一種水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水泥工業(yè)煙氣脫硝處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水泥行業(yè)作為我國重點污染行業(yè)之一，水泥行業(yè)年排放氮氧化物約200萬噸，占全國氮氧化物排放量的10%左右，居火力發(fā)電和汽車尾氣排放之后的第三位。國家在《“十二五”節(jié)能減排規(guī)劃》中明確規(guī)定了 “十二五”氮氧化物減排指標，其中，火電行業(yè)氮氧化物排放量要求削減29% ;水泥行業(yè)削減12%，因此水泥行業(yè)氮氧化物減排壓力形勢嚴峻。
[0003]水泥工業(yè)脫除氮氧化物的難度需從水泥生產(chǎn)工藝中NOx形成機理來探宄。水泥工業(yè)NOx是在窯爐燃燒過程中，空氣中的N2和燃料中的含N成分通過燃燒途徑被氧化生成。根據(jù)爐內(nèi)火焰溫度高低、氧化作用是否強烈主要分為熱力型NOx和燃料型NOx。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料煅燒溫度高達1600°C，因此在窯頭區(qū)域、高于1300°C的條件下，主要形成的是熱力型NOx，其主要影響因素有溫度、氧氣濃度、煙氣停留時間和燃料燃燒程度等；在窯尾、分解爐區(qū)域低于1300°C條件下，主要形成燃料型NOx，影響燃料型NOx產(chǎn)生的因素主要有燃料成分、煙氣停留時間、過剩空氣系數(shù)等。
[0004]從水泥工業(yè)氮氧化物形成機理的不同，適應(yīng)水泥工業(yè)的脫硝技術(shù)一般有三種:一是從源頭控制熱力型NOx生成的低氮分級燃燒技術(shù)，如采用低氮燃燒器，控制空氣比例實現(xiàn)分級燃燒、控制過?？諝庀禂?shù)使燃料在低氧環(huán)境中燃燒等。其脫硝效果受到水泥熟料煅燒工藝制約，脫硝效率一般認為在15°/『30%，穩(wěn)定性不佳，一般作為配合技術(shù)，降低初始NOx排放濃度，節(jié)省還原劑耗量；二是SNCR脫硝技術(shù)，SNCR法是在850°C ~1000°C的高溫條件下，向煙氣中噴入含有NH3基的還原劑，將NOx還原成氮氣和水。該技術(shù)在實際應(yīng)用中NOx的脫除率一般在50°/『70%左右，系統(tǒng)簡單、建設(shè)投資少、操作方便的優(yōu)點，但也存在運行成本高、脫硝效率難以控制等缺點；三是SCR脫硝技術(shù)，SCR法是在一定催化反應(yīng)條件下，用氨、尿素等含有NH3基的還原劑將煙氣中的NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮氣和水。此法脫除NOx效率高，在實際應(yīng)用中常能達到609^90%左右，在電力行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，能將電站鍋爐NOx排放量降至100mg/Nm3以下。
[0005]以上三種脫硝技術(shù)中，目前水泥工業(yè)常用的是低氮分級燃燒技術(shù)和SNCR脫硝技術(shù)，或者是兩種脫硝技術(shù)的配合。常規(guī)SCR脫硝技術(shù)在電力行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，但是在水泥行業(yè)難以推廣，國內(nèi)亦未見相關(guān)報道，只有國外水泥企業(yè)有有為數(shù)不多的應(yīng)用案例，如意大利 Cementeria di Monselice 水泥廠、德國 Solnhofer Zementwerkes 水泥廠，這兩家水泥廠均采用的是高溫高塵的布置方式。
[0006]常規(guī)的SCR脫硝技術(shù)難以在水泥行業(yè)實現(xiàn)工程運用的原因，是由新型干法水泥生產(chǎn)工藝決定的。水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒過程及高溫廢氣比其他熱工系統(tǒng)都要復(fù)雜，水泥窯尾預(yù)熱器出口溫度在300°C ~400°C之間，這一溫度比較接近于SCR的反應(yīng)窗口溫度，但是水泥煙氣含塵量約60-70g/Nm3，在如此高含塵量的煙氣段布置SCR反應(yīng)器，不但要解決催化劑堵塞中毒的問題，設(shè)備投資、系統(tǒng)控制也是相當復(fù)雜的，對于成本控制非常敏感的水泥行業(yè)來說，是難以承受的。更何況高溫煙氣所含的粉塵，本身就是水泥的原料或半成品，水泥工業(yè)有一整套成熟的工藝來用于回收利用這些粉塵，以控制飛灰損失，降低成本，如在此段增加SCR反應(yīng)器，將破壞水泥工藝原有的運行系統(tǒng)，改造困難。若將高溫煙氣先經(jīng)過降塵處理之后再進行SCR反應(yīng)可解決粉塵問題，但水泥工業(yè)除塵系統(tǒng)在200°C ~250°C運行，凈化后煙氣溫度遠離常規(guī)SCR反應(yīng)的窗口溫度，無法采用常規(guī)SCR技術(shù)；如果要使凈化后煙氣溫度在SCR反應(yīng)窗口溫度范圍內(nèi)，除塵系統(tǒng)需在350°C運行，這將增加30%的煙氣處理量，一般來說，對于5000t/d水泥熟料燒成系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)煙氣處理量將增加200000m3/h，同時要采用耐高溫的除塵器濾袋，成本將大幅增加。