CN212396346U - 一种新型干法窑的组合式脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型关于一种新型干法窑的组合式脱硝系统，包括窑尾烟室，该窑尾烟室上部连接有低NOx还原炉，该低NOx还原炉下部为文丘里管结构，该文丘里管喉管处设置有煤粉喂入点，文丘里管上方扩散管侧壁上设置添加用于控制低NOx还原炉内温度的经预热装置预加热的物料的第一料管；该低NOx还原炉出口与分解炉入口连接。本实用新型还原炉底部采用文丘里管结构，并将煤粉喂入点设在文丘里管的喉管处，使喷入的煤粉能够更好的分散燃烧，为还原炉内的还原反应提供充足的还原剂。
Description
技术领域
本实用新型涉及环保领域，尤其是一种新型干法窑的组合式脱硝系统。
背景技术
国内水泥新型干法窑采用的燃料以煤为主，产生的NOx主要以热力型NOx和燃料型NOx为主。新型干法窑在煅烧过程中窑内温度在1500℃以上，高温状态N2遇O2氧化反应产生大量热力型NOx，其反应式为：N2+O2→2NO；2NO+O2→2NO2。同时煤燃烧时其中所含的氮化合物生成燃料型NOx，其反应式为：HCN+NH3+CN+O2→NOx+H2O+CO2+…。而NOx是造成大气污染的主要污染源之一，对人体及动物有致毒作用，形成酸雨、酸雾还会与碳氢化合物形成光化学烟雾，因此国家对NOx排放限值要求越来越严格。根据各省实施的《水泥行业大气污染物排放标准》，水泥企业要达到超低排放，其中NOx排放应不高于100mg/m3。蓝天保卫战要求2020年NOx排放量与2015年相比降低15％以上，部分优秀水泥企业，为响应降低NOx排放指标、树立环保标杆的新要求，提出了NOx排放不高于50mg/m3的要求。5000t/d新型干法水泥生产线，在不采用脱硝技术的情况下分解炉出口NOx含量在600mg/m3～950mg/m3，要达到排放标准必须采用脱硝技术。
目前5000t/d新型干法窑常用的脱硝技术是SNCR和SCR两种。但这两种技术都有不足之处。SNCR脱硝技术即选择性非催化还原技术，是在分解炉中喷入氨基还原剂在850℃～1000℃的温度范围内将NOx还原为N2和H2O，存在喷氨量大运行成本高的问题。5000t/d新型干法水泥生产线生产中要达到NOx排放不高于100mg/m3的标准，需喷入20％浓度氨水1.2m3/h～1.5m3/h，并且无法有效控制氨逃逸，氨逃逸在15mg/m3以上，达不到国标氨逃逸小于8mg/m3的要求。目前工业氨水价格在800元/吨左右，以5000t/d新型干法水泥生产线生产为例，吨熟料成本平均上升约3元/吨左右。
SCR脱硝技术即选择性催化还原技术，在催化剂的作用下使氨基还原剂优先和NOx发生还原脱除反应生成N2和H2O。因5000t/d新型干法生产线中烟气温度高含尘量大，会导致催化剂堵塞失效，催化剂前端需增加电收尘器除尘，电收尘器除尘效果不稳定且系统阻力增加，催化剂易被粉尘堵塞并且更换费用高。
发明内容
鉴于上述诸多原因，需开发一种运行成本低，能够深度脱硝并可有效控制氨逃逸的脱硝工艺，具体为一种新型干法窑的组合式脱硝系统及方法，使其通过在分解炉与窑尾烟室之间增设低NOx还原炉，使分解炉排出的烟气中NOx的含量大大降低，仅需与SNCR脱硝技术结合，向分解炉内辅助喷入少量氨水即可大幅降低新型干法窑NOx排放量，使NOx排放量小于50mg/m3优于国家标准，并能有效控制氨逃逸达到国标氨逃逸小于8mg/m3的要求。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的一种新型干法窑的组合式脱硝系统，包括窑尾烟室，该窑尾烟室上部连接有低NOx还原炉，该低NOx还原炉下部为文丘里管结构，该文丘里管喉管处设置有煤粉喂入点，文丘里管上方扩散管侧壁上设置添加用于控制低NOx还原炉内温度的经预热装置预加热的物料的第一料管；该低NOx还原炉出口与分解炉入口连接。
本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其中所述的低NOx还原炉上部设置有旋流器，该旋流器下部连接还原烟道，该还原烟道与分解炉底部的锥形积灰斗侧壁连接，该锥形积灰斗通过其下部的回灰管道和窑尾烟室连接。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，所述预热装置有两组，每组预热装置包括用于对物料预加热的C4悬浮预热器和用于对分解炉顶部排出的混合热气进行气固分离并将分离的固体送入窑尾烟室，气体送入C4悬浮预热器的C5悬浮预热器。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，所述分解炉下部由上到下依次设有煤粉喂入点和三次风管。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，所述分解炉下部高于煤粉喂入点的位置还连接有用于接收经预热装置预热后的物料的料管。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，所述低NOx还原炉的高度远大于分解炉的高度，且旋流器所在位置也高于分解炉炉顶位置，使得窑尾高温烟气和还原剂具有足够的反应时间。
