CN217155018U - 一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，包括预热器、喷氨装置、脱硝反应器和窑尾余热锅炉，所述喷氨装置设置在预热器上，所述窑尾余热锅炉包括第一过热器和第二过热器，所述第一过热器设置在所述窑尾余热锅炉中，第二过热器设置在脱硝反应器中，所述第一过热器与第二过热器连接。所述窑尾余热锅炉的第二过热器设置在脱硝反应器中，显著提高了蒸汽的压力及温度等参数，改善了汽轮发电机的安全性能，也增加了窑尾余热发电量。
Description
技术领域
本实用新型属于建材生产环保处置设备，具体涉及一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统。
背景技术
我国是水泥生产大国，截至2020年，全国新型干法线约有1712条，年产量达23.16亿吨，占世界水泥产量的一半以上。作为大气主要的污染排放物之一，NOx是生成光化学污染的重要前驱物，同时也是形成区域细微粒子污染及雾霾的重要原因。水泥行业NOx的排放量约占全国总排放量的10％左右，排在火力发电和汽车尾气排放之后，属污染控制重点行业。目前，包括浙江、江苏、河南等省份目前已率先出台并执行了更为严格的地方排放标准，水泥烟气超低排放已成为水泥行业排放控制的必然趋势。
国内大部分水泥厂采用SNCR技术实现系统的NOx减排，脱硝效率>50％。虽然运用分级燃烧+SNCR组合脱硝技术，可以确保水泥窑NOx的排放稳定在400mg/Nm3以下，但要达到100mg/m3，甚至50mg/Nm3以下，仅依靠分级燃烧+SNCR难以实现。SCR脱硝是全世界成熟应用的高效脱硝技术之一，在我国燃煤锅炉、钢铁烧结、煤焦化等工业炉窑烟气的减排治理中得到广泛应用，SCR脱硝效率可达90％以上，能满足水泥现有超低排放标准的环保需求，被普遍认为是最高效可靠的深度脱硝技术，其原理是向烟气中喷入氨水或尿素等还原剂，利用催化剂将烟气中的氮氧化物催化转化为N2和H2O。
目前水泥行业SCR脱硝主流工艺是采用高尘技术路线，预热器出风口的含尘烟气未经预除尘，直接送往脱硝反应器内脱硝，脱硝后的烟气再经窑尾余热锅炉降至200℃左右，余热锅炉产生的过热蒸汽与窑头锅炉产生的过热蒸汽合并后送往汽轮发电机发电，余热锅炉出风口烟气则送往生料磨用于原料烘干。在碳达峰及碳中和的政策背景下，水泥企业为降低单位熟料的能耗，减少化石燃料使用量，众多企业新建或改建的水泥线由五级预热器升级为六级预热器，预热器出风口温度一度从300℃降至250℃左右。SCR脱硝系统引入后，六级预热器出风口250℃的烟气温度，在计入脱硝反应器及管道10℃以上的温降后，余热锅炉入风口实际烟温仅240℃左右，此时产生过热蒸汽的温度及饱和度降低，影响余热发电量，同时也对汽轮发电机正常运行产生负面影响。此外，现有预热器出风口烟气中的粉尘浓度最高可达到100g/Nm3以上，高尘烟气直接冲刷催化剂的表面，也极大地缩短了脱硝反应器顶部催化剂的使用寿命。
实用新型内容
针对现有技术所存在的问题和不足，本实用新型提供了一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，能够显著提升脱硝系统中催化剂的运行寿命，改善汽轮机的安全性能，同时增加水泥窑线的余热发电量。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，包括预热器、喷氨装置、脱硝反应器和窑尾余热锅炉，所述喷氨装置设置在预热器上，所述窑尾余热锅炉包括第一过热器和第二过热器，所述第一过热器设置在所述窑尾余热锅炉中，第二过热器设置在脱硝反应器中，所述第一过热器与第二过热器连接。
进一步的，所述脱硝反应器内包括导流板、多层脱硝催化剂模块，所述第二过热器设置在导流板和脱硝催化剂模块之间。
进一步的，每层所述脱硝催化剂模块的上侧均设有清灰装置。
进一步的，还包括汽轮发电机，所述窑尾余热锅炉还包括除氧器、省煤器、蒸发器、汽包，所述除氧器内的水依次经过省煤器、汽包、蒸发器、第一过热器、第二过热器加热，成过热蒸汽后进入汽轮发电机发电。
