一种氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置及其使用方法与流程

本发明属于氧化铝工业技术及环境工程领域，特别涉及一种氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置及其使用方法。

背景技术：

在氧化铝制备工业，氢氧化铝在焙烧过程中所需的热源由燃料燃烧提供，燃料燃烧时，燃料中的N₂和空气中的N₂在高温下氧化产生NOx，NOx主要是指NO、NO₂及N₂O₃等氮氧化物。NOx的危害性不仅在于它是酸性气体，而且NO会显著破坏臭氧层，NO和NO₂同时也是温室气体，NO和烃在阳光作用下反应造成光化学污染，对人体有毒害作用。

目前的焙烧炉产生的烟气中NOx含量300～400mg/Nm³，随着国家对环境治理越来越严格，就要对烟气中的NOx予以脱除。因此，有必要开发一种脱硝装置，在不影响氧化铝质量的前提下，对NOx进行有效的治理。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可对烟气进行脱硝处理，降低烟气排入大气中的氮氧化物含量的氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置，包括焙烧主炉，所述焙烧主炉的一侧连接于冷却旋风分离器，另一侧连接于焙烧副炉，所述冷却旋风分离器排出的热空气分流分别进入第一支路管和第二支路管，所述第一支路管连接于所述焙烧主炉的底部，所述第二支路管末端连接有风嘴，所述风嘴设置于所述焙烧主炉的中部，所述第二支路管上设有百叶窗电动阀，所述焙烧主炉于所述风嘴的上方还设有雾化喷嘴，所述雾化喷嘴连接于压缩空气管和加液管，用于供药溶液加入所述焙烧主炉内反应，所述焙烧副炉后端连接有预热旋风分离器，所述预热旋风分离器的出风管连接于反应器，所述反应器内装有催化剂，用于供含有氨气的高温烟气于所述反应器内脱硝，所述反应器的底部连接于干燥器。

进一步，所述风嘴或/和所述雾化喷嘴设有多个，环绕的设置于所述焙烧主炉周围，且连通于所述焙烧主炉内部。

进一步，所述加液管连接于计量泵，所述计量泵连接于溶液储罐，所述溶液储罐连接于过滤罐，所述过滤罐连接于溶液泵，所述溶液泵连接于溶药槽，所述溶药槽用于配制药溶液并供给所述加液管。

进一步，所述计量泵与所述加液管之间设有第一阀组，所述溶液储罐与所述计量泵之间设有第二阀组，所述过滤罐与所述溶液泵之间设有第三阀组，所述溶液泵与所述溶药槽之间设有第四阀组。

进一步，所述溶药槽内所溶物为尿素。

进一步，所述焙烧副炉的下方连接有缓冲槽，用于供所述焙烧副炉内的氧化铝进入以延长反应时间，所述缓冲槽连接于流化风管。

进一步，所述反应器连接有多个声波清灰器，所述声波清灰器连接于空气储罐。

进一步，所述反应器的进出口之间设有压差计，所述反应器出口连接有氮氧化物监测仪及氨监测仪。

一种基于上述氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置的使用方法，包括：

正常开启焙烧主炉和焙烧副炉，当温度达到一定后向所述焙烧主炉内投加氢氧化铝，当产量稳定时，调节所述百叶窗电动阀，由所述冷却旋风分离器排出的热空气分流部分进入所述焙烧主炉中部，控制进入所述焙烧主炉底部的空气量；

向所述加液管内通入药溶液，药溶液在所述雾化喷嘴内雾化后进入所述焙烧主炉内，遇高温烟气发生化学反应脱硝；

反应后的烟气经所述焙烧主炉、所述焙烧副炉后进入所述预热旋风分离器内分离，分离后含有氨气的高温烟气经所述出风管进入所述反应器内，在催化剂的作用下发生反应脱硝，脱硝后的烟气进入所述干燥器。

进一步，所述药溶液为尿素溶液，尿素溶液遇高温烟气被分解成氨，高温烟气中的氮氧化物与氨反应生成氮气和水蒸气，含有氨气的高温烟气在催化剂的作用下反应生成氮气和水蒸气。

本发明的有益效果：

通过调节百叶窗电动阀的开度来分流部分热空气，可减少第一支路管进入焙烧主炉底部的空气量，达到少氧燃烧，使焙烧主炉底部燃烧产生的NOx减少，含NOx的烟气随着氧化铝粉在焙烧主炉内上升，上升的高温烟气将来自于加液管的药溶液分解成氨，高温烟气中的NOx与氨反应产生氮气和水蒸气，可以进行脱硝。且含有余量氨气的高温烟气进入反应器时，在反应器内催化剂的作用下发生反应生成氮气和水蒸气，进一步脱硝。上述脱硝装置脱硝率高，两次脱硝可以大幅度降低排入大气的烟气中NOx含量，且减少了氧化铝耗热，降低成本。

