CN105435615A - 一种水泥窑炉sncr脱硝还原剂循环利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法，包括从分解炉出口引出部分脱硝烟气作为再循环烟气，与未脱硝的烟气混合，再次进入脱硝分解炉。本发明还提供一种所述方法的设备，包括分解炉1，再循环烟气调节阀4、再循环风机8和烟气再循环管道5，分解炉1设置有氨水喷射模块2。本发明提供的方法显著提高SNCR的脱硝效率，减少了氨逃逸，从而更好地保护自然环境。

Description

一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法
技术领域
本发明属于环境保护和大气污染物控制技术领域，具体涉及一种水泥窑炉烟气SNCR脱硝还原剂循环利用的方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，引起世界各国广泛关注。由于大气的氧化性，NOx在大气中可以形成硝酸和硝酸盐细颗粒物，同硫酸和硫酸盐颗粒一起，易加剧酸雨恶化，对人民群众的身体健康以及生态环境产生了严重的负面影响。水泥熟料煅烧产生大量NOx，据统计每吨熟料约产生1.5kg～1.8kgNOx。2010年我国NOx排放量达到2273.6万吨，其中水泥企业排放NOx约200万吨，约占全国NOx排放总量的10％，仅次于火电行业和机动车尾气排放，位居第三。我国现执行的《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013规定水泥窑炉NOx排放浓度不得超过400mg/m3。水泥窑炉NOx控制技术主要有：炉内燃烧控制技术、选择性非催化还原(SNCR)技术和选择性催化还原(SCR)技术等。SNCR和SCR都使用氨水、尿素等含氨物质作为还原剂，将NOx还原为N2。因此，在上述排放标准中还规定采用SNCR和SCR技术脱硝的水泥窑炉NH3排放不得超过10mg/m3。
SNCR技术由于不使用催化剂、设备简单，具有固定投资少、易于实施的优点，因此在水泥行业的烟气净化中得到比较广泛的应用。但是该技术存在脱硝效率低(一般在30％-70％之间)、氨逃逸的问题。现有技术中关于提高SNCR脱硝效率的研究多集中在改进氨水或氨气喷射技术(包括喷射口位置和喷射口数量等)、控制反应温度等方面，还没有出现对经SNCR脱硝后的烟气进行再利用的报道。
发明内容
针对上述问题，本发明的一个目的在于提供一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法，该方法可以显著降低排放烟气中的氮氧化物浓度，减少SNCR脱硝系统的氨逃逸。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法，包括从分解炉出口引出部分脱硝烟气作为再循环烟气，与未脱硝的烟气混合，再次进入脱硝分解炉。
优选的，所述再循环烟气的循环量占进入分解炉的烟气总体积的10％～30％；更优选占烟气总体积的15％～20％。
还优选的，所述分解炉以质量百分比浓度20％～25％的氨水作为还原剂。
还优选的，所述分解炉的温度为850℃～1050℃。
本发明的另一个目的在于提供一种用于上述水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的设备，包括分解炉1，再循环烟气调节阀4、再循环风机8和烟气再循环管道5，分解炉1设置有氨水喷射模块2；其中，烟气再循环管道入口6设置于分解炉出口3处，所述烟气再循环管道出口7设置于分解炉1与氨水喷射模块2相对的炉壁上；在所述烟气再循环管道入口6和所述烟气再循环管道出口7都设有所述再循环烟气调节阀4；所述再循环风机8设置于烟气再循环管道5上。
水泥窑炉产生的含有大量NOx的烟气，经管道进入SNCR脱硝分解炉，质量百分比浓度20％～25％的氨水经过雾化系统被喷入850℃～1050℃分解炉中，在该温度下氨水作为还原剂与NOx反应，生成N2和水。反应式如下所示：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
为了保证反应充分，一般都使氨水过量；这样经SNCR技术得到的脱硝烟气中仍然存在未反应的氨，如果直接排放很容易会造成氨逃逸，氨排放超标(现行国家标准规定氨的排放浓度不得超过10mg/m3。)
本发明在不改变现有的水泥窑炉SNCR脱硝工艺和设备的前提下，通过使部分脱硝烟气再循环进入分解炉，将这部分烟气中未反应完全的氨再次作为还原剂进行NOx的选择性非催化还原反应，从而提高了SNCR的脱硝效率，节约了还原剂氨水的消耗，更重要的是减少了氨逃逸，从而更好地保护自然环境。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为实施例1所述的水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用设备的结构示意图，其中：1是分解炉，2是氨水喷射模块，3是分解炉出口，4是再循环烟气调节阀，5是烟气再循环管道，6是烟气再循环管道入口，7是烟气再循环管道出口，8再循环风机，9是烟气净化主管道。
