CN109772157A - 一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统及净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统及净化方法，水泥窑的窑尾烟气首先进入到预热器中换热后进入到输气管道，还原剂储存罐内设置有脱销还原剂，脱销还原剂经还原剂输送和水解装置生成氨气后进入到输气管道，预热器排出的烟气连同氨气进入到袋式除尘反应器，经过滤袋时，与滤袋表面上覆盖的脱销还原剂接触，发生催化还原反应，烟气中的NOx被还原成N₂和H₂O，反应后的烟气中NOx浓度满足超低排放要求，最后通过窑尾风机并经窑尾烟囱排出。本发明利用袋式除尘反应器将粉尘和NOx一次性去除，排放浓度达到超低排放要求，系统运行阻力相对于其他工艺路线降低50％以上。

Description

一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统及净化方法

技术领域

本发明涉及烟气净化领域，具体是一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统及净化方法。

背景技术

随着环保要求的日益提高，水泥行业的粉尘和氮氧化物减排问题变得越来越重要。水泥厂窑尾粉尘问题大多数采用袋式除尘反应器进行控制，排放浓度能够稳定达到超低排放要求。

现阶段水泥行业NOx主要通过SNCR工艺进行控制，NOx的排放浓度远高于超低排放要求，为了控制NOx排放浓度，SNCR系统实际运行时会采用还原剂过量控制，这种运行模式带来很多问题，如氨逃逸超标，管道及阀门腐蚀、袋式除尘反应器净气室腐蚀等。

水泥行业尝试借鉴了其他行业的脱硝经验，采用了SCR技术，实际执行时面临着几个问题难以解决。预热器C1出口的烟气温度满足要求催化剂性能要求，但是粉尘浓度高(约100g/Nm³)，粘性大，极容易堵塞和冲刷上层催化剂。通过设置预除尘，造成进入SCR反应器微细粉更多，增加了吹灰难度，反应器运转率较低。将SCR反应器布置在窑尾的低粉尘段，烟气经过袋除尘器后粉尘难度大幅度下降，但烟气温度降低了很多(约100℃)，难以满足现阶段催化剂使用要求。需要通过外热源对烟气进行加热，这个过程会消耗大量能量。水泥行业一直处于探索和研究满足超低排放的氮氧化物控制技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统及净化方法，解决了大型水泥厂新型干法水泥窑的窑尾烟气中NOx、粉尘等污染物排放达不到超低排放要求的问题。

本发明的技术方案为：

一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，包括有预热器、还原剂储存罐、还原剂输送和水解装置、袋式除尘反应器和窑尾风机，所述的预热器的进口与水泥窑的窑尾连通，所述的还原剂储存罐内设置有脱销还原剂，所述的还原剂输送和水解装置包括有还原剂计量输送泵和加热水解反应器，所述的还原剂计量输送泵的进口与还原剂储存罐的出口连接，还原剂计量输送泵的出口与加热水解反应器的原料进口连接，加热水解反应器的氨气出口、预热器的出口均通过输气管道与袋式除尘反应器的进口连接，所述的袋式除尘反应器内置有陶瓷纤维织物制成的滤袋或滤筒，所述的陶瓷纤维织物的表面浸渍有脱销还原剂，所述的袋式除尘反应器的出口通过窑尾风机与窑尾烟囱连接。

所述的预热器的出口处设置有高温风机。

所述的预热器选用多级旋风预热器。

所述的袋式除尘反应器上连接清灰装置，所述的袋式除尘反应器的底部设置有灰斗，所述的灰斗与生料库连接。

所述的清灰装置为连接于袋式除尘反应器顶端上的清灰喷吹装置。

一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，具体包括有以下步骤：

(1)、水泥窑的窑尾烟气首先进入到预热器中，吸收烟气中的大量热能，换热后的烟气经高温风机进入到输气管道；

(2)、还原剂储存罐内设置有脱销还原剂，脱销还原剂经还原剂计量输送泵计量并输送给加热水解反应器，脱销还原剂在加热水解反应器生成氨气，氨气进入到输气管道；

(3)、预热器排出的烟气连同氨气进入到袋式除尘反应器，经过滤袋时，与滤袋表面上覆盖的脱销还原剂接触，发生催化还原反应，烟气中的NOx被还原成N₂和H₂O，从而使烟气中的NOx被去除，反应后的烟气中NOx浓度满足超低排放要求；

