CN113908678B - 一种水泥窖烟气脱硝装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业炉窖烟气氮氧化物治理技术领域，尤其涉及一种水泥窖烟气脱硝装置及其使用方法，水泥窖烟气脱硝装置，包括沿烟气走向依次连接的窖尾烟道、SNCR脱硝反应单元、预热器、低温除尘单元、SCR脱硝反应单元和烟囱，所述SNCR脱硝反应单元包括第一混合器；所述SCR脱硝反应单元包括沿烟气走向依次连接的第二混合器和SCR反应器；氨气源分别向所述第一混合器和所述第二混合器内喷射氨气；所述低温除尘单元包括低温除尘器。本发明提供的水泥窖烟气脱硝装置，在保证脱硝效率的基础上，降低了脱硝运行成本。

Description

一种水泥窖烟气脱硝装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及工业炉窖烟气氮氧化物治理技术领域，尤其涉及一种水泥窖烟气脱硝装置及其使用方法。

背景技术

氮氧化物作为主要的大气污染物之一，是继二氧化硫之后国家严格控制排放的对象。目前水泥窑炉氮氧化物排放占我国氮氧化物总排放量的十分之一左右，需要进行治理，现在应用最广泛的烟气脱硝技术是SCR技术和SNCR技术。

SNCR技术投资低，运行成本少，系统简单，适用范围广，但其脱硝效率低，仅有30％-50％，远不能达到排放的标准。

SCR技术运行成本高，在300℃左右的烟气温度下，脱硝效率可达到95％以上，然而实际生产过程中，由于预热器出口烟气的粉尘含量高，碱金属含量高，且有含量不等的重金属，因此易造成催化剂堵塞、磨损、中毒失效，必须先经过低温除尘器进行除尘后再通过SCR技术进行脱硝，经过低温除尘后烟气的温度会降至150℃以下，影响SCR反应器中催化剂的活性，导致脱硝效率下降，若要提高脱硝效率，需要重新对低温烟气进行加热，能源消耗增加，使本来就较高的运行成本进一步增加。

发明内容

为解决上述技术问题至少之一，本发明提供一种水泥窖烟气脱硝装置，包括沿烟气走向依次连接的窖尾烟道、SNCR脱硝反应单元、预热器、低温除尘单元、SCR脱硝反应单元和烟囱，所述SNCR脱硝反应单元包括第一混合器；所述SCR脱硝反应单元包括沿烟气走向依次连接的第二混合器和SCR反应器；氨气源分别向所述第一混合器和所述第二混合器内喷射氨气；所述低温除尘单元包括低温除尘器。

优选的，所述低温除尘单元还包括热交换装置，所述热交换装置的热气入口管连接所述预热器的烟气出口，热气出口管连接所述低温除尘器的烟气入口，冷气入口管连接所述低温除尘器的烟气出口，冷气出口管连接所述SCR脱硝反应单元的第二混合器的烟气入口。

优选的，所述热交换装置由下至上依次包括第一热交换部和第二热交换部，双螺旋导热管固定设于所述第二热交换部下方并延伸至所述第一热交换部内，低温烟气经所述双螺旋导热管流出所述热交换装置。

优选的，所述第一热交换部为旋风分离器结构，包括分离器本体、灰斗和热气入口管，所述分离器本体的中心处设有连通第二热交换部的第一中心管。

优选的，所述第一中心管下方设有阻挡烟气颗粒向所述双螺旋导热管扩散的导热防护机构，所述导热防护机构呈镂空的圆筒状，其外侧壁设有沿旋流风方向螺旋排列的烟气捕捉部。

优选的，所述烟气捕捉部具有多级斜面结构，并沿所述导热防护机构径向外倾。

优选的，所述第二热交换部包括密封的壳体，连接于所述壳体上的冷气入口管、冷气出口管和热气出口管，所述壳体内设有上下相邻且烟气流动方向相反的冷气流入区和热气流出区。

优选的，所述第一混合器包括第一混合器本体和分别设于所述第一混合器本体长度方向两端的第一蜗壳入口管和第二蜗壳入口管，氨气和烟气分别通过第一蜗壳入口管和第二蜗壳入口管在第一混合器本体内形成逆向对流的旋流。

