CN109999634A - 一种用于水泥scr脱硝及尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，包括进气烟道、高温电除尘器、出口烟道以及脱硝反应器，其特征在于所述进气烟道与高温电除尘器的顶部入口连接，所述高温除尘器底部设有多个除尘器灰斗，所述高温除尘器侧部设有出气口，所述出气口通过出口烟道与脱硝反应器连接，所述脱硝反应器包括多层催化剂陶瓷材料、多个吹灰器、换热器、压缩空气输送管道，所述吹灰器包括耙式吹灰器和声波吹灰器，所述耙式吹灰器和声波吹灰器分别设置在催化剂陶瓷材料上方两侧，提高了脱氮效率，降低氨水消耗量，降低氨逃逸；优化工艺，节省氨水蒸发工序，降低成本与运行费用，采用螺旋洗涤装置对尾气进行脱硫，提高了尾气中硫化物的吸收率。

Description

一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统

技术领域

本发明涉及工业烟气处理技术领域，尤其是一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统。

背景技术

SCR脱硝技术在我国电力行业已经成熟应用且可以稳定使氮氧化物排放长期稳定达到50mg/Nm³以下，水泥窑氮氧化物要实现超低排放，SCR脱硝技术是现阶段的唯一选择，但水泥行业SCR脱硝面临粉尘浓度高、粉尘中氧化钙等碱金属氧化物含量高极易使催化剂堵塞和中毒以及工况温度偏低等特点，照搬电力行业SCR脱硝装置，存在较大风险；而且国内水泥行业SCR脱硝尚未有业绩，如何结合水泥工艺特点，制定出在技术与经济上都适用于水泥行业的SCR脱硝技术尤为重要。水泥生产线窑尾SCR脱硝的工艺温度点在280℃到320℃之间，属于中低温SCR脱硝范畴。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明采用的技术方案是：一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，包括进气烟道、高温电除尘器、出口烟道以及脱硝反应器，所述进气烟道与高温电除尘器的顶部入口连接，所述高温除尘器底部设有多个除尘器灰斗，所述高温除尘器侧部设有出气口，所述出气口通过出口烟道与脱硝反应器连接，所述脱硝反应器包括多层催化剂陶瓷材料、多个吹灰器、换热器、压缩空气输送管道，所述吹灰器包括耙式吹灰器和声波吹灰器，所述耙式吹灰器和声波吹灰器分别设置在催化剂陶瓷材料上方两侧，所述耙式吹灰器与耙式吹灰器通过压缩空气输送管道并联，所述压缩空气输送管道的底端与换热器输出端连接，换热器输入端与压缩机连接，所述催化剂陶瓷柱的上方设有吹灰器，所述脱硝反应器底部还设有尾气出口；

所述尾气出口与有碱液洗涤螺旋反应管连接，所述碱液洗涤螺旋反应管内部分布有多个雾化喷头，所述碱液洗涤螺旋反应管底部设有落液孔，所述落液孔下方连接有盐浓缩结晶装置，所述盐浓缩结晶装置通过中转泵与碱液储槽连接，所述碱液储槽通过集液管与除雾器底部连接。

作为优选，所述进气烟道上设置有双流体喷枪。

作为优选，所述高温电除尘器内至少设置一层用于减小涡流的气流分布板。

作为优选，所述催化剂陶瓷材料为并列排布在一起的催化剂陶瓷柱构成。

作为优选，所述催化剂陶瓷柱为蜂窝式催化剂且孔数介于6孔与13孔之间。

作为优选，所述催化剂陶瓷柱高度为1-1.5m，宽度为0.1-0.15m。

作为优选，所述脱硝反应器底部设置有用于收集粉尘的脱硝反应器灰斗。

作为优选，所述盐浓缩结晶装置，包括箱体，所述箱体内分割有原液舱、过滤舱、清水舱，所述箱体底部设有结晶斗、盐水斗、清水斗，所述原液舱顶部设有进液管，所述进液管与落液孔连接。

作为优选，所述碱液储槽上设有投料口和搅拌器，所述碱液储槽的底部与加压泵的输入端连接，所述加压泵的输出端与多个雾化喷头的输入端连接。

作为优选，所述落液孔处设有导流板，所述导流板的一侧固定在落液孔中靠近的螺旋反应管入口的一侧，所述落液孔与进液管之间设有连接斗。

作为优选，所述尾气出口与碱液洗涤螺旋反应管之间还设置臭氧强化器，臭氧强化器为椎体构造，臭氧强化器大直径端与尾气出口连接，小直径端与碱液洗涤螺旋反应管连接，臭氧强化器中靠近螺旋反应管入口处设有整流器，臭氧强化器中靠近尾气出口的位置设有臭氧喷嘴。

