CN109569294A - 菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备及其工艺，包括一级SCR反应器、二级SCR反应器、烟气换热器和燃烧炉，烟气换热器的冷介质入口连接有入口烟道，烟气换热器的冷介质出口连接有通往一级SCR反应器进气口的进气烟道，二级SCR反应器出气口与烟气换热器的热介质入口之间连接有出气烟道，烟气换热器的热介质出口连接有出口烟道；进气烟道旁接有通往燃烧炉的配风烟道，燃烧炉的热风出口连接有回到进气烟道的回风烟道；进气烟道和过渡烟道上均设置有氨水喷射点。本发明将烟气加热至合适的温度后进行SCR反应脱硝处理，运行成本低，经济效益高，并合理利用净烟气的温度给未脱硝的烟气加热，减少热量损失，有效提高能量利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备及其工艺。
背景技术
菱镁矿竖窑烟气存在以下三个特点：（1）氮氧化物浓度高，烟气呈金黄色；（2）烟气含水量低；（3）烟气含氧量高。
菱镁矿竖窑烟气参数：
目前世界上比较流行的烟气脱硝工艺方法，主要有选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）及低温氧化（臭氧/湿法氧化）脱硝装置等。SCR反应温度在320～400℃，SNCR反应温度要求在850～1150℃，湿法脱硝可在温度低于80℃条件下反应。虽然菱镁矿竖窑烟气温度略高于90℃，但采用湿法氧化工艺和臭氧氧化工艺的运行成本太高，副产物不易处置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种运行成本低，脱硝效率高的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备及其工艺。
本发明采用以下方案实现：一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，包括一级SCR反应器、二级SCR反应器、烟气换热器和燃烧炉，烟气换热器的冷介质入口连接有通往竖窑烟气出口的入口烟道，烟气换热器的冷介质出口连接有通往一级SCR反应器进气口的进气烟道，一级SCR反应器出气口与二级SCR反应器进气口之间连接有过渡烟道，二级SCR反应器出气口与烟气换热器的热介质入口之间连接有出气烟道，烟气换热器的热介质出口连接有通往烟囱的出口烟道；进气烟道旁接有通往燃烧炉的配风烟道，燃烧炉的热风出口连接有回到进气烟道的回风烟道；进气烟道和过渡烟道上均设置有氨水喷射点。
进一步的，所述一级SCR反应器和二级SCR反应器内均设置有多层催化剂层，位于最上层催化剂层的上方设置有整流器。
进一步的，所述出口烟道与入口烟道之间连接有回流烟道，所述回流烟道上设置有回流风机，所述配风烟道上设置有配风风机。
进一步的，所述氨水喷射点经供液管与装有20%氨水的氨水储罐连接，供液管上设置有氨水泵和调节计量设备。
本发明另一技术方案：一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝工艺，采用如上所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，包括以下步骤：（1）入口烟道从菱镁矿竖窑的烟气出口引接烟气；（2）入口烟道引来的烟气通过烟气换热器使烟气温度升高至140~170℃；（3）配风烟道引出进气烟道中的一部分烟气通过燃烧炉加热至480~520℃后再与进气烟道中的烟气混合成温度为320~350℃的烟气；（4）烟气与氨气混合后进入一级SCR反应器进行脱硝处理；（5）经一级SCR反应器脱硝处理的烟气进入二级SCR反应器进行脱硝处理；（6）脱硝处理后的净烟气进入烟气换热器降温后排至烟囱。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明脱硝设备菱镁矿竖窑的将烟气加热至合适的温度后进行SCR反应脱硝处理，运行成本低，经济效益高，一部分烟气通过回流风机回流入口烟道合理利用净烟气的温度给未脱硝的烟气加热及稀释提高反应效率，减少热量损失，有效提高能量利用率和装置的脱硝效率。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造示意图；
图中标号说明：100-一级SCR反应器、110-催化剂层、120-整流器、200-二级SCR反应器、300-烟气换热器、310-入口烟道、320-进气烟道、330-出气烟道、340-出口烟道、341-引风机、350-回流烟道、351-回流风机、400-燃烧炉、410-配风烟道、411-配风风机、420-回风烟道、500-过渡烟道、600-氨水喷射点、700-氨水储罐、710-供液管、711-氨水泵、712-调节计量设备、800-烟囱。
具体实施方式
如图1所示，一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，包括一级SCR反应器100、二级SCR反应器200、烟气换热器300和燃烧炉400，烟气换热器300的冷介质入口连接有通往竖窑烟气出口的入口烟道310，烟气换热器300的冷介质出口连接有通往一级SCR反应器进气口的进气烟道320，一级SCR反应器100出气口与二级SCR反应器200进气口之间连接有过渡烟道500，二级SCR反应器200出气口与烟气换热器300的热介质入口之间连接有出气烟道330，烟气换热器的热介质出口连接有通往烟囱800的出口烟道340；进气烟道320旁接有通往燃烧炉400的配风烟道410，燃烧炉的热风出口连接有回到进气烟道的回风烟道420；进气烟道和过渡烟道上均设置有氨水喷射点600，氨水喷射点600均匀喷射氨水；本发明菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备进行SCR脱硝改造，将烟气通过烟气换热器和燃烧炉再加热将温度提高至SCR反应的合适温度；脱硝设备菱镁矿竖窑的烟气出口引接烟气，菱镁矿竖窑的烟气出口设置有布袋除尘器；引来的烟气首先通过烟气换热器使烟气温度升高至150℃左右，然后引出一部分烟气通过燃烧炉加热至500℃后再与原烟气混合成温度在330℃左右的烟气，然后与氨气混合进入SCR反应器进行脱硝处理，脱硝处理后的净烟气温度在280℃左右，返回烟气换热器降温至140℃左右排至烟囱，合理利用净烟气的温度给未脱硝的烟气加热及稀释提高反应效率，减少热量损失，有效提高能量利用率和装置的脱硝效率。
