CN207221702U - 一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，该系统包括Ⅴ级预热器、Ⅱ级预热器、增湿塔和入生料磨烟道，并且依次通过设有阀门的管道连接；Ⅴ级预热器内设有多个氨剂喷枪，Ⅱ级预热器内设有催化剂模块、吹灰系统、多个氨剂喷枪和多个钙剂喷枪，增湿塔和入生料磨烟道内均设有多个钙剂喷枪；氨剂喷枪连接氨剂输送系统，钙剂喷枪连接钙剂配制输送系统。本实用新型脱硫脱硝效率高、一次性投资低、操作安全方便，可控氮氧化物排放浓度低于100mg/Nm³，二氧化硫排放浓度低于20mg/N m³。

Description

一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统

技术领域

本实用新型涉及环保设备领域，尤其是涉及一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统。

背景技术

近年来大气污染达到顶峰，特别是京津冀及周边地区，对工业大气污染物排放开始执行特别排放限值，部分地方开始制订更为严格的地方标准。目前火电厂工业已经完成了超低排放治理，而水泥制造业由于生产工艺的特殊性，烟气脱硫仍然以自身生产工艺为主。随着环保政策和标准的提高，京津冀及周边地区要求SO2排放浓度执行GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》中特别排放限值即不超过100mg/N m³，北京地区执行SO2排放浓度≤20mg/N m³。随着国内水泥生产规模达到了顶峰，一方面优质原材料资源不足，含硫较高的原料使用量增加；另一方面水泥行业面对产能产能过剩而避免淘汰，纷纷走上利用水泥窑协同处理生活垃圾、危险废弃物等道路，造成SO2排放浓度的增加，因此开发一种水泥熟料生产线烟气脱硫技术具有非常重要的环保意义。

目前水泥窑烟气脱硫一般有三种工艺，一是氨法脱硫即直接向烟气中喷射氨剂脱硫剂，然而该方法脱硫效率低，氨硫比高，因而氨逃逸严重。二是钙法脱硫，分为湿法、干法和半干法，湿法脱硫为石灰石石膏法，或利用水泥熟料生产线产生的窑灰替代石灰石，该方法一次投资大，运行成本高，尤其是循环泵的电机功率大，电耗高；干法方法脱硫效率低，约50%，适用于SO₂初始浓度不高或环保要求不严格区域，推广具有一定的局限性；半干法脱硫如喷雾干燥法（专利号：ZL2015 1 0280137.1），由于钙剂活性较差，反应时间偏长，且脱硫效率偏低。三是脱硫剂法（专利申请公布号：CN 105779074 A，授权公布号 CN 205392134U），该法脱硫效率高，反应时间快，然而所用脱硫剂含剧毒危险品，对生产及操作工人具有较高的职业危害。

另一方面，现有水泥熟料生产线一般的采用选择性非催化还原脱硝技术（SNCR）来降低氮氧化物排放浓度，较多地采用分级燃烧与SNCR相结合的方式来进一步降低排放浓度，并减少脱硝成本。

然而随着国家环保政策的进一步严格，现有工艺难以在较经济并较少二次污染的条件下达到氮氧化物排放浓度低于100mg/N m³，二氧化硫排放浓度低于20mg/N m³的标准。因此开发一种反应速率快、脱硫脱硝效率高、操作安全的水泥熟料生产线脱硫脱硝装置对水泥工业烟气SO₂ 与NOx治理具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型提供了一种脱硫脱硝效率高、一次性投资低、操作安全方便的水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:

一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，包括预热器、增湿塔和入生料磨烟道，预热器包括Ⅴ级预热器和Ⅱ级预热器，Ⅴ级预热器的上升烟道底部设有第一级脱硫烟气进口、顶部设有第一级脱硫烟气出口，Ⅱ级预热器的上升烟道底部设有第二级脱硫烟气进口、顶部设有第二级脱硫烟气出口，增湿塔顶部设有第三级脱硫烟气进口、底部设有第三级脱硫烟气出口，入生料磨烟道顶部设有第四级脱硫烟气进口、底部设有第四级脱硫烟气出口，第一级脱硫烟气出口与第二级脱硫烟气进口之间、第二级脱硫烟气出口与第三级脱硫烟气进口之间、第三级脱硫烟气出口与第四级脱硫烟气进口之间均通过现有生产设备及设有阀门的管道连接；

增湿塔、入生料磨烟道、Ⅱ级预热器的上升烟道内均设有多个钙剂喷枪；Ⅴ级预热器的上升烟道及Ⅱ级预热器的上升烟道内设有多个氨剂喷枪，氨剂喷枪连接氨剂输送系统，钙剂喷枪连接钙剂配制输送系统；

