一种烧结机烟气干法脱硫尿素溶液直喷脱硝装置的制作方法

本发明涉及一种烟气的脱硫脱硝设备，尤其是涉及一种烧结机烟气干法脱硫尿素溶液直喷脱硝装置，属于环保技术领域。

背景技术：

目前，烧结生产所用的焦粉和煤粉在经烧结机1200℃高温烧制过程中，原料中硫、氮经化学反应生成SO₂、NOx进入烧结烟气，烧结机排放的SO₂、NOx占到国内SO₂、NOx排放总量的很大一部分，是仅次于火电厂的排放源，根据对烧结烟气的分析，有如下特点：

(1)烧结烟气中SO2浓度变化非常快且浓度波动幅度大；

(2)烧结排放的烟气温度通常在100℃～150℃之间波动；

(3)烧结烟气中的粉尘浓度基本上在20g/Nm³至30g/Nm³之间变化；

(4)烧结排放烟气的氧含量在14％～18％之间变化，而且烟气中SO₂浓度的变化与氧含量的变化存在一定的对应关系：氧含量偏低时烟气中的SO₂浓度偏高；氧含量偏高时烟气中的SO₂浓度偏低；

(5)煤中约含有0.5～2％的氮(按质量计)，在燃烧过程中氧化形成NOx；浓度基本上在300mg/Nm³至400mg/Nm³之间变化；

(6)烧结排放烟气的含湿量较大，通常在8％～10.5％之间波动。

综上所述，烧结机的烟气温度相对较低，大多在100～150℃之间，所处的烟气环境条件比较恶劣，如粉尘浓度较高、烟气的氧含量较高、含湿量较大、重金属浓度较高等，烧结机机头烟气SO₂的排放浓度达到2000～3000mg/Nm³，NOx浓度达到300～400mg/Nm³，对环境造成严重污染。

已有技术中，脱硝工艺主要是以氨水为还原剂，采用人工投料，装置自动 化程度不高；然后进行脱除SO₂气体，再进行粉尘颗粒的过滤，其中SO₂气体的脱除方法采用湿法工艺，上述方法存在诸多缺点：

1、脱硝工艺主要是以氨水为还原剂，这种药剂配制装置，采用冷水通过加热器加热到设定温度后，人工投料，进行溶解，装置自动化程度不高，不能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，造成人力物力的浪费；没有设置烟气在线监测控制装置，药剂量随机加入，无法实时监控，不能确保好的脱硝效果，浪费严重，运行成本高；

2、湿法脱硫则采用洗涤塔形式，会产生含高浓度无机氯盐以及重金属的废水，产生二次污染，需配备废水处理系统，投资成本高，运行费用也高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种烧结机烟气干法脱硫尿素溶液直喷脱硝装置，该装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入烟道内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在烟道内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；脱硫剂用量少而且利用率高，循环过程中脱硫剂颗粒在相互摩擦作用下，不断裸露出新表面，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫率高；在整个脱硫过程中，操作温度高于露点，没有腐蚀或冷凝现象，无废水产生，不产生二次污染；具有脱硝、脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度200mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³， 能够吸附烟气中的二恶英、重金属等有害污染物，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。

