CN212091625U - 一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，包括依次布置的脱硫剂研磨输送系统、脱硫剂喷射装置、布袋除尘器、回转式GGH、燃气热风炉、中低温SCR脱硝反应器；所述的脱硫剂喷射装置的输入端设置脱硫剂研磨输送系统，所述的脱硫剂研磨输送系统包括依次布置的脱硫剂粉仓、罗茨风机及脱硫剂磨粉机；所述的布袋除尘器包括除尘器灰斗、导流板I、除尘器中部箱体、滤袋、花板、脉冲清灰装置及净气室，布袋除尘器出气口与所述的回转式GGH原烟气进气口相连接，自回转式GGH原烟气出气口至中低温SCR脱硝反应器出气口依次包括燃气热风炉、喷氨格栅、烟气均流器I、导流板III、烟气均流器II、中低温SCR催化剂层及催化剂预留层。
Description
技术领域
本实用新型属于石灰窑炉烟气污染物一体化高效控制领域，具体涉及一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置。
背景技术
由于石灰窑炉生产过程中产生含颗粒物、SO2、NOx等有害物质的烟气，对环境造成污染。在国家倡导环保节能的高压态势下，石灰窑炉的污染治理已刻不容缓。
在环保部颁布GB9078-1996《工业窑炉大气污染物排放标准》的基础上，目前多个省份已相继出台相应的地方标准及大气污染防治工作方案等政策文件，例如河北省环保厅颁布的DB13 1641-2012《石灰行业大气污染物排放标准》对新建的石灰窑炉烟气排放作出了如下严格规定：颗粒物排放浓度小于等于30mg/m3，氮氧化物(以NO2计)排放浓度小于等于400mg/m3，SO2排放浓度小于等于100mg/m3。因此，对石灰窑炉烟气多污染物协同高效控制势在必行且至关重要。
就目前来看，石灰窑炉烟气净化主要是先采用选择性非催化还原法(SNCR技术)脱硝除尘后再湿法脱硫，但经此工艺净化后的烟气中颗粒物、SO2及NOx浓度已经不能满足日益严格的超低排放环保标准。
此外，湿法脱硫耗水量大、占地大、废水处理增加额外运行成本、脱硫副产物纯度低利用空间小，且排烟温度较低，易形成白烟，难以扩散，需加热处理后排放等缺陷，不符合节能减排和可持续发展的愿景。因此，亟需研发设计一种石灰窑炉烟气多污染物干法协同高效净化装置。
实用新型内容
本实用新型是为了解决优化现有石灰窑炉烟气治理的不足，公开了一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其是一种石灰窑炉烟气多污染物干法协同净化装置，其不仅可以对石灰窑炉烟气中的颗粒物、SO2、NOx等进行协同高效控制，且具有设备造价低、系统零水耗、无塔脱硫、运行成本低、地面占有率小、工艺简单、便于维护、催化剂使用寿命长等优点。
为实现以上目标，本实用新型一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置技术方案为：
一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，包括依次布置的脱硫剂研磨输送系统、脱硫剂喷射装置、布袋除尘器、换热器、燃气热风炉、中低温SCR脱硝反应器；所述的换热器为回转式GGH；所述的脱硫剂喷射装置设置于布袋除尘器进气口前的风道内，所述的脱硫剂喷射装置的输入端设置脱硫剂研磨输送系统，所述的脱硫剂研磨输送系统包括依次布置的脱硫剂粉仓、罗茨风机及脱硫剂磨粉机；所述的布袋除尘器包括除尘器灰斗、导流板I、除尘器中部箱体、滤袋、花板、脉冲清灰装置及净气室，布袋除尘器出气口与所述的回转式GGH原烟气进气口相连接，自回转式GGH原烟气出气口至中低温SCR脱硝反应器出气口依次包括燃气热风炉、喷氨格栅、烟气均流器I、导流板III、烟气均流器II、中低温SCR催化剂层及催化剂预留层。
进一步的，所述的净气室为高净气室，高度为2.5～3.5m，高净气室上设有人孔门。
进一步的，所述的喷氨格栅为网状结构，由多根开有小孔的不锈钢管平行布置组成，孔径4～20mm，开孔方向与烟气流向平行，孔间距150～300mm。
进一步的，中低温SCR脱硝反应器进气口前设置缓冲风道段。
进一步的，所述的导流板I、导流板II、导流板III由多块成等差数列分布的圆弧板构成。
进一步的，所述的烟气均流器I、烟气均流器II为耐高温三维多孔介质金属平板，孔隙率为60％～90％。
进一步的，中低温SCR脱硝反应器内部设有层中低温SCR催化剂层及一层催化剂预留层。
本实用新型的技术效果在于：
该装置可实现颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等多污染物干法协同高效净化处理。具体的，此装置不仅可以对石灰窑炉烟气中的颗粒物、二氧化硫、NOx等进行协同高效净化，且可实现零水耗干法处理；同时，该装置采用先脱硫除尘再去除氮氧化物，可有效防止粉尘对催化剂的磨损，避免烟气中其他杂质引起中低温SCR催化剂中毒，最终可实现中低温SCR催化剂连续稳定高效地运行。此外，回转式GGH与燃气热风炉补燃升温装置将保证烟气温度在中低温SCR催化剂的最佳反应区间内。综上，该干法协同净化工艺及装置运行稳定、高效、可靠，可以使石灰窑炉烟气中污染物达到渐趋严格的排放标准与环保法规的要求。
