CN203577637U - 水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，包括除尘器、低温选择性催化还原脱硝装置和烟囱；低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通。本实用新型可在低温的环境下对烟气进行有效的脱硝处理，避免或减少催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题的产生机率，延长催化剂模块的使用寿命，降低催化剂模块的运行更换费用。催化剂模块温度适应范围在130℃-200℃。脱硝效率更高，氮氧化物排放可以轻松达到200mg/Nm3排放，甚至更低。
Description
技术领域
本实用新型涉及选择性催化还原脱硝系统，尤其涉及一种低水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统。
背景技术
水泥制造是一种高耗能高污染产业。在水泥熟料生产过程中，由于使用煤作为燃料，在预热器和分解炉运行过程中会产生大量的粉尘和氮氧化物。成熟脱硝技术主要有低氮燃烧器、分级燃烧技术（SCC）、SNCR（非选择性催化还原技术）和SCR技术。低氮燃烧器、分级燃烧及SNCR技术存在着操作复杂、脱硝效率低、运行费用高及氨逃逸高的问题，难以满足日益严格的氮氧化物排放限值要求。
选择性催化还原(SCR)脱硝技术是一种高效的脱硝技术，目前主要应用在火电厂，催化剂模块是其核心技术，成本约占到工程的40%。使用温度范围在300-400℃，催化剂模块主要以V205、WO3、TiO2为主,其原理是通过向烟气中喷注氨或氨水，把烟气中NOX还原成N2和水蒸汽(H2O)。脱硝效率一般可达80%至90%，甚至更高，NOX排放浓度可低于200 mg/m3。由于其最佳反应温度区间恰好处于高尘段，烟尘中碱金属、水分及硫元素、砷元素及高速等因素经常造成催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题，造成催化剂模块寿命短，运行更换费用高及影响下游设备等问题。
高温SCR技术主要在电厂应用，但水泥厂300－400℃段烟气在预热器出口处，烟气成分碱性更强、组分更加复杂，含尘浓度更高，对清灰技术和催化剂模块要求更高。受限于高浓度粉尘，且含有碱金属，易使催化剂模块磨损、堵塞和中毒，一次投资和催化剂模块费用高等因素，影响了其工程推广。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，该系统可在低温的环境下对烟气进行有效的脱硝处理，避免或减少催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题的产生机率，延长催化剂模块的使用寿命，降低催化剂模块的运行更换费用。
为了解决上述技术问题，本实用新型的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，包括除尘器、氨气源、选择性催化还原脱硝装置和烟囱；所述选择性催化还原脱硝装置为含有低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置；所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通。
所述选择性催化还原脱硝装置包括钢结构容器，容器内设置有入口烟道导流装置、气体均布装置、催化剂模块层及支撑结构、放有催化剂模块的备用层；容器的壁上设置有检修安装孔及吹灰装置。
所述氨气源包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室，下部是热交换器；所述热交换器的入口与水泥窑三次风的风源连通；所述热交换器的出口与水泥窑的分解炉连通。
所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口通过喷氨格栅分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通。
所述氨气源的出口通过混合器分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口和所述除尘器的出口连通；所述混合器具有稀释风机。
所述除尘器的出口与烟囱的入口通过旁路管道连通；所述旁路管道的两端分别设置有旁路挡板；所述旁路管道的入口和除尘器的出口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口与氨气源的出口之间设置有第一阀门；所述旁路管道的入口和烟囱的入口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口之间设置有第二阀门。
所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口通过引风机连通；所述除尘器的出口设有烟气加热装置。