本发明的技术方案是：一种烧结机烟气干法脱硫尿素溶液直喷脱硝装置，包括烧结机、风箱、烟气在线监测控制装置、电动进风阀、反应塔、布袋除尘器、风机、烟囱，其特征在于：所述烧结机顺序连接风箱、烟气在线监测控制装置、电动进风阀、反应塔、布袋除尘器、风机、烟囱，所述风箱与烟气在线监测控制装置之间连接有电动流量调节阀，所述烟气在线监测控制装置连接PLC控制箱，PLC控制箱连接变频旋转给料机，变频旋转给料机上方连接电子螺旋称，电子螺旋称连接卸料器，卸料器连接尿素颗粒料仓，变频旋转给料机下方与射流混合器上部连接，射流混合器一个侧面通过进水管道与进水电磁阀、进水口连接，射流混合器下部连接溶解箱，溶解箱顶部一侧设有进水流量仪，进水流量仪通过进水管道与进水电磁阀、进水口连接，溶解箱内部设有搅拌机，搅拌机的电机安装在溶解箱顶部，溶解箱内部设有高液位计、低液位计和极低液位计，PLC控制箱通过控制电缆分别与进水电磁阀、进水流量仪、高液位计、低液位计、极低液位计、水泵、尿素溶液输送泵连接，溶解箱通过尿素溶液输送管道连接尿素溶液输送泵，尿素溶液输送泵通过尿素溶液输送管道连接尿素溶液喷入口，在尿素溶液输送泵与尿素溶液喷入口的尿素溶液输送管道中设置有雾化喷嘴，雾化喷嘴通过管道连接水泵，水泵通过管道连接水箱，尿素溶液喷入口位于烧结机烟气主管道的侧壁上，所述烟气在线监测控制装置与电动进风阀进口之间连接旁通管道，旁通管道与风机进口连接，旁通管道上设置有旁通阀，所述电动进风阀出口与反应塔入气口连接，反应塔入气口下部连接有锥形集灰槽，锥形集灰槽连接电动卸灰阀，反应塔入气口上部连接有喉管，喉管上部顺序连接有氢氧化钙喷粉口、喷水口，喷水口通过管道连接水泵，水泵连接水箱， 喷水口上部连接有烟气出口，烟气出口通过进布袋除尘器管道连接布袋除尘器，进布袋除尘器管道上设置有活性炭喷入口，活性炭喷入口通过活性炭喷射管连接混合发生器，混合发生器一路连接高压罗茨风机，混合发生器上方连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接电子螺旋称，电子螺旋称连接卸料器，卸料器连接活性炭料仓，布袋除尘器下部连接空气斜槽，空气斜槽底部连接中压罗茨风机，空气斜槽侧面连接反应塔循环管道，反应塔循环管道一路连接循环进料阀，另一路连接灰仓电动阀，灰仓电动阀连接灰仓，灰仓下部连接电动卸灰阀，反应塔氢氧化钙喷粉口通过氢氧化钙喷射管连接混合发生器，混合发生器一路连接高压罗茨风机，混合发生器上方连接变频旋转给料机，变频旋转给料机连接电子螺旋称，电子螺旋称连接卸料器，卸料器连接氢氧化钙干粉料仓。

本发明的有益效果是：该装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入烟道内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在烟道内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；脱硫剂用量少而且利用率高，循环过程中脱硫剂颗粒在相互摩擦作用下，不断裸露出新表面，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫率高；在整个脱硫过程中，操作温度高于露点，没有腐蚀或冷凝现象，无废水产生，不产生二次污染；具有脱硝、脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度200mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，能够吸附烟气中的二恶英、重金属等有害污染物，使烟气达标排放，避免对环 境造成污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部分放大图。

