CN207980865U - 炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，包括回转窑、余热锅炉及脱硫塔；回转窑煅烧段内安装还原剂雾化喷入装置，余热锅炉由余热锅炉主体、催化脱硝段及补充换热段依次连接组成，催化脱硝段内设脱硝催化剂，脱硫塔上部设脱硫液喷淋装置，净烟气出口设CEMS监测装置；还原剂雾化喷入装置通过还原剂输送管道连接还原剂输送主管，还原剂输送管道上的流量控制阀通过PID控制器与CEMS监测装置联锁。本实用新型结合炭素回转窑煅烧生产过程中原料、烟气的温度场梯度变化，在适宜的温度范围内分别采用直接还原脱硝和选择性催化还原脱硝；并结合生产工艺对烟气进行余热回收、烟气脱硫，最终实现回转窑烟气的资源回收和净化处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及回转窑烟气余热回收及净化处理技术领域，尤其涉及一种炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统。
背景技术
在我国，二氧化硫、氮氧化物是大气中主要污染物，是衡量大气是否遭到污染的重要指标。二氧化硫、氮氧化物对人体及动物有致毒作用；对植物有损害作用；且NOx与碳氢化合物形成光化学烟雾；NOx亦参与臭氧层的破坏。近年来，我国加大了对工业污染，尤其是二氧化硫、氮氧化物等大气污染物的排放控制，其排放标准越来越严格。
炭素行业是我国工业体系的重要组成部分，而对其煅烧工序所产生烟气进行脱硫脱硝处理以及资源回收，是实现炭素行业清洁生产、降本增效的重要途径。
发明内容
本实用新型提供了一种炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，结合炭素回转窑煅烧生产过程中原料、烟气的温度场梯度变化，在适宜的温度范围内分别采用直接还原脱硝和选择性催化还原脱硝；并结合生产工艺依次对烟气进行余热回收、烟气脱硫，最终实现回转窑烟气的资源回收和净化处理。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，包括回转窑、余热锅炉及脱硫塔；所述回转窑按物料流动方向分为下料段、预热段、煅烧段及排料段，其中在煅烧段工序温度850～1100℃区间内安装还原剂雾化喷入装置，下料段一端设高温烟气出口，高温烟气出口连接余热锅炉的高温烟气入口，余热锅炉由余热锅炉主体、催化脱硝段及补充换热段依次连接组成，催化脱硝段内设脱硝催化剂，余热锅炉主体的烟气出口一端与催化脱硝段连接，补充换热段设低温烟气出口连接脱硫塔下部的烟气入口；脱硫塔上部设脱硫液喷淋装置，下部一侧设硫铵溶液采出口；脱硫塔顶部设净烟气出口，净烟气出口设CEMS监测装置；还原剂雾化喷入装置通过还原剂输送管道连接还原剂输送主管，还原剂输送主管与脱硝还原剂储存装置连接，还原剂输送主管上设还原剂供给装置；还原剂输送管道上设流量控制阀，流量控制阀通过PID控制器与CEMS监测装置连接。
所述余热锅炉主体内自上至下依次设置有高温段、中温段、低温段三级过热器，三级过热器分别与汽包相连。
所述还原剂雾化喷入装置为环形喷雾装置，其上沿周向均匀设有多个喷射方向朝向回转窑内的雾化喷嘴；环形喷雾装置与回转窑为一体结构并可随回转窑转动，环形喷雾装置通过旋转接头与还原剂输送管道连接。
所述余热锅炉主体与催化脱硝段的连接管道内设还原剂第一喷入口，催化脱硝段与补充换热段的连接管道内设还原剂第二喷入口；还原剂第一喷入口、还原剂第二喷入口分别通过还原剂输送支管连接还原剂输送主管，2个还原剂输送支管上分别设流量控制阀，2个流量控制阀分别通过PID控制器与CEMS监测装置连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)利用回转窑内温度场变化规律，在高温下，通过还原剂雾化喷入装置使还原剂与烟气中NOx发生还原反应，实现初步脱硝(一级脱硝)；未反应完的还原剂在余热锅炉中进行催化还原脱硝(二级脱硝)；
