CN109569239A - 一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法 - Google Patents

一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，包括如下步骤：a、生产前的准备：根据生产接通工作现场水、电管线，布置工作场地，布置生产水泥的水泥窑的各个环节的生产设备，人员配置、原材料准备，根据生产技术要求，与废气排放标准，认真编制生产组织设计，制定生产监测计划；b、在窑尾燃烧器上加装双通道：在现有的水泥厂新型干法预热器分解炉的椎体上安装一种双通道的窑尾燃烧器，在窑尾燃烧器其中一个通道上设置一根氨水输送管道；有益效果在于：本发明对比现有技术，提供了一种可以大幅度减少氨水喷入量，并且减少NOx排放的干法水泥窑生产方法，本发明既不需要SCR的巨大投资，也没有污染物互换之忧，也消除了现有的SNCR污染物转嫁的问题。

Description

一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法
技术领域
本发明涉及水泥熟料的新型干法生产技术领域，特别是涉及一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法。
背景技术
氮氧化物是水泥煅烧过程中出现的一种气体，他对大气具有污染性，对人体具有危害性，具体来说，有如下危害：(1)对人体的致毒作用；(2)是酸雨和酸雾的主要原因之一；(3)大气中的氮氧化物和挥发性有机物在达到一定浓度后，在阳光的照射下，产生一系列的光化学反应，可形成光化学烟雾；(4)参与臭氧层的破坏；(5)对植物具有损坏作用。随着水泥工业的生产能力增加，其氮氧化物的排放量在增加，国家原来的排放标准为800mg/Nm3，后于2014年发布，2015年7月实施的《水泥工业大气污染排放标准》改为普通地区排放标准低于400mg/Nm3，重点地区的排放标准低于320mg/Nm3的低位，随着国家对环保事业的重视，对水泥厂的氮氧化物的排放标准越来越严格，监督力度越来越大，各个水泥企业也在不断通过技术升级降低NOX的排放浓度。
通过氮氧化物的生成机理可以知道水泥企业中的NOX生成部位是主要是烧成系统，NOX生成类型有三种：热力型、瞬时型、燃料型，其中瞬时型是指空气中的N2在燃烧中与部分中间产物生成，因为瞬时型的NOX生成量很少，所以，不做考虑，在水泥生产过程中物料从预热分解系统中预热分解后进入回转窑煅烧，回转窑在窑头加入35-40％的煤，在分解炉加入60-65％的煤，热力型NOX主要在回转窑中生成，由于回转窑的烧成带环境温度不低于1450℃，燃烧器焰心温度1700℃以上，回转窑内其NOX形成量大约1000-1900mg/Nm3，而分解炉因为燃烧温度低所以形成NOX主要为燃料型，由于在分解炉的椎体部分易形成还原区，经过还原区后废气的排放浓度为500-1100mg/Nm3。
当前水泥行业中脱氮脱销的主要方法有几种：(1)在回转窑的燃烧器尽量采用低氮的燃烧器和合适的配料方案，通过这种方法，可以使熟料质量不降低的前提下降低煅烧过程中的热力型NOX，由于必须保持烧成带的反应温度，所以，对回转窑内的热力型NOX会有一定的抑制作用但是作用有限；(2)在分解炉的底部进行分级燃烧。原来的分解炉为保证煤粉在分解炉的燃尽率，其基本设计为在局部区域形成高氧区，提高煤粉的燃烧速度，而分级燃烧，是指将原来的煤粉分成两部分，一部分仍旧在主燃区燃烧完成生料的分解反应，一部分在分解炉底部的椎体部分与来自窑尾的低氧气体混合燃烧形成少量CO做还原剂，在一定程度上减少了煤粉的速燃带来的NOX。这种方法在一定程度上可能降低窑内的NOX排放量，但是因为生成的CO数量有限，与NOX的反应时间有限，故对脱氮脱硝有一定效果但是不明显；(3)投入SNCR脱销装置，这是当前各水泥厂的主要脱销方式，其基本方法就是利用NOX和氨水中的氨进行反应，在分解炉中的窗口反应温度区间喷入氨水，利用氨的还原性对废气中NOx进行还原，形成N2随尾气排入大气之中，这种方法的不利之处也有很多：一是因为生产的动态性，氨和NOX反应的窗口温度还不是固定在一个地方的，而喷洒还原剂的喷头是固定的所以会有一定的还原剂逃逸；二是喷入还原剂的时候导致了会导致熟料热耗上升25Kcal/kg熟料，同时增加废气量6000m3/h，电耗增加20Kw/h；三是SNCR最大不足是消耗大量氨水一条2500吨/日熟料线，每年消耗62280吨氨水，而每合成一吨氨，要消耗1.55吨标煤，产生0.5吨废渣，产生1.05吨粉尘，3.87吨CO2，具有污染转嫁的嫌疑。(4)采用SCR技术，这是利用五氧化二钒作为有效催化剂，并加入氨水作为还原剂，对废气中的NOx进行还原。这种技术一次性投资巨大，高达千万元以上，作为有效催化剂的五氧化二钒本身就是剧毒物，到催化剂失效时需要处理，基本上是以污染换污染。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，包括如下步骤：