氨剂输送系统包括氨剂溶液储罐、氨剂管道泵、氨剂输送管道，氨剂输送管道通过分支管路与氨剂喷枪连接，各个氨剂喷枪的气体进口均连接有压缩空气输送管道，氨剂管道泵与氨剂溶液储罐之间的氨剂输送管道上连接有自来水管道；

钙剂配制输送系统包括依次设置的钙剂粉体储罐、回转卸料器、输送机、计量仓、预处理罐、一级管道泵、钙剂储罐、二级管道泵，回转卸料器设置在钙剂粉体储罐下端并连接输送机，输送机连接计量仓，计量仓下端连接预处理罐，预处理罐通过设有阀门的管道连接钙剂储罐，预处理罐和钙剂储罐内均设有搅拌器，一级管道泵设置在预处理罐与钙剂储罐之间的管道上，钙剂储罐连接二级管道泵，二级管道泵通过分支管路分别连接Ⅴ级预热器、Ⅱ级预热器、增湿塔和入生料磨烟道内的钙剂喷枪，各个钙剂喷枪的气体进口均连接有压缩空气输送管道，其中预处理罐、预处理罐与一级管道泵之间的管道、钙剂储罐与二级管道泵之间的管道均连接有自来水管道。

Ⅱ级预热器内的氨剂喷枪和钙剂喷枪之间设有催化剂系统，催化剂系统包括催化剂模块和吹灰系统，吹灰系统位于催化剂模块下方。

所述催化剂模块为板式、波纹板式或蜂窝式，优选的为板式。

所述吹灰系统为蒸汽吹灰装置、脉冲压缩空气吹灰装置或声波吹灰装置，优选的为声波吹灰装置。

所述钙剂粉体储罐上部设有除尘器，下部设有流化及破拱装置。

所述预处理罐上设有收尘器。

所述输送机为螺旋输送机。

所述氨剂管道泵、一级管道泵和二级管道泵均为浆液泵，且浆液泵的电机为变频电机。

所述氨剂喷枪或钙剂喷枪均匀布置在Ⅴ级预热器、Ⅱ级预热器、增湿塔或入生料磨烟道内；各个氨剂喷枪和各个钙剂喷枪均设置有压力表和流量计。

钙剂可采用粉末状石灰或电石渣，氨剂可采用来自于生产线现有的SNCR系统产生的氨水或尿素溶液。

水泥熟料生产线中产生烟气中含有的SO₂，在本实用新型的脱硫装置中能够进行四级脱除，第一、二级分别在Ⅴ级预热器和Ⅱ级预热器中进行，第三级在增湿塔中进行，第四级在入生料磨烟道中进行，脱硫产物随生料入窑或者入生料均化库。

水泥熟料生产线中产生烟气中含有的NOx，在本实用新型中能够进行二级脱除，第一级在Ⅴ级预热器中进行，第二级在Ⅱ级预热器中进行，脱硝产物为无害的惰性氮气，随烟气通过窑尾收尘器除尘后排入大气。

本实用新型相比现有技术具有以下突出的有益效果：

1.本实用新型采用催化氧化脱硫技术对水泥熟料生产线烟气进行脱硫，二氧化硫脱除效率可以达到95%以上，可控氮氧化物排放浓度低于100mg/N m³，二氧化硫排放浓度低于20mg/N m³。

2.本实用新型部分利用水泥厂现有的SNCR设备，一次性投资少；

3.本实用新型脱硫产物随原有生产线成为生料或熟料的一部分，脱硝产物为惰性氮气，无气液固有害废物产生，运行成本低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，包括预热器、增湿塔15和入生料磨烟道14，预热器包括Ⅴ级预热器161和Ⅱ级预热器16，Ⅴ级预热器161的上升烟道底部设有第一级脱硫烟气进口、顶部设有第一级脱硫烟气出口，Ⅱ级预热器16的上升烟道底部设有第二级脱硫烟气进口、顶部设有第二级脱硫烟气出口，增湿塔15顶部设有第三级脱硫烟气进口、底部设有第三级脱硫烟气出口，入生料磨烟道14顶部设有第四级脱硫烟气进口、底部设有第四级脱硫烟气出口，第一级脱硫烟气出口与第二级脱硫烟气进口之间、第二级脱硫烟气出口与第三级脱硫烟气进口之间、第三级脱硫烟气出口与第四级脱硫烟气进口之间均通过现有生产设备及设有阀门的管道连接；另外还设有压缩空气系统和自来水系统，压缩空气系统包括空压机17、压缩空气储罐18和压缩空气输送管道24，自来水系统包括自来水管道23，自来水调配药剂浓度，压缩空气辅助喷射药剂。