前述的新型干法窑的组合式脱硝系统，所述低NOx还原炉通过其上端尾部向斜上方延伸的倾斜管与旋流器连接。
本实用新型的目的是为了解决我国目前需要一种能够深度脱硝并可有效控制氨逃逸的脱硝工艺，通过合理设计，提供了一种新型干法窑的组合式脱硝系统，辅助喷入少量氨水即可大幅降低新型干法窑NOx排放量，使NOx排放量小于50mg/m3优于国家标准，并能有效控制氨逃逸达到国标氨逃逸小于8mg/m3的要求。
本实用新型还原炉底部采用文丘里管结构，并将煤粉喂入点设在文丘里管的喉管处，使喷入的煤粉能够更好的分散燃烧，为还原炉内的还原反应提供充足的还原剂。且本申请低NOx还原炉经过还原反应的窑尾高温烟气，依次经过旋流器和还原烟道，旋流器使窑尾高温烟气产生紊流并增加窑尾高温烟气停留时间，还原烟道延长了窑尾高温烟气路径，保证了窑尾高温烟气中NOx能被充分还原成N2等无污染的惰性气体。
附图说明
图1为本实用新型一种新型干法窑的组合式脱硝系统的系统组成示意图。
【主要元件符号说明】
1：窑尾烟室
2：低NOx还原炉
3：旋流器
4：还原烟道
5：锥形积灰斗
6：回灰管
7：分解炉
8：C4A悬浮预热器
9：C4B悬浮预热器
10：C5A悬浮预热器
11：C5B悬浮预热器
12：分料阀
13：第一料管
14：第二料管
15：第三料管
16：第四料管
17：第五料管
18：三次风管
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的新型干法窑的组合式脱硝系统其具体实施方式、结构、及其功效，详细说明如后。
请参阅图1，其为本实用新型一种新型干法窑的组合式脱硝系统的组成示意图，该系统包括窑尾烟室1、低NOx还原炉2、旋流器3、还原烟道4、分解炉7以及预热装置，其中所述低NOx还原炉2在窑尾烟室1上部，该低NOx还原炉2下部为文丘里管结构，文丘里管喉管处设置有煤粉喂入点，煤粉由该喂入点进入低NOx还原炉2内；文丘里管上方扩散管侧壁上设置有用于加入用于控制该低NOx还原炉2温度的物料的第一料管13，文丘里管下方扩散管与窑尾烟室1连接。低NOx还原炉2上部设置有旋流器3，旋流器3下部连接还原烟道4，还原烟道4与分解炉7连接处设置有锥形积灰斗5，锥形积灰斗5下部设置有和窑尾烟室1连接的回灰管道6。
在本实用新型实施例中，所述还原烟道4通过其尾部弯管连接在锥型积灰斗5的侧壁上。本实用新型还原烟道4内烟气由锥型积灰斗5一侧进入，烟气入口高于锥型积灰斗5与回灰管道6连接的积灰排出口，便于积灰的排出。
所述预热装置有两组，分别位于分解炉7两侧，每组预热装置包括用于物料加热的C4悬浮预热器和用于对随烟气一起排出的物料进行气固分离的C5悬浮预热器。其中，C4悬浮预热器包括C4A悬浮预热器8和C4B悬浮预热器9，C5悬浮预热器包括C5A悬浮预热器10和C5B悬浮预热器11。
所述分解炉7下部连接有三次风管18，分解炉7下部还连接有用于输送由C4A悬浮预热器8预热后的物料的第二料管14和用于输送由C4B悬浮预热器9预热后的物料的第三料管15以及煤粉喂入点。在本实用新型实施例中，所述煤粉喂入点的高度高于三次风管的高度。
所述分解炉7顶部设置的上升混合热气流管道分别与C5A悬浮预热器10和C5B悬浮预热器11一侧相连接，使在分解炉中分解后的热物料随烟气一起进入C5悬浮预热器中，C5A悬浮预热器10和C5B悬浮预热器11分别通过第五料管16和第六料管17将分离出来的热物料送入窑尾烟室1内。
在本实用新型实施例中，所述旋流器3出口方向与低NOx还原炉2内气体上升方向相反，且该低NOx还原炉2与旋流器3连接的部分为向斜上方延伸的倾斜管，即该低NOx还原炉2通过尾部大于九十度弯折后与旋流器连接，该大角度弯折可有效降低其内气体流通的阻力。
生产时，在低NOx还原炉2喉管处加入煤粉，窑尾烟气携带煤粉在低NOx还原炉2内充分混合燃烧，窑尾废气氧含量非常低，煤粉在缺氧燃烧时发生高温分解和气化反应，其主要反应式为：C+CO2→2CO,产生CO、H2、CH4、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx在低NOx还原炉2中发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。其反应式为：CO+H2+CH4+HCN+NOx→N2+CO2+H2O…。并且煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生。
