CN108686475A - 一种除尘脱硝设备及其改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于除尘脱硝领域，特别涉及一种除尘脱硝设备及其改造方法，所述除尘脱硝设备包括高温除尘器、喷氨系统和SCR反应器，所述高温除尘器的出口与SCR反应器的入口相连，所述喷氨系统被置于高温除尘器之前或者被置于高温除尘器和SCR反应器之间。本发明提供一种解决SCR催化剂在高浓度粉尘环境中，易磨损，中毒，堵塞问题，同时解决余热锅炉磨损，管壁积灰问题，提高脱硝效率，节省设备占地，大大提高换热效率及锅炉寿命的除尘脱硝设备及其改造方法。
Description
技术领域
本发明属于除尘脱硝领域，特别涉及一种除尘脱硝设备及其改造方法。
背景技术
随着国家环保标准的不断提高，水泥行业现有的脱硝技术(包括SNCR脱硝，低氮燃烧，分级燃烧等)脱硝效率低，一般在60％～80％左右，已无法满足更高的NOx排放标准，需采用更为高效的SCR脱硝技术。受SCR催化剂最佳反应温度和硫酸氢铵影响，进行SCR脱硝的最佳位置在预热器出口附近。为了节省能源，水泥行业采用多级旋风筒预热器对生料粉进行换热预热，除尘效率低，一级筒出口粉尘浓度较高。高浓度粉尘很快会使得SCR催化剂产生磨损，碱金属中毒，堵塞等现象，大幅降低SCR催化剂的脱硝效率和寿命，因此，在进行SCR脱硝之前需进行高温除尘。但现有水泥生产工艺设备多，空间紧凑，没有多余空间放置高温除尘器。同时，现有余热利用工艺高浓度粉尘进入余热锅炉会造成换热管磨损，积灰，降低换热效率等问题。
因此，基于这些问题，提供一种解决SCR催化剂在高浓度粉尘环境中，易磨损，中毒，堵塞问题，同时解决余热锅炉磨损，管壁积灰问题，提高脱硝效率，节省设备占地，大大提高换热效率及锅炉寿命的除尘脱硝设备及其改造方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种解决SCR催化剂在高浓度粉尘环境中，易磨损，中毒，堵塞问题，同时解决余热锅炉磨损，管壁积灰问题，提高脱硝效率，节省设备占地，大大提高换热效率及锅炉寿命的除尘脱硝设备及其改造方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种除尘脱硝设备，所述除尘脱硝设备包括高温除尘器、喷氨系统和SCR反应器，所述高温除尘器的出口与SCR反应器的入口相连，所述喷氨系统被置于高温除尘器之前或者被置于高温除尘器和SCR反应器之间。
本发明还可以采用以下技术方案：
在上述的除尘脱硝设备中，进一步的，所述SCR反应器和所述高温除尘器设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备，所述喷氨系统被置于所述高温除尘SCR脱硝一体设备之前。
在上述的除尘脱硝设备中，进一步的，所述除尘脱硝设备还包括余热锅炉和增湿塔，所述SCR反应器、余热锅炉和增湿塔依次相连。
在上述的除尘脱硝设备中，进一步的，所述除尘脱硝设备还包括预热器，所述预热器为五级预热器，所述五级预热器包括依次相连的五级筒、四级筒、三级筒、二级筒和一级筒，所述一级筒被去除，所述预热器的二级筒的出口与所述高温除尘器的入口相连，所述高温除尘器、喷氨系统和SCR反应器被置于所述一级筒的位置上。
在上述的除尘脱硝设备中，进一步的，所述除尘脱硝设备还包括SNCR脱硝处理设备，所述SNCR脱硝处理设备的出口与所述预热器的入口相连。
一种利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，上述任一项所述的除尘脱硝设备为经过所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法进行改造后的除尘脱硝设备，所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法包括以下步骤：
步骤一：将原有预热器一级筒拆除，利用其壳体或空间位置，放置新增的高温除尘器和SCR反应器；
步骤二：在高温除尘器之前的管道上增加喷氨系统，或者在高温除尘器和SCR反应器之间的管道上增加喷氨系统。
在上述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法中，进一步的，所述SCR反应器和所述高温除尘器设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备，在所述高温除尘SCR脱硝一体设备之前安装有喷氨系统。
在上述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法中，进一步的，所述步骤一中利用其壳体的步骤为在一级筒内部用孔板和安装在所述孔板上的滤筒，将一级筒内部分隔为净气室和含尘室两部分，记为袋式除尘器结构。
在上述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法中，进一步的，所述袋式除尘器结构为外滤式或内滤式，进风方式为上进气或下进气。