增湿塔15和入生料磨烟道14内均设有多个钙剂喷枪30；Ⅴ级预热器161内设有多个氨剂喷枪29，Ⅱ级预热器16内设有催化剂系统，催化剂系统包括板式催化剂模块21和吹灰系统22，吹灰系统22为声波吹灰装置，声波吹灰装置位于板式催化剂模块21下方，声波吹灰装置定期喷吹以防止粉尘粘结在板式催化剂模块21上，吹灰系统22下方设有多个氨剂喷枪29，板式催化剂模块21上方设有多个钙剂喷枪30，氨剂喷枪29连接氨剂输送系统，钙剂喷枪30连接钙剂配制输送系统；氨剂喷枪29或钙剂喷枪30均匀布置在Ⅴ级预热器161、Ⅱ级预热器16、增湿塔15或入生料磨烟道14内。

氨剂输送系统包括水泥厂原有SNCR系统的氨剂溶液储罐19、氨剂管道泵20、氨剂输送管道26，氨剂输送管道26通过分支管路与氨剂喷枪29连接，各个氨剂喷枪29的气体进口均连接压缩空气输送管道24，各个氨剂喷枪29均设置有压力表和流量计，氨剂管道泵20与氨剂溶液储罐19之间的氨剂输送管道26上连接有自来水管道23；氨剂（氨水或尿素溶液）来自于生产线现有的SNCR系统，与自来水稀释后，经氨剂管道泵20、氨剂输送管道26输送至氨剂喷枪29，在压缩空气作用下进行喷洒。氨剂管道泵20为浆液泵，且浆液泵的电机为变频电机。

钙剂配制输送系统包括依次设置的钙剂粉体储罐1、回转卸料器4、螺旋输送机5、计量仓6、预处理罐7、一级管道泵10、钙剂储罐11、二级管道泵13，钙剂粉体储罐1上部设有除尘器3，下部设有流化及破拱装置2，流化及破拱装置2连接有压缩空气输送管道24，回转卸料器4设置在钙剂粉体储罐1下端并连接螺旋输送机5，螺旋输送机5连接计量仓6，计量仓6下端连接预处理罐7，预处理罐7通过设有阀门的管道连接钙剂储罐11，预处理罐7内设有一级搅拌器9，预处理罐7上还设有收尘器8，钙剂储罐11内设有二级搅拌器12，一级管道泵10设置在预处理罐7与钙剂储罐11之间的管道上，钙剂储罐11连接二级管道泵13，二级管道泵13通过钙剂分支管路25分别连接Ⅴ级预热器161和Ⅱ级预热器16、增湿塔15和入生料磨烟道14内的钙剂喷枪30，各个钙剂喷枪30的气体进口均连接压缩空气输送管道24，各个钙剂喷枪30均设置有压力表和流量计，其中预处理罐7、预处理罐7与一级管道泵10之间的管道、钙剂储罐11与二级管道泵13之间的管道均连接有自来水管道23，一级管道泵10和二级管道泵13均为浆液泵，且浆液泵的电机为变频电机；钙剂粉体储罐1内的粉末状石灰或电石渣通过回转下料器4、螺旋输送机输5送至计量仓6，计量后放入预处理罐7，在预处理罐7内与水拌和为浓度为3~30%溶液，然后经一级管道泵10输送至钙剂储罐11暂存，再经过二级管道泵13输送至钙剂喷枪30，每根钙剂喷枪30均与压缩空气输送管道24相连，每根钙剂喷枪30均设置有压力表和流量计。

具体的，在Ⅴ级预热器161中进行第一级脱硫脱硝处理时，氨剂将氮氧化物还原为氮气，并初步对进行SO₂预处理；在Ⅱ级预热器16中进行第二级脱硫脱硝处理时，SO₂在经板式催化剂模块21催化氧化，并与氨剂发生反应后，生成中间态物质硫酸铵及硫酸氢铵，该中间态物质与钙剂反应生成CaSO₄并释放NH₃，部分NH₃重新与SO₂反应，部分NH₃在催化剂的作用下与NOx反应，生成N₂和H₂O；产物CaSO₄经随生料入窑，经高温煅烧固化在熟料中。烟气随后进入增湿塔15或入生料磨烟道14；在增湿塔15中进行第三级脱硫处理时，钙剂溶液与烟气中的SO₂反应生成CaSO₄，CaSO₄经增湿塔15下设置的螺旋输送机输送至生料输送斜槽，最后随生料进入生料均化库；烟气在入生料磨烟道14中进行第四级脱硫时，钙剂溶液与烟气中的SO₂反应生成CaSO₄，同时在入生料磨烟道内高气固的工况下，钙剂脱硫剂、生料中的CaCO₃与烟气中的SO₂反应，最终生成CaSO₄，生成的CaSO₄与生料一起进入生料均化库。

