CN203494378U - 水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置 - Google Patents

水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，所述水泥回转窑和换热器相连，还原剂喷入系统设置于水泥回转窑的窑尾，水泥回转窑的烟气出口和换热器的高温烟气进口相连，换热器的低温烟气出口连接到袋式除尘器的烟气进口，袋式除尘器的出口连接换热器的低温烟气进口，换热器的高温烟气出口连接SCR反应器的烟气进口，脱硫塔的烟气进口和SCR反应器的烟气出口相连。将SNCR、除尘脱硝一体化、SCR三种脱硝技术结合，使得水泥回转窑烟气经过三次脱硝，高温烟气中的NOx首先在窑尾与还原剂发生选择性非催化反应，其后通过安装脱硝功能催化滤袋的袋式除尘器除尘和二次脱硝，最后在SCR反应器三次脱硝，脱硝效率大大提高。

Description

水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及一种水泥回转窑排放污染物控制技术，尤其涉及的是一种水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置。 
背景技术
氮氧化物NOx是大气的主要污染物之一，多以NO、NO2形式存在。2010年全国水泥行业NOx排放量达200万吨，约占全国NOx总量的10%，仅次于电力行业和机动车尾气排放。面对日益严峻的大气污染问题，我国已明确提出十二五期间，NOx减排10%的约束性指标，对脱硝技术提出更高的要求，如《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）规定电站锅炉的NOx排放限值为100mg/m3；《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）规定水泥工业的NOx排放限值为800mg/m3，其对NOx的要求已不太适应，今后标准必将趋严。 
现在工业上比较通用的烟气脱硝技术分为干法和湿法两大类，其中，选择性还原法技术成熟是目前水泥行业应用最多的脱硝技术，主要包括选择性非催化还原（SNCR）技术和选择性催化还原（SCR）技术，SNCR技术设备简单，固定投资少，但其缺陷在于脱硝效率低，仅有30～40%，远不能达到排放标准；SCR技术可使NOx脱除效率达到90%以上，但烟气中含有的颗粒物、碱性物质和SO2会引起反应器中催化剂的堵塞和中毒，降低催化剂的脱硝效率和使用寿命，因此，为了保持脱硝系统的高效运行，需要频繁更换催化剂，从而增加了脱硝成本。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，通过SNCR、除尘脱硝和SCR联合实现高效脱硝。 
本实用新型是通过以下技术方案实现的，本实用新型包括水泥回转窑、还原剂喷入系统、换热器、袋式除尘器、SCR反应器、脱硫塔和烟囱；所述水泥回转窑和换热器相连，还原剂喷入系统设置于水泥回转窑的窑尾，水泥回转窑的烟气出口和换热器的高温烟气进口相连，换热器的低温烟气出口连接到袋式除尘器的烟气进口，袋式除尘器的出口连接换热器的低温烟气进口，换热器的高温烟气出口连接SCR反应器的烟气进口，脱硫塔的烟气进口和SCR反应器的烟气出口相连，脱硫塔的烟气通过烟囱排放。 
作为本实用新型的优选方式之一，所述换热器为气-气换热器。 
所述换热器包括矩形外壳和多个热管，所述热管分别设置于矩形外壳内，多根热管形成高温流体和低温流体的通道。当高、低温流体同时在各自的通道中流过时，热管就将原烟气的热量传给净烟气，实现了两种流体的热交换。 
所述还原剂喷入系统设置于水泥回转窑的分解炉燃烧区之后。在接近1100℃的区域，实现SNCR脱硝。 
作为本实用新型的优选方式之一，所述水泥回转窑和换热器之间设有预热器。 
所述袋式除尘器上设有滤袋，所述滤袋包括依次连接的迎尘层、缓冲层、催化分解层和增强层。 
作为本实用新型的优选方式之一，所述SCR反应器为蜂窝式反应器。 
本实用新型相比现有技术具有以下优点： 
1、本实用新型将SNCR、除尘脱硝一体化、SCR三种脱硝技术结合，使得水泥回转窑烟气经过三次脱硝，高温烟气中的NOx首先在窑尾与还原剂发生选择性非催化反应，其后通过安装脱硝功能催化滤袋的袋式除尘器除尘和二次脱硝，最后在SCR反应器三次脱硝，相对于SNCR技术，脱硝效率大大提高； 
2、相对于已有的SCR技术，SCR反应器安装在袋式除尘脱硝系统之后，实现了三次脱硝，脱硝效率稳定在95%以上的情况下，极大的降低了烟气中粉尘对催化剂的磨损和堵塞，延长了催化剂的使用寿命，降低了催化剂的维护更换成本； 
3、水泥窑窑尾的高温烟气与袋式除尘器出口的低温烟气在换热器处进行热量交换，一方面能避免高温烟气的热能损失，一方面烟气温度降低，满足袋式除尘器的适应温度； 
4、同时本装置适用于现有的水泥回转窑SCR脱硝系统的升级改造，可以达到高效脱硝。 
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图； 
图2是袋式除尘器过滤脱硝一体化的原理图。 
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。 
如图1所示，本实施例包括水泥回转窑1、还原剂喷入系统2、换热器4、袋式除尘器5、SCR反应器6、脱硫塔7和烟囱8；所述水泥回转窑1和换热器4相连，所述水泥回转窑1和换热器4之间设有预热器3，还原剂喷入系统2设置于水泥回转窑1的窑尾，水泥回转窑1的烟气出口和换热器4的高温烟气进口相连，换热器4的低温烟气出口连接到袋式除尘器5的烟气进口，袋式除尘器5的出口连接换热器4的低温烟气进口，换热器4的高温烟气出口连接SCR反应器6的烟气进口，脱硫塔7的烟气进口和SCR反应器6的烟气出口相连，脱硫塔7的烟气出口连接烟囱8。 
本实施例的换热器4为气-气换热器。换热器4包括矩形外壳和多个热管，所述热管分别设置于矩形外壳内，多根热管形成高温流体和低温流体的通道。当高、低温流体同时在各自的通道中流过时，热管就将原烟气的热量传给净烟气，实现了两种流体的热交换。使原烟气的温度降低到200～230℃，达到袋式除尘器5的使用条件，同时，净烟气的温度升高至350～400℃，达到脱硝催化剂的活性范围。 
所述还原剂喷入系统2设置于水泥回转窑1的分解炉燃烧区之后。在接近1100℃的区域，实现SNCR脱硝。本实施例的还原剂为15%～25%质量浓度的氨水溶液。 
如图2所示，所述袋式除尘器5上设有滤袋，所述滤袋包括依次连接的迎尘层51、缓冲层52、催化分解层53和增强层54。迎尘层51和缓冲层52由芳纶纤维和聚四氟乙烯纤维混纺制得，含有V2O5-WO3-MnOx/TiO2脱硝催化剂的聚四氟乙烯膜制成催化分解层53，聚四氟乙烯基布和纤维组成增强层54，所述滤袋可在230℃下长期使用，所述催化分解层53含有过渡金属氧化物MnOx的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂，可在较低的温度范围内200～250℃保持较高的催化活性，温度匹配性好。图2中，缓冲层52中箭头向下方向表示烟气经过缓冲层后气流速度降低。 
本实施例的SCR反应器6为蜂窝式反应器。催化剂层为五用一备，所用催化剂选取技术最为成熟的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂，其中，二氧化钛TiO2为载体，金属氧化物V2O5-WO3为活性成分，有效的活性温度为300～400℃。SCR催化剂的各活性成分所占质量百分比如下：WO3：10%～12%，V2O5：0.3%～1.5%，余量为载体。 
本实施例的脱硫塔7的脱硫方法采用石灰/石灰石吸收法。 
本装置工作时： 
在水泥回转窑1的分解炉上部（900～1100℃）安装有还原剂喷入系统2，还原剂NH3与烟气中NOx的摩尔比在1.05～1.10范围内。由还原剂喷入系统2喷入的NH3一部分与NOx发生选择性非催化反应生成N2和H2O，减少烟气中NOx的浓度，另一部分NH3和剩余的NOx随着烟气向后流动。烟气从换热器4的高温烟气进口流入进行换热，温度降至200℃左右，流入袋式除尘器5中，混合气体会经过滤袋的迎尘层51、缓冲层52，经过表面过滤和烟气缓冲，去除了大部分的飞灰、卤代有机物、重金属等；同时，气体混合过程中还原剂NH3在滤袋的催化分解层53的作用下与烟气中的氮氧化物发生选择性催化还原反应，使大部分NOx被还原为N2，达到二次脱硝。 
烟气从袋式除尘器5的烟气出口在风机作用下流向换热器4的低温烟气进口，净化后的烟气与原烟气在换热器4中进行热量交换，烟气温度升至300～400℃后，流向SCR反应器6，还原剂与烟气中剩下的NOx在催化剂表面发生选择性催化还原反应，绝大部分NOx被还原为N2， 实现三次脱硝，脱硝率可稳定在95%以上，SCR反应器6出口氮氧化物的浓度在35mg/m3，氨的平均逃逸率在2～3ppm。由催化剂反应器出来的经过除尘、脱硝的烟气进入脱硫塔7，最后从烟囱8排出。 