附图说明

图1为本发明氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置的结构示意图；

图中，1—冷却旋风分离器、2—第一支路管、3—第二支路管、4—百叶窗电动阀、5—风嘴、6—焙烧主炉、7—加液管、8—雾化喷嘴、9—压缩空气管、10—第一阀组、11—计量泵、12—第二阀组、13—溶液储罐、14—过滤罐、15—第三阀组、16—溶液泵、17—第四阀组、18—溶药槽、19—流化风管、20—缓冲槽、21—焙烧副炉、22—预热旋风分离器、23—出风管、24—反应器、25—声波清灰器、26—空气储罐、27—催化剂、28—干燥器、29—差压液位计、30—压差计、31—氮氧化物监测仪、32—氨监测仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明提供一种氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置，包括焙烧主炉6，焙烧主炉6的一侧连接于冷却旋风分离器1，另一侧连接于焙烧副炉21，冷却旋风分离器1排出的热空气分流分别进入第一支路管2和第二支路管3，第一支路管2连接于焙烧主炉6的底部，使得热空气进入焙烧主炉6下部的燃烧室V19处为氢氧化铝的焙烧提供空气。第二支路管3设置于第一支路管2上方，连接于焙烧主炉6的中部，第二支路管3的末端连接有风嘴5，风嘴5连通于焙烧主炉6内部，为焙烧主炉6中部提供热空气。风嘴5设有多个，环绕的设置在焙烧主炉6周围，在本实施例中，风嘴5设有三个。第二支路管3上设有百叶窗电动阀4，通过调节百叶窗电动阀4的开度来调节第二支路管3上的热空气量，从而调节下部进入第一支路管2供给下部燃烧室V19中的空气量，达到少氧燃烧，使焙烧产生的烟气中NOx减少，从源头上减少NOx的产生。

焙烧主炉6于风嘴5的上方还设有雾化喷嘴8，雾化喷嘴8同时连接于压缩空气管9和加液管7，压缩空气管9为雾化喷嘴8提供压缩空气，加液管7用于供药溶液加入焙烧主炉6内与其中的燃烧烟气反应。雾化喷嘴8设有多个，环绕的设置于焙烧主炉6周围，且连通于焙烧主炉6内部，通过雾化喷嘴8将加液管7加入的药溶液雾化。加液管7连接于计量泵11，计量泵11与所述加液管7之间设有第一阀组10，计量泵11连接于溶液储罐13，溶液储罐13与计量泵11之间设有第二阀组12，溶液储罐13连接于过滤罐14，过滤罐14连接于溶液泵16，溶液泵16与过滤罐14之间设有第三阀组15，溶液泵16连接于溶药槽18，溶药槽18与溶液泵16之间设有第四阀组17，溶药槽18用于配制药溶液并供给加液管7。通过控制上述第一阀组10、第二阀组12、第三阀组15或第四阀组17可以切断或打开供给加液管7的通路。其中溶药槽18内设有搅拌器，在本实施例中，溶药槽18内所溶物为尿素，尿素在溶药槽18内配制成浓度为15％-20％的药溶液，在其它实施例中，也可以是氨水或其它溶液，可被高温烟气分解成氨即可。药溶液被溶液泵16泵入过滤罐14内过滤，过滤罐14滤除药溶液中的水不溶物，过滤罐14内设有自动反清洗器，定期清洗滤芯中累积的杂质。过滤后的药溶液进入溶液储罐13内，溶液储罐13上设有压差液位计29，当液位达到一定高度得到压差液位计29的高限信号后停止溶液泵16。通过计量泵11调节药溶液流量达到一定值后进入雾化喷嘴8，由雾化喷嘴8雾化后进入焙烧主炉6炉腔内参加一系列化学反应达到脱除NOx的目的。当溶液储罐13内液位低于一定值时，由压差液位计29发出低限信号给溶液泵16，溶液泵16继续向溶液储罐13内泵入药溶液，当溶液储罐13内液位达到最高限制时溶液泵16停止，重复此步骤，可以为溶液储罐13持续供给药溶液。雾化的尿素溶液在焙烧主炉6内遇温度为980℃的烟气分解成氨气，氨气与烟气中的NOx反应生成氮气和水蒸气，从而脱硝。

焙烧主炉6的后端连接于焙烧副炉21，焙烧副炉21下方连接有缓冲槽20，缓冲槽20连接于流化风管19，缓冲槽20出口连接冷却系统。焙烧主炉6内氢氧化铝燃烧后形成氧化铝，氧化铝随着气流进入焙烧副炉21内焙烧，焙烧主炉6内焙烧温度可降低，氧化铝在焙烧副炉21内焙烧后进入缓冲槽20内继续反应，通过缓冲槽20延长氧化铝的反应时间，既能够达到原有的焙烧效果，还能够降低焙烧温度，减少了氧化铝耗热，节省的耗热扣除脱硝所需的成本后还有节余，每吨氧化铝节余6元，因此降低了成本。