其中SCR反应器中的脱硝反应原理如下：
4NO＋4NH3＋O2 → 4N2＋6H2O
2NO2＋4NH3＋O2 → 3N2＋6H2O
在本实施例中，所述一级SCR反应器100和二级SCR反应器200内均设置有多层催化剂层110，位于最上层催化剂层的上方设置有整流器120，催化剂层110中的催化剂选择中高温催化剂，具有良好的适应性和活性；经过两级脱硝处理，最终的脱硝效率不低于98%，而且运行成本低，经济效益好。
在本实施例中，所述出口烟道310与入口烟道340之间连接有回流烟道350，所述回流烟道350上设置有回流风机351，通过回流烟道350利用部分净烟气对未脱硝的烟气进行稀释，可有效提高脱硝处理效果，并且能够在一定程度上提高进入烟气换热器之间的烟气温度，进一步减少热量损失。
在本实施例中，所述配风烟道410上设置有配风风机411，出口烟道上位于回流烟道340和烟囱800之间的管道设置有引风机341。
在本实施例中，所述氨水喷射点600经供液管710与装有20%氨水的氨水储罐700连接，供液管上设置有氨水泵711和调节计量设备712，调节计量设备712为流量计和流量调节阀；供液管形成两个分支分别与进气烟道和过渡烟道两者上氨水喷射点600相连接，并且供液管的两个分支上分别设置有调节计量设备712，以便于根据情况调节氨水流量，达到节省材料的目的；采用20%氨水溶液作为脱硝设备的还原剂，烟气在高温环境下，烟气中的NOx和经氨水喷射点喷入的氨气进行混合，经催化剂后发生脱硝反应，完成脱硝过程；氨水喷射点由双流体喷枪和烟气导流板组成，出口烟道上也布置有烟气导流板，氨水喷出后变成氨气，氨气与烟气混合；氨水由槽罐车运输到厂区，通过卸料泵站向氨水储罐内注液，为避免罐内过压或真空，罐顶部安装呼吸阀。
在本实施例中，燃烧炉400的燃料可采用天然气、煤气、重油等，通过直接燃烧方式在烟道中对低温烟气进行加热，烟道上设置足够的测点接管座，便于试运行和运行中进行测量（温度测量和采样）。
一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝工艺，采用如上所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，包括以下步骤：（1）入口烟道从菱镁矿竖窑的烟气出口引接烟气；（2）入口烟道引来的烟气通过烟气换热器300使烟气温度升高至140~170℃后进入进气烟道；（3）配风烟道410引出进气烟道320中的一部分烟气通过燃烧炉加热至480~520℃后再与进气烟道320中的烟气混合成温度为320~350℃左右的烟气；（4）烟气与氨气混合后进入一级SCR反应器100进行脱硝处理，此时烟气温度为300~320℃；（5）经一级SCR反应器脱硝处理的烟气进入二级SCR反应器200进行脱硝处理，此时烟气温度为280~310℃；（6）脱硝处理后的净烟气进入烟气换热器降温后排至烟囱，出口烟道中的净烟气的温度为130~160℃。
在本实施例中，回流烟道350引出出口烟道340中的一部分烟气与入口烟道中的烟气进行混合后进入烟气换热器。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (5)
1.一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，其特征在于：包括一级SCR反应器、二级SCR反应器、烟气换热器和燃烧炉，烟气换热器的冷介质入口连接有通往竖窑烟气出口的入口烟道，烟气换热器的冷介质出口连接有通往一级SCR反应器进气口的进气烟道，一级SCR反应器出气口与二级SCR反应器进气口之间连接有过渡烟道，二级SCR反应器出气口与烟气换热器的热介质入口之间连接有出气烟道，烟气换热器的热介质出口连接有通往烟囱的出口烟道；进气烟道旁接有通往燃烧炉的配风烟道，燃烧炉的热风出口连接有回到进气烟道的回风烟道；进气烟道和过渡烟道上均设置有氨水喷射点。
2.根据权利要求1所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，其特征在于：所述一级SCR反应器和二级SCR反应器内均设置有多层催化剂层，位于最上层催化剂层的上方设置有整流器。
3.根据权利要求1所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，其特征在于：所述出口烟道与入口烟道之间连接有回流烟道，所述回流烟道上设置有回流风机；所述配风烟道上设置有配风风机。
4.根据权利要求1所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，其特征在于：所述氨水喷射点经供液管与装有20%氨水的氨水储罐连接，供液管上设置有氨水泵和调节计量设备。
5.一种菱镁矿竖窑烟气高效脱硝工艺，采用如权利要求1所述的菱镁矿竖窑烟气高效脱硝设备，其特征在于：包括以下步骤：（1）入口烟道从菱镁矿竖窑的烟气出口引接烟气；（2）入口烟道引来的烟气通过烟气换热器使烟气温度升高至140~170℃；（3）配风烟道引出进气烟道中的一部分烟气通过燃烧炉加热至480~520℃后再与进气烟道中的烟气混合成温度为320~350℃的烟气；（4）烟气与氨气混合后进入一级SCR反应器进行脱硝处理；（5）经一级SCR反应器脱硝处理的烟气进入二级SCR反应器进行脱硝处理；（6）脱硝处理后的净烟气进入烟气换热器降温后排至烟囱。
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