另外还有自动化控制系统，自动化控制系统控制钙剂预储存处理系统，间歇式生产钙剂；同时氨剂管道泵及钙剂管道泵与各阀门，使其与窑尾在线数据连锁，根据SO₂含量自动开关及调整。

本实用新型采用催化脱硫脱硝工艺对水泥熟料生产线烟气进行脱硫，二氧化硫脱除效率可以达到95%以上，可控氮氧化物排放浓度低于100mg/N m³，二氧化硫排放浓度低于20mg/N m³，整套系统中部分利用水泥厂现有的SNCR设备，一次性投资少，且能根据窑尾SO₂浓度及NOx浓度数据自动控制开关和调节，运行成本低；脱硫产物随原有生产线成为生料或熟料的一部分，脱硝产物为惰性无害氮气，无气液固有害废物产生。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：

包括预热器、增湿塔和入生料磨烟道，预热器包括Ⅴ级预热器和Ⅱ级预热器，Ⅴ级预热器的上升烟道底部设有第一级脱硫烟气进口、顶部设有第一级脱硫烟气出口，Ⅱ级预热器的上升烟道底部设有第二级脱硫烟气进口、顶部设有第二级脱硫烟气出口，增湿塔顶部设有第三级脱硫烟气进口、底部设有第三级脱硫烟气出口，入生料磨烟道顶部设有第四级脱硫烟气进口、底部设有第四级脱硫烟气出口；

增湿塔、入生料磨烟道、Ⅱ级预热器的上升烟道内均设有多个钙剂喷枪；Ⅴ级预热器的上升烟道及Ⅱ级预热器的上升烟道内设有多个氨剂喷枪，氨剂喷枪连接氨剂输送系统，钙剂喷枪连接钙剂配制输送系统；

氨剂输送系统包括氨剂溶液储罐、氨剂管道泵、氨剂输送管道，氨剂输送管道通过分支管路与氨剂喷枪连接，各个氨剂喷枪的气体进口均连接有压缩空气输送管道，氨剂管道泵与氨剂溶液储罐之间的氨剂输送管道上连接有自来水管道；

钙剂配制输送系统包括依次设置的钙剂粉体储罐、回转卸料器、输送机、计量仓、预处理罐、一级管道泵、钙剂储罐、二级管道泵，回转卸料器设置在钙剂粉体储罐下端并连接输送机，输送机连接计量仓，计量仓下端连接预处理罐，预处理罐通过设有阀门的管道连接钙剂储罐，预处理罐和钙剂储罐内均设有搅拌器，一级管道泵设置在预处理罐与钙剂储罐之间的管道上，钙剂储罐连接二级管道泵，二级管道泵通过分支管路分别连接Ⅴ级预热器、Ⅱ级预热器、增湿塔和入生料磨烟道内的钙剂喷枪，各个钙剂喷枪的气体进口均连接有压缩空气输送管道，其中预处理罐、预处理罐与一级管道泵之间的管道、钙剂储罐与二级管道泵之间的管道均连接有自来水管道。

2.根据利要求1所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：Ⅱ级预热器内的氨剂喷枪和钙剂喷枪之间设有催化剂系统，催化剂系统包括催化剂模块和吹灰系统，吹灰系统位于催化剂模块下方。

3.根据利要求2所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述催化剂模块为板式、波纹板式或蜂窝式。

4.根据权利要求2或3所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述吹灰系统为蒸汽吹灰装置、脉冲压缩空气吹灰装置或声波吹灰装置。

5.根据权利要求1所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述钙剂粉体储罐上部设有除尘器，下部设有流化及破拱装置。

6.根据权利要求1所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述预处理罐上设有收尘器。

7.根据权利要求1或5所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述输送机为螺旋输送机。

8.根据权利要求1所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述氨剂管道泵、一级管道泵和二级管道泵均为浆液泵，且浆液泵的电机为变频电机。

9.根据权利要求1所述的一种水泥熟料生产线催化脱硫脱硝系统，其特征在于：所述氨剂喷枪或钙剂喷枪均匀布置在Ⅴ级预热器、Ⅱ级预热器、增湿塔或入生料磨烟道内；各个氨剂喷枪和各个钙剂喷枪均设置有压力表和流量计。