优选的，在所述SNCR脱硝反应单元和所述SCR脱硝反应单元的出口烟道上分别设置氨检测仪；在所述SNCR脱硝反应单元的入口烟道和出口烟道上、所述SCR脱硝反应单元的入口烟道和出口烟道上分别设置烟气检测仪；在所述热交换装置的热气出口端烟道、冷气出口端烟道和冷气入口端烟道上以及所述SCR反应器的出口烟道上分别设置流量控制阀和排风装置；烟气检测仪、氨检测仪、流量控制阀和排风装置均连接PLC控制器，PLC控制器连接HMI。

本发明提供了一种水泥窖烟气脱硝装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、通过HMI设定工艺参数，PLC控制器控制流量控制阀和排风装置，根据工艺参数调节烟气流量和流速；

步骤S200、在烟气温度为980±50℃处设置SNCR脱硝反应单元的第一混合器，氨气源向第一混合器内喷入氨气，氨气与烟气混合反应进行一次脱硝；

步骤S300、在烟气温度为700-800℃处设置预热器，经一次脱硝后的烟气进入预热器，控制预热器出口烟气温度为400±50℃；

步骤S400、在预热器的出口烟道上设置热交换装置，烟气在热交换装置内进行一次除尘和热交换，在热交换装置热气出口管的出口烟道上设置余热利用设备，将烟气余热充分利用后烟气温度降为150℃以下，在余热利用设备的出口烟道上设置低温除尘器进行二次除尘，二次除尘后流出的低温烟气进入热交换装置的冷气入口管，低温烟气在热交换装置内进行热交换后从冷气出口管流出，控制冷气出口管的出口烟气温度为250±50℃；

步骤S500、热交换装置的冷气出口管连接SCR脱硝反应单元的第二混合器，氨气源向第二混合器喷入氨气，氨气与冷气出口管流出的烟气混合后进入SCR反应器内进行二次脱硝；

步骤S600、经二次脱硝后的烟气从烟囱排放。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：

1、将SNCR脱硝技术和SCR脱硝技术相结合，在靠近窖尾烟道的烟气出口处通过SNCR脱硝反应单元进行一次脱硝，在靠近低温除尘单元的烟气出口处通过SCR脱硝反应单元进行二次脱硝，在保证脱硝效率的基础上大幅度降低了脱硝运行成本；

2、在低温除尘器上游设置热交换装置，热交换装置利用预热器出口处的烟气余热，对低温除尘器烟气出口处的低温烟气进行加热后进入SCR反应单元进行二次脱硝，经过加热的低温烟气可以达到250±50℃，极大的提高了SCR反应器内催化剂的催化反应活性，二次脱硝效率可以达到90-95%；

4、热交换装置中设置双螺旋导热管，双螺旋导热管能够延长低温烟气在第一热交换部中高温烟气环境内的停留时间，使低温烟气充分受热，提高热交换效率；

5、热交换装置中的第一热交换部为旋风分离器结构，可以对高温烟气进行一次除尘，在后续的低温除尘单元中对烟气进行二次除尘，大幅度降低进入SCR反应器内的烟气含尘量，降低催化剂中毒和失活风险，提高催化剂使用寿命；

6、热交换装置中设置导热防护机构，减轻分离器本体内高温烟气颗粒对双螺旋导热管的碰撞，降低烟气颗粒在双螺旋导热管上的粘附；

7、导热防护机构上的烟气捕捉部具有多级斜面结构，增加了烟气颗粒与烟气捕捉部的碰撞面积，提高了捕捉效率；

8、低温烟气和高温烟气在热交换装置中的第二热交换部内逆向流动，进一步提高热交换效率；

9、氨气和高温烟气在第一混合器内形成逆向对流的旋流，提高一次脱硝反应效率；

综上所述，本发明提供的水泥窖烟气脱硝装置，在保证脱硝效率的基础上，降低了脱硝运行成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中热交换装置的结构示意图；