另外，根據(jù)《水泥工廠節(jié)能設(shè)計規(guī)范》(GB 50443-2007)中要求，新建、擴建水泥工廠應(yīng)同步設(shè)計余熱利用系統(tǒng)或預(yù)留其位置，既有生產(chǎn)線改造時，宜增設(shè)余熱利用系統(tǒng)，因此國內(nèi)各大中型水泥廠基本都配備了余熱發(fā)電裝置或預(yù)留余熱發(fā)電裝置，如將SCR反應(yīng)器布置在除塵器之后，SP余熱鍋爐之前，勢必破壞了現(xiàn)有的工藝系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的阻力，改造難度大、成本高。因此，從煙氣性質(zhì)、催化劑壽命、熱能回收、改造成本、運行成本來考慮，在水泥行業(yè)推廣常規(guī)的SCR脫硝技術(shù)非常困難。
[0007]目前我國水泥工業(yè)不采取脫硝技術(shù)的情況下，NOx排放水平普遍在600~800mg/Nm3，《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB 4915-2013)中規(guī)定水泥工業(yè)NOx排放濃度為400mg/Nm3，重點區(qū)域執(zhí)行320mg/Nm3目前國內(nèi)大部分企業(yè)通過低氮燃燒改造、SNCR技術(shù)改造等措施，基本能夠降低至400mg/Nm3以下，一般能夠達到320~350 mg/Nm 3，再降低就很困難了。但是水泥行業(yè)的NOx排放是繼電力行業(yè)、汽車尾氣排放之后的第三位，電力行業(yè)已經(jīng)實施《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223-2011)中的100mg/Nm3的規(guī)定，遠低于水泥行業(yè)的排放要求。按國家政策和公眾述求，節(jié)能減排是行業(yè)生存之根本，如果國家對水泥工業(yè)提出更高的減排要求，那么現(xiàn)有技術(shù)就難以為繼了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述問題，本實用新型提供了一種水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置，其能夠有效地提高煙氣的脫硝效率，能較好地滿足水泥行業(yè)中的大氣污染物排放標準，而且其系統(tǒng)簡單、建設(shè)投資少、操作方便，較好地降低了運行成本。
[0009]一種水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置，其包括水泥回轉(zhuǎn)窯，分解爐連接所述水泥回轉(zhuǎn)窯，預(yù)熱器連接所述分解爐，余熱處理裝置連接所述預(yù)熱器，風機連接所述余熱處理裝置，布袋除塵器連接所述風機，出口煙道連接所述布袋除塵器，其特征在于:SCR反應(yīng)器連接所述出口煙道，所述SCR反應(yīng)器通過排風機連接煙囪，所述的分解爐上設(shè)置有第一還原劑噴射裝置，所述的出口煙道上設(shè)置有第二還原劑噴射裝置。
[0010]其進一步特征在于:所述第一還原劑噴射裝置為還原劑噴槍；所述第二還原劑噴射裝置
[0011]為還原劑噴射格柵；所述預(yù)熱器包括為五級旋風筒預(yù)熱器；所述余熱處理裝置為SP余熱鍋爐。
[0012]本實用新型的上述結(jié)構(gòu)中，由于在分解爐內(nèi)通過第一還原劑噴射裝置噴入還原劑進行SNCR反應(yīng)，第一次脫除煙氣中的NOx，在布袋除塵器后的出口煙道上通過第二還原劑噴射裝置噴入還原劑，在SCR反應(yīng)器中進行SCR反應(yīng)，第二次脫除煙氣中的NOx，大大提高煙氣的脫硝效率，能實現(xiàn)低于水泥行業(yè)大氣污染物排放標準的排放；由于在布袋除塵器后布置SCR反應(yīng)器，在SCR反應(yīng)器中采用低溫催化劑進行煙氣還原反應(yīng)，不需要過高的溫度也能保證煙氣在SCR反應(yīng)器中的還原反應(yīng)，進而使得SCR反應(yīng)器前的普通的布袋除塵器正常運行，不但解決了催化劑堵塞中毒的問題，其系統(tǒng)簡單、建設(shè)投資少、操作方便，較好地降低了運行成本。
【附圖說明】
[0013]圖1為水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]見圖1，一種水泥回轉(zhuǎn)窯爐煙氣聯(lián)合脫硝裝置，包括新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯1，分解爐2連接水泥回轉(zhuǎn)窯1，預(yù)熱器3連接分解爐2，分解爐2上設(shè)置有還原劑噴槍21，余熱處理裝置4連接預(yù)熱器3，高溫風機5連接余熱處理裝置4，布袋除塵器6連接高溫風機，出口煙道7連接布袋除塵器6，SCR反應(yīng)器8連接出口煙道7，出口煙道上設(shè)置有還原劑噴射格柵71，SCR反應(yīng)器8通過排風機9連接煙囪10，實現(xiàn)了處理后煙氣的排除。
[0015]余熱處理裝置4為SP余熱鍋爐，