CN112058058A - 一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统及其控制方法 - Google Patents

一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统及其控制方法。所述回收和循环系统包括喷淋塔、换热器、储存罐、接收罐；其中：换热器与喷淋塔相连接；脱硝尾气经过换热器进入喷淋塔；储存罐、接收罐均与喷淋塔相连接；吸收剂由储存罐进入喷淋塔内，并与所述脱硝尾气中的氨反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；所述含氨吸收剂流入接收罐。本发明能够利用多元酸溶液作为吸收剂，将脱硝尾气中的氨含量由200mg/Nm3吸收降至4mg/Nm3以下，且得到的饱和氨吸收剂又可用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。

Description

一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统及其控 制方法
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统及其控制方法。
背景技术
水泥窑烟气脱硝过程中的脱硝尾气存在氨逃逸问题，会导致大气污染，也会造成氨资源的浪费。因此，逃逸氨的回收及综合利用具有重要的环境效益和一定的经济价值。
然而，目前国内、外尚未有脱销尾气中逃逸氨的回收技术研究，更没有成熟的技术。
故，基于此，提出本发明的技术方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统、及方法。本发明能够利用多元酸溶液作为吸收剂，将脱硝尾气中的氨含量由200mg/Nm3吸收降至4mg/Nm3以下，且得到的饱和氨吸收剂又可用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。
本发明的方案是，提供一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，包括喷淋塔、换热器、储存罐、接收罐；
其中：所述换热器与喷淋塔相连接；脱硝尾气经过换热器进入所述喷淋塔；
所述储存罐、所述接收罐均与所述喷淋塔相连接；吸收剂由所述储存罐进入所述喷淋塔内，并与所述脱硝尾气中的氨反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；所述含氨吸收剂流入接收罐。
优选地，所述接收罐还包括回流管路，并与喷淋塔相连接；所述含氨吸收剂通过所述回流管路再循环进入喷淋塔与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂。
优选地，所述接收罐与氨水储罐相连接；所述含氨吸收剂吸氨达到饱和时，送至所述氨水储罐用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应。
优选地，所述接收罐还包括pH值检测装置，用于指示吸收剂中氨含量。
优选地，所述喷淋塔还包括监测分析仪表，用于监测所述脱氨尾气的成分变化。
优选地，所述喷淋塔内部于塔顶、塔中和塔底均设置喷淋口，具体喷淋方式为塔顶喷淋、塔中喷雾、塔底喷雾。
优选地，所述换热器的冷却循环液为水；且设置温度监测装置。
基于相同的技术构思，本发明的再一方案是，提供一种回收和循环系统的控制方法，包括如下步骤：
(i)将烟道中的脱硝尾气由风机先输送至换热器(2)降温，再经喷淋塔(1)底部进入塔内；
(ii)将储存罐(3)中的吸收剂由泵抽至喷淋塔(1)，与自下而上的脱硝尾气充分接触反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；
(iii)所述含氨吸收剂流入接收罐(4)，经沉淀后，上清液经泵再循环进入喷淋塔(1)与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂；而接收罐(4)罐底沉降的泥浆则定期通过泵送至水泥窑；
(iv)所述饱和氨吸收剂经泵送至氨水储罐(5)，与氨水混合用于脱硝反应，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。
优选地，步骤(i)中，所述降温至50～55℃。
优选地，步骤(ii)中，吸收剂是含量为52～56wt.％的多元酸溶液，主要为甲酸。
在技术层面，本发明采用有机酸溶液作为吸收剂，吸收剂达到饱和时生成的铵盐直接用于喷氨脱销系统，铵盐在SNCR过程中分解出的氨气、CO，继续与NOx反应，实现逃逸氨的循环利用。
在理论层面，本发明的方案进过严格的计算，具体如下：
氨的吸收反应为：NH3+HA＝A-+NH+ 4；
该反应的平衡常数为3.2×105；具体的计算如图2所示。
若投料比为1:1，设反应达到平衡时剩余氨的百分率为x，则有：
Figure BDA0002663222540000031
由此可得：
x＝1.8×10-3×100％＝0.18％；