(4)、高温烟气经过袋式除尘反应器处理后，烟气中的粉尘和NOx浓度都达到超低排放要求，最后通过窑尾风机并经窑尾烟囱排出。

所述的还原剂储存罐内的脱销还原剂为尿素溶液或氨水。

所述的脱销还原剂为五氧化二钒和二氧化钛混合的催化剂，脱销还原剂与袋式除尘反应器组成滤袋的陶瓷纤维织物经过浸泡使得脱销还原剂包覆于陶瓷纤维织物的表面。

所述的窑尾烟囱排出的烟气中，粉尘浓度＜10mg/Nm³，N0x＜50mg/Nm³。

所述的袋式除尘反应器中，随着滤袋外表面的粉尘层增厚，袋式除尘反应器的运行阻力会随之上升，此时启动清灰装置，清灰装置对滤袋上的粉尘进行高压喷吹，被吹落的粉尘落入灰斗后，并最终输送至生料库储存。

本发明的优点：

(1)、本发明充分考虑了水泥厂窑尾工艺特点以及烟尘性质，避免了其他工艺的磨损堵塞，或烟气升温等问题。

(2)、本发明将高温烟气中的粉尘捕集和NOx去除放置于袋式除尘反应器内进行处理，从而节约了系统阻力，降低了运行电耗。

(3)、本发可以利用已有烟气净化系统中的袋式除尘反应器进行升级，避免了重复投资，造成浪费。

(4)、本发明所有系统或装备可与工艺系统有机结合，有利于整套系统的建造和实施，降低了改造费用与改造难度。

附图说明

图1是本发明窑尾烟气净化系统的结构示意图，其中，“---”为烟气管道，“__.._.._”为压缩空气管道，“__._._”为脱销还原剂管道，“——”为粉尘管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1，一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，包括有预热器2、还原剂储存罐7、还原剂输送和水解装置8、袋式除尘反应器4和窑尾风机5，预热器2的进口与水泥窑1的窑尾连通，预热器2的出口处设置有高温风机3，还原剂储存罐7内设置有脱销还原剂，还原剂输送和水解装置8包括有还原剂计量输送泵和加热水解反应器，还原剂计量输送泵的进口与还原剂储存罐7的出口连接，还原剂计量输送泵的出口与加热水解反应器的原料进口连接，加热水解反应器的氨气出口、预热器2的出口均通过输气管道与袋式除尘反应器4的进口连接，袋式除尘反应器4内置有陶瓷纤维织物制成的滤袋或滤筒，陶瓷纤维织物的表面浸渍有脱销还原剂，袋式除尘反应器4的出口通过窑尾风机5与窑尾烟囱6连接。

其中，预热器2选用多级旋风预热器；袋式除尘反应器4上连接清灰喷吹装置9，袋式除尘反应器4的底部设置有灰斗，灰斗与生料库10连接。

一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，具体包括有以下步骤：

(1)、水泥窑1的窑尾烟气首先进入到预热器2中，吸收烟气中的大量热能，换热后的烟气经高温风机3进入到输气管道；

(2)、还原剂储存罐7内设置有脱销还原剂(尿素溶液或氨水)，脱销还原剂经还原剂计量输送泵计量并输送给加热水解反应器，脱销还原剂在加热水解反应器生成氨气，氨气进入到输气管道；

(3)、预热器2排出的烟气连同氨气进入到袋式除尘反应器4，经过滤袋时，与滤袋表面上覆盖的脱销还原剂(五氧化二钒和二氧化钛混合的催化剂)接触，发生催化还原反应，烟气中的NOx被还原成N₂和H₂O，从而使烟气中的NOx被去除，反应后的烟气中NOx浓度满足超低排放要求；

