水泥窑scr烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，将SCR脱硝还原剂通过还原剂喷射装置喷入水泥窑尾预热器上部现有旋风筒之间的对应的上升烟道中，利用上升烟道处来自水泥窑尾的500℃~750℃左右的高温烟气，将还原剂气化成气氨，气氨与高温烟气混合后进入旋风筒，利用旋风筒的旋流作用，加强烟气扰动，使烟气与还原剂的充分混合，再经过预热器出口烟道后进入布置在下游的SCR脱硝装置（9）进行脱氮反应。本实用新型是一种投资和运行成本低、能耗低、安全可靠性高的水泥窑SCR脱硝还原剂气化混合一体化方法及装置。
【专利说明】
水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及烟气脱硝领域，具体是一种水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置。
【背景技术】
[0002]目前SCR脱硝还原剂主要有液氨、氨水和尿素。液氨作还原剂的优点是脱硝系统储罐容积较小，还原剂用量最小，系统投资和运行成本低;缺点是液氨属于危险化学品(危险品编号23003)，氨气有毒、可燃、可爆，对运输和储存条件要求很高，需要经相关消防安全部门审批才能大量储存、使用。采用氨水作还原剂时，氨水溶液常温下为液态，一般不需要作保温和伴热处理，工艺流程简洁，系统能耗低，但需其考虑安全运输和储存。尿素作为还原剂时，其安全性要求较低，可以方便地被运输、储存和使用，但要使尿素分解成气氨需要消耗大量的热量、能耗较大。而氨水兼顾了液氨和尿素特性，特别是对于周边具有氨水副产物的工厂，采用氨水作为脱硝还原剂更具有性价比优势。
[0003]采用20%左右的氨水为还原剂时，首先要将氨水加热气化后再喷入烟道中在催化剂作用下进行化学反应，脱除氮氧化物。目前有几种使还原剂气化的方法包括:(I)使用加热器将环境空气加热，并使它与氨水在一容器中混合，从而使氨水气化；(2)使用装有氨水的釜式换热器罐，它装有气化氨水用的蒸汽盘管，利用蒸汽盘管使氨水气化;(3)氨气提塔，将氨水喷雾到流体一一流体接触塔顶部，而蒸汽送入底部，以及使用烟道气流，烟气气流用鼓风机抽出并送入汽化容器，在该容器中烟道气与氨水混合并使它气化。
[0004]将氨水气化后再经过稀释风稀释后从氨喷射装置喷入反应器前段烟道中，与烟气中NOx混合后进入SCR反应器进行催化还原反应。SCR工艺设计的关键是实现烟气中氮氧化物和还原剂氨的均匀混合，若催化剂入口氨氮比不一致，将会导致还原剂浓度低的区域氮氧化物反应不足，降低催化剂的脱硝效率;还原剂氨浓度高的区域供给过量，氨逃逸增多。烟气和还原剂氨的混合主要靠喷氨混合装置完成，氨/空气混合物在烟气的自然湍流或静态混合气的扰流作用下实现均匀混合。目前，常用的混合装置包括静态混合器、喷氨格栅AIG技术等，整个氨制备混合系统工艺复杂，设备较多，投资成本相应较高。
[0005]【实用新型内容】本实用新型的目的是提供一种投资和运行成本低、能耗低、安全可靠性高的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，充分利用水泥窑现有装置设备，减省了现有SCR脱硝系统中需设置结构复杂的还原剂热解或蒸发设备、还原剂稀释混合设备、优化了喷射系统，简化了脱硝工艺，降低了投资成本。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，包括水泥窑尾预热器自带的Cl级旋风筒、C2级旋风筒、C3级旋风筒、C4级旋风筒、C5级旋风筒，Cl 一 C5级旋风筒按从上至下顺序依次交错排列，其中C4级旋风筒的上升烟道连通至C5级旋风筒，C3级旋风筒的上升烟道连通至C4级旋风筒，C2级旋风筒的上升烟道连通至C3级旋风筒，Cl级旋风筒的上升烟道连通至C2级旋风筒，Cl级旋风筒还通过管路与远端的SCR脱销装置连通，其特征在于:还包括还原剂喷射装置，所述还原剂喷射装置布置在Cl级旋风筒的上升烟道处，或者布置在C2级旋风筒的上升烟道处，或者布置在C3级旋风筒的上升烟道处，还原剂喷射装置向所在的上升烟道中喷入19.5-20.5%浓度的氨水作为还原剂。
[0008]所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述还原剂喷射装置布置在Cl级旋风筒的上升烟道温度为500?600°C的位置处，或者布置在C2级旋风筒的上升烟道温度为600?700 °C的位置处，或者布置在C3级旋风筒的上升烟道温度为700?750 °C的位置处。