Claims (7)

1.一种水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，包括水泥回转窑（1）、还原剂喷入系统（2）、换热器（4）、袋式除尘器（5）、SCR反应器（6）和脱硫塔（7）；所述水泥回转窑（1）和换热器（4）相连，还原剂喷入系统（2）设置于水泥回转窑（1）的窑尾，水泥回转窑（1）的烟气出口和换热器（4）的高温烟气进口相连，换热器（4）的低温烟气出口连接到袋式除尘器（5）的烟气进口，袋式除尘器（5）的出口连接换热器（4）的低温烟气进口，换热器（4）的高温烟气出口连接SCR反应器（6）的烟气进口，脱硫塔（7）的烟气进口和SCR反应器（6）的烟气出口相连，脱硫塔（7）的烟气通过烟囱排放。
2.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述换热器（4）为气-气换热器。
3.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述换热器（4）包括矩形外壳和多个热管，所述热管分别设置于矩形外壳内，多根热管形成高温流体和低温流体的通道。
4.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述还原剂喷入系统（2）设置于水泥回转窑（1）的分解炉燃烧区之后。
5.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述水泥回转窑（1）和换热器（4）之间设有预热器（3）。
6.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述袋式除尘器（5）上设有滤袋，所述滤袋包括依次连接的迎尘层（51）、缓冲层（52）、催化分解层（53）和增强层（54）。
7.根据权利要求1所述的水泥回转窑NOx控制的SCR脱硝装置，其特征在于，所述SCR反应器（6）为蜂窝式反应器。
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