(4)、高温烟气经过袋式除尘反应器4处理后，烟气中的粉尘和NOx浓度都达到超低排放要求，最后通过窑尾风机5并经窑尾烟囱6排出，粉尘浓度＜10mg/Nm³，N0x＜50mg/Nm³。

其中，脱销还原剂与袋式除尘反应器4组成滤袋的陶瓷纤维织物经过浸泡使得脱销还原剂包覆于陶瓷纤维织物的表面。

袋式除尘反应器4中，随着滤袋外表面的粉尘层增厚，袋式除尘反应器4的运行阻力会随之上升，此时启动清灰喷吹装置9，清灰喷吹装置9对滤袋上的粉尘进行高压喷吹，被吹落的粉尘落入灰斗后，并最终输送至生料库10储存。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，其特征在于：包括有预热器、还原剂储存罐、还原剂输送和水解装置、袋式除尘反应器和窑尾风机，所述的预热器的进口与水泥窑的窑尾连通，所述的还原剂储存罐内设置有脱销还原剂，所述的还原剂输送和水解装置包括有还原剂计量输送泵和加热水解反应器，所述的还原剂计量输送泵的进口与还原剂储存罐的出口连接，还原剂计量输送泵的出口与加热水解反应器的原料进口连接，加热水解反应器的氨气出口、预热器的出口均通过输气管道与袋式除尘反应器的进口连接，所述的袋式除尘反应器内置有陶瓷纤维织物制成的滤袋或滤筒，所述的陶瓷纤维织物的表面浸渍有脱销还原剂，所述的袋式除尘反应器的出口通过窑尾风机与窑尾烟囱连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，其特征在于：所述的预热器的出口处设置有高温风机。

3.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，其特征在于：所述的预热器选用多级旋风预热器。

4.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，其特征在于：所述的袋式除尘反应器上连接清灰装置，所述的袋式除尘反应器的底部设置有灰斗，所述的灰斗与生料库连接。

5.根据权利要求4所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化系统，其特征在于：所述的清灰装置为连接于袋式除尘反应器顶端上的清灰喷吹装置。

6.一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，其特征在于：具体包括有以下步骤：

(1)、水泥窑的窑尾烟气首先进入到预热器中，吸收烟气中的大量热能，换热后的烟气经高温风机进入到输气管道；

(2)、还原剂储存罐内设置有脱销还原剂，脱销还原剂经还原剂计量输送泵计量并输送给加热水解反应器，脱销还原剂在加热水解反应器生成氨气，氨气进入到输气管道；

(3)、预热器排出的烟气连同氨气进入到袋式除尘反应器，经过滤袋时，与滤袋表面上覆盖的脱销还原剂接触，发生催化还原反应，烟气中的NOx被还原成N₂和H₂O，从而使烟气中的NOx被去除，反应后的烟气中NOx浓度满足超低排放要求；

(4)、高温烟气经过袋式除尘反应器处理后，烟气中的粉尘和NOx浓度都达到超低排放要求，最后通过窑尾风机并经窑尾烟囱排出。

7.根据权利要求6所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，其特征在于：所述的还原剂储存罐内的脱销还原剂为尿素溶液或氨水。

8.根据权利要求6所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，其特征在于：所述的脱销还原剂为五氧化二钒和二氧化钛混合的催化剂，脱销还原剂与袋式除尘反应器组成滤袋的陶瓷纤维织物经过浸泡使得脱销还原剂包覆于陶瓷纤维织物的表面。

9.根据权利要求6所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，其特征在于：所述的窑尾烟囱排出的烟气中，粉尘浓度＜10mg/Nm³，N0x＜50mg/Nm³。

10.根据权利要求6所述的一种新型干法水泥窑的窑尾烟气净化方法，其特征在于：所述的袋式除尘反应器中，随着滤袋外表面的粉尘层增厚，袋式除尘反应器的运行阻力会随之上升，此时启动清灰装置，清灰装置对滤袋上的粉尘进行高压喷吹，被吹落的粉尘落入灰斗后，并最终输送至生料库储存。