图3为图2的爆炸视图；

图4为热交换装置的A-A剖面图；

图5为导热防护机构的结构示意图；

图6为图5中烟气捕捉部的结构示意图；

图7为第一混合器的俯视图；

图8为图7的B-B剖面图。

附图标记说明：

1、窖尾烟道，2、SNCR脱硝反应单元，3、预热器，4、低温除尘单元，5、SCR脱硝反应单元，6、烟囱，7、氨气源，8、烟气检测仪，9、氨检测仪，10、流量控制阀，11、排风装置，21、第一混合器，41、热交换装置，42、低温除尘器，43、余热利用设备，51、第二混合器，52、SCR反应器，100、第一热交换部，101、分离器本体，102、灰斗，103、热气入口管，104、第一中心管，105、竖直导热管，106、螺旋导热管，107、烟气捕捉部，108、平面部，109、第一曲面部，110、第二曲面部，111、捕捉口，112、连接部，113、空腔，200、第二热交换部，201、壳体，202、冷气入口管，203、冷气出口管，204、热气出口管，205、第一隔板，206、第一换热区，207、第二换热区，208、第二中心管，209、第二隔板，210、第一半环区，211、第二半环区，212、第一通孔，213、第三隔板，214、热气区，215、冷气区，216、隔离罩，217、第四隔板，218、冷气流入区，219、热气流出区，220、热气管，221、冷气管，222、第二通孔，300、双螺旋导热管，301、外螺旋管，302、内螺旋管，400、第一混合器本体，401、混合室，402、收径管，403、第一倾斜板，404、第一环形流道，405、第一入口，406、第二倾斜板，407、第二环形流道，408、第二入口，409、圆柱体，410、凸起部，411、混合器出口管，500、第一蜗壳入口管，600、第二蜗壳入口管。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

结合附图1，本实施了提供了一种水泥窖烟气脱硝装置，包括沿烟气走向依次连接的窖尾烟道1、SNCR脱硝反应单元2、预热器3、低温除尘单元4、SCR脱硝反应单元5和烟囱6，所述SNCR脱硝反应单元2包括第一混合器21；所述SCR脱硝反应单元5包括沿烟气走向依次连接的第二混合器51和SCR反应器52；氨气源7分别向所述第一混合器21和所述第二混合器51内喷射氨气；所述低温除尘单元4包括低温除尘器42。

上述技术方案中，将SNCR脱硝技术和SCR脱硝技术相结合，大幅度降低了脱硝运行成本。在靠近窖尾烟道1的烟气出口处通过SNCR脱硝反应单元2进行一次脱硝，脱硝效率为30-50%，一次脱硝后的高温烟气进入预热器3（预热器3采用现有技术中的通用设备，不赘述），控制预热器3的烟气流出温度在400±50℃，流出预热器3的烟气经低温除尘单元4进行除尘后，通过SCR脱硝反应单元5进行二次脱硝，二次脱硝效率可以达到80%以上。

SNCR脱硝反应单元2的第一混合器21优选设置在烟气温度980±50℃处，将氨气源7中的氨气喷入第一混合器21中（氨气源7的存储及喷射均采用现有技术中的常用方式，不赘述），氨气在980℃下与氮氧化物的反应活性最高，脱硝效率可以达到45-50%。

本实施例中的第一混合器21和第二混合器51可以采用现有技术中任意具有中空腔室的装置，也可以直接以烟道为混合场所，将氨气与烟气混合。

优选地，所述低温除尘单元4还包括热交换装置41，所述热交换装置41的热气入口管103连接所述预热器3的烟气出口，热气出口管204连接所述低温除尘器42的烟气入口，冷气入口管202连接所述低温除尘器42的烟气出口，冷气出口管203连接所述SCR脱硝反应单元5的第二混合器51。

为了充分利用烟气余热并且降低低温除尘器42的入口烟气温度，可以在热交换装置41的热气出口管204的出口烟道和低温除尘器42的入口烟道之间设置余热利用设备43,余热利用设备43为现有技术中的常规设置，例如SP锅炉、原料磨等，烟气余热被充分利用后烟气温度可以降至150℃以下，在该温度下进入低温除尘器42进行除尘，低温除尘器42可以采用现有技术中常用的具有高除尘效率的布袋式除尘器。

上述技术方案中，在不耗费额外能源的情况下，通过热交换装置41利用预热器3出口烟道处的烟气余热，对低温除尘器42出口烟道处的低温烟气进行加热，低温烟气加热后进入SCR脱硝反应单元5的第二混合器51，氨气源7将氨气喷入第二混合器51中与加热后的低温烟气充分混合进入SCR反应器52，经过热交换装置41加热的低温烟气可以达到250±50℃，极大的提高了催化反应活性，二次脱硝效率可以达到90-95%。

