CN113289480B - 一种用于为sncr脱硝优化的水泥窑预分解系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，包括分解炉，最末一级旋风筒，次末一级旋风筒，次次末一级旋风筒，和喷枪；在最末一级旋风筒气体出口管道引入高温沉降室，使烟气中粉尘在高温沉降室发生沉降，高温沉降室气体出口通过沉降室入次末一级旋风筒管道与次末一级旋风筒入口相连，且沉降室入次末一级旋风筒管道在连接次末一级旋风筒前与次次末一级旋风筒下料管汇合；或，最末一级旋风筒气体出口管道采用加长设计，且最末一级旋风筒气体出口管道在连接次末一级旋风筒前与次次末一级旋风筒下料管汇合。本发明保证了SNCR具有足够反应时间、反应温度，减少了CaO对SNCR反应的不利影响。

Description

一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统

技术领域

本发明属于烟气脱硝技术领域，特别是涉及一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统。

背景技术

氮氧化物是一种对环境有害的污染物，容易引起酸雨等危害。为了加强环境保护，我国制定了GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》控制氮氧化物排放。目前水泥工业较多采用选择性非催化还原技术(Selective non-catalytic reaction，即SNCR)降低氮氧化物排放。SNCR是在特定的温度窗(约850～1050℃)内无需催化剂的作用，让还原剂与烟气中的NOx反应生成无污染的N2和H2O，实现脱除烟气中的NOx的目的，因SNCR技术改造简单、投资小等优势得到了较为广泛的应用。但是早期的SNCR系统喷枪普遍布置在分解炉出口或五级旋风筒出口等位置，使氨水与氮氧化物混合不均匀，同时反应还受到水泥窑烟气中氧化钙的抑制作用。

近年来出现了将喷枪布置在五级筒柱体部分，参见中国专利公开号CN110523259A，其同时采用长喷枪将氨水直接送入氧化钙浓度较低的旋风筒稀相区反应的新技术。这虽然避开了烟气中高浓度的氧化钙，可以提高氨水利用效率，减少氨气逃逸，并降低氮氧化物排放浓度。但是该布置方法的氨与氮氧化物的反应时间不足，氨气仍有一定的逃逸。同时喷枪插入高浓度高温物料区，容易结皮对水泥生产有一定威胁。

中国专利公开号CN210057883U采用多层喷枪布置的方式，根据氮氧化物排放量调整氨水的喷射量，但是由于氨水仍然是喷入高浓度高温物料区，而物料的主要成分CaO是对SNCR反应不利的，同时在最末一级旋风筒出口的烟气很快与次次末级旋风筒下料混合，温度下降，脱离最佳的反应温度区间。因此这种方式的脱硝效果并不十分理想，氨逃逸较高。

中国专利公开号CN110975565A优化喷枪的布置方式，使氨与氮氧化物的反应时间达到1.0-3.0s，喷枪雾化范围内的物料浓度在100g/m3以内。但是喷枪喷入的氨水依旧是进入高浓度高温物料区与氮氧化物反应，没有摆脱CaO对SNCR的不利影响。

中国专利公开号CN106765244A增加了SNCR反应区域的截面积，使烟气的流速降低，从而延长了SNCR反应的时间，提高了脱硝的效果。但是也没有避开高浓度物料的影响。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，该系统保证了SNCR具有足够反应时间、反应温度，减少了CaO对SNCR反应的不利影响。

本发明是这样实现的，一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，包括分解炉，分解炉出口管道，最末一级旋风筒，最末一级旋风筒下料管，最末一级旋风筒气体出口管道，次末一级旋风筒，次末一级旋风筒下料管，次次末一级旋风筒，次次末一级旋风筒下料管，喷枪；

在最末一级旋风筒气体出口管道引入高温沉降室，使烟气中粉尘在高温沉降室发生沉降，所述高温沉降室气体出口通过沉降室入次末一级旋风筒管道与次末一级旋风筒入口相连，且所述沉降室入次末一级旋风筒管道在连接次末一级旋风筒前与次次末一级旋风筒下料管汇合；或，所述最末一级旋风筒气体出口管道采用加长设计，且所述最末一级旋风筒气体出口管道在连接次末一级旋风筒前与次次末一级旋风筒下料管汇合。

