明

1—氧化中和脱硝反应塔，2—铵盐池，3—铵盐液固分离装置，4—臭氧发生装置，5—喷射雾化装置， 6—富氧发生装置， 7—分解炉， 8—回转窑， 9—回转窑窑头， 10—燃烧器， 11—窑尾五级预热器， 12—余热锅炉， 13—电除尘器，14—引风机，15—烟囱，16—混风装置，17—玻璃窑炉，18—陶瓷窑炉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明:

在图1所示的水泥窑综合节能减排系统的流程示意简图中，水泥回转窑本体前部设有燃烧器的水泥窑窑头，窑尾设有燃烧器的分解炉。该分解炉与水泥生料预热器的热介质入口相连，该预热器为多级串联，最后一级预热器烟气出口与除尘器进口相连，在两者之间设余热锅炉，该除尘器出口与氧化中和脱硝反应塔进口相连，该氧化中和脱硝反应塔出口与烟囱相连，两者之间设引风机。该氧化中和脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部铵盐出口与铵盐液固分离装置相连。该氧化中和脱硝反应塔上设有还原剂进口，其与还原剂喷淋雾化装置的一个出口相连，该还原剂喷淋雾化装置的另一个出口还与设在分解炉上的SNCR脱硝还原剂喷嘴入口相连。在氧化中和脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置出口相连，该臭氧发生装置进口与膜法富氧发生装置的一个出口相连。该膜法富氧发生装置的另一个出口分别与设在回转窑和分解炉上富氧助燃喷嘴相连。在富氧发生装置和富氧助燃喷嘴相连的管路上设混风装置，即混风装置的富氧进口与富氧发生装置的另一个出口相连，该混风装置的空气进口与热空气相连，该混风装置的出口分别与两个富氧助燃喷嘴相连。

在图2所示的玻璃窑综合节能减排系统的流程示意简图中，玻璃窑本体前部设有燃烧器。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，该除尘器出口与氧化中和脱硝反应塔进口相连，该氧化中和脱硝反应塔出口与烟囱相连，两者之间设引风机。该氧化中和脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部铵盐出口与铵盐液固分离装置相连。该氧化中和脱硝反应塔上设有还原剂进口，其与还原剂喷淋雾化装置的一个出口相连，该还原剂喷淋雾化装置的另一个出口还与设在玻璃窑炉上的SNCR脱硝还原剂喷嘴入口相连。在氧化中和脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置出口相连，该臭氧发生装置进口与变压吸附法富氧发生装置的一个出口相连。该变压吸附法富氧发生装置的另一个出口与设在玻璃窑炉上富氧助燃喷嘴相连。在富氧发生装置和富氧助燃喷嘴相连的管路上设混风装置，即混风装置的富氧进口富氧发生装置的另一个出口相连，该混风装置的空气进口与热空气相连，该混风装置的出口与富氧助燃喷嘴相连。

在图3所示的陶瓷窑综合节能减排系统的流程示意简图中，陶瓷窑本体前部设有燃烧器。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，该除尘器出口与氧化中和脱硝反应塔进口相连，该氧化中和脱硝反应塔出口与烟囱相连，两者之间设引风机。该氧化中和脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部铵盐出口与铵盐液固分离装置相连。该氧化中和脱硝反应塔上设有还原剂进口，其与还原剂喷淋雾化装置的一个出口相连，该还原剂喷淋雾化装置的另一个出口还与设在陶瓷窑炉上的SNCR脱硝还原剂喷嘴入口相连。在氧化中和脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置出口相连，该臭氧发生装置进口与深冷法富氧发生装置的一个出口相连。该深冷法富氧发生装置的另一个出口与设在陶瓷窑炉上富氧助燃喷嘴相连。在富氧发生装置和富氧助燃喷嘴相连的管路上设混风装置，即混风装置的富氧进口与富氧发生装置的另一个出口相连，该混风装置的空气进口与热空气相连，该混风装置的出口与富氧助燃喷嘴相连。

Claims

1.一种工业窑炉综合节能减排集成系统，其工业窑炉上设有燃烧器，该窑炉烟气出口与除尘器进口相连，其特征在于：该除尘器出口与氧化中和脱硝反应塔进口相连，该氧化中和脱硝反应塔出口与烟囱相连，该氧化中和脱硝反应塔下部设有铵盐池，其底部设有铵盐出口，该氧化中和脱硝反应塔上设有还原剂进口，其与还原剂喷淋雾化装置的一个出口相连，该还原剂喷淋雾化装置的另一个出口还与设在窑炉上的SNCR脱硝还原剂喷嘴入口相连，在氧化中和脱硝反应塔上还设有臭氧进口，其与臭氧发生装置出口相连，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窑炉上的富氧助燃喷嘴相连。

2.根据权利要求1所述的一种工业窑炉综合节能减排集成系统，其特征在于：所述的窑炉烟气出口与除尘器进口之间设余热锅炉。

3.根据权利要求1或2所述的工业窑炉综合节能减排集成系统，其特征在于：所述的富氧发生装置为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。

4.根据权利要求1所述的工业窑炉综合节能减排集成系统，其特征在于：所述的铵盐池出口与铵盐液固分离装置相连。

5.根据权利要求3所述的工业窑炉综合节能减排集成系统，其特征在于：所述的富氧发生装置和富氧助燃喷嘴相连的管路上设混风装置，该混风装置的富氧进口与富氧发生装置的另一个出口相连，该混风装置的空气进口与热空气相连，该混风装置的出口与富氧助燃喷嘴相连。