一种用于碳电极敞开式焙烧炉燃烧区脱硝的装置的制作方法

本实用新型涉及碳电极焙烧生产领域，具体涉及适用于碳电极焙烧生产的焙烧系统烟气的净化处理，即一种用于碳电极敞开式焙烧炉燃烧区脱硝的装置。

背景技术：

在碳电极焙烧生产过程中，基本使用敞开式焙烧炉，焙烧生产过程中会产生大量的氮氧化物，而氮氧化物对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗臭氧的一个重要因子。

现有脱硝技术中，采用的方法是在总烟道中收集烟气，利用氨水稀释液进行湿法脱硝，其缺点是建设投资较高、脱硝效率只有30-50％、存在氨水泄露的危险性。

其他行业燃烧区脱硝典型的方法有选择性非催化还原脱硝(SNCR)和选择性催化还原脱硝(SCR)。

其中SNCR法选择性非催化还原法是一种不使用催化剂，在850～1100℃温度范围内还原NOx的方法。最常使用的药品为氨和尿素。一般来说，SNCR脱硝效率对大型燃煤机组可达25％～40％。由于该法受锅炉结构尺寸影响很大，多用作低氮燃烧技术的补充处理手段。其工程造价低、布置简易、占地面积小，适合老厂改造，新厂可以根据锅炉设计配合使用。

SCR法是目前最成熟的烟气脱硝技术,它是一种炉后脱硝方法，是利用还原剂(NH3,尿素)在金属催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成N₂和H₂O,而不是被O₂氧化,故称为"选择性"。世界上流行的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR 2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能,在催化剂的作用下将NOx(主要是NO)还原为对大气没有多少影响的N₂和水,还原剂为NH₃。前述两种脱硝方法主要适用于大型燃煤机组、锅炉，对于碳电极敞开式焙烧炉，受其结构和生产特点所限，目前暂时还没有成熟稳定应用案例。对于敞开式焙烧炉，其设备特点是可以参见图3所示的焙烧炉结构平面简图，其中炉子由n条火道和n-1个料箱组成，通常n＝7-16，每条火道独立燃烧，即每台炉由7-16个小炉膛构成；

敞开式焙烧炉的工作时，火焰沿标示方向运行，每个物理位置的温度是按照一定曲线升温和降温的，且每条火道温度独立控制，所产生的的烟气量是不同的。

因此，碳电极敞开式焙烧炉在燃烧区脱硝其困难在于

1、整个火焰区域的不固定性，火焰区域随产品烧成进度推进式向前移动，即适应于脱硝剂进行还原反应的温度区间是变化位置的；

2、敞开式焙烧炉火道数一般为7-16条，相当于7-16个独立的炉膛，炉膛截面宽度只有310mm，且每条火道排除的烟气量是不同的，即需要的脱硝剂量也是不同的。

3、由于火道(炉膛)截面狭小，加入脱硝剂后温度波动难以控制。以上特点制约了在火焰区域内进行脱硝处理，致使碳电极敞开式焙烧炉燃烧区域内脱硝的方法和装置成为空白。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种在敞开式焙烧炉燃烧区脱硝的装置。

本实用新型提供的脱硝装置包括脱硝剂料仓、给料装置、压缩空气调节站、在线烟气监测装置和喷枪；

所述脱硝剂料仓和给料装置连接，所述给料装置通过管路和喷枪连接，所述喷枪设置于敞开式焙烧炉火道位置内，所述压缩空气调节站通过管路和所述给料装置连接。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述脱硝剂料仓和给料装置连接，所述给料装置通过管路和喷枪连接，所述喷枪设置于敞开式焙烧炉700-1100摄氏度区间的火道位置内，所述压缩空气调节站通过管路和所述给料装置连接。

本实用新型焙烧炉内进行了如下的反应：

脱硝剂+NOx→N₂+H₂O↑

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述脱硝装置还包括中央控制系统，所述中央控制系统收集出风口烟气成分信号、脱硝剂料仓料仓内脱硝剂的存量信号和敞开式焙烧炉室内温度信号。在本实用新型的一实施例内，所述装置包括中央控制系统，所述中央控制系统收集出风口烟气成分信号、料仓内脱硝剂的存量信号，并根据烟气成分信号来控制压缩空气调节站的压缩空气的流量和脱硝剂料仓的脱硝剂进料量，同时所述中央控制系统收集敞开式焙烧炉室内温度信号，并计算喷枪所插入敞开式焙烧炉的位置。当采用中央控制系统实现前述功能时，明显可以提高控制的精确度。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述脱硝装置还包括设置于出风口的气体传感器、设置于脱硝剂料仓内的料位传感器和设置于焙烧炉室内的温度传感器。所述出风口的气体传感器可以为常规的传感器，其可以用于收集出风口烟气成分。所述料位传感器可以用于收集脱硝剂料仓料仓内脱硝剂的存量。所述温度传感器可以用于收集敞开式焙烧炉室内温度。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述压缩空气调节站的压缩空气的流量和脱硝剂料仓的脱硝剂进料量根据烟气成分而调节。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述喷枪的位置根据敞开式焙烧炉室内温度而调节。所述脱硝剂料仓的脱硝剂进料量与燃烧温度和烟气量有关，本领域技术人员可以根据上述两项指标来计算出脱硝剂总量，再根据生产工艺中温度的逐渐变化以及烟气的成分信号，动态调节进料量。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述喷枪能将脱硝剂与空气混合物充分混合形成雾化状喷入敞开式焙烧炉与烟气反应。