而根据检测，脱硝尾气中的组分如表1所示。
表1脱硝尾气原料组成
组分 质量组成，wt.％
水 4.00
氮气 71.00
二氧化碳 24.98
氨气 0.02
所以，若脱硝尾气中氨浓度为200mg/m3，则经一级吸收后，平衡氨浓度降低为：200mg/m3×0.18％＝0.36mg/m3；
若通过二级吸收，则氨浓度可降为：0.36mg/m3×0.18％＝0.0006mg/m3。
即通过两级吸收，烟气中氨的浓度可降低至接近于0。
因此，理论上该技术应该是可行的，完全可以将烟道气中的氨从200mg/Nm3降至4mg/Nm3以下。
本方案的原理是酸碱反应，反应速度快，反应的平衡常数很大，只要吸收剂与氨能够接触，瞬间即可反应完全。
本发明的有益效果为：
本发明利用多元酸溶液作为吸收剂，与尾气中的氨结合形成较稳定的多元铵盐溶液，从而达到尾气脱氨的目的；且含氨吸收剂能够循环吸收脱硝尾气中的氨，直至达到氨饱和，大大提高了吸收剂的利用率；而当吸收剂达到吸氨饱和时，直接送与氨水混合用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统的工艺流程示意图。
图2是氨吸收反应的平衡常数计算图。
图中附图标记为：
1-喷淋塔；11-监测分析仪表；2-换热器；3-储存罐；4-接收罐；41-回流管路；42-pH值检测装置；5-氨水储罐。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
参考图1，本发明的方案是，提供一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，包括喷淋塔1、换热器2、储存罐3、接收罐4；
其中：换热器3与喷淋塔1相连接；脱硝尾气经过换热器2进入喷淋塔1；
储存罐3、接收罐4均与喷淋塔1相连接；吸收剂由储存罐3进入喷淋塔1内，并与所述脱硝尾气中的氨反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；所述含氨吸收剂流入接收罐4。
参考图1，作为可选的实施方式，接收罐4还包括回流管路41，并与喷淋塔1相连接；所述含氨吸收剂通过回流管路41再循环进入喷淋塔1与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂。在实际操作过程中，吸收剂与脱硝尾气在喷淋塔1内进行接触反应时，不可能仅经过一次接触就使得吸收剂达到氨饱和，故在接收罐4设置回流管路41，能使得氨含量未达饱和的吸收剂再次进入至喷淋塔1，与所述脱硝尾气进行重复接触反应，能够大大提高了吸收剂的利用率。
参考图1，作为可选的实施方式，接收罐4与氨水储罐5相连接；所述含氨吸收剂吸氨达到饱和时，送至氨水储罐5用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应。由于吸收剂的主要组成为甲酸，而当其吸氨饱和时，甲酸铵盐溶液在40℃条件下相当于20％的氨水，进而将氨饱和吸收剂与氨水进行混合后，直接用于脱硝循环，即铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。且在SNCR过程中可以通过氨过量来实现NOx的超低排放，过量的氨可以通过后续的氨捕集回收，实现循环利用。降低SNCR过程的操作难度及要求，实现NOx的超低排放，降低脱硝成本。
参考图1，作为可选的实施方式，接收罐4还包括pH值检测装置42，用于指示吸收剂中氨含量。其中，pH值检测装置42可以实时指示接收罐4中吸收剂的pH值，以此来判断氨是否饱和。
参考图1，作为可选的实施方式，喷淋塔1还包括监测分析仪表11，用于监测所述脱氨尾气的成分变化。在实际操作过程中，所述脱硝尾气经喷淋塔吸收后，其氨含量按照设计值应低于4mg/Nm3，在喷淋塔1顶部设置监测分析仪表11能够检测气体中关键成分的变化，并以此分析可能存在的问题，有利于安全、高效地进行生产。
具体为，例如：当检测到出塔烟道气氨气含量超标时，其可能的原因为吸收液饱和，无法对氨气进行捕集；和/或仪表数据采集、传输或显示错误；和/或进塔脱硝尾气温度过高；和/或吸收剂喷洒覆盖不全。相应的，解决的措施为：将接收罐内的饱和甲酸铵送至储罐，补充吸收液；和/或检查仪表系统是否发生异常；和/或检查并确保循环水正常流通，仪表正常显示；和/或检查并调节喷头，使喷洒液覆盖全面。
再如：当塔烟道气中检测出甲酸时，其可能的原因为脱硝尾气气量过大、喷淋压力小致使吸收计随烟气逸出。相应的，解决的措施为：选用效果较优的除雾器、调节吸收剂流量。
作为可选的实施方式，喷淋塔1内部于塔顶、塔中和塔底均设置喷淋口，具体喷淋方式为塔顶喷淋、塔中喷雾、塔底喷雾。如此设置，能够使所述吸收剂和所述脱硝尾气更加充分地进行接触反应。
作为可选的实施方式，换热器2的冷却循环液为水；且设置温度监测装置。
实施例2
本实施例提供一种回收和循环系统的控制方法，包括如下步骤：
(i)将烟道中的脱硝尾气(流量为20000m3/h)由风机先输送至换热器2，温度由130℃降温50℃，再经喷淋塔1底部进入塔内；
