CN213375915U

CN213375915U - 水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统

Info

Publication number: CN213375915U
Application number: CN202021751011.0U
Authority: CN
Inventors: 王雪梅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2030-08-20

Abstract

本实用新型涉及一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，包括与水泥窑炉高温分解区连通的SNCR装置、与水泥窑炉烟气出口连通的主烟道，以及沿烟气流动方向依次设置在主烟道上的余热锅炉、原料烘干设备、除尘器和SCR装置，SCR装置连通催化剂热解析系统。本实用新型使用SNCR可以低廉地脱除废气中大部分氮氧化物，使用SCR可以高效率的深度脱除氮氧化物，而且可以可靠地控制氨逃逸，稳定可靠长期实现氮氧化物超低排放浓度不高于50毫克/立方米，适应节能型水泥窑炉中低温烟气；除尘器与SCR布置在余热锅炉之后，避免对余热发电造成不利影响，适应余热锅炉及发电系统；适合现有的水泥生产工艺，对余热利用影响小，具有很好的应用前景。

Description

水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统

技术领域

本实用新型涉及水泥窑炉的废气处理领域，尤其涉及到一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统。

背景技术

《2019年水泥行业大气污染防治攻坚战实施方案》提出2019年水泥行业，2+26个城市2019年底主要污染物排放达到：颗粒物≤10mg/Nm³；氮氧化物≤100 mg/Nm³；二氧化硫≤50 mg/Nm³；

浙江省提出：2025年6月底前，水泥窑及窑尾余热利用系统烟气颗粒物≤10mg/Nm³；氮氧化物≤50 mg/Nm³；二氧化硫：≤35 mg/Nm³。

因此水泥窑NO_x超低排放深度减排工作势在必行。

水泥窑烟气中粉尘含量高、粉尘粒径细、成分中大部分为CaO、CaCO₃、SiO₂，催化剂易磨损、易堵塞；粉尘中含CaO、Na₂O、K₂O等、部分掺烧垃圾或固废的水泥窑烟气成分更为复杂，催化剂易碱金属中毒；

新型节能水泥窑排出的废气温度大多低于270度，没有高温催化剂的反应温度空间。

采用中温SCR和低温SCR时，烟气中的SO₂、SO₃会使催化剂中毒，造成催化剂低温失活；在生产中由于低负荷运行、氨逃逸、喷氨温度低和温度场不均等原因，造成硫酸氢铵凝结成液态，粘附在催化剂上，造成催化剂活性降低，直至失去活性，因而影响了催化剂的正常使用，只有及时使液态的硫酸氢铵变成气态，才能恢复催化剂活性。

目前，行业内还没有一种完备的方案，适应节能型水泥窑炉中低温烟气，适应余热锅炉及发电系统，可以稳定可靠长期实现水泥窑废气超低排放氮氧化物排放浓度≤50 mg/Nm³。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，实现了氮氧化物超低排放，并且实现了脱硝烟气的余热利用。

本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，包括与水泥窑炉高温分解区连通的SNCR装置、与水泥窑炉烟气出口连通的主烟道，以及沿烟气流动方向依次设置在主烟道上的余热锅炉、原料烘干设备、除尘器和SCR装置，SCR装置连通催化剂热解析系统。

本方案通过SNCR装置进行一次脱硝，脱硝后的烟气沿主烟道依次经过余热锅炉、原料烘干设备、除尘器和SCR装置，在余热锅炉内进行余热一次利用，在原料烘干设备中对原料进行烘干，实现余热二次深度利用，通过除尘器进行除尘处理，然后进入SCR装置进行二次脱硝处理，先对烟气进行除尘然后再进行SCR脱硝，除去烟尘中的碱金属，使得使用低温催化剂成为可能，SCR脱硝效率可达到90%，相应NOx排放浓度降至低于50mg/m³，而且可以很好的控制氨逃逸；通过设置催化剂热解析系统，利用被加热的窑炉烟气对催化剂进行冲刷，温度升高快，使液态硫酸氢铵向气态的转化更加及时，可随时解析，催化剂热解析系统可采用现有技术实现。