作为前述脱硝装置的进一步优选，压缩空气和脱硝剂的混合物喷入直接覆盖或最终覆盖整个烟气流横截面，烟气与脱硝剂能够充分接触。

前述的数值仅为实用新型人在实践中发现的具有优异效果的数值，在实际的脱硝实践中本领域技术人员可以根据炉室的火道对其进行调整。

作为前述脱硝装置的进一步优选，所述压缩空气调节站出口的压缩气体压力为0.2-0.6MPa。

本实用新型利用脱硝剂净化敞开式焙烧炉烟气的装置内，脱硝剂的喷入与烟气成分信号形成半闭环系统，喷入量可以由理论计算值定一个预设值，当监测到尾气成分NO_X含量偏大时，加大脱硝剂的喷入量或频率。

本实用新型利用脱硝剂净化敞开式焙烧炉烟气的装置内，喷枪的插入位置是根据控制系统采集到的敞开式焙烧炉温场来决定位置的，在温度升高时可以通过移动喷枪的位置来实现对于燃烧过程的控制，如将喷枪的位置远离火焰移动方向。

本实用新型还提供了一种用于碳电极敞开式焙烧炉燃烧区脱硝的方法，包括：

将脱硝剂使用压缩空气正压或负压输送至喷枪，所述喷枪的喷入位置为火焰移动方向700-1100摄氏度区间的火道位置。

作为上述技术方案的更好的选择，所述压缩空气和脱硝剂的混合物雾化后直接覆盖或最终覆盖整个烟气流横截面，使烟气与脱硝剂能够充分接触。

作为上述技术方案的更好的选择，所述方法进一步包括采集敞开式焙烧炉烟气内NOx的含量，并根据NOx的含量调节脱硝剂的喷入量。

作为上述技术方案的更好的选择，所述方法进一步包括根据控制系统采集到的敞开式焙烧炉温度决定喷枪的插入位置。

作为上述技术方案的更好的选择，所述脱硝剂的喷入量为15-18kg/t。

本实用新型能够跟随敞开式焙烧炉火焰移动顺序进行跟踪式脱硝，并根据烟气中氮氧化物含量自动调整并精确控制脱硝剂加入量。本实用新型的脱硝方法，解决了传统脱硝工艺中氨水泄露的隐患，使用的脱硝剂能够与烟气中的氮氧化物进行充分的还原反应，能够实现脱硝并保证炉温的平稳。

本实用新型相对于传统的脱硝装置和脱硝方法具有如下的优点：

1、传统脱硝法装置安装相对较为复杂难，系统多、工艺复杂；而本实用新型方法和装置安装相对传统脱硝法装置简单。

2、传统脱硝法还原剂氨水为危险化学品，运输、储存危险性高；而本实用新型方法和装置脱硝剂为固态粉末状，运输、储存安全、方便，入炉后负压操作，不存在氨泄漏、逃逸隐患。

3、传统脱硝法设备多运行维护复杂，传统脱硝法比本实用新型方法和装置年耗电、耗水多约20％。

4、传统脱硝法脱硝率一般30％-50％，并随运行时间加长降低，达不到排放标准；而本实用新型方法和装置脱硝率一般80％-90％，净化后烟气NOx含量可控制在25---45mg/m³。

5、本实用新型设备为移动式，备用设备可独立吊装，不存在因检修而停脱硝设备的隐患，实现了全生产时段脱硝。

附图说明

图1、本实用新型脱硝方法示意图。

图2、本实用新型脱硝装置效果图。

图3、碳电极敞开式焙烧炉示意图。

附图标识：

1.中央控制系统；2.脱硝剂料仓；3.给料装置；4.压缩空气调节站；5.在线烟气监测装置；6.引风机；7.敞开式焙烧炉；8.烟囱；9.喷枪.

