CN110433621B - 一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置 - Google Patents

一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法，方法包括：引风室中待脱硝的高温烟气在引风机作用下进入炭还原脱硝器进行脱硝；经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的脱硝烟气部分通过回风分隔墙开口进入回风室，另一部分通过引风分隔墙开口进入引风室；通过导流风机形成向引风室的气流，造成引风室未脱硝烟气向分隔室的阻隔。本方法能够脱除窑炉烟气中的NOx，脱硝过程释放的热量被烟气带着用于产品生产，利用窑炉烟气温度高的特点来实施炭还原脱硝，有利于C‑NOx反应的进行，基本上无二次污染，大大提高了烟气脱硝效率。

Description

一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置
技术领域
本发明涉及窑炉烟气技术领域，尤其涉及一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置。
背景技术
工业窑炉是用耐火材料砌成的用以烧成制品的设备，是陶艺成型中的必备设施，在工业生产中有着重要的地位。但在运行过程中环保问题一直存在，尤其是我国工业窑炉如水泥窑、玻璃窑、陶瓷窑等产生氮氧化物(NOx)排放浓度超高(1000-4000mg/Nm3)，是火电厂NOx排放浓度的5-30倍，远远超出了排放标准，已成为仅次于我国火电行业和机动车NOx排放总量的第三大来源。NOx是造成大气环境问题(温室效应、酸性降雨、臭氧层破坏)的主要污染源之一，对生态、环境和人体都有很大危害。
当前工业窑炉较成熟的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原法(简称SCR)和选择性非催化还原法(简称SNCR)。SCR技术是在烟气温度200-450℃的温度区间，催化剂存在的条件下，使用还原剂(如NH3、CO、H2、氨、尿素和烃类等)将烟气中的NOX选择性的还原成N2和H2O。该法脱硝效果良好，但存在运行成本高、占地大等问题，另外，窑炉烟气中存在碱性物质致使核心部件催化剂中毒反应效率降低，严重影响着脱硝系统的正常使用且增加了运行成本，该法并不适用于工业窑炉。SNCR技术是一种不用催化剂，将含氨基的还原剂(如氨水，尿素溶液等)喷射到锅炉炉膛上部850℃-1100℃的温度区间，将烟气中的NOx还原成N2和H2O的清洁脱硝技术，其设备及原料成本低，具有经济适用的特点。但脱硝效率较低，一般为50-60％，该技术最大的问题是反应的有效温度窗口窄，而窑炉烟气温度较低，温度在450-550℃，远达不到合适的“温度窗口”(850℃-1100℃)，不能满足国家新的环保要求。
现有也有对窑炉中的高温(达到600℃以上)含硝烟气进行脱硝的方法，其脱硝后直接排放，由于脱硝效率低，排放时会产生较大的污染，且由于是高温烟气，进行脱硝后其热值还是非常高，直接排放的话，会造成非常大的资源浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置，本方法能够脱除窑炉烟气中的NOx，脱硝过程释放的热量被烟气带着用于产品生产，方法工艺简单，成本低、运行与维护方便，有利于实现工业化应用。
一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法，方法包括：
S1.引风室中待脱硝的高温烟气在引风机作用下进入炭还原脱硝器进行脱硝；
S2.经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的脱硝烟气积聚形成一定压力后部分通过回风分隔墙开口进入回风室，另一部分通过引风分隔墙开口进入引风室。
优选地，还包括将引风室中待脱硝的高温烟气在导流风机作用下，形成分隔室往引风室方向的气流。
优选地，所述S2后还包括：
