CN211926556U - 一种隧道窑烟气升温处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种隧道窑烟气升温处理系统，包括按照烟气流动方向顺次设置的隧道窑、换热器、脱硫塔、除尘器和脱硝反应器，所述隧道窑包括预热带、烧成带和冷却带，所述换热器包括烟气通道和热空气通道；所述预热带与所述烟气通道连通，烟气由所述预热带流入所述烟气通道、吸收所述热空气通道内的热空气的热量后流入脱硫塔；所述冷却带与所述热空气通道连通形成热空气的流通回路，热空气由所述冷却带流入所述热空气通道、向所述烟气通道内的烟气散热后再流回所述冷却带；本实用新型利用隧道窑冷却带的热空气对烟气进行加热，以满足烟气在干法脱硫脱硝处理时的温度需求，能够减少加热设备的投入和降低能量的损耗，降低运行成本。

Description

一种隧道窑烟气升温处理系统

技术领域

本实用新型涉及隧道窑烟气处理领域，特别是涉及一种隧道窑烟气升温处理系统。

背景技术

隧道窑是一种逆流式热工窑炉，需要煅烧的的物料与窑内的热空气运行方向相反，从而达到节能的目的。隧道窑按运行温度分为三个区域，预热带、烧成带、冷却带。物料自预热带向烧成带移动，在烧成带煅烧成为成品，再经过冷却带冷却，出窑。窑内的热空气方向相反，自冷却带经烧成带向预热带移动，最终由预热带排出隧道窑进行烟气处理。在预热带，毛坯与高温烟气发生热交换，毛坯逐渐被加热，烟气温度降低；在冷却带，助燃空气被刚煅烧完成的产品的余热加热，从而降低了烧成带的燃气消耗。

对于铝硅材料隧道窑，预热段排烟温度往往比较低，只有160℃左右，不能满足干法脱硫脱硝的工艺需要，现有的烟气升温技术主要是增加一套燃烧装置，通过燃烧对烟气直接升温，以达到干法脱硫脱硝的工艺需求，但是，现有的方式既增加了设备投入，又增加了能量消耗，因此，现有的烟气加热方式存在运行成本高的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种隧道窑烟气升温处理系统，以解决上述现有技术存在的问题，利用隧道窑冷却带的热空气对烟气进行加热，以满足烟气在干法脱硫脱硝处理时的温度需求，能够减少加热设备的投入和降低能量的损耗，降低运行成本。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种隧道窑烟气升温处理系统，包括按照烟气流动方向顺次设置的隧道窑、换热器、脱硫塔、除尘器和脱硝反应器，所述隧道窑包括预热带、烧成带和冷却带，所述换热器包括烟气通道和热空气通道；所述预热带与所述烟气通道连通，烟气由所述预热带流入所述烟气通道、吸收所述热空气通道内的热空气的热量后流入脱硫塔；所述冷却带与所述热空气通道连通形成热空气的流通回路，热空气由所述冷却带流入所述热空气通道、向所述烟气通道内的烟气散热后再流回所述冷却带。

优选地，所述脱硝反应器连接有烟气引风机，所述烟气引风机抽引牵动烟气在系统中流动，并将烟气排入烟囱。

优选地，所述换热器包括外壳、轴向布置在所述外壳内部的多个隔板以及穿过所述隔板的换热管，所述隔板的一侧与所述外壳的内壁之间留有间隙，相邻的所述间隙不正对，所述换热管内流动的是烟气，所述换热管外流动的是热空气，所述烟气和所述热空气的流动方向相反。

优选地，相邻的所述隔板对称设置，热空气在所述外壳内部成S型流动。

优选地，所述换热管的两端还设置有封头花板，所述封头花板将所述烟气和所述热空气隔离。

优选地，所述脱硫塔为干法脱硫塔。

优选地，所述除尘器为脉冲袋式除尘器。

优选地，所述脱硝反应器为选择性催化还原反应的反应器，其内部装有催化剂。

优选地，所述隧道窑并联设置有多个，且分别在烟气和热空气流通的管路上设置有阀门。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本实用新型利用隧道窑冷却带的热空气对其预热带产生的烟气进行加热，以满足烟气在干法脱硫脱硝处理时的温度需求，降低对烟气加热所需设备的投入以及能量的损耗，从而能够显著的降低运行成本；

(2)本实用新型利用换热器使得高温的热空气直接将热量传递给低温的烟气，不需要再设置中间其他的转换过程，转换效率高，可以在隧道窑工作过程中持续进行换热，也就是持续的对烟气进行加热，从而实现连续的烟气处理过程，另外，换热器内部利用隔板使得热空气成S型流动，提高了热空气与换热管的接触换热时间，进一步的提高了换热效率；