在上述技术方案中，优选的，所述高温沉降室物料出口通过沉降室下料管连接水泥回转窑，使在高温沉降室中沉降的粉尘通过沉降室下料管进入水泥回转窑。

在上述技术方案中，优选的，当采用引入高温沉降室时，所述喷枪布置在最末一级旋风筒气体出口管道或布置在沉降室入次末一级旋风筒管道。

在上述技术方案中，进一步优选的，烟气在沉降室入次末一级旋风筒管道中的总停留时间至少为2s。

在上述技术方案中，进一步优选的，布置在沉降室入次末一级旋风筒管道中的喷枪的雾化范围内的物料浓度在20g/Nm³以内。

在上述技术方案中，优选的，当采用加长最末一级旋风筒气体出口管道时，所述喷枪布置在最末一级旋风筒气体出口管道，烟气在最末一级旋风筒气体出口管道内最后一组喷枪之后的总停留时间至少为0.5s。

在上述技术方案中，优选的，所述喷枪采用分层布置，相邻两层喷枪之间烟气的停留时间在1s以上。

在上述技术方案中，进一步优选的，每一层所述喷枪的数量在1-4之间，每一层所述喷枪均匀布设。

在上述技术方案中，进一步优选的，各层喷枪之间错位布置，后一层喷枪的布置位置为同心圆角度错开。

本发明具有以下优点和有益效果：

第一，采用本发明的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，氨水与烟气混合后，经过较长时间才和次次末一级旋风筒下料混合，保证了SNCR具有足够反应时间、反应温度。

第二，采用本发明的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，烟气在经过最末一级旋风筒后，又经过沉降室，烟气中的物料浓度进一步降低至10-20g/Nm³以内，减少了CaO对SNCR反应的不利影响。

第三，采用本发明的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，沉降室收集了最末一级旋风筒出口的物料并输送到水泥窑中，提高了生料的入窑率，降低了水泥生产的热耗。

第四，采用本发明的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，喷枪采用多层布置，每层喷枪之间相互错开一定角度，保证了氨水与烟气混合更加均匀。

附图说明

图1是传统的水泥窑预分解系统的流程图；

图2是本发明实施例一提供的水泥窑预分解系统的流程图；

图3是本发明实施例一提供的喷枪布置在管道上的结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图3的B-B剖视图；

图6是本发明实施例二提供的水泥窑预分解系统的流程图。

图中：1、分解炉；2、最末一级旋风筒下料管；3、次次末一级旋风筒；4、次末一级旋风筒；5、最末一级旋风筒；6、次次末一级旋风筒下料管；7、最末一级旋风筒气体出口管道；8、次末一级旋风筒下料管；9、分解炉出口管道；10、高温沉降室；11、沉降室入次末一级旋风筒管道；12、沉降室下料管；13、喷枪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统的水泥窑预分解系统，如图1所示，一般是烟气进入分解炉1经燃烧后通过携带分解后的生料经分解炉出口管道9进入最末一级旋风筒5。在最后一级旋风筒5中，烟气分离出85％-90％的生料通过最末一级旋风筒下料管2进入水泥回转窑；而烟气携带10％-15％的生料进入最末一级旋风筒气体出口管道7，预热从次次末一级旋风筒下料管6进入的生料，一起进入次末一级旋风筒4。

传统的水泥窑SNCR系统，一般把喷枪13布置在水泥窑预分解系统包括分解炉1、最末一级旋风筒5、最末一级旋风筒气体出口管道7、分解炉出口管道9。氨水通过喷枪13与烟气混合，在高温下反应掉氮氧化物实现减排。但是由于这几个反应区域的粉尘浓度过高，而粉尘的主要成分是对SNCR反应不利的CaO。同时在最末一级旋风筒气体出口管道7布置喷枪，还会产生由于次次末一级旋风筒下料管6下料温度降低，导致的SNCR反应温度较低的问题。因此传统的水泥窑预分解系统脱硝效果不太理想，氨水用量较大，氨逃逸较高。

实施例1

请参阅图2，本发明的实施例提供一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，包括分解炉1，分解炉出口管道9，最末一级旋风筒5，最末一级旋风筒下料管2，最末一级旋风筒气体出口管道7，次末一级旋风筒4，次末一级旋风筒下料管8，次次末一级旋风筒3，次次末一级旋风筒下料管6，喷枪13。在最末一级旋风筒气体出口管道7引入高温沉降室10，所述高温沉降室10气体出口通过沉降室入次末一级旋风筒管道11与次末一级旋风筒4入口相连，且所述沉降室入次末一级旋风筒管道11在连接次末一级旋风筒4前与次次末一级旋风筒下料管6汇合。所述高温沉降室10物料出口通过沉降室下料管12连接水泥回转窑。

将最末一级旋风筒气体出口管道7引入到新增加的高温沉降室10，烟气在高温沉降室10中粉尘发生沉降，而后通过沉降室入次末一级旋风筒管道11在进入次末一级旋风筒4前与次次末一级旋风筒下料管6的下料混合，最后进入次末一级旋风筒4。而在高温沉降室10中沉降的粉尘则通过沉降室下料管12进入水泥回转窑，提高了生料的入窑率，降低了水泥生产的热耗。