所述进入回风室的脱硝烟气继续对产品烘干或者烧制，然后通过排风机排出。
优选地，所述S2具体为：
经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的90％-100％脱硝烟气通过回风分隔墙进入回风室，0-10％脱硝烟气通过引风分隔墙进入引风室。
优选地，所述分隔室内的压力范围为120-200Pa。
一种窑炉烟气炭还原脱硝的装置，包括炉体以及炭还原脱硝器；
所述炉体腔内分别设置有引风分隔墙以及回风分隔墙，所述引风分隔墙以及回风分隔墙纵行排列将炉体腔分隔成引风室、分隔室以及回风室；所述引风分隔墙以及回风分隔墙中间段贯通形成贯通口；
所述炭还原脱硝器通过风管一端连通引风室，另一端连通分隔室。
优选地，还包括导流风机，所述导流风机通过风管一端连通引风室，另一端的风管口设置在分隔室内；所述风管口正对引风分隔墙的贯通口。
优选地，所述炭还原脱硝器的风管上，还连接引风机。
优选地，所述引风分隔墙贯通口以及回风分隔墙贯通口的开口大小可调整。
优选地，所述炭还原脱硝器中的炭材料为焦炭、活性焦以及木屑中的一种。
本发明的有益效果在于：一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法及其装置，本方法能够脱除窑炉烟气中的NOx，脱除后的高温烟气可重复利用，利用窑炉引风室烟气温度高的特点，达到了脱硝的适用温度，有利于C-NOx反应的进行，基本上无二次污染，大大提高了烟气脱硝效率；脱硝过程释放的热量被烟气带着用于产品生产，从而提高了生产效率；本装置通过炭还原脱硝器将引风室中的高温含硝烟气进行脱硝，然后将脱硝的烟气进行回收，重复利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种窑炉烟气炭还原脱硝的装置示意图；
图2为一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法流程框图；
图3为一种窑炉烟气炭还原脱硝的另一方法流程框图。
附图标记
11 引风机 12 炭还原脱硝器
13 风管 14 风管口
15 排风机 16 回风室
17 回风分隔墙 18 分隔室
19 导流风机 20 引风分隔墙
21 引风室 22 炉排
23 炉体 24 贯通口
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参看图2，一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法，方法为：
S31.引风室中待脱硝的高温烟气在引风机作用下进入炭还原脱硝器进行脱硝；在窑炉内，在最前端的NOx浓度一般为最大，即在引风室。引风室中的待脱硝的高温(一般在600℃以上)烟气通过引风机的工作，进入还原脱硝器进行脱硝，即通过还原脱硝器中的炭材料与烟气中的NOx进行反应，将NOx脱除。
S32.经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的脱硝烟气部分通过回风分隔墙开口进入回风室，另一部分通过引风分隔墙开口进入引风室。脱硝烟气进入分隔室时，保持分隔室内的操作压力控制在120-200Pa之间。分隔室中的脱硝烟气90％-100％进入回风室中，只有0-10％的脱硝烟气进入引风室中；进入引风室的脱硝烟气造成引风室未脱硝烟气向分隔室的阻隔。不影响窑炉内产品的正常工艺生产，提高了产品产量，能够大大提高工业窑炉的经济效益。
请参看图3，一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法，方法为：
S41.引风室中待脱硝的高温烟气在引风机作用下进入还原脱硝器进行脱硝；在窑炉内，在最前端的NOx浓度一般为最大，即在引风室。引风室中的待脱硝的高温(一般在600℃以上)烟气通过引风机的工作，进入炭还原脱硝器进行脱硝，即通过还原脱硝器中的炭材料与烟气中的NOx进行反应，将NOx脱除。