[0009]所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述的还原剂喷射装置为含雾化喷嘴的双流体雾化喷枪，双流体雾化喷枪为自动伸缩式或固定式，雾化介质为0.3-0.6MPa的压缩空气。
[0010]所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述的还原剂喷射装置入口分别通过还原剂液体管路与还原剂储存供给装置连通、通过压缩空气管路与压缩空气供给装置连通，所述还原剂储存供给装置向还原剂喷射装置方向上的还原剂液体管路中依次设置有还原剂输送栗、流量计，还原剂输送栗、流量计之间还通过反馈而调节还原剂流量的还原剂调节阀与还原剂储存供给装置连接;所述压缩空气供给装置向还原剂喷射装置方向上的压缩空气管路中依次设置有压缩空气流量计、压缩空气调节阀。
[0011]所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述还原剂喷射装置通过调节喷射压缩空气量和还原剂的量，控制喷射到烟气中还原剂溶液雾化颗粒的尺寸，其尺寸为80-100μπι。
[0012]所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述SCR脱硝装置可以是高温高尘布置方式，也可以是中温中尘布置方式。
[0013]本实用新型将来自SCR脱硝还原剂通过喷射装置喷入水泥窑尾预热器上部现有的Cl或C2或C3级旋风筒上升烟道中，利用上升烟道处来自水泥窑尾的500°C~750°C左右的高温烟气，将还原剂气化或分解成气氨，气氨与高温烟气混合后进入相应的旋风筒，利用旋风筒的旋流作用，加强烟气与还原剂的充分混合，确保还原剂和烟气在到达SCR脱硝装置之前充分混合后再后进入布置在下游的SCR脱硝装置进行脱氮反应。
[0014]本实用新型优点为:
[0015]本实用新型将SCR系统喷射装置设置于水泥窑尾预热器上部的现有旋风筒的上升烟道上，充分利用水泥窑现有装置设备:(1)喷射点距离下游的SCR脱硝装置距离很远，可使烟气与还原剂有充分的混合时间；(2)减省了传统工艺系统中还原剂制备区中的氨蒸发系统设备及氨气缓冲系统设备，仅需设置还原剂储存设备，从而整个氨区系统结构更加简单，大大降低投资成本;(3)减省了传统工艺中的氨空混合设备及稀释设备，降低投资成本;(4)减少场地的占用面积和空间，非常有利于水泥窑在后期脱硝改造中面临的脱硝空间不足的问题；(5)省去了常规制氨工艺中所用电加热或蒸汽加热产生的费用，采用烟气直接加热，降低了运行成本及能量浪费，更具有经济性和环保性。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的装置原理图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0019]如图1，水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化方法及装置，包括:窑尾预热器、预热器旋风筒及其上升烟道、还原剂喷射装置。
[0020]将SCR脱硝还原剂通过还原剂喷射装置8喷入水泥窑尾预热器I上部旋风筒2或3或4之间的对应的上升烟道5或6或7中，利用上升烟道处来自水泥窑尾的500°0750°C左右的高温烟气，将还原剂气化成气氨，气氨与高温烟气混合后进入旋风筒，利用旋风筒的旋流作用，加强烟气扰动，使烟气与还原剂的充分混合，降低还原剂的不均匀性，确保了还原剂和烟气在到达SCR反应器之前充分气化混合后再经过预热器出口烟道后进入布置在下游的SCR脱硝装置9进行脱氮反应。还原剂喷射装置8可布置在窑尾预热器最上部的Cl与C2级旋风筒之间的上升烟道上的A处(温度范围为500?600 °C区间)，或C2与C3级旋风筒之间的上升烟道B处(温度范围为600?700°C区间)，当上述Cl与C2旋风筒之间温度不满足时，也可布置在C3与C4级旋风筒之间的上升烟道中(温度范围为600?700°C区间)。