本实施例，在SNCR脱硝反应单元2和SCR脱硝反应单元5的出口烟道上分别设置氨检测仪9，在SNCR脱硝反应单元2的入口烟道和出口烟道上、SCR脱硝反应单元5的入口烟道和出口烟道上分别设置烟气检测仪8；在热交换装置41的热气出口管204的出口烟道、冷气出口管203的出口烟道和冷气入口管202的入口烟道上，SCR反应器52的出口烟道上分别设置流量控制阀10和排风装置11，排风装置11优选高温风机。烟气检测仪8、氨检测仪9、流量控制阀10和排风装置11均连接PLC控制器，PLC控制器连接HMI。通过HMI设定设备运行参数，PLC控制器接收烟气检测仪8和氨检测仪9的检测数据，并控制流量控制阀10和排风装置11对各运行单元的烟气流量和流速进行控制，稳定烟道中相应单元的烟气温度。

实施例2

结合附图2-5，本实施例提供了一种用于实施例1的热交换装置41，所述热交换装置41由下至上依次包括第一热交换部100和第二热交换部200，所述第一热交换部100内通入从预热器3流出的高温烟气，所述第二热交换部200内通入从低温除尘器42流出的低温烟气，双螺旋导热管300固定设于所述第二热交换部200下方并延伸至所述第一热交换部100内，所述双螺旋导热管300包括连通的外螺旋管301和内螺旋管302，低温烟气流经所述双螺旋导热管300后流出至第二混合器51。

上述技术方案中，双螺旋导热管300能够延长低温烟气在第一热交换部100中的停留时间，使低温烟气充分受热，极大的提高热交换效率。

优选的，所述第一热交换部100为旋风分离器结构，包括分离器本体101、灰斗102和热气入口管103，所述分离器本体101的中心处设有连通第二热交换部200的第一中心管104。

本实施例中的旋风分离器结构包括但不限于如图3所示的蜗壳式旋风分离器结构。从预热器3流出的高温烟气经蜗壳式的热气入口管103流入分离器本体101的内腔中，高温烟气中的固体颗粒从分离器本体101的锥形段进入灰斗102中，灰斗102下方设有卸灰阀（图中未示出），该结构可以将进入第一热交换部100内的高温烟气进行一次除尘，在后续的低温除尘单元4中进行二次除尘，大幅度降低进入SCR反应器52内的烟气含尘量，降低催化剂中毒和失活风险，提高催化剂使用寿命。

优选的，所述第一中心管104下方设有阻挡烟尘颗粒向所述双螺旋导热管300扩散的导热防护机构，所述导热防护机构呈镂空的圆筒状，其外侧壁设有沿旋流风方向螺旋排列的烟尘捕捉部107。

如图5所示，所述导热防护机构包括圆周等距设于所述第一中心管104下端面的多个竖直导热管105，以及与多个所述竖直导热管105连通的螺旋导热管106，所述螺旋导热管106与第一热交换部100内产生的旋流风的螺旋方向一致，所述竖直导热管105和所述螺旋导热管106上均设有与其连通的烟气捕捉部107，所述烟气捕捉部107沿旋流风的螺旋方向排列。

上述技术方案中，通过导热防护机构减轻分离器本体101内高温烟气颗粒对双螺旋导热管300的碰撞，降低烟气颗粒在双螺旋导热管300上的粘附。由于双螺旋导热管300内流动的是低温烟气，双螺旋导热管300的外壁温度较低，容易粘附烟气颗粒，设置导热防护机构，可以使烟气颗粒向双螺旋导热管300处扩散时受到阻隔，靠近双螺旋导热管300的烟气颗粒，在随着旋风螺旋下落的过程中首先与竖直导热管105和螺旋导热管106接触，一部分烟气颗粒经碰撞后垂直落入分离器本体101底部，另一部分被烟气捕捉部107捕捉，通过与烟气捕捉部107连通的螺旋导热管106和竖直导热管105的内腔垂直落入分离器本体101底部。

优选的，所述烟尘捕捉部107具有多级斜面结构，并沿所述导热防护机构径向外倾。如图6所示，所述烟气捕捉部107包括一个棱形的平面部108，所述平面部108优选与竖直方向成30-60°角，所述平面部108的相邻两条侧棱边旋转180°后形成第一曲面部109和第二曲面部110；所述第一曲面部109的顶端、所述第一曲面部109与所述第二曲面部110以及所述平面部108相交处均设有V型的捕捉口111，所述捕捉口111与烟气捕捉部107的空腔113连通，所述第二曲面部110远离所述第一曲面部109的一端设有连接部112，所述连接部112固定于所述竖直导热管105或螺旋导热管106的侧壁，所述空腔113与所述竖直导热管105或所述螺旋导热管106连通。