所述低温脱硝催化剂模块的成形为蜂窝式、板式或波纹板式；蜂窝状低温脱硝催化剂模块单元尺寸为：宽150mm，高150mm，长800mm ；低温脱硝催化剂模块节距为：4.70mm ；低温脱硝催化剂模块孔径为：3.80mm；低温脱硝催化剂模块内壁为：0.90mm ；低温脱硝催化剂模块外壁为：1.46mm。
本实用新型的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本技术方案由于采用了所述选择性催化还原脱硝装置为含有低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置；所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通的技术手段，所以，可在低温的环境下对烟气进行有效的脱硝处理，避免或减少催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题的产生机率，延长催化剂模块的使用寿命，降低催化剂模块的运行更换费用。催化剂模块温度适应范围在130℃-200℃。脱硝效率更高，氮氧化物排放可以轻松达到200mg/Nm3排放,甚至更低。
2、本技术方案由于采用了所述选择性催化还原脱硝装置包括钢结构容器，容器内设置有入口烟道导流装置、气体均布装置、催化剂模块支撑结构、催化剂模块备用层；容器的壁上设置有检修安装孔及吹灰装置的技术手段，所以，可提高脱硝效率，方便催化剂模块的更换，有利于设备的检修，有利于灰尘的清除。
3、本技术方案由于采用了所述氨气源包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室，下部是热交换器；所述热交换器的入口与水泥窑三次风的风源连通；所述热交换器的出口与水泥窑的分解炉连通的技术手段，所以，可利用尿素通过水泥窑三次风制备氨气，减少了能源消耗，大大降低了脱硝处理的成本。
4、本技术方案由于采用了所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口通过喷氨格栅分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通的技术手段，所以，有利于氨气与烟气的混合。
5、本技术方案由于采用了所述氨气源的出口通过混合器分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口和所述除尘器的出口连通；所述混合器具有稀释风机的技术手段，所以，有利于将氨气通过空气稀释，避免因氨气浓度过大造成爆炸威险。
6、本技术方案由于采用了所述除尘器的出口与烟囱的入口通过旁路管道连通；所述旁路管道的两端分别设置有旁路挡板；所述旁路管道的入口和除尘器的出口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口与氨气源的出口之间设置有第一阀门；所述旁路管道的入口和烟囱的入口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口之间设置有第二阀门的技术手段，所以，可在更换催化剂模块时不影响烟气的排放。
7、本技术方案由于采用了所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口通过引风机连通的技术手段，所以，有利于烟气的排放，避免脱硝系统阻力变化对生产系统影响。又由于采用了所述除尘器的出口设有烟气加热装置的技术手段，所以，当从除尘器出来的烟气温度较低时（如低于130℃），可通过烟气加热装置对较低温度的烟气加热至170℃，以确保脱硝效率。
8、本技术案由于采用了所述低温脱硝催化剂模块的成形为蜂窝式、板式或波纹板式的技术手段，所以，可提高烟气与低温脱硝催化剂模块的接触面积，提高脱硝效率。可根据客户的需求和环境的实际情况设计出多种形状的低温脱硝催化剂模块。又由于采用了低温脱硝催化剂模块单元尺寸为：宽150mm，高150mm，长800mm ；低温脱硝催化剂模块节距为：4.70mm ；低温脱硝催化剂模块孔径为：3.80mm；低温脱硝催化剂模块内壁为：0.90mm ；低温脱硝催化剂模块外壁为：1.46mm的技术手段，所以，有利于标准化生产低温脱硝催化剂模块，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的低温脱硝催化剂模块及水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统作进一步的详细描述。
图1为本实用新型的蜂窝式低温脱硝催化剂模块立体结构示意图。
图2为本实用新型的蜂窝式低温脱硝催化剂模块横截面结构示意图。
图3为本实用新型的板式低温脱硝催化剂模块立体结构示意图。
图4为本实用新型的波纹板式低温脱硝催化剂模块立体结构示意图。