图中的箭头表示烟气的流动方向。
具体实施方式
以下参照具体的实施例来说明本发明。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅用于说明本发明，其不以任何方式限制本发明的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的药材原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
实施例1一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用设备
所述设备的结构示意图见图1，包括分解炉1，再循环烟气调节阀4、再循环风机8和烟气再循环管道5；所述分解炉1设置有氨水喷射模块2。其中，烟气再循环管道入口6设置于分解炉出口3处；所述烟气再循环管道出口7设置于分解炉1的与氨水喷射模块2相对的炉壁上。在所述烟气再循环管道入口6和所述烟气再循环管道出口7都设有所述再循环烟气调节阀4。所述再循环风机8设置于烟气再循环管道5上。
本实施例所述设备的工作原理是：
水泥窑炉产生的含有大量NOx的烟气进入分解炉1，氨水经过氨水喷射模块2被喷射入温度为850℃～1050℃的分解炉1，在高温下与烟气中的NOx发生反应。部分脱硝后的烟气进入烟气净化主管道9，另一部分脱硝后的烟气在分解炉出口3经开启的再循环烟气调节阀4进入再循环烟气管道5，由再循环风机8送入分解炉1内，与水泥窑炉产生的未脱硝的烟气混合。此时，再循环烟气中未反应的氨作为还原剂再次参与NOx的还原。
实施例2一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法
本实施例所述方法基于实施例1所述的设备，具体过程为：
将质量百分比浓度20％氨水经过雾化系统喷入1000℃分解炉中，开启再循环烟气调节阀4和再循环风机8，使部分脱硝后的烟气再次进入分解炉。其中脱硝后烟气占进入分解炉的烟气体积的15～20％。测定分解炉中平均NOx浓度、SNCR出口烟气中NOx和NH3的浓度，结果见表1。
对比例1水泥窑炉SNCR脱硝净化
在实施例1所述的设备上进行了如下的操作：
关闭再循环烟气调节阀4和再循环风机8。将质量百分比浓度20％氨水经过雾化系统喷入1000℃分解炉中，测定分解炉中平均NOx浓度、SNCR出口烟气中NOx和NH3的浓度，结果见表1。
表1SNCR脱硝还原剂循环利用效果比较
表1的数据显示，在燃煤用量相同的情况下(水泥窑炉产生的烟气量也大致相同)，经SNCR脱硝的部分烟气再循环进入分解炉，可以显著降低分解炉的平均NOX的浓度，以及最终烟气出口中的NOX和氨浓度，从而减少NOX的排放和氨逃逸，提高了SNCR的脱硝效率。
总之，本发明提供了一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法，在对现有水泥窑炉SNCR脱硝系统进行有限改造的情况下，就可以显著降低烟气出口中的氮氧化物和氨浓度，从而可以有效地减少水泥企业的氮排放和氨逃逸，提高SNCR脱硝效率，更有利于环境保护。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求的范围。

Claims (6)

1.一种水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法，包括从分解炉出口引出部分脱硝烟气作为再循环烟气，与未脱硝的烟气混合，再次进入脱硝分解炉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述再循环烟气的循环量占进入分解炉的烟气总体积的10％～30％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述再循环烟气的循环量占进入分解炉的烟气总体积的15％～20％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述分解炉以质量百分比浓度20％～25％的氨水作为还原剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述分解炉的温度为850℃～1050℃。
6.一种用于权利要求1至5中任一项所述的水泥窑炉SNCR脱硝还原剂循环利用的方法的设备，包括分解炉(1)，再循环烟气调节阀(4)、再循环风机(8)和烟气再循环管道(5)，分解炉1设置有氨水喷射模块(2)；其中，烟气再循环管道入口(6)设置于分解炉出口(3)处，所述烟气再循环管道出口(7)设置于分解炉(1)与氨水喷射模块(2)相对的炉壁上；在所述烟气再循环管道入口(6)和所述烟气再循环管道出口(7)都设有所述再循环烟气调节阀(4)；所述再循环风机(8)设置于烟气再循环管道(5)上。
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