(3)本实用新型将多个隧道窑并联起来，将其烟气和热空气进行汇聚，集中换热或处理，从而更进一步的降低了设备的投入，热空气的热量合理配置，避免某个隧道窑的热空气达不到温度要求而影响烟气的升温和后续的处理，进而有效的提高了资源的合理利用水平。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为隧道窑烟气升温处理系统流程图；

图2为换热器结构及烟气和热空气流向示意图；

图3为隔板结构示意图；

图4为封头花板结构示意图；

其中，1、隧道窑；11、预热带；12、烧成带；13、冷却带；2、换热器；21、外壳；22、隔板；23、换热管；24、封头花板；3、脱硫塔；4、除尘器；5、脱硝反应器；6、烟气引风机；7、烟囱；10、烟气；20、热空气。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种隧道窑烟气升温处理系统，以解决现有技术存在的问题，利用隧道窑冷却带的热空气对烟气进行加热，以满足烟气在干法脱硫脱硝处理时的温度需求，能够减少加热设备的投入和降低能量的损耗，降低运行成本。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供一种隧道窑烟气升温处理系统，包括按照烟气10流动方向顺次设置的隧道窑1、换热器2、脱硫塔3、除尘器4和脱硝反应器5，烟气10由隧道窑1产生，隧道窑1包括预热带11、烧成带12和冷却带13，具体的，隧道窑1内需要煅烧的物料自预热带11向烧成带12移动，在烧成带12煅烧成为成品，再经过冷却带13冷却出窑；而空气由冷却带13进入，在冷却带13，空气被刚煅烧完成的产品的余热加热成为热空气20，在烧成带12，热空气20参与燃烧反应产生高温的烟气10，在预热带11，毛坯与高温的烟气10发生热交换，毛坯被加热，烟气10温度降低，最后烟气10由预热带11流出，对于铝硅材料隧道窑，流出的烟气10温度往往比较低，160℃左右，不能满足干法脱硫脱硝的工艺需要；本实用新型利用了冷却带13的热量，将进入冷却带13的一部分加热后的热空气20连通换热器2，在换热器2内完成烟气10和热空气20的换热，使得热空气20加热烟气10，热空气20的温度大约为600℃，在换热器2内进行热交换后，烟气10的温度升高至230-250℃，以满足烟气10在后续处理工艺的温度需求，此时，热空气20的温度降低至300℃左右；换热器2包括烟气通道和热空气通道，二者没有连通，但是能够进行换热；预热带11与换热器2内部的烟气通道连通，烟气10由预热带11流入烟气通道、吸收热空气通道内的热空气20的热量后流入脱硫塔3；冷却带13与换热器2内部的热空气通道连通形成热空气20的流通回路，热空气20由冷却带13流入热空气通道、向烟气通道内的烟气10散热后再流回冷却带13，此时，高温的热空气20经过换热后形成低温的热空气20，低温的热空气20重新被冷却带13内煅烧完成的成品加热形成高温的热空气13，然后，在热空气20的流通回路中持续循环流通。

如图1所示，脱硝反应器5连接有烟气引风机6，烟气引风机6抽引牵动烟气10在系统中流动，并将烟气10排入烟囱7。

如图2-4所示，换热器2包括外壳21、轴向布置在外壳21内部的多个隔板22以及穿过隔板22的换热管23，换热管23穿过隔板22的位置可以设置成封闭结构，如焊接封堵或者采用过盈配合的方式，以避免热空气20由该缝隙通过，换热管23设置有多根，换热管23与换热管23之间设置有热空气20流通的通道，也就是说，换热管23的管壁将热空气20和烟气10隔绝并传递热量，因此，换热管23的管壁最好采用传热性能好的如铜、不锈钢、铝合金等金属或合金材料；隔板22的一侧与外壳21的内壁之间留有间隙，相邻的间隙不正对，也就是说，热空气20在流动时并不是以直线流动，遇到隔板22后会改变流动方向，以曲线的方式流动，从而能够延长热空气20和换热管23的接触时间，进而提高热空气20的热量利用效果；换热管23内流动的是烟气10，换热管23外流动的是热空气20，烟气10和热空气20的流动方向相反；本实用新型利用换热器2使得高温的热空气20直接将热量传递给低温的烟气10，不需要再设置中间其他的转换过程，转换效率高，可以在隧道窑1工作过程中持续进行换热，也就是持续的对烟气10进行加热，从而实现连续的烟气10处理过程。

进一步的，相邻的隔板22对称设置，热空气20在外壳21内部成S型流动，从而最大化的延长了热空气20的流通路径，也就是说，换热器2内部利用隔板22使得热空气20成S型流动，提高了热空气20与换热管23的接触换热时间，进一步的提高了换热效率。