作为优化，还包括安装有第一阀门的第一旁路烟道，第一旁路烟道的一端与余热锅炉进风侧的主烟道连通，另一端与余热锅炉出风侧的主烟道连通。本优化方案通过第一旁路烟道对余热锅炉短路，利用第一旁路烟道分流一部分废气，可以提高烘干原料气体的温度，从而提高对原料的烘干效果。

作为优化，还包括安装有第二阀门的第二旁路烟道，第二旁路烟道的一端连通至除尘器与原料烘干设备出风口之间的主烟道，另一端连通至余热锅炉与原料烘干设备进风口之间的主烟道。本优化方案通过设置第二旁路烟道，使部分废气绕过原料烘干设备而直接进入除尘器，从而提高进入除尘器的气体温度，可防止酸性气体冷凝；可提高催化剂活性。

作为优化，水泥窑炉的分解炉中（或在烟室和分解炉之间）设置还原燃烧区。通过本优化方案的设置，煤粉经高速喷煤嘴喷射至还原燃烧区后，煤粉在还原燃烧区内缺氧燃烧，产生C、CO等还原物质，还原氮氧化物为无污染的氮气，实现脱氮还原。

本实用新型的有益效果为：使用SNCR可以低廉地脱除废气中大部分氮氧化物，使用SCR可以高效率的深度脱除氮氧化物，而且可以可靠地控制氨逃逸，稳定可靠长期实现氮氧化物超低排放浓度不高于50毫克/立方米，适应节能型水泥窑炉中低温烟气；除尘器与SCR布置在余热锅炉之后，避免对余热发电造成不利影响，适应余热锅炉及发电系统；适合现有的水泥生产工艺，对余热利用影响小，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型流程示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1所示一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，包括与水泥窑炉高温分解区连通的SNCR装置、与水泥窑炉烟气出口连通的主烟道，以及沿烟气流动方向依次设置在主烟道上的余热锅炉、原料烘干设备、除尘器和SCR装置，SCR装置连通催化剂热解析系统，第二旁路烟道与余热锅炉之间的主烟道上安装高温风机，给烟气流动提供动力，SCR装置出气侧的主烟道上设有窑尾风机和窑尾烟囱。经SNCR脱硝后的废气进入余热锅炉，在余热锅炉换热后的烟气进入原料烘干设备，对原料进行烘干，实现烟气余热的深度利用，由原料烘干设备流出的烟气经过除尘器除尘后进入 SCR装置，进行二次脱硝，二次脱硝后的烟气浓度降至50 mg/Nm³以下，经窑尾烟囱排出。

本实施例的SNCR装置与水泥窑炉高温分解区连通，SNCR喷枪朝向高温分解区喷入氨水或尿素溶液，高温分解区为分解炉或者其它800~1050℃的高温区域。分解炉中（或在烟室和分解炉之间）设置还原燃烧区，煤粉经高速喷煤嘴喷射至还原燃烧区后，煤粉在还原燃烧区内缺氧燃烧，产生C、CO等还原物质，还原氮氧化物为无污染的氮气，实现脱氮还原。

具体的，在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧（第一级燃烧区域内空气过剩系数小于1）以便产生 CO、CH₄、H₂、HCN和固定碳等还原剂，这些还原剂与窑尾烟气中的NO_x发生反应，将NO_x还原成N₂等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NO_x产生，从而实现水泥生产过程中的NO_x减排，初始NO_x浓度通常为800~1000 mg/m³，可降低20%~30%的NO_x排放量，相应NO_x排放浓度降至600~700 mg/m³。

SNCR脱氮技术，将氨水或尿素溶液通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域（800~1050℃），雾化后的氨与NO_x（NO、NO₂ 等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NO_x转化成无污染的N₂。脱硝效率一般为40%~60%，相应NO_x排放浓度降至280~400 mg/m³。