本发明使用时，通过双流体喷枪、进气烟道高温电除尘器、出口烟道以及脱硝反应器之间的相互配合使水泥行业氮氧化物实现超低排放，对环境污染治理效果明显；同时具有能耗低的特点，提高了脱氮效率，降低氨水消耗量，降低氨逃逸；优化工艺，节省氨水蒸发工序，降低成本与运行费用。

高温电除尘器相对比其它除尘方式，具有低阻高效的特点，可有效的降低系统能耗，降低脱硝反应器入口粉尘浓度，降低催化剂堵塞风险，降低冲刷提高催化剂机械使用寿命，减少催化剂选型体积量降低投资费用，降低运行费用，使整个脱硝系统长期稳定运行；在进口烟道上布置双流体喷枪将氨水直接喷射系统内并用除尘器完成氨气与氮氧化物的充分混合，节省了氨水蒸发系统、稀释风机系统和喷氨格栅系统等，简化了整个脱硝系统，缩短工艺路线，减少系统温降，降低投资成本，运行维护简便。采用螺旋洗涤装置对尾气进行脱硫，提高了设备使用率，降低了设备高度，提高了尾气中硫化物的吸收率。吸收后的碱液进入盐浓缩结晶装置进行结晶，残余的碱液通过加压泵进入碱液储槽，极大的提高了碱液的利用率。

附图说明

图1为本发明一部分的结构示意图；

图2为本发明另一部分的结构示意图；

图3为图2中盐浓缩结晶装置的结构示意图；

图4为本发明中催化剂陶瓷材料的结构示意图；

图5为本发明中中双流体喷枪的布设图；

图6为本发明中双流体喷枪与换热器连接的结构示意图；

图7为本发明中双流体喷枪的剖视结构示意图。

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。

如图所示，一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，包括双流体喷枪1、进气烟道2、高温电除尘器3、出口烟道4以及脱硝反应器5，所述双流体喷枪1设置在进气烟道2上，所述进气烟道2与高温电除尘器3的顶部入口连接，高温电除尘器内至少设置一层用于减小涡流的气流分布板31。所述高温除尘器3底部设有多个除尘器灰斗32，所述高温除尘器3侧部设有出气口，所述出气口通过出口烟道4与脱硝反应器5连接连接，所述脱硝反应器5包括多层催化剂陶瓷材料、多个吹灰器52、换热器53、压缩空气输送管道54，所述催化剂陶瓷材料的上方设有吹灰器52，所述催化剂陶瓷材料为并列排布在一起的催化剂陶瓷柱51构成，所述催化剂陶瓷柱51轴向设置有蜂窝孔511，蜂窝孔孔数介于6孔与13孔之间，大长度和6孔与13孔之间的陶瓷柱51可以最大限度利用陶瓷柱51催化性能并减少气阻。

所述吹灰器包括耙式吹灰器和声波吹灰器，所述耙式吹灰器521和声波吹灰器522分别设置在催化剂陶瓷柱51上方两侧，所述耙式吹灰器521与耙式吹灰器521通过压缩空气输送管道54并联，压缩空气输送管道的底端与换热器53输出端连接，换热器53输入端与压缩机531连接。

采用耙式吹灰器521和声波吹灰器522组合方式，压缩空气作为清灰介质，耙式吹灰器521用压缩空气通过烟气换热后，对催化剂陶瓷柱51进行吹扫，避免常温压缩空气直接接触造成催化剂损伤，利用烟气温度作为热源不需增加额外能耗，同时不影响催化剂的工作温度，可长期保持催化剂相对清洁，脱硝效率稳定高效。

所述脱硝反应器5底部还设有尾气出口55。所述脱硝反应器底部设置有用于收集粉尘的脱硝反应器灰斗56。除尘器灰斗32、脱硝反应器灰斗56进行脱硝过程中粉尘的收集，将收集之后的粉尘最后汇入水泥窑尾输灰系统中。尾气出口55与碱液洗涤螺旋反应管10连接，螺旋反应管10与除雾器7连接，除雾器7的顶部和烟囱8连接。最好在尾气出口55与碱液洗涤螺旋反应管10之间还设置臭氧强化器600，臭氧强化器600为椎体构造，臭氧强化器大直径端与尾气出口55连接，小直径端与碱液洗涤螺旋反应管10连接，臭氧强化器中靠近螺旋反应管10入口处设有整流器602，臭氧强化器600中靠近尾气出口55的位置设有臭氧喷嘴601。