上述技术方案中，烟气捕捉部107中三个V型的捕捉口111、棱形的平面部108、弧形的第一曲面部109和第二曲面部110形成了多级斜面结构，增加了烟气颗粒与烟气捕捉部107的碰撞面积，提高了捕捉效率。

优选的，所述第二热交换部200包括密封的壳体201，连接于所述壳体201上的冷气入口管202、冷气出口管203和热气出口管204，所述壳体201内设有上下相邻且烟气流动方向相反的冷气流入区218和热气流出区219。

如图3和图4所示，所述壳体201内设有第一隔板205，所述第一隔板205将所述壳体201内腔由下到上依次分隔为第一换热区206和第二换热区207，所述第一换热区206内设有一端连接所述第一隔板205，另一端连通所述第一热交换部100的第二中心管208，所述第二中心管208内设有双螺旋导热管300，两个第二隔板209将所述第二中心管208与所述壳体201侧壁之间的环形空间分隔为第一半环区210和第二半环区211，所述第一半环区210的上端面设有连通所述第二换热区207的第一通孔212，所述第二半环区211连通所述冷气出口管203；

所述第二换热区207内设有第三隔板213，所述第三隔板213将所述第二换热区207由上到下依次分隔为热气区214和冷气区215，所述热气区214内设有隔离罩216，所述隔离罩216内设有第四隔板217，所述第四隔板217将所述隔离罩216由上到下依次分隔为冷气流入区218和热气流出区219，所述冷气流入区218连通所述冷气入口管202，所述热气流出区219的侧壁一端连通所述热气出口管204，另一端设有连通所述热气区214的第二通孔222，

所述第二换热区207内竖直设有热气管220，所述热气管220一端连通所述第二中心管208，另一端穿过所述隔离罩216连通所述热气区214，所述热气流出区219内设有间隔套设于所述热气管220外侧的冷气管221，所述冷气管221一端连通所述冷气流入区218，另一端连通所述冷气区215；所述外螺旋管301的上端连通所述第一半环区210，所述内螺旋管302连通所述第二半环区211。

上述技术方案中，高温烟气从第一热交换部100的第一中心管104进入第二热交换部200，依次流经第二中心管208、热气管220、热气区214和热气流出区219，最后通过热气出口管204流出热交换装置41；

低温烟气从第二热交换部200的冷气入口管202进入第二热交换部200，依次流经冷气流入区218、冷气管221、冷气区215、第一半环区210、双螺旋导热管300、第二半环区211，最后通过冷器出口管203流出热交换装置41；

低温烟气和高温烟气分别在冷气流入区218和热气流出区219内，冷气管221和热气管220内逆向流动，进一步提高热交换效率。

实施例3

结合附图7和8，本实施例提供了一种用于实施例1的第一混合器21，所述第一混合器21包括第一混合器本体400和分别设于所述第一混合器本体400长度方向两端的第一蜗壳入口管500和第二蜗壳入口管600，氨气和烟气分别通过第一蜗壳入口管500和第二蜗壳入口管600在第一混合器本体400内形成逆向对流的旋流。

如图8所示，所述第一混合器本体400包括与窖尾烟道1内径一致的圆柱形混合室401，所述混合室401底端封口，顶端设有收径管402，所述收径管402内径小于所述混合室401内径，所述收径管402上方连接混合器出口管411，所述混合器出口管411的内径与混合室401的内径一致；

所述混合室401内侧壁上方周向设有第一倾斜板403，所述第一倾斜板403与所述混合室401的内壁围合形成截面为三角形的第一环形流道404，所述第一蜗壳入口管500连通所述第一环形流道404，所述第一倾斜板403上设有连通所述混合室401的第一入口405，所述第一入口405设于第一环形流道404中涡流方向的末端；

所述混合室401内侧壁下方周向设有第二倾斜板406，所述第二倾斜板406与所述混合室401的内壁围合形成截面为三角形的第二环形流道407，所述第二蜗壳入口管600连通所述第二环形流道407，所述第二倾斜板406上设有连通所述混合室401的第二入口408，所述第二入口408设于第二环形流道407中涡流方向的末端；