图5为本实用新型的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统。
具体实施方式
如图5所示，本实用新型的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，包括除尘器1、氨气源4、选择性催化还原脱硝装置2和烟囱3；所述选择性催化还原脱硝装置2为含有低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置2；所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口分别与所述除尘器1的出口和氨气源4的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置2的出口与所述烟囱3的入口连通。
在某水泥厂袋式除尘器后1300m3/h烟气上进行低温催化脱硝实验。空速3000 m3-4500 m3/h。实验期间的数据值为：
入口NOx浓度750-900mg/Nm3 (10%参考氧量，干基)；
经过SCR排放的NOX浓度：
150℃ : 250 mg/Nm3 (10%参考氧量，干基)；
160℃ : 195 mg/Nm3 (10%参考氧量，干基)；
170℃ : 140mg/Nm3 (10%参考氧量，干基)。
本实施方式由于采用了所述选择性催化还原脱硝装置为含有低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置；所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通的技术手段，所以，可在低温的环境下对烟气进行有效的脱硝处理，避免或减少催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题的产生机率，延长催化剂模块的使用寿命，降低催化剂模块的运行更换费用。催化剂模块温度适应范围在130℃-200℃。脱硝效率更高，氮氧化物排放可以轻松达到200mg/Nm3排放,甚至更低。
作为本实施方式的一种改进，如图5所述选择性催化还原脱硝装置2包括钢结构容器21，容器21内设置有入口烟道导流装置22、气体均布装置23、催化剂模块层及支撑结构24、放有催化剂模块的备用层25；容器的壁上设置有检修安装孔26及吹灰装置27（所述入口烟道导流装置22、气体均布装置23、支撑结构24、备用层25；检修安装孔26及吹灰装置27为现有技术）。
本实施方式由于采用了所述选择性催化还原脱硝装置包括钢结构容器，容器内设置有入口烟道导流装置、气体均布装置、催化剂模块支撑结构、催化剂模块备用层；容器的壁上设置有检修安装孔及吹灰装置的技术手段，所以，可提高脱硝效率，方便催化剂模块的更换，有利于设备的检修，有利于灰尘的清除。
作为本实施方式进一步的改进，如图5所示，所述氨气源4包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室46，下部是热交换器45；所述热交换器45的入口与水泥窑三次风的风源43连通；所述热交换器45的出口与水泥窑的分解炉44连通。
本实施方式由于采用了所述氨气源包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室，下部是热交换器；所述热交换器的入口与水泥窑三次风的风源连通；所述热交换器的出口与水泥窑的分解炉连通的技术手段，所以，可利用尿素通过水泥窑三次风制备氨气，减少了能源消耗，大大降低了脱硝处理的成本。
作为本实施方式再进一步的改进，如图5所示，所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口通过喷氨格栅5分别与所述除尘器1的出口和氨气源4的出口连通。
本实施方式由于采用了所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口通过喷氨格栅分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通的技术手段，所以，有利于氨气与烟气的混合。
作为本实施方式还进一步的改进，如图5所示，所述氨气源4的出口通过混合器41分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口和所述除尘器1的出口连通；所述混合器41具有稀释风机42。
本实施方式由于采用了所述氨气源的出口通过混合器分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口和所述除尘器的出口连通；所述混合器具有稀释风机的技术手段，所以，有利于将氨气通过空气稀释，避免因氨气浓度过大造成爆炸威险。
