CN105536506A - 一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统 - Google Patents

一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统，方法流程为来自水泥预热预分解系统旋风筒或反应器下料管含大量CaO的生料粉，进入缓冲仓，计量装置计量一定量物料，喂入输送系统，经输送进入反应釜，釜内生料中CaO与水反应生成Ca(OH)2，经过再次输送进入换热管道及窑尾的废气管道内，Ca(OH)2与烟气中的SO2进行反应，达到脱硫目的，本发明脱硫效率可达到60％以上，流程简便，控制简单，投资小，运行能耗小且不产生额外废弃物。

Description

一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，特别涉及一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统。
背景技术
酸雨、温室效应和臭氧层破坏是人类当前面临的三大环境问题，其中酸雨是必须首先予以解决的问题。我国酸雨形成的主要原因是由于大量SO2的排放，水泥行业作为SO2排放大户，限制其排放是势在必行，我国环保部门于2013年针对水泥行业排放出台的《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)中对于SO2的排放就提出了更为严格排放指标，水泥窑及窑尾余热利用系统一般地区SO2排放浓度要求控制在200mg/m3以内，重点地区控制在100mg/m3以内。
水泥行业硫排放有其自身的特点，其硫来源有两个，原料含硫和燃料含硫，相比较而言原料中硫对于现代水泥工艺来讲更易被带出，污染环境。原因在于原料石灰石中的所含的硫主要以黄铁矿的形式存在，其最大氧化速率对应温度大约为500℃左右，在此温度下水泥生料并未形成可大量吸附SO2的CaO，因此所形成的SO2，绝大部分被带出系统。从目前我国所存在的1500多条水泥熟料生产线的实际运行情况来看，此种情况所造成的SO2排放，最高可达到1300mg/Nm3。
目前比较适合水泥窑尾烟气脱硫的传统工艺主要为石灰石-石膏湿法烟气脱硫法。该方法技术成熟，运行可靠，设备和技术很容易取得；脱硫剂石灰石易得，价格便宜；副产品-石膏目前有一定的市场；对烟气中SO2浓度变化，脱硫系统可保持较高的脱硫效率及系统稳定性。然而其占地面积较大，脱硫塔设备投资稍高；脱硫塔循环量大，耗电量较高；系统有发生结垢、堵塞的倾向；石膏纯度须在94％以上才有出路。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种在线窑尾烟气自脱硫的方法及系统，具有投资省、操作方便、无额外废弃物排放的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，包括如下步骤：
第一步：从水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管通过分料管分出含大量CaO的生料粉；
第二步：将生料粉计量后送至反应釜内，在釜内同时喷水与CaO反应，生成Ca(OH)2；
第三步：将Ca(OH)2充分分散后送入换热管道和/或窑尾的废气管道内，Ca(OH)2与烟气中的SO2进行反应，达到脱硫目的。
所述第二步和第三步中，若采用气力输送方式，其动力来源于窑尾预热器系统自身负压，所述反应釜为流态化反应釜；若采用机械输送方式，其输送设备为机械输送设备，如提升机；所述反应釜为搅拌式反应釜，且生料粉先在冷却装置中冷却至300℃以下再进行计量，所述冷却装置的动力来源于窑尾预热器系统自身负压。
所述第二步中，计量的生料粉的量由排出预热器系统的烟气中SO2浓度确定，并保证钙硫摩尔比为1:1～10:1。
所述第三步中，所述换热管道为水泥窑尾预热器各级换热管道，所述废气管道为水泥窑尾预热器至窑尾收尘器的整段废气管道。
本发明还提供了一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，包括：
接水泥窑尾预热预分解系统旋风筒及反应器下料管用于分出含大量CaO的生料粉的分料管1；
与所述分料管1连接的用于计量生料粉用量的计量装置7；
与所述计量装置7出料端连接的带有喷淋系统的用于使生料粉生成Ca(OH)2的反应釜11；
与所述反应釜11出料端连接的用于将Ca(OH)2分散后送入换热管道和/或窑尾的废气管道内的分散装置12；
所述计量装置7与分料管1之间设置有缓冲仓5，缓冲仓5的出口管路上设置插板阀6，出分料管1的生料粉进入缓冲仓5暂存，所述缓冲仓5作为料仓使用，其为具有耐火内衬及保温措施的钢板或混凝土仓。
所述缓冲仓5与分料管1之间设置有冷却装置3，冷却装置3的出口管路上设置翻板阀4，出分料管的生料粉先进入冷却装置3进行冷却，再进入缓冲仓5暂存，所述冷却装置3的动力来源于窑尾预热器系统自身负压。
所述输送系统采用气力输送方式或机械输送方式，若采用气力输送方式，则反应釜11为流态化反应釜，输送系统包括接计量装置7出料端的喂料靴8，喂料靴8安装在气力输送设备9上，气力输送设备9进口端和大气相连并设置用于对进入管道内的风量进行调节的冷风阀10，另一端接反应釜11，并最终连接至换热管道和/或窑尾的废气管道，其动力来源于进口端的负压，分散装置12设置在反应釜11的出口管路尾端位置；若采用机械输送方式，则反应釜11为搅拌式反应釜，输送系统包括接反应釜11出料端的机械输送设备9，机械输送设备9将Ca(OH)2送至分散装置12。