a、生产前的准备：根据生产接通工作现场水、电管线，布置工作场地，布置生产水泥的水泥窑的各个环节的生产设备，人员配置、原材料准备，根据生产技术要求，与废气排放标准，认真编制生产组织设计，制定生产监测计划；
b、在窑尾燃烧器上加装双通道：在现有的水泥厂新型干法预热器分解炉的椎体上安装一种双通道的窑尾燃烧器，在窑尾燃烧器其中一个通道上设置一根氨水输送管道；
c、安装还原剂喷枪：在分解炉的椎体底部的安装一组还原剂喷枪，然后正常进行水泥生产工作；
d、废气混合：所述步骤b中的窑尾燃烧器燃烧产生高速气流喷入分解炉的椎体底部，与从窑尾烟室喷腾上来的来自窑的废气的作用下，形成喷旋结合的气流；
e、对废气进行初步还原处理：通过所述步骤a中窑尾燃烧器上的氨水输送管道向窑尾燃烧器内输送氨水，氨水气化后随气流喷入分解炉的椎体底部，与来自回转窑废气中的NOx进行还原反应；
f、对废气进行二次还原处理：所述步骤c中的还原剂喷枪向分解炉的椎体还原区喷洒含烃的溶液，保证分解的生产温度稳定，最后废气经过处理转化，反应生成N2气体随废气排至大气中。
进一步的，所述步骤a中的生产设备包括粉碎器、风机、窑炉、预热器分解炉，回转窑、冷却机等。
进一步的，所述步骤b中窑尾燃烧器由内外两个通道组成。
进一步的，所述步骤b中窑尾燃烧器由四个或两个燃烧器一组，在分解炉椎体上一个一个组合排列在椎体的四个方向，通道出口射向分解炉椎体的中心并形成一个中心圆。
进一步的，所述步骤b中窑尾燃烧器上还设置有进风口，一个通道与上一级来料口接通。
进一步的，所述步骤c中喷枪为雾化喷枪。
进一步的，所述步骤c中喷枪喷头对准分解炉椎体的还原反应区。
进一步的，所述步骤d中窑尾燃烧器喷出的气流朝向分解炉的椎体底部中心位置，在四组气体的相互作用下行程旋风气流，与窑尾烟室喷腾处的分气充分混合，并上升。
进一步的，所述步骤g中氨水与废气中的硝化物发发生氧化还原反应，生成N2，含有烃根的物质与NOx结合生成氰化物，氰化物在还原区内结合H，OH，等离子，转化成氨类物质氨类物质，并与废气中的NOx，反应生成N2。
进一步的，所述步骤f中废气经过过滤，颗粒残渣物料沉淀下去，处理后的废气排放到空气中。
本发明的有益效果在于：本发明对比现有技术，提供了一种可以大幅度减少氨水喷入量，并且减少NOx排放的干法水泥窑生产方法，本发明既不需要SCR的巨大投资，也没有污染物互换之忧，也消除了现有的SNCR污染物转嫁的问题。
具体实施方式
一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，包括如下步骤：
a、生产前的准备：根据生产接通工作现场水、电管线，布置工作场地，布置生产水泥的水泥窑的各个环节的生产设备，人员配置、原材料准备，根据生产技术要求，与废气排放标准，认真编制生产组织设计，制定生产监测计划；
b、在窑尾燃烧器上加装双通道：在现有的水泥厂新型干法预热器分解炉的椎体上安装一种双通道的窑尾燃烧器，在窑尾燃烧器其中一个通道上设置一根氨水输送管道；
c、安装还原剂喷枪：在分解炉的椎体底部的安装一组还原剂喷枪，然后正常进行水泥生产工作；
d、废气混合：所述步骤b中的窑尾燃烧器燃烧产生高速气流喷入分解炉的椎体底部，与从窑尾烟室喷腾上来的来自窑的废气的作用下，形成喷旋结合的气流；
e、对废气进行初步还原处理：通过所述步骤a中窑尾燃烧器上的氨水输送管道向窑尾燃烧器内输送氨水，氨水气化后随气流喷入分解炉的椎体底部，与来自回转窑废气中的NOx进行还原反应；
f、对废气进行二次还原处理：所述步骤c中的还原剂喷枪向分解炉的椎体还原区喷洒含烃的溶液，保证分解的生产温度稳定，最后废气经过处理转化，反应生成N2气体随废气排至大气中。
本实施例中，所述步骤a中的生产设备包括粉碎器、风机、窑炉、预热器分解炉，回转窑、冷却机等。