图3为图1中B部分放大图。

图4为图1中C部分放大图。

图1、图2、图3、图4中，1.烧结机，2.电动进风阀，3.反应塔入气口，4.锥形集灰槽，5.电动卸灰阀，6.喉管，7.氢氧化钙喷粉口，8.喷水口，9.水泵，10.水箱，11.反应塔，12.烟气出口，13.循环进料阀，14.反应塔循环管道，15.灰仓电动阀，16.灰仓，17.电动卸灰阀，18.布袋除尘器，19.空气斜槽，20.中压罗茨风机，21.氢氧化钙干粉料仓，22.卸料器，23.电子螺旋称，24.变频旋转给料机，25.高压罗茨风机，26.混合发生器，27.氢氧化钙喷射管，28.旁通阀，29.活性炭料仓，30.卸料器，31.电子螺旋称，32.变频旋转给料机，33.高压罗茨风机，34.混合发生器，35.活性炭喷射管，36.活性炭喷入口，37.进布袋除尘器管道，38.风机，39.烟囱，40.旁通管道，41.尿素颗粒料仓，42.卸料器，43.电子螺旋称，44.变频旋转给料机，45.进水口，46.进水电磁阀，47.进水流量仪，48.搅拌机，49.射流混合器，50.溶解箱，51.高液位计，52.低液位计，53.极低液位计，54.水箱，55.水泵，56.尿素溶液输送泵，57.尿素溶液输送管道，58.雾化喷嘴，59.尿素溶液喷入口，60.烟气在线监测控制装置，61.PLC控制箱，62.风箱，63.电动流量调节阀，64.烧结机烟气主管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明是一种烧结机烟气干法脱硫尿素溶 液直喷脱硝装置，包括烧结机1、风箱62、烟气在线监测控制装置60、电动进风阀2、反应塔11、布袋除尘器18、风机38、烟囱39，其特征在于：所述烧结机1顺序连接风箱62、烟气在线监测控制装置60、电动进风阀2、反应塔11、布袋除尘器18、风机38、烟囱39，所述风箱62与烟气在线监测控制装置60之间连接有电动流量调节阀63，所述烟气在线监测控制装置60连接PLC控制箱61，PLC控制箱61连接变频旋转给料机44，变频旋转给料机44上方连接电子螺旋称43，电子螺旋称43连接卸料器42，卸料器42连接尿素颗粒料仓41，变频旋转给料机44下方与射流混合器49上部连接，射流混合器49一个侧面通过进水管道与进水电磁阀46、进水口45连接，射流混合器49下部连接溶解箱50，溶解箱50顶部一侧设有进水流量仪47，进水流量仪47通过进水管道与进水电磁阀46、进水口45连接，溶解箱50内部设有搅拌机48，搅拌机48的电机安装在溶解箱50顶部，溶解箱50内部设有高液位计51、低液位计52和极低液位计53，PLC控制箱61通过控制电缆分别与进水电磁阀46、进水流量仪47、高液位计51、低液位计52、极低液位计53、水泵55、尿素溶液输送泵56连接，溶解箱50通过尿素溶液输送管道57连接尿素溶液输送泵56，尿素溶液输送泵56通过尿素溶液输送管道57连接尿素溶液喷入口59，在尿素溶液输送泵56与尿素溶液喷入口59的尿素溶液输送管道57中设置有雾化喷嘴58，雾化喷嘴58通过管道连接水泵55，水泵55通过管道连接水箱54，尿素溶液喷入口59位于烧结机烟气主管道64的侧壁上，所述烟气在线监测控制装置60与电动进风阀2进口之间连接旁通管道40，旁通管道40与风机38进口连接，旁通管道40上设置有旁通阀28，所述电动进风阀2出口与反应塔入气口3连接，反应塔入气口3下部连接有锥形集灰槽4，锥形集灰槽4连接电动卸灰阀5，反应塔入气口3上部连接有喉管6，喉管6上部顺序连接有氢氧化钙喷粉口7、喷水口8，喷水 口8通过管道连接水泵9，水泵9连接水箱10，喷水口8上部连接有烟气出口12，烟气出口12通过进布袋除尘器管道37连接布袋除尘器18，进布袋除尘器管道37上设置有活性炭喷入口36，活性炭喷入口36通过活性炭喷射管35连接混合发生器34，混合发生器34一路连接高压罗茨风机33，混合发生器34上方连接变频旋转给料机32，变频旋转给料机32连接电子螺旋称31，电子螺旋称31连接卸料器30，卸料器30连接活性炭料仓29，布袋除尘器18下部连接空气斜槽19，空气斜槽19底部连接中压罗茨风机20，空气斜槽19侧面连接反应塔循环管道14，反应塔循环管道14一路连接循环进料阀13，另一路连接灰仓电动阀15，灰仓电动阀15连接灰仓16，灰仓16下部连接电动卸灰阀17，反应塔氢氧化钙喷粉口7通过氢氧化钙喷射管27连接混合发生器26，混合发生器26一路连接高压罗茨风机25，混合发生器26上方连接变频旋转给料机24，变频旋转给料机24连接电子螺旋称23，电子螺旋称23连接卸料器22，卸料器22连接氢氧化钙干粉料仓21。

本发明的工作过程：180m²烧结机1，烟气量300000Nm³/h，SO₂的浓度3000mg/Nm³，NOx浓度400mg/Nm³，粉尘浓度30g/Nm³，烟气温度100～150℃；

烧结机1烟气通过风机38的负压作用进入风箱62中，在连接各个风箱62到烧结机烟气主管道64上，设有电动流量调节阀63，用于匹配各风箱62风量，然后进入烧结机烟气主管道64，雾化后的尿素溶液送入尿素溶液喷入口59均匀进入烧结机烟气主管道64内，在烧结机烟气主管道64内，尿素和烟气中的氮氧化物发生化学反应，在烧结机烟气主管道64内NOx被还原为N₂和水；经过脱硝处理的烧结机1烟气由风机38的作用进入脱硫塔11，烟气进入脱硫塔11后在喉管6处得到加速，高速气流在脱硫塔11内形成强烈的湍流，产生高效充分的气-固接触；经过脱硫处理的含有高浓度粉尘的烟气从脱硫塔11上部烟气出 口12出来后，进入后部的布袋除尘器18内进行除尘净化，经过净化的烟气流出布袋除尘器18，通过风机38和净烟道进入烟囱39外排；