所述碱液洗涤螺旋反应管10内部分布有多个雾化喷头11，其底部设有落液孔66，落液孔66与进液管65之间设置连接斗61，在落液孔66处设置导流板62，导流板62可以防止气体对螺旋反应管4内部的凝集液体产生干扰。导流板62的一侧固定在落液孔66靠近碱液洗涤螺旋反应管10入口的一侧。所述落液孔66下方连接有盐浓缩结晶装置6，还包括碱液储槽9，所述碱液储槽9通过加压泵64将碱液输送至所述雾化喷头11。盐浓缩结晶装置6包括箱体，箱体内分割有原液舱601、过滤舱602、清水舱603，箱体底部对应原液舱、过滤舱、清水舱位置分别设有结晶斗604，盐水斗605，清水斗606，清水斗606通过中转泵63与碱液储槽9连接。硫酸盐进入盐浓缩结晶装置6后在原液舱601中结晶，经过过滤舱602过滤后，多余的液体进入清水舱603经中转泵63输送至碱液储槽9进行循环利用，所述过滤舱602内放置有过滤膜组件607。

所述碱液储槽9上设有投料口91和搅拌器92，便于配碱跟调节碱液储槽9中碱液的浓度。

所述碱液储槽9通过集液管71与除雾器7底部连接，除雾器的功能是把在喷雾吸收过程中，烟气夹带的雾粒、浆液滴捕集下来。除雾器的效率不仅与它身的结构有关而且与雾粒的重度和粒径有关，喷嘴雾化粒径与吸收液黏度、喷雾爪力和喷嘴结构有关。把除雾器性能和雾粒直径配好，才能取得好的除雾效果。

如图所示，双流体喷枪1至少设置两个且呈环形布设在进气烟道2四周，双流体喷枪1外端部设有氨水管路11和压缩空气管路12，所述压缩空气管路12与压缩空气输送管道53连接，所述压缩空气输送管道53的底端与换热器52输出端连接，换热器输入端与压缩机513连接。氨水管路11上设有用于监测氨水量的浮子流量计13、压缩空气管路12上设有用于控制压缩空气压力的过滤减压阀14。所述双流体喷枪设有内弧形流体内腔101，其中位于压缩空气管路12位置的流体内腔最狭窄。另外，为保证喷射氨水的均匀性，在每个双流体喷枪1至少设置两个喷嘴15。

这样，每只双流体喷枪1有两路介质进入喷枪、一路为20%的氨水溶液，另一路为高温压缩空气，高温压缩空气的作用为将氨水溶液快速蒸发雾化后喷入进气烟道2，在每只双流体喷枪1前氨水管路设有浮子流量计用以监测每只双流体喷枪1的氨水溶液、压缩空气管路设有过滤减压阀用以控制压缩空气的压力使双流体喷枪1达到最佳的雾化效果。

其工作原理：在水泥窑尾预热器出口将烟气引入进气烟道2中，同时双流体喷枪1开始工作，将还原剂氨水雾化后均匀喷入烟气中，借助烟气温度将其蒸发为氨气，在电除尘进气烟道2上环形布置双流体喷枪1，将还原剂氨水雾化后均匀喷入烟气中，借助烟气温度将其蒸发为氨气，同时在经高温电除尘器3内部设置的气流分布板31，使蒸发后的氨气与氮氧化物充分进行混合均匀通过出口烟道4进入脱硝反应器5，脱硝反应器5内布置有多层催化剂陶瓷材料，充分混合后的氨气与氮氧化物在催化剂的作用下发生氧化还原反应，将氮氧化物还原成N2和H2O，脱氮后的烟气由出口55进入碱液洗涤螺旋反应管10中，臭氧喷嘴601中喷入臭氧，喷入的臭氧与工业尾气中残留的氮氧化物摩尔比例为0.5～1.5：1，将工业尾气中不溶于水的低价态氮氧化物氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物，二氧化硫氧化生成三氧化硫。

烟气中的硫氧化物与碱液反应生成硫酸盐，反应产生的硫酸盐由碱液洗涤螺旋反应管10根部的落液孔66排出进入与落液孔连通的进液管65。落液孔6与所述进液管65之间设置连接斗61，在落液孔66处设置导流板62，导流板62可以防止气体对螺旋反应管4内部的凝集液体产生干扰。所述碱液由碱液储槽9中的碱液通过加压泵64输送进入分布在所述碱液洗涤螺旋反应管10中的多个雾化喷头11，雾化喷头11为超声波雾化喷头，碱液通过雾化喷头11雾化后，能够更好的与烟气中的硫氧化物反应，能够极大的提高系统的脱硫效率。经过碱液洗涤螺旋反应管10处理过的烟气气经过碱液洗涤螺旋反应管10上方的除雾器7后通过烟囱8排至大气中。