在上述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法中，进一步的，对所述增湿塔出口处的高温风机进行压头增大改造。
本发明具有的优点和积极效果是：
1、本发明高温烟气经除尘后经过SCR催化剂，催化剂不受粉尘影响，可提高脱硝效率，减少催化剂用量，大幅提高催化剂使用寿命。
2、本发明高温烟气经除尘脱硝后进入后级余热锅炉，可大幅减少余热锅炉磨损，管壁积灰，减少设备维护工作和资金；可提高换热效率，使得设备长期高效运转。
3、现有SNCR技术脱硝效率60～80％，本发明使得水泥行业可以采用SNCR+SCR脱硝技术，或SCR技术实现高效率脱硝，效率达到90％以上，可满足粉尘和NOx的超低排放要求。SNCR系统设备主要有氨储罐，泵组和喷枪等，在本工艺改造中，不对SNCR系统进行任何改变，只是将SNCR系统和我们所改的后面高温除尘加SCR脱硝系统进行串联即可。
4、本发明利用原有预热器一级筒的空间位置，无需额外占地面积，为改造提供有利条件。
5、本发明中氨气NH3是脱硝反应的还原剂，因此本申请增加喷氨系统。喷氨系统主要是泵组和喷枪，主要作用就是将氨气均匀喷入管道，使得氨气和高温烟气充分混合，提高反应效率。
6、本发明通过改进将一级筒改成高温除尘SCR脱硝一体化设备。
7、本发明一级筒改为高温除尘器和SCR反应器或一体化设备后，整体阻力会有所增加，因此风机压头需增大。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1是现有技术的结构示意图；
图2是实施例一的结构示意图；
图3是实施例二的结构示意图；
图4是现有技术的设备布置图；
图5是实施例一的设备布置图；
图6是实施例二的设备布置图；
图7是一级筒改造前的结构示意图；
图8是一级筒改造后的结构示意图。
图中：
1、SNCR脱硝处理设备，2、预热器，3、高温除尘器，4、喷氨系统，5、SCR反应器，6、余热锅炉，8、高温除尘SCR脱硝一体设备，9、水泥窑，10、分解炉，11、一级筒，12、二级筒，13、三级筒，14、四级筒，15、五级筒，16、增湿塔，17、高温风机，18、生料磨，19、除尘器，20、尾排风机，22、含尘室，23、净气室，24、滤筒，25、孔板。
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的除尘脱硝设备及其改造方法的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
将理解，当据称将部件“连接”到另一个部件时，它可以直接连接到另一个部件或可以存在中间部件。相反，当据称将部件“直接连接”到另一个部件时，则表示不存在中间部件。
图1给出了现有技术的结构示意图，并且通过图2示出了实施例一的结构示意图，并且通过图3示出了实施例二的结构示意图，并且通过图4示出了现有技术的设备布置图，并且通过图5示出了实施例一的设备布置图，并且通过图6示出了实施例二的设备布置图，并且通过图7示出了一级筒改造前的结构示意图，并且通过图8示出了一级筒改造后的结构示意图，下面就结合图1至图8来具体说明本发明。
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
一种除尘脱硝设备，所述除尘脱硝设备包括高温除尘器3、喷氨系统4和SCR反应器5，所述高温除尘器3的出口与SCR反应器5的入口相连，所述喷氨系统4被置于高温除尘器3之前或者被置于高温除尘器3和SCR反应器5之间。
本发明高温烟气经除尘后经过SCR催化剂，催化剂不受粉尘影响，可提高脱硝效率，减少催化剂用量，大幅提高催化剂使用寿命。
更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述SCR反应器5和所述高温除尘器3设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备8，所述喷氨系统4被置于所述高温除尘SCR脱硝一体设备8之前。
作为举例，在本实施例中，高温除尘器3可为高温电除尘器，也可为高温滤筒24除尘器，其过滤材质可为陶瓷纤维、陶瓷膜、金属纤维、金属膜，所述高温除尘脱硝一体化设备采用的过滤材质可为陶瓷纤维、陶瓷膜、金属纤维、金属膜。
需要指出的是，所述除尘脱硝设备还包括余热锅炉6和增湿塔16，所述SCR反应器5、余热锅炉6和增湿塔16依次相连。
本发明高温烟气经除尘脱硝后进入后级余热锅炉6，可大幅减少余热锅炉6磨损，管壁积灰，减少设备维护工作和资金；可提高换热效率，使得设备长期高效运转。
需要指出的是，所述除尘脱硝设备还包括预热器2，所述预热器2为五级预热器2，所述五级预热器2包括依次相连的五级筒15、四级筒14、三级筒13、二级筒12和一级筒11，所述一级筒11被去除，所述预热器2的二级筒12的出口与所述高温除尘器3的入口相连，所述高温除尘器3、喷氨系统4和SCR反应器5被置于所述一级筒11的位置上。