由尿素颗粒料仓41、卸料器42、电子螺旋称43、变频旋转给料机44等组成的尿素颗粒输送装置；烟气在线监测控制装置60对焚烧炉1的烟气量及生成NOx的量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算尿素的消耗量，经电子螺旋称43称重计量后，通过变频旋转给料机44，根据工况，用改变转速的方式调整输送量，尿素颗粒从变频旋转给料机44中输出后，经过射流混合器49在溶解箱50中混合；运行时，射流混合器49顶端的喷嘴喷出的水流形成了一层转动的水膜，尿素颗粒从上端落到水膜上，并随着水膜旋转下落，在此过程中尿素颗粒被润湿；

在溶解箱50里有三个液位计，分别为高液位计51、低液位计52和极低液位计53，正常工作状态在高、低液位之间，到低液位时系统自动开启进水电磁阀46，同时开启变频旋转给料机44和搅拌电机48，变频旋转给料机44、进水电磁阀46的运行时间由PLC程序根据制备浓度自动控制，这种运行方式可以很好的保证配制药液的浓度；

制备浓度通过PLC控制箱61面板上的触摸屏控制器根据用户要求来进行设定，从而使溶药过程能够在线进行，并保证了溶液浓度的精度；

当出现异常情况时，系统将自动停止运行并发出报警信号。当极低液位动作时，系统将自动报警，这一设计是为了在断水的情况下保护尿素溶液输送泵56，防止尿素溶液输送泵56干抽；

在进水系统里配置的进水流量仪47，实时输出进水流量的信号，PLC根据进水流量的变化随时调整尿素颗粒量，保证系统制备的尿素溶液的浓度为35％～40％，另外系统在断水或者低流量的情况下变频旋转给料机44将自动停止运行， 避免浪费尿素颗粒，降低运行成本和便于自动化管理；

配制成浓度为35％～40％的尿素溶液通过尿素溶液输送泵56进入尿素溶液输送管道57，在尿素溶液输送管道57中通过雾化喷嘴58喷入雾化水，使尿素溶液的浓度稀释为3％～5％，雾化后的尿素溶液送入尿素溶液喷入口59均匀进入烧结机烟气主管道64内，在烧结机烟气主管道64内，尿素和烟气中的氮氧化物发生化学反应：

2CO(NH₂)₂+4NO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

4CO(NH₂)₂+4NO₂＝6N₂+gH₂O+2CO₂

在烧结机烟气主管道64内NOx被还原为N₂和水；

烧结机1的烟气经脱硝处理后，通过风机38的负压作用进入反应塔11，烟气进入反应塔11后在喉管6处得到加速，高速气流在反应塔11内形成强烈的湍流，产生高效充分的气-固接触；经过反应塔11经脱硫处理的含有高浓度粉尘的烟气从反应塔11上部烟气出口12出来后，进入后部的布袋除尘器18内进行除尘净化，经过净化的烟气流出布袋除尘器18，通过风机38和净烟道进入烟囱39外排；当进入布袋除尘器18的烟气温度超过布袋的工作温度时，打开旁通阀28，关闭电动进风阀2，使烟气通过旁通管道40进入风机38，通过烟囱39排出，保护布袋；

由氢氧化钙干粉料仓21、卸料器22、电子螺旋称23、变频旋转给料机24、高压罗茨风机25、混合发生器26、氢氧化钙喷射管27等组成的氢氧化钙喷射装置；根据烧结机1的烟气量及生成硫化物的量，计算Ca(OH)₂的消耗量，经电子螺旋称23称重计量后，通过变频旋转给料机24，根据工况，用改变转速的方式调整输粉量，输粉量送入混合器26，来自高压罗茨风机25的风力，将落入混合器26的粉料通过氢氧化钙喷射管27送入氢氧化钙喷粉口7进入反应塔11内， 在反应塔11内，弥漫在烟气中的氢氧化钙颗粒在相互摩擦作用下，不断把氢氧化钙颗粒表面生成的(亚)硫硫钙去除，使颗粒内部的氢氧化钙不断裸露出新表面，使脱硫反应不断充分地进行下去，烟气中的SO₂的脱除效率高，由于SO₃、HF、HCL等硫性气体比SO₂更易与氢氧化钙发生反应，反应塔11内SO₃、HF、HCL的脱除效率能够达到98％以上；在反应塔11内反应后的氢氧化钙通过空气斜槽19、反应塔循环管道14与反应塔11进行氢氧化钙反复循环，其循环量通过循环进料阀13控制，空气斜槽19底部设有中压罗茨风机20，将空气斜槽19中的氢氧化钙始终处于悬浮状态，确保发生好的脱除反应，当脱硫运行一段时间后，打开灰仓电动阀15，将脱硫产物、烟气中的粉尘进入灰仓16，通过电动卸灰阀17排出循环系统，氢氧化钙输送系统将氢氧化钙反复循环与烟气接触，循环倍率达100～200倍，氢氧化钙利用率高；