具体实施方式

如下将结合附图对本实用新型进行进一步的解释，其仅用做对本实用新型的解释而并非限制。

本实用新型所称的脱硝剂为碳电极敞开式焙烧炉专用产品。

请参见图1，本实用新型提供的脱硝装置包括：脱硝剂料仓2、给料装置3、.压缩空气调节站4、在线烟气监测装置和喷枪。

所述脱硝剂料仓2和精准给料装置3连接，所述给料装置3通过管路和喷枪9连接，所述喷枪9插入敞开式焙烧炉内。所述喷枪应插入敞开式焙烧炉内的合适位置，所述合适位置非固定位置，其应当根据敞开式焙烧炉室内动态温场变化而调整。

所述喷枪9能将脱硝剂与空气混合物充分混合形成雾化状喷入敞开式焙烧炉与烟气反应。

所述脱硝装置还可包括设置于出风口的气体传感器、设置于脱硝剂料仓内的料位传感器和设置于焙烧炉室内的温度传感器。所述出风口的气体传感器可以为常规的传感器，其可以用于收集出风口烟气成分。所述料位传感器可以用于收集脱硝剂料仓料仓内脱硝剂的存量。所述温度传感器可以用于收集敞开式焙烧炉室内温度。

前述脱硝装置的进一步优化还可包括中央控制系统1，所述中央控制系统1收集出风口烟气成分信号、料仓内脱硝剂的存量信号，并根据烟气成分信号来控制压缩空气调节站压缩空气的流量和料仓的脱硝剂进料量，所述中央控制系统1还收集敞开式焙烧炉温度信号，并计算喷枪9所插入敞开式焙烧炉的位置。当采用中央控制系统实现前述功能时，明显可以提高控制的精确度。

所述料仓的脱硝剂进料量与燃烧温度和烟气量有关，本领域技术人员可以根据上述两项指标来计算出脱硝剂总量，再根据生产工艺中温度的逐渐变化以及烟气的成分信号，动态调节进料量。

前述脱硝装置的进一步优选，所述喷枪能将脱硝剂与空气混合物充分混合形成雾化状喷入敞开式焙烧炉与烟气反应。

作为前述脱硝装置的进一步优选，压缩空气和脱硝剂的混合物喷入后直接覆盖或最终覆盖整个烟气流横截面，烟气与脱硝剂能够充分接触。

前述的数值仅为实用新型人在实践中发现的具有优异效果的数值，在实际的脱硝实践中本领域技术人员可以根据燃烧情况对其进行调整。

所述压缩空气调节站出口的压缩气体压力可以进一步优化为0.2-0.6MPa。

所述喷枪的喷入位置可以优化为火焰移动方向700-800摄氏度区间的火道位置内。

所述喷枪的喷入位置可以优化为火焰移动方向800-900摄氏度区间的火道位置内。

所述喷枪的喷入位置可以优化为火焰移动方向900-1000摄氏度区间的火道位置内。

所述喷枪的喷入位置可以优化为火焰移动方向1000-1100摄氏度区间的火道位置内。

本实用新型利用脱硝剂净化敞开式焙烧炉烟气的装置内，脱硝剂的喷入与烟气成分信号形成半闭环系统，喷入量可以由理论计算值定一个预设值，当监测到尾气成分NO_X含量偏大时，加大脱硝剂的喷入量或频率。

本实用新型利用脱硝剂净化敞开式焙烧炉烟气的装置内，喷枪的插入位置是根据控制系统采集到的敞开式焙烧炉温场来决定位置的，在温度升高时可以通过移动喷枪的位置来实现对燃烧过程的控制，如将喷枪的位置远离火焰移动方向。

本实用新型还提供了一种利用脱硝剂净化敞开式焙烧炉烟气的方法，包括将脱硝剂使用压缩空气正压或负压输送至喷枪，所述喷枪的喷入位置为火焰移动方向700-1100摄氏度区间的火道位置内。

作为上述技术方案更好的选择，所述压缩空气和脱硝剂的混合物雾化后直接覆盖或最终覆盖整个烟气流横截面，烟气与脱硝剂能够充分接触。

作为上述技术方案更好的选择，所述方法进一步包括采集敞开式焙烧炉烟气内NOx的含量，并根据NOx的含量调节脱硝剂的喷入量。

实用新型人进行了脱硝效果实测，采用不同的温度区间喷入脱硝剂，可以实现不同的脱硝效果。实用新型人在实际的脱硝过程中发现在火焰移动方向800-850或851-900摄氏度的区间喷入脱硝剂，其脱硝效果会更好，分别可以达到40-46mg/m³和25-45mg/m³的排放效果。

利用上述的脱硝装置和脱硝方法，最低可以实现末端烟气中NOx含量降低至25-45mg/m³，这相比普通的达标烟气含量100mg/m降低了55-75％，并且经过实用新型人的多次尝试，本实用新型的脱销方法可以长时间运行，并且其脱硝的效率可以维持在40-50％这一稳定的区间内，能够长期稳定保证敞开式焙烧炉烟气脱硝效果。