作为本实施方式又进一步的改进，如图5所示，所述除尘器1的出口与烟囱3的入口通过旁路管道6连通；所述旁路管道6的两端分别设置有旁路挡板61、62；所述旁路管道6的入口和除尘器1的出口与所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口与氨气源4的出口之间设置有第一阀门63；所述旁路管道6的入口和烟囱3的入口与所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口之间设置有第二阀门64。
本实施方式由于采用了所述除尘器的出口与烟囱的入口通过旁路管道连通；所述旁路管道的两端分别设置有旁路挡板；所述旁路管道的入口和除尘器的出口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口与氨气源的出口之间设置有第一阀门；所述旁路管道的入口和烟囱的入口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口之间设置有第二阀门的技术手段，所以，可在更换催化剂模块时不影响烟气的排放。
作为本实施方式更进一步的改进，如图5所示，所述低温选择性催化还原脱硝装置2的出口与所述烟囱3的入口通过引风机28连通；所述除尘器1的出口设有烟气加热装置7。
从图5中可以看出，所述述除尘器1的出口通过烟气加热装置7分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置2的入口、氨气源4的出口连通以及旁路管道6的入口连通。
本实施方式由于采用了所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口通过引风机连通的技术手段，所以，有利于烟气的排放，避免脱硝系统阻力变化对生产系统影响。又由于采用了所述除尘器的出口设有烟气加热装置的技术手段，所以，当从除尘器出来的烟气温度较低时（如低于130℃），可通过烟气加热装置对较低温度的烟气加热至170℃，以确保脱硝效率。
本实施方式提供一种低温脱硝催化剂模块，由成型机将催化剂原料挤压成型，催化剂的成形过程为：1、将配制好的原料加水进行高速搅拌均匀。2、利用双层预过滤挤出机对原料进行过滤预挤出。3、利用高压真空挤出机进行挤出成型。4、自动同步切割机将挤出的坯体进行定尺切割。5、移坯机将成形的坯体移开。6、保温干燥。7烧成。8、检验打包。
所述低温脱硝催化剂模块包括下列重量份数比的原料：
主要元素：
五氧化二钒： 1-5
三氧化钼： 1-10
二氧化钛： 50-80
三氧化钨： 1-5
微量元素：
铁： 0.1-1
锰： 0.1-2
铈： 0.1-2
锆： 0.1-1
镧： 0.1-1
镍： 0.1-1。
本实施方式由于采用了五氧化二钒（V2O5）占1-5（重量份数比），三氧化钼（MoO3）占1-10（重量份数比），二氧化钛（TiO2）占50-80（重量份数比），三氧化钨（WO3）占1-5（重量份数比），微量元素铁（Fe）占0.1-1（重量份数比）、锰（Mn）占0.1-2（重量份数比）、铈（Ce）占0.1-2（重量份数比）、锆（Zr）占0.1-1（重量份数比）、镧（La）占0.1-1（重量份数比）、镍（Ni）占0.1-1（重量份数比）的技术手段，在170℃下达到85%效，氮氧化物排放浓度达到140mg/m3。所以，该低温脱硝催化剂模块在氨气的作用下可在低温的环境下对烟气进行有效的脱硝处理，避免或减少催化剂模块中毒、堵塞及磨损等问题的产生机率，延长催化剂模块的使用寿命，降低催化剂模块的运行更换费用。
作为本实施方式的一种改进，所述五氧化二钒、三氧化钼、二氧化钛、三氧化钨重量份数比分别是：
五氧化二钒： 3.4
三氧化钼： 7
二氧化钛： 78
三氧化钨： 4.5。
本实施方式由于采用了五氧化二钒（V2O5）占3.4（重量份数比），三氧化钼（MoO3）占7（重量份数比），二氧化钛（TiO2）占78（重量份数比），三氧化钨（WO3）占4.5（重量份数比）的技术手段，所以，催化剂模块温度适应范围在130℃-200℃。脱硝效率更高，氮氧化物排放可以轻松达到200mg/Nm3排放,甚至更低。
本实施方式也可以是所述五氧化二钒、三氧化钼、二氧化钛、三氧化钨重量份数比分别是：
五氧化二钒： 5
三氧化钼： 5
二氧化钛： 79
三氧化钨： 4。
高钒含量有助于提高催化效率。
本实施方式还可以是所述五氧化二钒、三氧化钼、二氧化钛、三氧化钨重量份数比分别是：
五氧化二钒： 2
三氧化钼： 10
二氧化钛： 75
三氧化钨： 4。
高三氧化钼（MoO3）含量提高了催化剂模块的抗中毒性。
本实施方式还可以是所述锰Mn重量份数比是：
锰： 2。
锰（Mn）的添加可增加低温活性。
其他稀土元素的添加增加了低温活性和抗氧化性等。本催化剂模块通过添加如铁（Fe）、锰（Mn）、铈（Ce）、锆（Zr）等微量元素，在不影响效率前提下，进一步降低催化剂模块活性中心温度，根据含尘浓度和重金属等指标可对组分进行调整。