附图说明
图1实用新型装置的结构图；
图中：1-脱硫剂粉仓，2-罗茨风机，3-脱硫剂磨粉机，4-脱硫剂喷射装置，5-导流板I，6-除尘器灰斗，7-除尘器中部箱体，8-滤袋，9-花板，10-脉冲清灰装置，11-净气室，12-导流板II，13-回转式GGH，14-燃气热风炉，15-喷氨格栅，16-烟气均流器I，17-导流板III，18-烟气均流器II，19-中低温SCR催化剂层，20-中低温SCR脱硝反应器，21-催化剂预留层。
具体实施方式
为了更加形象生动地阐述本实用新型的具体实施步骤，将结合附图作如下进一步说明：
参照附图，一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，即一种石灰窑炉烟气多污染物干法协同净化装置，主要包含脱硫剂喷射装置4及其配套脱硫剂研磨输送系统、布袋除尘器、换热器、燃气热风炉14、中低温SCR脱硝反应器20，所述的换热器为回转式换热器即回转式GGH13，其换热元件具有换热性能高、耐腐蚀、不易堵灰等特点。布袋除尘器进气口前的风道内设有脱硫剂喷射装置4，所述的脱硫剂喷射装置4的输入端设置脱硫剂研磨输送系统，所述的脱硫剂研磨输送系统由脱硫剂粉仓1、罗茨风机2及脱硫剂磨粉机3组成。所述的布袋除尘器包括滤袋室(除尘器灰斗6、除尘器中部箱体7及净气室11)、导流板I 5、进出气风道、脉冲清灰装置10等。布袋除尘器出气口与回转式GGH13原烟气进气口相连接，自回转式GGH13原烟气出气口至中低温SCR脱硝反应器20出气口包含燃气热风炉14、喷氨格栅15、烟气均流器I16、导流板III 17、烟气均流器II 18、中低温SCR催化剂层19及催化剂预留层21等。该装置可实现颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等多污染物干法协同高效净化处理，具体实施步骤如下：
(1)石灰窑炉烟气在(布袋)除尘器进气口前的风道内实现SO2大部分脱除。除尘器进气口前的风道内设有脱硫剂喷射装置4，脱硫剂采用NaHCO3粉末；首先将脱硫剂粉仓1供给的粗粉脱硫剂经脱硫剂磨粉机3研磨至一定的粒度；然后在罗茨风机3的作用下经管道输送至脱硫剂喷射装置4中，均匀喷射到除尘器进气口前的风道内与酸性烟气充分混合，烟温作用下脱硫剂被迅速热激活，比表面积变大，与烟气中的酸性物质发生物理、化学反应。最终窑炉烟气中的SO2等酸性物质被吸收净化。
主要反应化学方程式如下所示：
2NaHCO3+SO2+1/2O2→Na2SO4+2CO2+H2O
2NaHCO3+SO3→Na2SO4+2CO2+H2O
(2)经初步脱硫后的含粉尘烟气经布袋除尘器进气口进入除尘器进行进一步的脱硫除尘，这种先脱硫除尘可有效避免烟气中的颗粒物/酸性物质对下游的回转式GGH13换热元件及中低温SCR催化剂层19产生堵塞/中毒。除尘器灰斗6进气口设有导流板I 5，其可以对大颗粒粉尘进行惯性预分离；且该导流装置还具有均布作用，使进入滤袋室内的烟气在除尘器中部箱体7内截面分布均匀。烟气顺着滤袋8间的间隙上升同时穿过袋层，使粉尘停留在滤袋8外表面，过滤后的烟气最后经花板9小孔排出进入净气室11。净气室11为高净气室，其高度为2.5～3.5m，并设有人孔门，当检修或更换滤袋时，可直接在净气室内进行。同时，高净气室的布置方式，能有效防止传统低净气室(带检修门)密封不严、漏水等缺陷。滤袋配备有脉冲清灰装置10，当滤袋表面粉尘堆积到一定厚度，其可通过喷吹压缩空气/氮气介质在线对滤袋进行清灰处理。
(3)脱硫除尘后的烟气进入中低温SCR脱硝反应器20进行脱硝反应，进而达到去除氮氧化物的目的。经过脱硫除尘后的烟气首先进入回转式GGH13换热器，在回转式GGH13换热器原烟气进风口前的直角风道转弯处设有导流板II12，使进入回转式GGH13换热元件截面的气流均匀分布。在回转式GGH13的作用下，将150℃低温原烟气进行一次加热，升温至190℃。
(4)回转式GGH13换热器原烟气出气口与中低温SCR脱硝反应器20进气口相连。中低温SCR脱硝反应器20进气口前的风道内布置有烟气补燃升温装置燃气热风炉14，将经回转式GGH13一次加热后的原烟气进行二次升温至220℃；然后与喷氨格栅15均匀喷射出的体积浓度小于5％的氨气进行初步预混合。喷氨格栅15为网状结构，由多根开有小孔的不锈钢管平行布置组成，孔径4～20mm，开孔方向与烟气流向平行，孔间距150～300mm。
经过两次加热及喷氨初步预混合的原烟气进入中低温SCR脱硝反应器20进气口前的缓冲风道段，首先通过烟气均流器I16使初步预混合的烟气/氨气进行充分均匀混合；均匀混合后的烟气/氨气经过中低温SCR脱硝反应器20进气口直角风道转弯处的导流板III17，对烟气进行再次均匀分流，使进入中低温SCR脱硝反应器20截面的气流均匀分布。所述的导流板I 5、导流板II 12、导流板III 17由多块成等差数列分布的圆弧板构成。