本实施例中，所述步骤b中窑尾燃烧器由内外两个通道组成。
本实施例中，所述步骤b中窑尾燃烧器由四个或两个燃烧器一组，在分解炉椎体上一个一个组合排列在椎体的四个方向，通道出口射向分解炉椎体的中心并形成一个中心圆。
本实施例中，所述步骤b中窑尾燃烧器上还设置有进风口，一个通道与上一级来料口接通。
本实施例中，所述步骤c中喷枪为雾化喷枪。
本实施例中，所述步骤c中喷枪喷头对准分解炉椎体的还原反应区。
本实施例中，所述步骤d中窑尾燃烧器喷出的气流朝向分解炉的椎体底部中心位置，在四组气体的相互作用下行程旋风气流，与窑尾烟室喷腾处的分气充分混合，并上升。
本实施例中，所述步骤g中氨水与废气中的硝化物发发生氧化还原反应，生成N2，含有烃根的物质与NOx结合生成氰化物，氰化物在还原区内结合H，OH，等离子，转化成氨类物质氨类物质，并与废气中的NOx，反应生成N2。
本实施例中，所述步骤f中废气经过过滤，颗粒残渣物料沉淀下去，处理后的废气排放到空气中。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、生产前的准备：根据生产接通工作现场水、电管线，布置工作场地，布置生产水泥的水泥窑的各个环节的生产设备，人员配置、原材料准备，根据生产技术要求，与废气排放标准，认真编制生产组织设计，制定生产监测计划；
b、在窑尾燃烧器上加装双通道：在现有的水泥厂新型干法预热器分解炉的椎体上安装一种双通道的窑尾燃烧器，在窑尾燃烧器其中一个通道上设置一根氨水输送管道；
c、安装还原剂喷枪：在分解炉的椎体底部的安装一组还原剂喷枪，然后正常进行水泥生产工作；
d、废气混合：所述步骤b中的窑尾燃烧器燃烧产生高速气流喷入分解炉的椎体底部，与从窑尾烟室喷腾上来的来自窑的废气的作用下，形成喷旋结合的气流；
e、对废气进行初步还原处理：通过所述步骤a中窑尾燃烧器上的氨水输送管道向窑尾燃烧器内输送氨水，氨水气化后随气流喷入分解炉的椎体底部，与来自回转窑废气中的NOx进行还原反应；
f、对废气进行二次还原处理：所述步骤c中的还原剂喷枪向分解炉的椎体还原区喷洒含烃的溶液，保证分解的生产温度稳定，最后废气经过处理转化，反应生成N2气体随废气排至大气中。
2.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤a中的生产设备包括粉碎器、风机、窑炉、预热器分解炉，回转窑、冷却机等。
3.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤b中窑尾燃烧器由内外两个通道组成。
4.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤b中窑尾燃烧器由四个或两个燃烧器一组，在分解炉椎体上一个一个组合排列在椎体的四个方向，通道出口射向分解炉椎体的中心并形成一个中心圆。
5.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤b中窑尾燃烧器上还设置有进风口，一个通道与上一级来料口接通。
6.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤c中喷枪为雾化喷枪。
7.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤c中喷枪喷头对准分解炉椎体的还原反应区。
8.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤d中窑尾燃烧器喷出的气流朝向分解炉的椎体底部中心位置，在四组气体的相互作用下行程旋风气流，与窑尾烟室喷腾处的分气充分混合，并上升。
9.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤g中氨水与废气中的硝化物发发生氧化还原反应，生成N2，含有烃根的物质与NOx结合生成氰化物，氰化物在还原区内结合H，OH，等离子，转化成氨类物质氨类物质，并与废气中的NOx，反应生成N2。
10.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱氮脱硝的方法，其特征在于：所述步骤f中废气经过过滤，颗粒残渣物料沉淀下去，处理后的废气排放到空气中。
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