喷枪13可以布置在最末一级旋风筒气体出口管道7或沉降室入次末一级旋风筒管道11。

若布置在最末一级旋风筒气体出口管道7，烟气经过最末一级旋风筒5的除尘作用，最末一级旋风筒气体出口管道7中的物料浓度已经很低，则氨气与烟气混合后，同时烟气还将经过高温沉降室10，氨与氮氧化物有足够的反应时间。

若布置在沉降室入次末一级旋风筒管道11，虽然反应时间比前者有所下降，但是此处物料浓度更低，布置在沉降室入次末一级旋风筒管道11中的喷枪13的雾化范围内的物料浓度在20g/Nm³以内，优选的物料浓度在10g/Nm³以内，对SNCR反应更有利，同时反应时间仍然充足，所以脱硝效果更好。由于烟气在进入次末一级旋风筒4前才和次次末一级旋风筒下料管6的下料混合，因此烟气始终保持了较高的温度，有利于SNCR的进行。

本实施例优选布置在沉降室入次末一级旋风筒管道11效果更佳，如图3～5所示。

所述喷枪13采用分层布置，每层采用4只喷枪13，一共2层8只喷枪13。每一层所述喷枪均匀布设，即喷枪13之间的角度为90°。相邻两层喷枪13之间的烟气的停留时间在1s以上。

各层喷枪之间错位布置，后一层喷枪13的布置位置为同心圆角度错开。烟气在沉降室入次末一级旋风筒管道11中的总停留时间至少有2s，停留时间超过3s效果更佳。这样能充分保证喷出的氨水分布均匀和反应时间充足，不会在局部形成氨浓度较低的区域而影响脱硝效果，同时防止氨逃逸。

实施例2

请参阅图6，本发明的实施例提供一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，与实施例1不同的是，不设置高温沉降室10，所述最末一级旋风筒气体出口管道7采用加长设计，且所述最末一级旋风筒气体出口管道7在连接次末一级旋风筒4前与次次末一级旋风筒下料管6汇合；所述喷枪13布置在此最末一级旋风筒气体出口管道7，烟气在最末一级旋风筒气体出口管道7内最后一组喷枪之后的总停留时间至少为0.5s，喷枪的布置方法与实施例1相同。这样充分保证喷出的氨水分布均匀和反应时间充足，不会在局部形成氨浓度较低的区域而影响脱硝效果，同时也进一步的防止氨逃逸。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，包括分解炉(1)，分解炉出口管道(9)，最末一级旋风筒(5)，最末一级旋风筒下料管(2)，最末一级旋风筒气体出口管道(7)，次末一级旋风筒(4)，次末一级旋风筒下料管(8)，次次末一级旋风筒(3)，次次末一级旋风筒下料管(6)，喷枪(13)；其特征在于：

在最末一级旋风筒气体出口管道(7)引入高温沉降室(10)，使烟气中粉尘在高温沉降室(10)发生沉降，烟气中的物料浓度进一步降低至10-20g/Nm³以内，所述高温沉降室(10)气体出口通过沉降室入次末一级旋风筒管道(11)与次末一级旋风筒(4)入口相连，且所述沉降室入次末一级旋风筒管道(11)在连接次末一级旋风筒(4)前与次次末一级旋风筒下料管(6)汇合；所述喷枪(13)布置在沉降室入次末一级旋风筒管道(11)，布置在沉降室入次末一级旋风筒管道(11)中的喷枪(13)的雾化范围内的物料浓度在20g/Nm³以内；所述喷枪(13)采用分层布置。

2.根据权利要求1所述的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，其特征在于，所述高温沉降室(10)物料出口通过沉降室下料管(12)连接水泥回转窑，使在高温沉降室(10)中沉降的粉尘通过沉降室下料管(12)进入水泥回转窑。

3.根据权利要求1所述的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，其特征在于，烟气在沉降室入次末一级旋风筒管道(11)中的总停留时间至少为2s。

4.根据权利要求1所述的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，其特征在于，相邻两层喷枪之间烟气的停留时间在1s以上。

5.根据权利要求1所述的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，其特征在于，每一层所述喷枪(13)的数量在1-4之间，每一层所述喷枪均匀布设。

6.根据权利要求1所述的用于为SNCR脱硝优化的水泥窑预分解系统，其特征在于，各层喷枪之间错位布置，后一层喷枪(13)的布置位置为同心圆角度错开。

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