如图2和图4所示，换热管23的两端还设置有封头花板24，封头花板24将烟气10和热空气20隔离，需要注意的是，封头花板24与换热管23应该是封闭连接的，其间没有缝隙，也就是说，烟气10由换热器2的烟气10的进气口进入后先进入到锥形的收集腔内部，然后在封头花板24的阻挡下分别进入到各个换热管23内部进行换热，而热空气20在换热管23外部的空间内流动时，无法穿过封头花板24，从而将烟气10和热空气20完全隔离开。

脱硫塔3为干法脱硫塔，烟气10脱硫采用小苏打干法脱硫工艺；

主要反应原理如下：

2NaHCO₃+SO₂→Na₂SO₃+2CO₂+H₂O

2NaHCO₃+SO₃→Na₂SO₄+2CO₂+H₂O

Na₂SO₃+O₂→Na₂SO₄

烟气10进入脱硫塔3底部，经脱硫塔3内文丘里段加速作用，将喷入塔内的脱硫剂吹起，烟气10和物料处于强烈紊流状态，在200℃-300℃的条件下，小苏打热解产生碳酸钠和水，在水的作用下，烟气10中的二氧化硫与碳酸钠发生中和反应，二氧化硫得以有效去除，未反应完全的脱硫剂在后续除尘系统中进一步发生反应，脱硫副产物从除尘系统排灰口收集外排。

除尘器4为脉冲袋式除尘器，脉冲袋式除尘器的气体净化方式为外滤式，含尘气体由导流管进入各单元过滤室并通过设置于灰斗中的烟气导流装置；由于设计中袋底离进风口上口垂直距离有足够合理的净空，气流通过适当导流和自然流向分布，达到整个过滤室内气流分布均匀；含尘气体中的颗粒粉尘通过自然沉降分离后直接落入灰斗、其余粉尘在导流系统的引导下，随气流进入中箱体过滤区，吸附在滤袋外表面；过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体，由排风管排出。

脱硝反应器5为选择性催化还原反应的反应器，其内部装有催化剂，烟气10中氮氧化物与喷入的氨在催化剂的作用下反应，实现脱除氮氧化合物的目的；烟气10中的氮氧化合物通常由95％的NO和5％的NO₂组成，它们通过以下反应转化成水和氮气：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

4NH₃+2NO₂+O₂→3N₂+6H₂O

1NO₂+1NO+2NH₃→2N₂+3H₂O

NO_x的转化率由如下公式表示：

其中：

ηNO_x——脱硝效率％

NO_Xin——反应器进口NO_X浓度

NO_Xout——反应器出口NO_X浓度

相对于脱硝反应器5上游进口处的NO_X浓度，需要的NH₃量几乎与NO_X的转化率成正比。

再次参考图1，隧道窑1可以并联设置有多个，且分别在烟气10和热空气20流通的通道上设置有阀门，多个隧道窑1并联起来，将烟气10和热空气20进行汇聚，集中换热或处理，不必将每个隧道窑1均设置一个换热器2，从而更进一步的降低了设备的投入成本，能够使得热空气20的热量合理配置，避免某个隧道窑1的热空气20达不到温度要求而影响烟气10的升温和后续的处理，进而有效的提高了资源的合理利用水平。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：包括按照烟气流动方向顺次设置的隧道窑、换热器、脱硫塔、除尘器和脱硝反应器，所述隧道窑包括预热带、烧成带和冷却带，所述换热器包括烟气通道和热空气通道；所述预热带与所述烟气通道连通，烟气由所述预热带流入所述烟气通道、吸收所述热空气通道内的热空气的热量后流入脱硫塔；所述冷却带与所述热空气通道连通形成热空气的流通回路，热空气由所述冷却带流入所述热空气通道、向所述烟气通道内的烟气散热后再流回所述冷却带。

2.根据权利要求1所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述脱硝反应器连接有烟气引风机，所述烟气引风机抽引牵动烟气在系统中流动，并将烟气排入烟囱。

3.根据权利要求1所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述换热器包括外壳、轴向布置在所述外壳内部的多个隔板以及穿过所述隔板的换热管，所述隔板的一侧与所述外壳的内壁之间留有间隙，相邻的所述间隙不正对，所述换热管内流动的是烟气，所述换热管外流动的是热空气，所述烟气和所述热空气的流动方向相反。

4.根据权利要求3所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：相邻的所述隔板对称设置，热空气在所述外壳内部成S型流动。

5.根据权利要求3所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述换热管的两端还设置有封头花板，所述封头花板将所述烟气和所述热空气隔离。

6.根据权利要求1-5任一项所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述脱硫塔为干法脱硫塔。

7.根据权利要求6所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述除尘器为脉冲袋式除尘器。

8.根据权利要求6所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述脱硝反应器为选择性催化还原反应的反应器，其内部装有催化剂。

9.根据权利要求6所述的隧道窑烟气升温处理系统，其特征在于：所述隧道窑并联设置有多个，且分别在烟气和热空气流通的管路上设置有阀门。

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