进一步的，还包括水泥回转窑和分解炉，所述分解炉设置在水泥回转窑的一端，所述预热器与所述分解炉的出风口连接。
进一步的，所述窑尾余热锅炉排出的烟气随后经过生料磨、布袋除尘器、窑尾风机及烟囱后对外排放。
进一步的，所述预热器的出风口分为2路，一路经第一烟风阀门与脱硝反应器的入风口相连，另一路经第二烟风阀门直接与窑尾余热锅炉的入风口相连。
进一步的，所述脱硝反应器的出风口分为2路：一路经第三烟风阀门与窑尾余热锅炉的入风口相连，另一路经第四烟风阀门与窑尾余热锅炉的出风口相连。
本实用新型有益效果：
(1)窑尾余热锅炉的第二过热器设置在脱硝反应器入风口处，显著提高了蒸汽的压力及温度等参数，改善了汽轮发电机的安全性能，也增加了窑尾余热发电量；
(2)第二过热器置于脱硝反应器中，同时可减少高尘烟气对催化剂表面的直接冲蚀和磨损，极大地延长了脱硝催化剂模块的使用寿命。
(3)脱硝反应器或余热锅炉发生故障时，通过切换和组合第一烟风阀门、第二烟风阀门、第三烟风阀门和第四烟风阀门，可实现脱硝装置及发电系统的切换，系统可靠性及灵活性显著提升。
附图说明
图1为本实用新型的系统流程图；
其中：1-水泥回转窑；2-分解炉；3-预热器；4-喷氨装置；5-第一烟风阀门；6-导流板；7-脱硝反应器；8-脱硝催化剂模块；9-清灰装置；10-第三烟风阀门；11-窑尾余热锅炉；12-除氧器；13-省煤器；14-汽包；15-蒸发器；16-第一过热器；17-第二过热器；18-汽轮发电机；19-第二烟风阀门；20-第四烟风阀门；21-高温风机；22-生料磨；23-除尘器；24-窑尾风机；25-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，包括水泥回转窑1、分解炉2、预热器3、喷氨装置4、脱硝反应器7、窑尾余热锅炉11及汽轮发电机18。
所述分解炉2设置在水泥回转窑1的一端，所述预热器3与所述分解炉2的出风口连接；所述喷氨装置4设置在预热器3的C11C12的入风口处，可使氨和烟气有足够的时间混合充分。
所述预热器3的出风口分为2路，一路经第一烟风阀门5与脱硝反应器7的入风口相连，另一路经第二烟风阀门19直接与窑尾余热锅炉11的入风口相连。
所述窑尾余热锅炉11包括除氧器12、省煤器13、蒸发器15、汽包14、第一过热器16及第二过热器17，其中，第一过热器16设置在所述窑尾余热锅炉11中，而所述第二过热器17设置在所述脱硝反应器7中，第一过热器16与第二过热器17连接。
所述除氧器12与水管外网连接，为所述窑尾余热锅炉11供水，除氧器12内的水依次经过省煤器13、汽包14、蒸发器15、第一过热器16、第二过热器17加热，成过热蒸汽后进入汽轮发电机18发电。
所述汽包14产出的饱和蒸汽，再依次经过第一过热器16和第二过热器17的加热后，保证进入汽轮发电机18的蒸汽干度在90％以上。
所述预热器3出来的部分过热烟气从所述窑尾余热锅炉11的顶部进入，换热后从所述窑尾余热锅炉11的底部排出。
所述脱硝反应器7为立式结构，其进风口和出风口分别设置在顶部和底部，所述脱硝反应器7内包括导流板6、多层脱硝催化剂模块8，脱硝催化剂模块8上装载若干脱硝催化剂，每层脱硝催化剂模块8的上侧均设有清灰装置9，吹出的压缩空气将脱硝催化剂模块8迎风面上的积灰扬起，并随烟气一起流经脱硝催化剂模块8的内孔。
所述窑尾余热锅炉11的第二过热器17设置在导流板6和脱硝催化剂模块8之间。
为了减少蒸汽在第一过热器16与第二过热器17之间管段的压力和温度损失，所述脱硝反应器8和窑尾余热锅炉11就近布置。
所述脱硝反应器7的出风口分为2路：一路经第三烟风阀门10与窑尾余热锅炉11的入风口相连，另一路经第四烟风阀门20与窑尾余热锅炉11的出风口相连。
所述窑尾余热锅炉11排出的烟气随后经过生料磨22、布袋除尘器23、窑尾风机24及烟囱25后对外排放。
当脱硝反应器7或窑尾余热锅炉11发生故障时，通过切换或组合第一烟风阀门5、第二烟风阀门19、第三烟风阀门10和第四烟风阀门20，实现脱硝装置及与余热发电系统的灵活运行。