所述窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管为预热预分解系统最下级的下料管或反应器下料管或其他能够取得含大量CaO(CaO具有新鲜表面，反应活性高)生料粉的下料管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)工艺过程简单，投资省，占地面积小。
2)运行能耗低。
3)操作简便。
4)改造过程影响正常生产周期短。
5)不排放额外废弃物。
综上，本发明脱硫效率可达到60％以上，流程简便，控制简单，投资小，运行能耗小且不产生额外废弃物。
附图说明
图1为本发明的烟气脱硫工艺流程框图。
图2为本发明的烟气脱硫系统形式一结构示意图。
图3为本发明的烟气脱硫系统形式二结构示意图。
图4为本发明的烟气脱硫系统形式三结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，包括如下步骤：
第一步：从水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管通过分料管分出含大量CaO的生料粉；
第二步：将生料粉计量后送至反应釜内，在釜内同时喷水与CaO反应，生成Ca(OH)2；
第三步：将Ca(OH)2充分分散后送入换热管道和/或窑尾的废气管道内，Ca(OH)2与烟气中的SO2进行反应，达到脱硫目的。
其中，若采用气力输送方式，其动力来源于窑尾预热器系统自身负压，反应釜为流态化反应釜；若采用机械输送方式，其输送设备为机械输送设备，如提升机；反应釜为搅拌式反应釜，且生料粉先在冷却装置中冷却至300℃以下再进行计量，冷却装置的动力来源于窑尾预热器系统自身负压。
本发明同时提供了相应的系统，包括如下三种形式。
如图2所示，为本发明系统的形式之一：
脱硫剂的具体取得位置为水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管。在此处通过分料管1分出物料，并在其上安装耐高温的插板阀2，必要时切断进入脱硫系统物料。
所分出的脱硫剂进入缓冲仓5，缓冲仓5内壁设耐火浇筑料，缓冲仓5下设耐高温的插板阀6，插板阀6下设耐高温的计量装置7，进行脱硫剂的精准计量，计量后的脱硫剂喂入气力输送的喂料靴8内。
喂料靴8安装在气力输送设备9上，管道进口端和大气相连，另一端接入换热管或废气管道之上，其动力来源于进口端的负压。管道进口端设置冷风阀10，对进入输送管道内的风量进行调节。
本系统采用稀相输送，进入喂料靴8物料，经气力输送被带入反应釜11内，反应釜11为流态化反应釜，在反应釜11上方设置雾化喷头，所需水引自厂区水网被雾化喷头雾化后，与稀相输送的物料逆流反应，在此过程中CaO遇水生成Ca(OH)2。
所生成的物料随风继续上升重新进入气力输送设备9，物料最终的去向决定于气力输送设备9的连接位置。而气力输送设备9的连接位置，决定于系统内SO2的含量及产生位置，在脱硫剂喂入系统前由安装在管道入口处的分散装置12充分分散。
喂入预热预分解系统的脱硫剂物料，和烟气中的SO2进行反应达到脱硫目的。
系统设置PLC调节系统，控制调节物料，风量的大小。其控制流程为喂入系统喂料量的大小通过烟气中SO2浓度的大小进行调节，风量通过物料量大小调节。
如图3所示，为本发明系统的形式之二：
脱硫剂的具体取得位置为水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管。在此处通过分料管1分出物料，并在其上安装耐高温的插板阀2，必要时切断进入脱硫系统物料。
所分出的脱硫剂进入冷却装置3，经冷却后，物料温度降至300℃以下，冷却后脱硫剂通过翻板阀4进入缓冲仓5，缓冲仓5内壁设耐火浇筑料，缓冲仓下设插板阀6，插板阀6下设计量装置7，进行脱硫剂的精准计量，计量后的脱硫剂喂入气力输送的喂料靴8内。
喂料靴8安装在气力输送管道9上，管道进口端和大气相连，另一端接入换热管或废气管道之上，其动力来源于入口端的负压。管道进口端设置冷风阀10，对进入输送管道内的风量进行调节。
本系统采用稀相输送，进入喂料靴8物料，经气力输送被带入反应釜11内，反应釜11为流态化反应釜，在反应釜11上方设置雾化喷头，所需水引自厂区水网被雾化喷头雾化后，与稀相输送的物料逆流反应，在此过程中CaO遇水生成Ca(OH)2。
所生成的物料随风继续上升重新进入气力输送设备9，物料最终的去向决定于气力输送设备9的连接位置。而气力输送设备9的连接位置，决定于系统内SO2的含量及产生位置，在脱硫剂喂入系统前由安装在管道入口处的分散装置12充分分散。
喂入预热预分解系统的脱硫剂物料，和烟气中的SO2进行反应达到脱硫目的。
系统设置PLC调节系统，控制调节物料，风量的大小。其控制流程为喂入系统喂料量的大小通过烟气中SO2浓度的大小进行调节，风量通过物料量大小调节。
如图4所示，为本发明系统的形式之三：
脱硫剂的具体取得位置为水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管。在此处通过分料管1分出物料，并在其上安装耐高温的插板阀2，必要时切断进入脱硫系统物料。所分出的脱硫剂进入冷却装置3，经冷却后，物料温度降至300℃以下，冷却后脱硫剂通过翻板阀4进入缓冲仓5，缓冲仓5内壁设耐火浇筑料，缓冲仓下设插板阀6，插板阀6下设计量装置7，进行脱硫剂的精准计量，计量后的脱硫剂喂入反应釜11内，反应釜11为简洁搅拌式反应釜，在釜内脱硫剂和喷淋水反应生成Ca(OH)2。
经输送设备9输送后喂入分散装置12，充分分散后喂入换热管及窑尾汇风管进行脱硫处理。输送设备9为提升机等机械输送设备。
喂入系统的脱硫剂物料，和烟气中的SO2进行反应达到脱硫目的。
系统设置PLC调节系统，控制调节物料，风量的大小。其控制流程为喂入系统喂料量的大小通过烟气中SO2浓度的大小进行调节，风量通过物料量大小调节。