低NOx还原炉2中温度不能超过1100℃，若温度超过1100℃，在高温下会形成新的高温NOx导致脱硝效果变差，因此低NOx还原炉2下部文丘里管扩散管侧壁上，设置有来自C4A悬浮预热器8的第一料管13，来自C4A悬浮预热器8的物料温度在750℃～780℃，低温物料进入低NOx还原炉2中会快速吸热，另外物料分解CaCO3→CaO+CO2也能吸收大量的热量，从而可保证低NOx还原炉2的温度在温度1100℃以下。在本实用新型实施例中，所述C4A悬浮预热器8下部设有控制第一料管13及第二料管14中物料量的分料阀12，而由该分料阀进入第一料管13的物料最终送入低NOx还原炉2中以控制其内温度，由分料阀进入第二料管14的物料则送入分解炉中进行分解。
在本实用新型实施例中，所述低NOx还原炉2的高度远大于分解炉的高度，且旋流器所在位置也高于分解炉炉顶位置，使得窑尾高温烟气和还原剂具有足够长的反应时间，还原反应充分进行，烟气中残留的NOx的量大大降低。
经过充分还原反应的窑尾高温烟气和物料，经还原烟道4通过锥形积灰斗5进入分解炉7，分解炉7下部设置有三次风管道18和煤粉喂入点，来自C4A悬浮预热器8及C4B悬浮预热器9的物料，通过第二料管14和第三料管15进入分解炉7，物料分解主要在分解炉中进行，分解炉7内的温度控制在850℃～900℃，其主要反应式为：CaCO3→CaO+CO2。分解炉出口NOx含量在200mg/m3～300mg/m3，辅助喷入20％浓度氨水0.3m3/h～0.5m3/h，可使NOx排放量小于50mg/m3，并可有效控制氨逃逸达到国标小于8mg/m3的要求。
经分解炉7分解后的物料由烟气携带，通过分解炉7顶部设置的上升热气流管道送至C5A悬浮预热器10及C5B悬浮预热器11，经过气固分离后物料经第四料管16、第五料管17进入窑尾烟室1,进窑煅烧，烟气经C5A悬浮预热器10及C5B悬浮预热器11上升混合热气流管道进入C4A悬浮预热器8及C4B悬浮预热器9。
本实用新型一种新型干法窑的组合式脱硝系统，可大幅降低新型干法窑NOx排放量，使分解炉出口NOx含量由600mg/m3～950mg/m3下降到200mg/m3～300mg/m3，辅助喷入20％浓度氨水0.3m3/h～0.5m3/h，即可使NOx排放量小于50mg/m3，并可有效控制氨逃逸达到国标小于8mg/m3的要求，氨水使用量仅为SNCR脱硝技术的1/3，吨熟料成本比SNCR脱硝技术下降2元/吨以上，运行成本远远低于SCR脱硝技术。本实用新型既可以用于新型干法窑的改造项目也可用于新型干法窑的新建项目。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：包括窑尾烟室，该窑尾烟室上部连接有低NOx还原炉，该低NOx还原炉下部为文丘里管结构，该文丘里管喉管处设置有煤粉喂入点，文丘里管上方扩散管侧壁上设置用于添加控制低NOx还原炉内温度的经预热装置预加热后的物料的第一料管；该低NOx还原炉出口与分解炉入口连接。
2.根据权利要求1所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：其中所述的低NOx还原炉上部设置有旋流器，该旋流器下部连接还原烟道，该还原烟道与分解炉底部的锥形积灰斗侧壁连接，该锥形积灰斗通过其下部的回灰管道和窑尾烟室连接。
3.根据权利要求1所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：所述预热装置有两组，每组预热装置包括用于对物料预加热的C4悬浮预热器和用于对分解炉顶部排出的混合热气进行气固分离并将分离的固体送入窑尾烟室、气体送入C4悬浮预热器的C5悬浮预热器。
4.根据权利要求3所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：所述分解炉下部由上到下依次设有煤粉喂入点和三次风管。
5.根据权利要求4所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：所述分解炉下部高于煤粉喂入点的位置还连接有用于接收经预热装置预热后的物料的料管。
6.根据权利要求2所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：所述低NOx还原炉的高度远大于分解炉的高度，且旋流器所在位置也高于分解炉炉顶位置，使得窑尾高温烟气和还原剂具有足够的反应时间。
7.根据权利要求2所述的新型干法窑的组合式脱硝系统，其特征在于：所述低NOx还原炉通过其上端尾部向斜上方延伸的倾斜管与旋流器连接。
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