本实施例的工作过程：
当脱硝反应器7及窑尾余热锅炉11正常运行时，第二烟风阀门19和第四烟风阀门20关闭，从水泥回转窑1出来的窑尾烟气通过分解炉2进入预热器3，通过喷氨装置4混入氨后再经过第一烟风阀门5，混氨的烟气进入脱硝反应器7，经导流板6和第二过热器17流入脱硝催化剂模块8，在脱硝催化剂模块8的作用下，氮氧化物和氨气反应生成氮气和水蒸汽，脱硝催化剂模块8表面的积灰由清灰装置9吹扫排出所述脱硝反应器7，反应后的烟气经过第三烟风阀门10进入窑尾余热锅炉11，除氧器12内的水依次经过省煤器13、汽包14、蒸发器15、第一过热器16、第二过热器17加热，成过热蒸汽后进入汽轮发电机18发电；窑尾余热锅炉11出风口的烟气随后经过生料磨22、布袋除尘器23、窑尾风机24及烟囱25后对外排放。
当窑尾余热锅炉11发生故障时，关闭第二烟风阀门19和第三烟风阀门10，打开第一烟风阀门5和第四烟风阀门20；当脱硝反应器7需要更换脱硝催化剂模块8时，打开第二烟风阀门19，关闭第一烟风阀门5、第四烟风阀门20和第三烟风阀门10；从而实现脱硝装置及与余热发电系统的灵活运行。
最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，包括预热器(3)、喷氨装置(4)、脱硝反应器(7)和窑尾余热锅炉(11)，所述喷氨装置(4)设置在预热器(3)上，所述窑尾余热锅炉(11)包括第一过热器(16)和第二过热器(17)，所述第一过热器(16)设置在所述窑尾余热锅炉(11)中，第二过热器(17)设置在脱硝反应器(7)中，所述第一过热器(16)与第二过热器(17)连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，所述脱硝反应器(7)内包括导流板(6)、多层脱硝催化剂模块(8)，所述第二过热器(17)设置在导流板(6)和脱硝催化剂模块(8)之间。
3.根据权利要求2所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，每层所述脱硝催化剂模块(8)的上侧均设有清灰装置(9)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，还包括汽轮发电机(18)，所述窑尾余热锅炉(11)还包括除氧器(12)、省煤器(13)、蒸发器(15)、汽包(14)，所述除氧器(12)内的水依次经过省煤器(13)、汽包(14)、蒸发器(15)、第一过热器(16)、第二过热器(17)加热，成过热蒸汽后进入汽轮发电机(18)发电。
5.根据权利要求1所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，还包括水泥回转窑(1)和分解炉(2)，所述分解炉(2)设置在水泥回转窑(1)的一端，所述预热器(3)与所述分解炉(2)的出风口连接。
6.根据权利要求1所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，所述窑尾余热锅炉(11)排出的烟气随后经过生料磨(22)、布袋除尘器(23)、窑尾风机(24)及烟囱(25)后对外排放。
7.根据权利要求1所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，所述预热器(3)的出风口分为2路，一路经第一烟风阀门(5)与脱硝反应器(7)的入风口相连，另一路经第二烟风阀门(19)直接与窑尾余热锅炉(11)的入风口相连。
8.根据权利要求7所述的一种适用于水泥窑窑尾中低温烟气的脱硝系统，其特征在于，所述脱硝反应器(7)的出风口分为2路：一路经第三烟风阀门(10)与窑尾余热锅炉(11)的入风口相连，另一路经第四烟风阀门(20)与窑尾余热锅炉(11)的出风口相连。
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