焙烧副炉21后端连接有预热旋风分离器22，预热旋风分离器22的出风管23连接于反应器24，反应器24内装有催化剂27，用于供含有氨气的高温烟气于反应器24内脱硝。反应器24的底部连接于干燥器28，在本实施例中，干燥器28为文丘里干燥器。焙烧主炉6、焙烧副炉21及预热旋风分离器22排除的含有余量氨、NOx的高温烟气进入反应器24，在催化剂27的作用下与空气发生反应：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

4NO₂+2NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

生成氮气和水蒸气，进一步脱硝。通过上述两次脱硝，总脱硝率达到75％-90％，排入大气的烟气中NOx含量降低到50-100mg/Nm³。反应器24上还连接有多个声波清灰器25，声波清灰器25连接于空气储罐26，由于烟气中含有氧化铝粉尘，长时间积累会堵塞催化剂27缝隙通道，采用声波清灰器25定期清理积累在催化剂27缝隙内的氧化铝粉尘，以免影响催化剂27活性及增加系统阻力。反应器24的进出口之间设有压差计30，由该压差计30监测反应器24内的积尘情况，当反应器24进出口压差增大到一定值，压差计30发出指令给声波清灰器25进行清灰，压差减小到初始值时停止清灰，重复此步骤，对反应器24内的积尘进行清除。反应器24的出口连接有氮氧化物监测仪31及氨监测仪32，监测脱硝后的烟气中氨氮含量，通过此处的监测数值，来调节焙烧主炉6中加液管7的药溶液加入量，以及加入焙烧主炉6底部的热空气含量，使得脱硝效果达到最好。

本发明还提供一种基于上述氧化铝悬浮焙烧炉烟气脱硝装置的使用方法，包括：

前期准备：向溶药槽18内加入定量的热水后，启动溶药槽18的搅拌器，向溶药槽18内投加尿素，将溶液配制成浓度为15％-20％的尿素溶液，配制好的尿素溶液经过第四阀组17、溶液泵16及第三阀组15后进入过滤罐14，过滤罐14滤除尿素溶液中的水不溶物，过滤后的尿素溶液送往溶液储罐13，通过溶液储罐13上的压差液位计29检测溶液储罐13内的尿素容量。当溶液储罐13内液位达到一定高度得到压差液位计29的高限信号后停止溶液泵16，当溶液储罐13内液位低于一定值时，由压差液位计29发出低限信号给溶液泵16，溶液泵16继续向溶液储罐13内泵入尿素溶液，当溶液灌13内液位达到最高限制时溶液泵16停止，重复此步骤，可以为加液管7持续提供尿素溶液。

生产过程：正常开启焙烧主炉6和焙烧副炉21，当温度达到一定后向焙烧主炉6内投加氢氧化铝，氢氧化铝在焙烧主炉6内焙烧形成氧化铝后，随着烟气进入焙烧副炉21内气固分离，当氧化铝经由焙烧副炉21下部时开启缓冲槽20下部的流化风管19。当产量达到稳定后，调节百叶窗电动阀4的开度，由冷却旋风分离器1排出的热空气分流部分进入焙烧主炉6中部，控制进入焙烧主炉6底部燃烧室V19中的空气量，达到少氧燃烧，使焙烧烟气中NOx的含量减少。

当氧化铝悬浮焙烧产量正常后启动第一阀组10、第二阀组12及计量泵11，调节流量达一定值后将溶液储罐13内的尿素溶液加入加液管7，并进入雾化喷嘴8，尿素溶液与压缩空气在雾化喷嘴8内雾化，雾化的尿素溶液进入焙烧主炉6内遇温度为980℃的烟气分解成氨气，氨气与烟气中的NOx反应生成氮气和水蒸气，达到脱硝的目的。

反应后的烟气经焙烧主炉6、焙烧副炉21后进入预热旋风分离器22内分离，分离后含有氨气的高温烟气经出风管23进入反应器24内，在催化剂27的作用下发生反应生成氮气和水蒸气，进一步脱硝，脱硝后的烟气进入干燥器28。经过一段时间后，在催化剂27缝隙通道内积累了一定量的氧化铝粉尘，压差计30监测到反应器24进出口的压差达到一定值后，发出指令开启声波清灰器25进行清灰，从而清理掉积累在催化剂27缝隙内的氧化铝粉尘，以免影响催化剂27活性及增加系统阻力。

本发明通过两次脱硝，总脱硝率达到75％-90％，排入大气的烟气中NOx含量降低到50-100mg/Nm³，大幅度降低了排入大气的烟气中NOx含量，且由于降低了焙烧温度，减少了氧化铝热耗，从而降低了成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。