更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述除尘脱硝设备还包括SNCR脱硝处理设备1，所述SNCR脱硝处理设备1的出口与所述预热器2的入口相连。
需要指出的是，所述余热锅炉6下游还依次连接有高温风机17、生料磨18、除尘器19和尾排风机20。
现有技术中，一是脱硝效率低只能达到60-80％，无法满足更高的环保要求。二是旋风除尘效率低，进入余热发电系统的烟气粉尘含量高60-100g/m3，会导致余热锅炉6磨损，管壁积灰，降低换热效率等问题。
目前，现有技术中有采用单独的SNCR技术的情况，该工艺存在以下缺点：在分解炉10内喷氨，烟气的粉尘浓度高，氨气会有一部分被粉尘带走，未参加脱硝反应，造成喷氨量高(运行成本增加)，和氨逃逸(环保不达标)。理论上氨氮摩尔比为1:1，但实际操作中SNCR的氨氮摩尔比要达到1:1.4～1:1.6甚至更高。高温除尘后，采用SCR，喷氨的氨氮摩尔比只需1：1.05。
现有SNCR技术脱硝效率60～80％，本发明使得水泥行业可以采用SNCR+SCR脱硝技术，或SCR技术实现高效率脱硝，效率达到90％以上，可满足粉尘和NOx的超低排放要求。SNCR系统设备主要有氨储罐，泵组和喷枪等，在本工艺改造中，不对SNCR系统进行任何改变，只是将SNCR系统和我们所改的后面高温除尘加SCR脱硝系统进行串联即可。
工作过程：水泥窑9内的高温烟气，先进入分解炉10，(在分解炉10内进行SNCR脱硝，也可不进行SNCR脱硝，若进行了SNCR脱硝，整个工艺就是SNCR+高温除尘+SCR；若不进行SNCR脱硝，高温烟气只是在分解炉10内穿过，不脱硝，整个工艺就是高温除尘+SCR)再进2至5级预热器2，在预热器2内完成高温烟气和低温物料的热交换，高温烟气进入改造后的高温除尘器3或一体化设备。进行高温除尘和SCR脱硝后，再进入余热发电系统，进行烟气余热回收，再进入后端工艺系统。
有益效果：一是脱硝效率高90％，满足超低排放，二是除尘效率高，进入余热发电系统的粉尘可控制在10mg/m3以下，基本达到无尘状态，从而解决余热锅炉6磨损，管壁积灰，降低换热效率等问题。三是喷氨量少，可节省喷氨量50％。
我们的工艺流程应该是窑内煅烧的高温烟气经分解炉10，在分解炉10内进行SNCR脱硝，再经预热器2逐步换热，烟气温度降至300-350℃，利用改造后的高温除尘器3进行除尘，再进行SCR脱硝，再进入后级余热发电系统。而且我们的工艺可以不用SNCR，直接预热器2出来的高温烟气进行高温除尘后再进行SCR脱硝。也就是可以形成SNCR+高温除尘+SCR脱硝的流程，也可直接采用高温除尘+SCR的流程。
一种利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，上述任一项所述的除尘脱硝设备为经过所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法进行改造后的除尘脱硝设备，所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法包括以下步骤：
步骤一：将原有预热器2一级筒11拆除，利用其壳体或空间位置，放置新增的高温除尘器3和SCR反应器5；
步骤二：在高温除尘器3之前的管道上增加喷氨系统4，或者在高温除尘器3和SCR反应器5之间的管道上增加喷氨系统4。
本发明利用原有预热器2一级筒11的空间位置，无需额外占地面积，为改造提供有利条件。
需要指出的是，所述SCR反应器5和所述高温除尘器3设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备8，在所述高温除尘SCR脱硝一体设备8之前安装有喷氨系统4。
目前喷氨有几种，一是采用尿素，对其进行热解，产生氨气，喷入管道，二是采用液氨，直接喷入管道，直接气化为氨气，三是采用氨水，同样直接直接喷入管道，直接气化为氨气。
本发明中氨气NH3是脱硝反应的还原剂，因此本申请增加喷氨系统4。喷氨系统4主要是泵组和喷枪，主要作用就是将氨气均匀喷入管道，使得氨气和高温烟气充分混合，提高反应效率。
更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，所述步骤一中利用其壳体的步骤为在一级筒11内部用孔板25和安装在所述孔板25上的滤筒24，将一级筒11内部分隔为净气室23和含尘室22两部分，记为袋式除尘器结构。
本发明通过改进将一级筒11改成高温除尘SCR脱硝一体化设备。
需要指出的是，所述袋式除尘器结构为外滤式或内滤式，进风方式为上进气或下进气。
更进一步来讲，还可以在本发明中考虑，对所述增湿塔16出口处的高温风机17进行压头增大改造。
本发明一级筒11改为高温除尘器3和SCR反应器5或高温除尘SCR脱硝一体设备8后，整体阻力会有所增加，因此风机压头需增大。