S42.将引风室中待脱硝的高温烟气在导流风机作用下，形成分隔室往引风室方向的气流；由于引风机作用将待脱硝的高温烟气进入炭还原脱硝器时，需要对流的气体，采用导流风机进行导流，使得形成分隔室往引风室方向的气流，当脱硝烟气进入分隔室时，可以防止引风室中待脱硝的高温烟气进入分隔室与脱硝烟气混合，达到进一步烟气阻隔的目的。
S43.经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的脱硝烟气部分通过回风分隔墙开口进入回风室，另一部分通过引风分隔墙开口进入引风室。脱硝烟气进入分隔室时，保持分隔室内的操作压力控制在120-200Pa之间；当导流风机的导流作用，使得形成分隔室往引风室方向的气流时；阻隔气流中，有80-100％导流风机的未脱硝的高温烟气，0-20％为经炭还原器处理后返回到引风室的高温烟气。
S44.进入回风室的脱硝烟气继续对产品烘干或者烧制，然后通过排风机排出进入后续工艺环节；脱硝后的烟气温度依然较高，对脱硝烟气进行热量回收后，将脱硝烟气进行排放。
本方法能够脱除窑炉烟气中的NOx，脱除后的高温烟气可重复利用，利用窑炉引风室烟气温度高的特点，达到了脱硝的适用温度，有利于C-NOx反应的进行，基本上无二次污染，大大提高了烟气脱硝效率；脱硝过程释放的热量被烟气带着用于产品生产，从而提高了生产效率，大大降低脱硝的运行成本；本装置通过炭还原脱硝器将引风室中的高温含硝烟气进行脱硝，然后将脱硝的烟气进行回收，重复利用。
请参看图1，一种窑炉烟气炭还原脱硝的装置，包括炉体23以及炭还原脱硝器12，炉体23腔内分别设置有引风分隔墙20以及回风分隔墙17，引风分隔墙20以及回风分隔墙17纵行排列将炉体23腔分隔成引风室21、分隔室18以及回风室16；引风分隔墙20以及回风分隔墙17中间段贯通形成贯通口24；炭还原脱硝器12通过风管13一端连通引风室21，另一端连通分隔室18。
由于炉体23内设置有横向方向的炉排22，所以设置引风分隔墙20以及回风分隔墙17时，不可能做到引风室21、分隔室18以及回风室16之间完全封闭，即引风分隔墙20以及回风分隔墙17中间段设置有贯通口24。当对炉体23内引风室21的待脱硝的高温烟气进行脱硝时，含硝高温烟气从引风室21通过风管13进入炭还原脱硝器12进行脱硝，然后经脱硝后的脱硝烟气进入分隔室18，进入分隔室18的脱硝烟气部分进入回风室16，部分进入引风室21中；分隔室18内的压力一般保持在120-200Pa之间，分隔室18中的脱硝烟气90％-100％进入回风室16中，只有0-10％的脱硝烟气进入引风室21中；进入引风室21的脱硝烟气造成引风室21未脱硝烟气向分隔室18的阻隔。
炭还原脱硝器12中的炭材料为还原性炭，一般为焦炭、活性焦以及木屑中的一种，采用最多的是焦炭。
为了提高脱硝效率，在炭还原脱硝器12的风管13上，还会连接引风机11，引风机11将引风室21中的含硝高温烟气抽到炭还原脱硝器12中进行脱硝。
为了进一步防止引风室21中的含硝高温烟气进入分隔室18中，与脱硝烟气混合，还设置有导流风机19，导流风机19通过风管一端连通引风室21，另一端的风管口14设置在分隔室18内；风管口14正对引风分隔墙20的贯通口24；即导流风机19的风管口14正对着引风室21吹，使形成分隔室18往引风室21方向的气流；阻隔引风室21的含硝高温烟气进入分隔室18中。当然，在正对着引风室21吹时，为通过气流形成烟气阻隔，烟气阻隔气流中，有80-100％为导流风机的未脱硝的高温烟气，有0-20％为脱硝烟气通过引风分隔墙20的贯通口24进入引风室21中。由于是0-20％脱硝烟气范围值，即引风分隔墙20贯通口24以及回风分隔墙17贯通口24的开口大小是可以调整的，调节分隔室18中的脱硝烟气进入引风室21以及回风室16的比例。
当脱硝烟气进入回风室16后，对脱硝烟气热量进行回收，即对回风室16中的产品烘干或者烧制，然后通过排风机15排出；脱硝后的烟气温度依然较高，对脱硝烟气进行热量回收后，将脱硝烟气排出进入后续工艺环节。
实施例1
模拟烟气温度700℃，NO浓度700mg/Nm3，SO2浓度0.5％，O2浓度1％，烟气量100Nm3/h，将引风室的模拟烟气通过引风机进入炭还原脱硝器，分隔墙的操作压力120pa，脱硝后的模拟烟气大部分经过分隔室和回风分隔墙开口流向回风室，以继续完成窑炉内产品的烘干和烧制，再经过排风机排出，测量NOx浓度。