所述第一环形流道404和所述第二环形流道407的涡流方向相反；

所述混合室401底部中心处设有圆柱体409，所述圆柱体409的外径小于所述收径管402的内径，所述圆柱体409的上端面设有子弹头状的凸起部410，所述凸起部410延伸至所述收径管402内。

上述技术方案中，氨气从第一蜗壳入口管500进入第一环形流道404，然后从第一入口405进入混合室401内形成螺旋下降的氨气旋流，

高温烟气从第二蜗壳入口管600进入第二环形流道407，然后从第二入口408进入混合室401内形成螺旋上升的高温烟气旋流，

氨气旋流和高温烟气旋流逆向对流进行脱硝反应，脱硝后的高温烟气流入收径管402，稳流后经混合器出口管411流出第一混合器21。

圆柱体409可以将氨气旋流和高温烟气旋流限定在由圆柱体409和混合室401形成的环形空间内，提高逆向对流效果，使脱硝反应更加彻底；脱硝后的高温烟气沿凸起部410流入小孔径的收径管402中，在凸起部410的稳流作用下，高温烟气可以平稳的流出收径管402。

实施例4

本实施例提供了一种水泥窖烟气脱硝装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤S100、通过HMI设定工艺参数，PLC控制器控制流量控制阀10和排风装置11，根据工艺参数调节烟气流量和流速；

步骤S200、在烟气温度为980±50℃处设置SNCR脱硝反应单元2的第一混合器21，氨气源7向第一混合器21内喷入氨气，氨气与烟气混合反应进行一次脱硝；

步骤S300、在烟气温度为700-800℃处设置预热器3，经一次脱硝后的烟气进入预热器3，控制预热器3出口烟气温度为400±50℃；

步骤S400、在预热器3的出口烟道上设置热交换装置41，烟气在热交换装置41内进行一次除尘和热交换，在热交换装置41热气出口管204的出口烟道上设置余热利用设备43，将烟气余热充分利用后烟气温度降为150℃以下，在余热利用设备43的出口烟道上设置低温除尘器42进行二次除尘，二次除尘后流出的低温烟气进入热交换装置41的冷气入口管202，低温烟气在热交换装置41内进行热交换后从冷气出口管203流出，控制冷气出口管203的出口烟气温度为250±50℃；

步骤S500、热交换装置41的冷气出口管203连接SCR脱硝反应单元5的第二混合器51，氨气源7向第二混合器51喷入氨气，氨气与冷气出口管203流出的烟气混合后进入SCR反应器52内进行二次脱硝；

步骤S600、经二次脱硝后的烟气从烟囱6排放。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水泥窖烟气脱硝装置，包括氨气源（7），其特征在于，还包括沿烟气走向依次连接的窖尾烟道（1）、SNCR脱硝反应单元（2）、预热器（3）、低温除尘单元（4）、SCR脱硝反应单元（5）和烟囱（6），所述SNCR脱硝反应单元（2）包括第一混合器（21）；所述SCR脱硝反应单元（5）包括沿烟气走向依次连接的第二混合器（51）和SCR反应器（52）；氨气源（7）分别向所述第一混合器（21）和所述第二混合器（51）内喷射氨气；所述低温除尘单元（4）包括低温除尘器（42）和热交换装置（41）；所述热交换装置（41）由下至上依次包括第一热交换部（100）和第二热交换部（200），双螺旋导热管（300）固定设于所述第二热交换部（200）下方并延伸至所述第一热交换部（100）内，低温烟气经所述双螺旋导热管（300）流出所述热交换装置（41）；所述第一热交换部（100）为旋风分离器结构，包括分离器本体（101）、灰斗（102）和热气入口管（103），所述分离器本体（101）的中心处设有连通第二热交换部（200）的第一中心管（104）；所述第一中心管（104）下方设有阻挡烟气颗粒向所述双螺旋导热管（300）扩散的导热防护机构，所述导热防护机构呈镂空的圆筒状，所述导热防护机构包括圆周等距设于所述第一中心管（104）下端面的多个竖直导热管（105），以及与多个所述竖直导热管（105）连通的螺旋导热管（106），所述螺旋导热管（106）与第一热交换部（100）内产生的旋流风的螺旋方向一致，所述竖直导热管（105）和所述螺旋导热管（106）上均设有与其连通的烟气捕捉部（107），所述烟气捕捉部（107）沿旋流风的螺旋方向排列；所述烟气捕捉部（107）具有多级斜面结构，并沿所述导热防护机构径向外倾；所述烟气捕捉部（107）包括一个棱形的平面部（108），所述平面部（108）的相邻两条侧棱边旋转180°后形成第一曲面部（109）和第二曲面部（110）；所述第一曲面部（109）的顶端、所述第一曲面部（109）与所述第二曲面部（110）以及所述平面部（108）相交处均设有V型的捕捉口（111），所述捕捉口（111）与烟气捕捉部（107）的空腔（113）连通，所述第二曲面部（110）远离所述第一曲面部（109）的一端设有连接部（112），所述连接部（112）固定于所述竖直导热管（105）或螺旋导热管（106）的侧壁，所述空腔（113）与所述竖直导热管（105）或所述螺旋导热管（106）连通。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述热交换装置（41）的热气入口管（103）连接所述预热器（3）的烟气出口，热气出口管（204）连接所述低温除尘器（42）的烟气入口，冷气入口管（202）连接所述低温除尘器（42）的烟气出口，冷气出口管（203）连接所述SCR脱硝反应单元（5）的第二混合器（51）的烟气入口。