作为举例，用于替换或改造一级筒11的高温除尘器3可为高温电除尘器，也可为高温滤筒24除尘器(过滤材质可为陶瓷纤维、陶瓷膜、金属纤维、金属膜)。用于替换或改造一级筒11的高温除尘SCR脱硝一体设备8采用的过滤材质可为陶瓷纤维、陶瓷膜、金属纤维、金属膜。其除尘脱硝过程为：若利原有SNCR脱硝系统，则烟气先进行SNCR脱硝，再进行高温除尘，再进行SCR脱硝，形成SNCR+高温除尘+SCR脱硝工艺。若不用原有SNCR系统，则烟气直接进行高温除尘，再进行SCR脱硝，形成高温除尘+SCR脱硝工艺。
本发明的优点和积极效果是：使得水泥行业可以采用SNCR+SCR脱硝技术，或SCR技术实现高效率脱硝(效率90％以上)，可满足粉尘和NOx的超低排放要求。高温烟气经除尘后经过SCR催化剂，催化剂不受粉尘影响，可提高脱硝效率，减少催化剂用量，大幅提高催化剂使用寿命。高温烟气经除尘脱硝后进入后级余热锅炉6，可大幅减少余热锅炉6磨损，管壁积灰，减少设备维护工作和资金；可提高换热效率，使得设备长期高效运转。原有预热器2一级筒11除尘效率在90％左右，出口粉尘浓度可达60g/Nm3，粉尘带走热量约7.33Kcal/kg.cl。改为高温除尘器3后，除尘效率在99.9％以上，出口粉尘浓度在10mg/m3以下，粉尘所带热量基本全部回收进窑系统。5000t/d生产线按年运转300天计算，可节省标煤1500吨/年。同时，本发明工艺利用原有预热器2一级筒11的空间位置，无需额外占地面积，为改造提供有利条件。
综上所述，本发明可提供一种解决SCR催化剂在高浓度粉尘环境中，易磨损，中毒，堵塞问题，同时解决余热锅炉磨损，管壁积灰问题，提高脱硝效率，节省设备占地，大大提高换热效率及锅炉寿命的除尘脱硝设备及其改造方法。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种除尘脱硝设备，其特征在于：所述除尘脱硝设备包括高温除尘器、喷氨系统和SCR反应器，所述高温除尘器的出口与SCR反应器的入口相连，所述喷氨系统被置于高温除尘器之前或者被置于高温除尘器和SCR反应器之间。
2.根据权利要求1所述的除尘脱硝设备，其特征在于：所述SCR反应器和所述高温除尘器设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备，所述喷氨系统被置于所述高温除尘SCR脱硝一体设备之前。
3.根据权利要求1所述的除尘脱硝设备，其特征在于：所述除尘脱硝设备还包括余热锅炉和增湿塔，所述SCR反应器、余热锅炉和增湿塔依次相连。
4.根据权利要求1所述的除尘脱硝设备，其特征在于：所述除尘脱硝设备还包括预热器，所述预热器为五级预热器，所述五级预热器包括依次相连的五级筒、四级筒、三级筒、二级筒和一级筒，所述一级筒被去除，所述预热器的二级筒的出口与所述高温除尘器的入口相连，所述高温除尘器、喷氨系统和SCR反应器被置于所述一级筒的位置上。
5.根据权利要求4所述的除尘脱硝设备，其特征在于：所述除尘脱硝设备还包括SNCR脱硝处理设备，所述SNCR脱硝处理设备的出口与所述预热器的入口相连。
6.一种利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，权利要求1-5任一项所述的除尘脱硝设备为经过所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法进行改造后的除尘脱硝设备，其特征在于：所述利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法包括以下步骤：
步骤一：将原有预热器一级筒拆除，利用其壳体或空间位置，放置新增的高温除尘器和SCR反应器；
步骤二：在高温除尘器之前的管道上增加喷氨系统，或者在高温除尘器和SCR反应器之间的管道上增加喷氨系统。
7.根据权利要求6所述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，其特征在于：所述SCR反应器和所述高温除尘器设计为一体设备，记为高温除尘SCR脱硝一体设备，在所述高温除尘SCR脱硝一体设备之前安装有喷氨系统。
8.根据权利要求6所述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，其特征在于：所述步骤一中利用其壳体的步骤为在一级筒内部用孔板和安装在所述孔板上的滤筒，将一级筒内部分隔为净气室和含尘室两部分，记为袋式除尘器结构。
9.根据权利要求8所述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，其特征在于：所述袋式除尘器结构为外滤式或内滤式，进风方式为上进气或下进气。
10.根据权利要求6所述的利用预热器一级筒进行除尘脱硝改造方法，其特征在于：对所述增湿塔出口处的高温风机进行压头增大改造。
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