作为本实施方式进一步改进，如图1至图4所示，所述低温脱硝催化剂模块的成形为蜂窝式（见图1）、板式（见图3）或波纹板式（见图4）；蜂窝式低温脱硝催化剂模块单元尺寸（见图2）为：宽a为150mm，高b为150mm，长(图中未标)为800mm ；低温脱硝催化剂模块节距e为：4.70mm ；低温脱硝催化剂模块孔径(即边长)f为：3.80mm；低温脱硝催化剂模块内壁c为：0.90mm ；低温脱硝催化剂模块外壁d为：1.46mm。
本实施方式由于采用了所述低温脱硝催化剂模块的成形为蜂窝式、板式或波纹板式的技术手段，所以，可提高烟气与低温脱硝催化剂模块的接触面积，提高脱硝效率。可根据客户的需求和环境的实际情况设计出多种形状的低温脱硝催化剂模块。又由于采用了低温脱硝催化剂模块单元尺寸为：宽150mm，高150mm，长800mm ；低温脱硝催化剂模块节距为：4.70mm ；低温脱硝催化剂模块孔径为：3.80mm；低温脱硝催化剂模块内壁为：0.90mm ；低温脱硝催化剂模块外壁为：1.46mm的技术手段，所以，有利于标准化生产低温脱硝催化剂模块，降低生产成本。
Claims (8)
1.一种水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，包括除尘器、氨气源、选择性催化还原脱硝装置和烟囱；其特征在于：所述选择性催化还原脱硝装置为含有低温脱硝催化剂模块的低温选择性催化还原脱硝装置；所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通；所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口连通。
2.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述选择性催化还原脱硝装置包括钢结构容器，容器内设置有入口烟道导流装置、气体均布装置、催化剂模块层及支撑结构、放有催化剂模块的备用层；容器的壁上设置有检修安装孔及吹灰装置。
3.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述氨气源包括尿素热解器；所述尿素热解器的上部是盛装尿素的尿素分解室，下部是热交换器；所述热交换器的入口与水泥窑三次风的风源连通；所述热交换器的出口与水泥窑的分解炉连通。
4.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口通过喷氨格栅分别与所述除尘器的出口和氨气源的出口连通。
5.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述氨气源的出口通过混合器分别与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口和所述除尘器的出口连通；所述混合器具有稀释风机。
6.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述除尘器的出口与烟囱的入口通过旁路管道连通；所述旁路管道的两端分别设置有旁路挡板；所述旁路管道的入口和除尘器的出口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口与氨气源的出口之间设置有第一阀门；所述旁路管道的入口和烟囱的入口与所述低温选择性催化还原脱硝装置的入口之间设置有第二阀门。
7.根据权利要求1-6之一所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述低温选择性催化还原脱硝装置的出口与所述烟囱的入口通过引风机连通；所述除尘器的出口设有烟气加热装置。
8.根据权利要求1所述的水泥窑低温选择性催化还原脱硝系统，其特征在于：所述低温脱硝催化剂模块的成形为蜂窝式、板式或波纹板式；蜂窝状低温脱硝催化剂模块单元尺寸为：宽150mm，高150mm，长800mm ；低温脱硝催化剂模块节距为：4.70mm ；低温脱硝催化剂模块孔径为：3.80mm；低温脱硝催化剂模块内壁为：0.90mm ；低温脱硝催化剂模块外壁为：1.46mm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105727711A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-07-06 | 廖引家 | 水泥窑脱硝方法 |
| CN106994302A (zh) * | 2017-05-03 | 2017-08-01 | 江苏天楹环保能源成套设备有限公司 | 一种新型高效scr脱硝系统 |
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2013
- 2013-11-22 CN CN201320741507.3U patent/CN203577637U/zh not_active Expired - Lifetime
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