3.根据权利要求2所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述第二热交换部（200）包括密封的壳体（201），连接于所述壳体（201）上的冷气入口管（202）、冷气出口管（203）和热气出口管（204），所述壳体（201）内设有上下相邻且烟气流动方向相反的冷气流入区（218）和热气流出区（219）。

4.根据权利要求3所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述第一混合器（21）包括第一混合器本体（400）和分别设于所述第一混合器本体（400）长度方向两端的第一蜗壳入口管（500）和第二蜗壳入口管（600），氨气和烟气分别通过第一蜗壳入口管（500）和第二蜗壳入口管（600）在第一混合器本体（400）内形成逆向对流的旋流。

5.根据权利要求4所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，在所述SNCR脱硝反应单元（2）和所述SCR脱硝反应单元（5）的出口烟道上分别设置氨检测仪（9）；在所述SNCR脱硝反应单元（2）的入口烟道和出口烟道上、所述SCR脱硝反应单元（5）的入口烟道和出口烟道上分别设置烟气检测仪（8）；在所述热交换装置（41）的热气出口端烟道、冷气出口端烟道和冷气入口端烟道上以及所述SCR反应器（52）的出口烟道上分别设置流量控制阀（10）和排风装置（11）；烟气检测仪（8）、氨检测仪（9）、流量控制阀（10）和排风装置（11）均连接PLC控制器，PLC控制器连接HMI。

6.根据权利要求5所述的一种水泥窖烟气脱硝装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、通过HMI设定工艺参数，PLC控制器控制流量控制阀（10）和排风装置（11），根据工艺参数调节烟气流量和流速；

步骤S200、在烟气温度为980±50℃处设置SNCR脱硝反应单元（2）的第一混合器（21），氨气源（7）向第一混合器（21）内喷入氨气，氨气与烟气混合反应进行一次脱硝；

步骤S300、在烟气温度为700-800℃处设置预热器（3），经一次脱硝后的烟气进入预热器（3），控制预热器（3）出口烟气温度为400±50℃；

步骤S400、在预热器（3）的出口烟道上设置热交换装置（41），烟气在热交换装置（41）内进行一次除尘和热交换，在热交换装置（41）热气出口管（204）的出口烟道上设置余热利用设备（43），将烟气余热充分利用后烟气温度降为150℃以下，在余热利用设备（43）的出口烟道上设置低温除尘器（42）进行二次除尘，二次除尘后流出的低温烟气进入热交换装置（41）的冷气入口管（202），低温烟气在热交换装置（41）内进行热交换后从冷气出口管（203）流出，控制冷气出口管（203）的出口烟气温度为250±50℃；

步骤S500、热交换装置（41）的冷气出口管（203）连接SCR脱硝反应单元（5）的第二混合器（51），氨气源（7）向第二混合器（51）喷入氨气，氨气与冷气出口管（203）流出的烟气混合后进入SCR反应器（52）内进行二次脱硝；

步骤S600、经二次脱硝后的烟气从烟囱（6）排放。

Images