Claims (9)

1.一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：从水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管通过分料管分出含大量CaO的生料粉；
第二步：将生料粉计量后送至反应釜内，在釜内同时喷水与CaO反应，生成Ca(OH)2；
第三步：将Ca(OH)2充分分散后送入换热管道和/或窑尾的废气管道内，Ca(OH)2与烟气中的SO2进行反应，达到脱硫目的。
2.根据权利要求1所述一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，其特征在于，所述第二步和第三步中，若采用气力输送方式，其动力来源于窑尾预热器系统自身负压，所述反应釜为流态化反应釜；若采用机械输送方式，其输送设备为机械输送设备，所述反应釜为搅拌式反应釜，且生料粉先在冷却装置中冷却至300℃以下再进行计量，所述冷却装置的动力来源于窑尾预热器系统自身负压。
3.根据权利要求1所述一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，其特征在于，所述第二步中，计量的生料粉的量由排出预热器系统的烟气中SO2浓度确定，保证钙硫摩尔比为1:1～10:1。
4.根据权利要求1所述一种在线窑尾烟气自脱硫的方法，其特征在于，所述第三步中，所述换热管道为水泥窑尾预热器各级换热管道，所述废气管道为水泥窑尾预热器至窑尾收尘器的整段废气管道。
5.一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，其特征在于，包括：
接水泥窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管用于分出含大量CaO的生料粉的分料管(1)；
与所述分料管(1)生料粉出料端连接的用于计量生料粉用量的计量装置(7)；
与所述计量装置(7)出料端连接的带有喷淋系统的用于使生料粉生成Ca(OH)2的反应釜(11)；
与所述反应釜(11)出料端连接的用于将Ca(OH)2分散后送入换热管道和/或窑尾的废气管道内的分散装置(12)；
以及，用于实现物料输送的输送系统。
6.根据权利要求5所述一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，其特征在于，所述计量装置与分料管之间设置有缓冲仓(5)，缓冲仓(5)的出口管路上设置插板阀一(6)，出分料管(1)的生料粉进入缓冲仓(5)暂存，所述缓冲仓(5)作为料仓使用，其为具有耐火内衬及保温措施的钢板或混凝土仓。
7.根据权利要求6所述一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，其特征在于，所述缓冲仓(5)与分料管(1)之间设置有冷却装置(3)，冷却装置(3)的出口管路上设置翻板阀(4)，出分料管(1)的生料粉先进入冷却装置(3)进行冷却，再进入缓冲仓(5)暂存，所述冷却装置(3)的动力来源于窑尾预热器系统自身负压。
8.根据权利要求5所述一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，其特征在于，所述输送系统采用气力输送方式或机械输送方式，若采用气力输送方式，则反应釜(11)为流态化反应釜，输送系统包括接计量装置(7)出料端的喂料靴(8)，喂料靴(8)安装在气力输送设备(9)上，气力输送设备(9)进口端和大气相连并设置用于对进入管道内的风量进行调节的冷风阀(10)，另一端接反应釜(11)，并最终连接至换热管道和/或窑尾的废气管道，其动力来源于进口端的负压，分散装置(12)设置在反应釜(11)的出口管路尾端位置；若采用机械输送方式，则反应釜(11)为搅拌式反应釜，输送系统包括接反应釜(11)出料端的机械输送设备(9)，机械输送设备(9)将Ca(OH)2送至分散装置(12)。
9.根据权利要求5所述一种在线窑尾烟气自脱硫的系统，其特征在于，所述窑尾预热预分解系统旋风筒或反应器下料管为预热预分解系统最下级的下料管或反应器下料管或其他能够取得含大量CaO生料粉的下料管。
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