(ii)将储存罐3中的52.wt％的多元酸吸收剂由泵抽至喷淋塔1，与自下而上的脱硝尾气充分接触反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；
(iii)所述含氨吸收剂流入接收罐4，经沉淀后，上清液经泵再循环进入喷淋塔1与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂；而接收罐4罐底沉降的泥浆则定期通过泵送至水泥窑，即不会产生固体废弃物；
(iv)所述饱和氨吸收剂经泵送至氨水储罐5，与氨水混合用于脱硝反应，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。
经实际检测，所述脱硝尾气在喷淋塔内与吸收剂接触反应后，氨含量由200mg/Nm3降至3.8mg/Nm3。
实施例3
本实施例与实施例2的区别在于，步骤(i)中，降温至55℃，步骤(ii)中多元酸吸收剂浓度为56wt.％，其他操作均相同。
经实际检测，所述脱硝尾气在喷淋塔内与吸收剂接触反应后，氨含量由210mg/Nm3降至3.8mg/Nm3。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，包括喷淋塔(1)、换热器(2)、储存罐(3)、接收罐(4)；
其中：换热器(2)与喷淋塔(1)相连接；脱硝尾气经过换热器(2)进入喷淋塔(1)；
储存罐(3)、接收罐(4)均与喷淋塔(1)相连接；吸收剂由储存罐(3)进入喷淋塔(1)内，并与所述脱硝尾气中的氨反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；所述含氨吸收剂流入接收罐(4)。
2.根据权利要求1所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，接收罐(4)还包括回流管路(41)，并与喷淋塔(1)相连接；所述含氨吸收剂通过回流管路(41)再循环进入喷淋塔(1)与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂。
3.根据权利要求2所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，接收罐(4)与氨水储罐(5)相连接；所述含氨吸收剂吸氨达到饱和时，送至氨水储罐(5)用于脱硝循环，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应。
4.根据权利要求2所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，接收罐(4)还包括pH值检测装置(42)，用于指示吸收剂中氨含量。
5.根据权利要求1所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，喷淋塔(1)还包括监测分析仪表(11)，用于监测所述脱氨尾气的成分变化。
6.根据权利要求1所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，喷淋塔(1)内部于塔顶、塔中和塔底均设置喷淋口，具体喷淋方式为塔顶喷淋、塔中喷雾、塔底喷雾。
7.根据权利要求1所述水泥窑氨法脱硝尾气中逃逸氨的回收和循环系统，其特征在于，换热器(2)的冷却循环液为水；且设置温度监测装置。
8.权利要求3所述回收和循环系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(i)将烟道中的脱硝尾气由风机先输送至换热器(2)降温，再经喷淋塔(1)底部进入塔内；
(ii)将储存罐(3)中的吸收剂由泵抽至喷淋塔(1)，与自下而上的脱硝尾气充分接触反应，得含氨吸收剂和脱氨尾气；
(iii)所述含氨吸收剂流入接收罐(4)，经沉淀后，上清液经泵再循环进入喷淋塔(1)与所述脱硝尾气重复接触，直至形成饱和氨吸收剂；而接收罐(4)罐底沉降的泥浆则定期通过泵送至水泥窑；
(iv)所述饱和氨吸收剂经泵送至氨水储罐(5)，与氨水混合用于脱硝反应，铵盐在SNCR过程中分解出氨作为部分氨源与NOx反应，从而实现逃逸氨的循环利用。
9.根据权利要求8所述回收和循环系统的控制方法，其特征在于，步骤(i)中，所述降温至50～55℃。
10.根据权利要求8所述回收和循环系统的控制方法，其特征在于，步骤(ii)中，吸收剂是含量为52～56wt.％的多元酸溶液。
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Applicant after: BEIJING JINYU BEISHUI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: BBMG LIUSHUI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Applicant after: TANGSHAN JIDONG CEMENT Co.,Ltd.

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