[0021]还原剂喷射装置8入口分别连通压缩空气管路和还原剂液体管路，还原剂液体管路包括还原剂储存供给装置10、还原剂输送栗10-1、电磁流量计10-2以及还原剂调节阀10-3，压缩空气管路上设有压缩空气供给装置11、压缩空气流量计11-1以及压缩空气调节阀11-2。整套脱硝装置可根据水泥窑的实时NOX浓度变化情况，调节喷射压缩空气量和还原剂的量，同时控制喷射到烟气中还原剂溶液雾化颗粒的尺寸，其尺寸为80-100μπι。还原剂输送栗采用回流加变频的方式来控制氨水的输送量，根据系统主管路上的电磁流量计来控制还原剂调节阀的开度，当阀门开到最大时也不能满足流量要求，则通过变频的方式调节氨水喷射栗的输送量，使送入喷射系统的氨水量达到系统要求。压缩空气管路的压力要保证在
0.3-0.6Mpa范围内才能使还原剂很好的雾化效果，根据管路上的压缩空气流量计来控制，当压力值低于或高于该范围时，调节压缩空气调节阀的开度，使压缩空气压力维持在设定的范围内，以获得良好的雾化效果。
[0022]图2所示为所用的气化/混合装置一一水泥窑尾预热器上部现有的旋风筒及与其连接的上升烟道。水泥窑预热器是由若干级旋风筒换热单元所串联组合。每个旋风筒和其联接管道所构成一级换热单元。脱硝装置运行过程中，将SCR脱硝还原剂通过喷射装置8进入连接管道后，随即被高温烟气气化，同时被上升的烟气流所冲散并与烟气混合。如图2所示。还原剂-烟气混合气流沿切线方向高速进入旋风筒，从而被迫在圆筒体与排气管之间的圆环柱内做选择运动。气体一边旋转，一边向下运动，从圆筒体到锥体，一直延伸到锥体的底端才转折旋转向上，最后从排气管排出。在此，利用旋风筒的旋流作用，加强烟气扰动，使烟气与还原剂的充分混合，确保了还原剂和烟气分气化混合后再从预热器出口烟道进入布置在下游的SCR脱硝装置9进行脱氮反应。
【主权项】
1.水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，包括水泥窑尾预热器自带的Cl级旋风筒、C2级旋风筒、C3级旋风筒、C4级旋风筒、C5级旋风筒，Cl 一 C5级旋风筒按从上至下顺序依次交错排列，其中C4级旋风筒的上升烟道连通至C5级旋风筒，C3级旋风筒的上升烟道连通至C4级旋风筒，C2级旋风筒的上升烟道连通至C3级旋风筒，Cl级旋风筒的上升烟道连通至C2级旋风筒，Cl级旋风筒还通过管路与远端的SCR脱销装置连通，其特征在于:还包括还原剂喷射装置，所述还原剂喷射装置布置在Cl级旋风筒的上升烟道处，或者布置在C2级旋风筒的上升烟道处，或者布置在C3级旋风筒的上升烟道处，还原剂喷射装置向所在的上升烟道中喷入19.5-20.5%浓度的氨水作为还原剂。2.根据权利要求1所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述还原剂喷射装置布置在Cl级旋风筒的上升烟道温度为500?600°C的位置处，或者布置在C2级旋风筒的上升烟道温度为600?700°C的位置处，或者布置在C3级旋风筒的上升烟道温度为700?750 °C的位置处。3.根据权利要求1所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述的还原剂喷射装置为含雾化喷嘴的双流体雾化喷枪，双流体雾化喷枪为自动伸缩式或固定式，雾化介质为0.3?0.6MPa的压缩空气。4.根据权利要求1所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述的还原剂喷射装置入口分别通过还原剂液体管路与还原剂储存供给装置连通、通过压缩空气管路与压缩空气供给装置连通，所述还原剂储存供给装置向还原剂喷射装置方向上的还原剂液体管路中依次设置有还原剂输送栗、流量计，还原剂输送栗、流量计之间还通过反馈而调节还原剂流量的还原剂调节阀与还原剂储存供给装置连接;所述压缩空气供给装置向还原剂喷射装置方向上的压缩空气管路中依次设置有压缩空气流量计、压缩空气调节阀。5.根据权利要求1所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述还原剂喷射装置通过调节喷射压缩空气量和还原剂的量，控制喷射到烟气中还原剂溶液雾化颗粒的尺寸，其尺寸为80-100μπι。6.根据权利要求1所述的水泥窑SCR烟气脱硝还原剂气化/混合一体化装置，其特征在于:所述SCR脱硝装置可以是高温高尘布置方式，也可以是中温中尘布置方式。
【文档编号】B01D53/56GK205412683SQ201620152776
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月29日
【发明人】廖玉云, 王梦瑜, 曹宗平, 甘昊, 毛志伟, 程群
【申请人】合肥水泥研究设计院