实施例2
模拟烟气温度700℃，NO浓度500mg/Nm3，SO2浓度1％，O2浓度1％，烟气量100Nm3/h，将引风室的模拟烟气通过引风机进入炭还原脱硝器，分隔墙的操作压力200pa，脱硝后的模拟烟气大部分经过分隔室和回风分隔墙开口流向回风室，以继续完成窑炉内产品的烘干和烧制，再经过排风机排出，测量NOx浓度。
实施例3
模拟烟气温度800℃，NO浓度700mg/Nm3，SO2浓度0.5％，O2浓度1％，烟气量100Nm3/h，将引风室的模拟烟气通过引风机进入炭还原脱硝器，分隔墙的操作压力120pa，脱硝后的模拟烟气大部分经过分隔室和回风分隔墙开口流向回风室，以继续完成窑炉内产品的烘干和烧制，再经过排风机排出，测量NOx浓度。
实施例4
模拟烟气温度800℃，NO浓度500mg/Nm3，SO2浓度0.5％，O2浓度1％，烟气量200Nm3/h，将引风室的模拟烟气通过引风机进入炭还原脱硝器，分隔墙的操作压力200pa，脱硝后的模拟烟气大部分经过分隔室和回风分隔墙开口流向回风室，以继续完成窑炉内产品的烘干和烧制，再经过排风机排出，测量NOx浓度。
实施例1-4的脱硝效率如下表：
Figure BDA0002141942110000081
由上表可知，脱硝装置或者脱硝方法的效率特别高，可以达到87.9％以上，甚至达到92.6％以上。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本文进行了详细的介绍，应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种窑炉烟气炭还原脱硝的方法，其特征在于，方法包括：
S1.引风室中待脱硝的高温烟气在引风机作用下进入炭还原脱硝器进行脱硝；
S2.经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的脱硝烟气部分通过回风分隔墙开口进入回风室，另一部分通过引风分隔墙开口进入引风室；
该方法还包括将引风室中待脱硝的高温烟气在导流风机作用下与脱硝后进入分隔室的部分烟气，形成往引风室方向的气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2后还包括：
所述进入回风室的脱硝烟气继续对产品烘干或者烧制，然后通过排风机排出进入后续工艺环节。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2具体为：
经脱硝的脱硝烟气进入分隔室，分隔室中的90％-100％脱硝烟气通过回风分隔墙进入回风室，0-10％脱硝烟气通过引风分隔墙进入引风室。
4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述分隔室内的压力范围为120-200Pa。
5.一种窑炉烟气炭还原脱硝的装置，其特征在于，包括炉体以及炭还原脱硝器；
所述炉体腔内分别设置有引风分隔墙以及回风分隔墙，所述引风分隔墙以及回风分隔墙纵行排列将炉体腔分隔成引风室、分隔室以及回风室；所述引风分隔墙以及回风分隔墙中间段贯通形成贯通口；
所述炭还原脱硝器通过风管一端连通引风室，另一端连通分隔室；
该装置还包括导流风机，所述导流风机通过风管一端连通引风室，另一端的风管口设置在分隔室内；所述风管口正对引风分隔墙的贯通口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述炭还原脱硝器的风管上，还连接引风机。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述引风分隔墙贯通口以及回风分隔墙贯通口的开口为大小可调整。
8.根据权利要求5-7任一所述的装置，其特征在于，所述炭还原脱硝器中的炭材料为焦炭、活性焦以及木屑中的一种。
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