在上述的工艺过程中发生一系列的化学变化：

Ca(OH)₂+SO₂+1/2H₂O→CaSO₃.1/2H₂O+H₂O

Ca(OH)₂+SO₃+H₂O→CaSO₄.2H₂O

Ca(OH)₂+2HCL→CaCL₂.2H₂O

Ca(OH)₂+2HF→CaF₂.2H₂O

CaSO₃.1/2H₂O+1/2O₂+2/3H₂O→CaSO₄.2H₂O

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

反应塔11内混合物的干燥相对均匀，循环氢氧化钙具有极好的流动性，能确保反应塔11中工况的稳定；脱硫过程中因结团而变得较粗的颗粒在重力的作用下落在反应塔锥形集灰槽4中，经反应塔底部电动卸灰阀5排出；

布袋上二次脱硫反应：在负压的作用下，Ca(OH)₂粉末吸附在布袋表面形成一层Ca(OH)₂粉层，与进入除尘器的含硫烟气进一步反应。在反应过程中，采用 除尘器进、出口压力差来控制清灰频率，当压力差超过设定的上限时，对布袋进行清灰，以便Ca(OH)₂粉末不断吸附在布袋表面与含硫烟气反应。Ca(OH)₂反复循环与烟气接触，Ca(OH)₂利用率高，提高脱硫效率；

由活性炭料仓29、卸料器30、电子螺旋称31、变频旋转给料机32、高压罗茨风机33、混合发生器34、活性炭喷射管35等组成活性炭的喷射装置；根据烧结机1的烟气量及生成二恶英、重金属等有害物质的量，计算活性炭的消耗量，经电子螺旋称31称重计量后，通过变频旋转给料机32，根据工况，用改变转速的方式调整活性炭输送量，活性炭送入混合器34，来自高压罗茨风机33的风力，将落入混合器34的活性炭通过活性炭喷射管35送入活性炭喷入口36进入进布袋除尘器管道37内，喷入的活性炭对烟气中的二恶英及重金属等有害物质进行吸附；

在水箱10中的工业用水通过水泵9泵入反应塔11的喷水口8中，水以雾状喷出，提高Ca(OH)₂与SO₂、SO₃、HF、HCL等酸性气体传热、传质速率，发生中和反应，去除烟气中的酸性气体，提高脱硫效率；

由此可见，本发明装置将配制的尿素水溶液作为药剂喷入烟道内，药剂优先与烟气中的氮氧化物进行化学还原反应，在烟道内NOx被还原为N₂和水，从而达到降低氮氧化物排放浓度的目的，其自动化程度高，能满足大烟气量脱除氮氧化物时对药剂的连续需要，节约人力物力；烟气在线监测控制装置对烟气中的NOx含量进行检测，并反馈到PLC控制系统，PLC控制系统计算后控制变频旋转给料机、进水电磁阀，调节尿素、水的投加量，保证配制药液的浓度，确保好的脱硝效果，避免浪费，降低运行成本；脱硫剂用量少而且利用率高，循环过程中脱硫剂颗粒在相互摩擦作用下，不断裸露出新表面，使脱硫反应不断充分地进行，脱硫率高；在整个脱硫过程中，操作温度高于露点，没有腐蚀或 冷凝现象，无废水产生，不产生二次污染；具有脱硝、脱硫效率高，投资运行费用低，可靠性高，能耗低，维护易，占地面积小，系统使用寿命长等优点，SO₂的排放浓度200mg/Nm³，NOx的排放浓度80mg/Nm³，粉尘排放浓度15mg/Nm³，能够吸附烟气中的二恶英、重金属等有害污染物，使烟气达标排放，避免对环境造成污染。