2)大幅提高烟气脱硝效率，可实现烟气脱硝率90％以上；
3)脱硝催化剂价格昂贵，本实用新型在工艺前期利用还原剂进行初步脱硝，降低了对脱硝催化剂的依赖，脱硝催化剂用量大大减少，并减少了脱硝催化剂作为危废处理的经费投入和由其带来的二次污染；
4)实现了烟气脱硝、余热回收、脱硫的全流程一次性处理的工艺形式，将资源回收、环保治理与生产工艺密切结合；
5)采用PID调节和CEMS监测相结合的智能化控制模式，现实脱硝还原剂的全流程工艺调剂，使其达到最合理的投放量，保证环保技术参数指标的同时，严格控制了脱硝还原剂二次逃逸带来的风险和危害。
附图说明
图1是本实用新型所述一种炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统的结构示意图。
图中：1.回转窑11.下料段12.预热段13.煅烧段14.排料段2.还原剂雾化喷入装置3.余热锅炉4.脱硝催化剂5.脱硫塔6.还原剂储存装置7.还原剂供给装置8.PID控制器9.CEMS监测装置
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，包括回转窑1、余热锅炉3及脱硫塔5；所述回转窑1按物料流动方向分为下料段11、预热段12、煅烧段13及排料段14，其中在煅烧段13工序温度850～1100℃区间内安装还原剂雾化喷入装置2，下料段11一端设高温烟气出口，高温烟气出口连接余热锅炉3的高温烟气入口，余热锅炉3由余热锅炉主体、催化脱硝段及补充换热段依次连接组成，催化脱硝段内设脱硝催化剂4，余热锅炉主体的烟气出口一端与催化脱硝段连接，补充换热段设低温烟气出口连接脱硫塔5下部的烟气入口；脱硫塔5上部设脱硫液喷淋装置，下部一侧设硫铵溶液采出口；脱硫塔5顶部设净烟气出口，净烟气出口设CEMS监测装置9；还原剂雾化喷入装置2通过还原剂输送管道连接还原剂输送主管，还原剂输送主管与脱硝还原剂储存装置6连接，还原剂输送主管上设还原剂供给装置7；还原剂输送管道上设流量控制阀，流量控制阀通过PID控制器8与CEMS监测装置9连接。
所述余热锅炉主体内自上至下依次设置有高温段、中温段、低温段三级过热器，三级过热器分别与汽包相连。
所述还原剂雾化喷入装置2为环形喷雾装置，其上沿周向均匀设有多个喷射方向朝向回转窑内的雾化喷嘴；环形喷雾装置与回转窑1为一体结构并可随回转窑1转动，环形喷雾装置通过旋转接头与还原剂输送管道连接。
所述余热锅炉主体与催化脱硝段的连接管道内设还原剂第一喷入口，催化脱硝段与补充换热段的连接管道内设还原剂第二喷入口；还原剂第一喷入口、还原剂第二喷入口分别通过还原剂输送支管连接还原剂输送主管，2个还原剂输送支管上分别设流量控制阀，2个流量控制阀分别通过PID控制器8与CEMS监测装置9连接。
基于本实用新型所述系统的炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用一体化工艺，包括如下步骤：
1)炭素煅烧工序原料进入回转窑1，在回转窑1内依次经过下料段11、预热段12、煅烧段13、排料段14完成煅烧过程；煅烧能量来自于回转窑1端部烧嘴，在煅烧过程中来自燃料、原料的硫、氮与氧气反应生成了二氧化硫、氮氧化物；
2)在回转窑1的煅烧段13，工序温度850～1100℃区间内安装还原剂雾化喷入装置2，利用脱硝还原剂与氮氧化物反应进行烟气一级脱硝，脱硝还原剂热分解成NH3并与烟气中的NOx反应生成N2和H2O，反应式如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