本实施例的除尘器的进风口与水泥窑炉的预热器烟气出口连通，本实施例还包括安装有第一阀门的第一旁路烟道，第一旁路烟道的一端与余热锅炉进风侧的主烟道连通，另一端与余热锅炉出风侧的主烟道连通，第一旁路与余热锅炉进风口之间的主烟道上，以及第一旁路与余热锅炉出风口之间的主烟道上均设有控制阀门。第一阀门打开、控制阀门关闭时，烟气在高温风机的作用下沿主烟道流至除尘器或原料烘干设备，保证了对原料烘干的较高温度；第一阀门打开、控制阀门关闭时，烟气经过余热锅炉的换热后再进入除尘器或原料烘干设备，实现了一次脱硝后烟气余热的利用。

本实施例将SCR装置设置在除尘器下游，先对烟气进行除尘然后再进行SCR脱硝，除去烟尘中的碱金属，使得使用低温催化剂成为可能。SCR脱硝脱硝效率可达到90%，相应NOx排放浓度降至低于50mg/m³，而且可以很好地控制氨逃逸。

SCR装置连通催化剂热解析系统，不可避免的在烟气中产生硫酸氢铵，通过配备催化剂热解析系统，利用被加热的窑炉烟气对催化剂进行冲刷，温度升高快，使液态硫酸氢铵向气态的转化更加及时，可随时解析。催化剂分仓，建立恢复活性烟气流程，使用窑炉的热烟或蒸汽或电或火焰的热量，对恢复活性所用的烟气进行加热。热烟气经旁路管道进入停用的催化剂仓，对催化剂表面进行冲刷，将液态硫酸氢铵变成气态，气态硫酸氢铵导入烟道重新进行净化。催化剂热解析系统的具体结构可采用现有技术实现，例如专利号为“2019204371511”、名称为“一种用于恢复选择性催化还原催化剂活性的装置”的专利方案。

本实施例还包括安装有第二阀门的第二旁路烟道，第二旁路烟道的一端连通至除尘器与原料烘干设备出风口之间的主烟道，另一端连通至余热锅炉与原料烘干设备进风口之间的主烟道。第二旁路烟道与原料烘干设备进风口之间的主烟道上，以及第二旁路烟道与原料烘干设备出风口之间的主烟道上均安装有控制阀门。通过设置第二旁路烟道，可使烟气绕过原料烘干设备而直接进入除尘器，以提高进入除尘器的气体温度，防止酸性气体冷凝，提高催化剂活性。

本实施使用还原燃烧区，使用SNCR可以低廉地脱除废气中大部分氮氧化物，使用SCR可以高效率的深度脱除氮氧化物，而且可以可靠的控制氨逃逸，稳定可靠长期实现氮氧化物超低排放浓度不高于50毫克/立方米。除尘器与SCR布置在余热利用设备之后，对余热发电、烘干的影响很小；脱硝后的烟气温度仍然适应原料烘干，继续余热深度利用。本系统适合现有的水泥生产工艺，对余热利用影响小，具有很好的应用前景。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims

1.一种水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，其特征在于：包括与水泥窑炉高温分解区连通的SNCR装置、与水泥窑炉烟气出口连通的主烟道，以及沿烟气流动方向依次设置在主烟道上的余热锅炉、原料烘干设备、除尘器和SCR装置，SCR装置连通催化剂热解析系统。

2.根据权利要求1所述的水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，其特征在于：还包括安装有第一阀门的第一旁路烟道，第一旁路烟道的一端与余热锅炉进风侧的主烟道连通，另一端与余热锅炉出风侧的主烟道连通。

3.根据权利要求1所述的水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，其特征在于：还包括安装有第二阀门的第二旁路烟道，第二旁路烟道的一端连通至除尘器与原料烘干设备出风口之间的主烟道，另一端连通至余热锅炉与原料烘干设备进风口之间的主烟道。

4.据权利要求1所述的水泥窑炉废气氮氧化物低浓度排放系统，其特征在于：水泥窑炉的分解炉中或在烟室和分解炉之间设置还原燃烧区。