经过均匀分流的烟气/氨气通过中低温SCR脱硝反应器20内部的烟气均流器II18，使其进行再一次均流、混合。所述的烟气均流器I16、烟气均流器II 18为耐高温三维多孔介质金属平板，孔隙率为60％～90％。
中低温SCR脱硝反应器20内部设有2层中低温SCR催化剂层19及一层催化剂预留层21。均匀混合后的烟气/氨气经烟气均流器II18进入中低温SCR催化剂层19，使NH3与烟气中的氮氧化物在催化剂的作用下产生化学反应，生成氮气和水蒸气。中低温SCR选择性还原脱硝主要化学反应式如下：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
6NO2+8NH3→3N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
该方法在NH3泄漏量小于10ppm时，脱硝效率大于90％；SO2/SO3＜0.5％。
脱硝催化剂可以采用专利号ZL2012 10167211.5(一种SCR烟气脱硝催化剂及其原料钛钨的制备方法)或专利号ZL2011 10149575.6(一种表面沉积型蜂窝状烟气脱硝催化剂及其制备方法)或专利号ZL 2009 10145015.6(一种低温选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法)中的催化剂。
当催化剂达到或接近活性寿命周期时，可以在催化剂预留层21上安装新的催化剂，用以确保脱硝效率。
(5)脱硫脱硝除尘后的烟气再次进入回转式GGH13，此时的烟气称为净烟气。进入回转式GGH13的净烟气温度仍还维持在220℃左右，通过回转式GGH13将热量传递给刚开始的低温原烟气，净烟气温度降至180℃(左右)。
(6)由于气流均布对除尘和脱硝有着至关重要的作用，同时中低温SCR脱硝反应器20中喷氨均匀性及氨气/烟气混合充分性决定中低温脱硝效果。本装置采用计算流体力学(CFD)方法对其进行数值模拟优化设计。
Claims (7)
1.一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：包括依次布置的脱硫剂研磨输送系统、脱硫剂喷射装置(4)、布袋除尘器、换热器、燃气热风炉(14)、中低温SCR脱硝反应器(20)；所述的换热器为回转式GGH(13)；所述的脱硫剂喷射装置(4)设置于布袋除尘器进气口前的风道内，所述的脱硫剂喷射装置(4)的输入端设置脱硫剂研磨输送系统，所述的脱硫剂研磨输送系统包括依次布置的脱硫剂粉仓(1)、罗茨风机(2)及脱硫剂磨粉机(3)；所述的布袋除尘器包括除尘器灰斗(6)、导流板I(5)、除尘器中部箱体(7)、滤袋(8)、花板(9)、脉冲清灰装置(10)及净气室(11)，布袋除尘器出气口与所述的回转式GGH(13)原烟气进气口相连接，自回转式GGH(13)原烟气出气口至中低温SCR脱硝反应器(20)出气口依次包括燃气热风炉(14)、喷氨格栅(15)、烟气均流器I(16)、导流板III(17)、烟气均流器II(18)、中低温SCR催化剂层(19)及催化剂预留层(21)。
2.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：所述的净气室(11)为高净气室，高度为2.5～3.5m，高净气室上设有人孔门。
3.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：所述的喷氨格栅(15)为网状结构，由多根开有小孔的不锈钢管平行布置组成，孔径4～20mm，开孔方向与烟气流向平行，孔间距150～300mm。
4.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：中低温SCR脱硝反应器(20)进气口前设置缓冲风道段。
5.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：所述的导流板I(5)、导流板II(12)、导流板III(17)由多块成等差数列分布的圆弧板构成。
6.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：所述的烟气均流器I(16)、烟气均流器II(18)为耐高温三维多孔介质金属平板，孔隙率为60％～90％。
7.根据权利要求1所述的一种石灰窑炉烟气干法超净排放装置，其特征在于：中低温SCR脱硝反应器(20)内部设有2层中低温SCR催化剂层(19)及一层催化剂预留层(21)。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114632419A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-06-17 | 深圳市凯盛科技工程有限公司 | 一种可回收的催化剂滤管及烟气处理系统 |
| CN115105935A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 一种高炉热风炉烟气脱硫脱硝系统及方法 |
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