4NH3+2NO+2O2→3N2+6H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
3)通过烟气一级脱硝后，氮氧化物浓度降为初始值的50％以下的烟气，在回转窑1内依次经过预热段12、下料段11后，温度达到750℃以上；将这部分高温烟气引入余热锅炉3进行余热回收；
4)余热锅炉3中，在烟气温度降至350～420℃的区域内，安装催化脱硝装置，利用脱硝催化剂4选择还原氮氧化物进行烟气二级脱硝，其反应式为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O；
烟气二级脱硝的效率在80％以上，经过两级烟气脱硝后，烟气中的氮氧化物浓度已降至50mg/Nm3以下，满足国家氮氧化物超低排放的要求；
5)两级烟气脱硝后的烟气温度降至340～360℃，再次回收热量后，将温度降至130℃以下的烟气送入脱硫装置；脱硫装置采用塔式结构，利用脱硫剂雾化喷淋的方式，将烟气中的二氧化硫进行脱除，并浓缩生产硫铵溶液；反应式如下：
SO2+H2O＝H2SO3
H2SO3+NH3＝NH4HSO3
NH4HSO3+NH3＝(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2＝2(NH4)2SO4
6)经过脱硫后的烟气满足国家二氧化硫排放的要求，可以直接外排；通过CEMS检测装置9对外排净烟气中的污染物实时监测，并通过PID控制器8对各阶段脱硝还原剂的供给量进行调配。
脱硝还原剂采用常规脱硝还原剂即可，如液氨、尿素或氨水。
脱硝催化剂4采用常规中低温脱硝催化剂即可。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，其特征在于，包括回转窑、余热锅炉及脱硫塔；所述回转窑按物料流动方向分为下料段、预热段、煅烧段及排料段，其中在煅烧段工序温度850～1100℃区间内安装还原剂雾化喷入装置，下料段一端设高温烟气出口，高温烟气出口连接余热锅炉的高温烟气入口，余热锅炉由余热锅炉主体、催化脱硝段及补充换热段依次连接组成，催化脱硝段内设脱硝催化剂，余热锅炉主体的烟气出口一端与催化脱硝段连接，补充换热段设低温烟气出口连接脱硫塔下部的烟气入口；脱硫塔上部设脱硫液喷淋装置，下部一侧设硫铵溶液采出口；脱硫塔顶部设净烟气出口，净烟气出口设CEMS监测装置；还原剂雾化喷入装置通过还原剂输送管道连接还原剂输送主管，还原剂输送主管与脱硝还原剂储存装置连接，还原剂输送主管上设还原剂供给装置；还原剂输送管道上设流量控制阀，流量控制阀通过PID控制器与CEMS监测装置连接。
2.根据权利要求1所述的炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，其特征在于，所述余热锅炉主体内自上至下依次设置有高温段、中温段、低温段三级过热器，三级过热器分别与汽包相连。
3.根据权利要求1所述的炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，其特征在于，所述还原剂雾化喷入装置为环形喷雾装置，其上沿周向均匀设有多个喷射方向朝向回转窑内的雾化喷嘴；环形喷雾装置与回转窑为一体结构并可随回转窑转动，环形喷雾装置通过旋转接头与还原剂输送管道连接。
4.根据权利要求1所述的炭素回转窑烟气脱硫脱硝余热利用系统，其特征在于，所述余热锅炉主体与催化脱硝段的连接管道内设还原剂第一喷入口，催化脱硝段与补充换热段的连接管道内设还原剂第二喷入口；还原剂第一喷入口、还原剂第二喷入口分别通过还原剂输送支管连接还原剂输送主管，2个还原剂输送支管上分别设流量控制阀，2个流量控制阀分别通过PID控制器与CEMS监测装置连接。
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