碱液洗涤螺旋反应管中喷入碱液对工业尾气进行洗涤，同时吸收工业尾气中的高价态氮氧化物和硫氧化物；所述碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氨水中的一种或多种。

在脱硝反应器5中每层催化剂陶瓷材料的上方布置有耙式吹灰器521和声波吹灰器522，耙式吹灰器521所采用的吹扫介质为压缩空气，由于冷的压缩空气直接吹至催化剂表面会对催化剂造成冷脆转变且影响系统运行温度，所以在脱硝反应器5下部装有盘管式换热器53，直接利用系统烟气温度对压缩空气进行加热至200℃左右后，再通过压缩空气输送管道54将的压缩空气供给耙式吹灰器521，另外，在整个脱硝过程中，通过除尘器灰斗32和脱硝反应器灰斗56进行脱硝过程中粉尘的收集，将收集之后的粉尘最后汇入水泥窑尾输灰系统中。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，包括进气烟道、高温电除尘器、出口烟道以及脱硝反应器，其特征在于所述进气烟道与高温电除尘器的顶部入口连接，所述高温除尘器底部设有多个除尘器灰斗，所述高温除尘器侧部设有出气口，所述出气口通过出口烟道与脱硝反应器连接，所述脱硝反应器包括多层催化剂陶瓷材料、多个吹灰器、换热器、压缩空气输送管道，所述吹灰器包括耙式吹灰器和声波吹灰器，所述耙式吹灰器和声波吹灰器分别设置在催化剂陶瓷材料上方两侧，所述耙式吹灰器与耙式吹灰器通过压缩空气输送管道并联，所述压缩空气输送管道的底端与换热器输出端连接，换热器输入端与压缩机连接，所述催化剂陶瓷柱的上方设有吹灰器，所述脱硝反应器底部还设有尾气出口；

所述尾气出口与有碱液洗涤螺旋反应管连接，所述碱液洗涤螺旋反应管内部分布有多个雾化喷头，所述碱液洗涤螺旋反应管底部设有落液孔，所述落液孔下方连接有盐浓缩结晶装置，所述盐浓缩结晶装置通过中转泵与碱液储槽连接，所述碱液储槽通过集液管与除雾器底部连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述进气烟道上设置有双流体喷枪。

3.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述高温电除尘器内至少设置一层用于减小涡流的气流分布板。

4.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述催化剂陶瓷材料为并列排布在一起的催化剂陶瓷柱构成；所述催化剂陶瓷柱为蜂窝式催化剂且孔数介于6孔与13孔之间；所述催化剂陶瓷柱高度为1-1.5m，宽度为0.1-0.15m。

5.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述尾气出口与碱液洗涤螺旋反应管之间还设置臭氧强化器，臭氧强化器为椎体构造，臭氧强化器大直径端与尾气出口连接，小直径端与碱液洗涤螺旋反应管连接，臭氧强化器中靠近螺旋反应管入口处设有整流器，臭氧强化器中靠近尾气出口的位置设有臭氧喷嘴。

6.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述脱硝反应器底部设置有用于收集粉尘的脱硝反应器灰斗。

7.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述盐浓缩结晶装置，包括箱体，所述箱体内分割有原液舱、过滤舱、清水舱，所述箱体底部对应原液舱、过滤舱、清水舱位置分别设有结晶斗、盐水斗、清水斗，所述原液舱顶部设有进液管，所述进液管与落液孔连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于水泥SCR脱硝及尾气处理系统，其特征在于所述碱液储槽上设有投料口和搅拌器，所述碱液储槽的底部与加压泵的输入端连接，所述加压泵的输出端与多个雾化喷头的输入端连接，所述落液孔处设有导流板，所述导流板的一侧固定在落液孔中靠近的螺旋反应管入口的一侧，所述落液孔与进液管之间设有连接斗，所述雾化喷头为超声波雾化喷头。

9.根据权利要求1所述的一种水泥窑尾气脱硫系统，其特征在于尾气处理包括以下步骤：

1）所述臭氧喷嘴喷入臭氧， 喷入的臭氧与工业尾气中的氮氧化物摩尔比例为0.5～1.5：1，将尾气中不溶于水的低价态氮氧化物氧化成为易溶于水的高价态氮氧化物，并将二氧化硫氧化生成三氧化硫；

2)将经过上一步骤处理的工业尾气送入碱液洗涤螺旋反应管，在碱液洗涤螺旋反应管中喷入碱液对工业尾气进行洗涤，同时吸收工业尾气中的高价态氮氧化物和硫氧化物；所述碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氧化钙、碳酸钙、氨水中的一种或多种。