降低白灰回转窑尾气NOx浓度的方法与流程

本发明涉及炉窑环保技术领域，特别是一种降低白灰回转窑的烟气中nox含量的炉窑燃烧方法。

背景技术：

根据环保部门的要求，白灰行业烧制白灰的炉窑的尾气中的nox排放标准应为150mg/m³以下。白灰的生产工艺分竖窑工艺和回转窑工艺：竖窑白灰工艺煅烧温度低，燃烧使用的风量较小，工艺简单，一般nox排放量可以达标；对于利用回转窑生产白灰的工艺，如果能够使用高热值转炉煤气配以高挥发分煤粉为主的燃料，也可以达到较好的煅烧效果，尾气nox浓度较低，可以达到环保要求，但使用高热值转炉煤气和高挥发分煤粉的燃料成本价格较高。因此会提高白灰的生产成本，因此大多数厂家不愿意使用上述燃料。在生产白灰时，大多数厂家以焦炉煤气作为主要燃料，低热值转炉煤气为辅助燃料，配以少量挥发分较低的煤粉，为了提高白灰的品质，需要增加白灰煅烧工序、提高煅烧温度，加之原料质量差、焦炉煤气波动频繁等原因，以回转窑生产白灰的工艺中的窑尾尾气中nox含量非常高，排放浓度高达每小时170-280mg/m³，显然不符合环保要求。现有的降低回转窑尾气中nox浓度的方法一般为采用臭氧脱硝工艺、活性焦脱硝工艺或scr技术。其中，臭氧脱硝工艺是指将nox氧化成n2o5，再溶于水中被去除；活性焦脱硝和scr技术是通过将尾气加温，并在催化剂的催化作用下，使nox被还原成n2和h2o。这些工艺虽然可以利用氧化还原反应将尾气中的nox转化为其他物质，但不能从源头上阻止nox的产生，并且还加入其它物质、会产生其它污染物，同时增加白灰产品的成本。并且，臭氧脱硝工艺产生的n2o5仍为有毒物质，如将废水直接排放，仍然对环境造成污染。另外，上述方法都存在工艺和设备复杂、占地面积大、投资及运行成本高的缺点，不能从实质上解决回转窑白灰工艺中的nox排放浓度高、成本高和污染问题。因此，我们现在需要找到一种无需在白灰回转窑后加入额外脱硝环节的、投资和运行成本都比较低的、工艺流程较简单的，且能够从生产源头上降低nox产生量的白灰回转窑。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种降低白灰回转窑尾气nox浓度的方法，并且能够直接使窑内化学反应所产生的nox浓度降低，无需加入额外化学制剂或添加其他脱硝环节、对生产场地要求不高、设备安装和维护成本较低的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种降低白灰回转窑尾气nox浓度的方法，包括含有窑头和窑尾的白灰回转窑，以及设置在窑头上的烧嘴、设置在窑尾上的引风机及尾气烟筒，在白灰回转窑外部、尾气烟筒和窑头之间设置将尾气烟筒中的尾气抽入窑头使尾气重新进入白灰回转窑参与燃烧的系统，具体方案是在尾气烟筒上设置连接有防腐风机的支管，利用防腐风机将尾气烟筒中的部分尾气抽入冷却风机以及冷却器，最终通入白灰回转窑的窑头，使尾气在窑内再次参与燃烧；冷却风机在抽取来自白灰回转窑的尾气同时还抽取来自外界的自然空气，在冷却风机内形成二次风从而进入冷却器,白灰回转窑尾气的体积与来自外界的自然空气的体积之比为1:1-1:2.5。

本发明的技术方案进一步改进在于：二次风占进入白灰回转窑气体总量的75％-85％。

本发明的技术方案进一步改进在于：支管直径与尾气烟筒直径之比为1:4，支管设置在尾气烟筒上距离风机1.5m-2.5m处。

本发明的技术方案进一步改进在于：在支管中设置减少尾气中水分的除水系统。

本发明的技术方案进一步改进在于：冷却器为风冷式冷却器，将二次风的温度降低至50℃以下。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步在于：

本发明能够降低尾气nox浓度的白灰回转窑实现了在nox的产生源头降低其产生量，后续无需再进行如臭氧脱硝法、活性焦脱硝法或scr法等的脱硝环节，仅通过技术方案中的设备连接方法和参数设置，即可实现将nox产生量从280mg/m³降低至120mg/m³以下。整套设备的工作流程使白灰回转窑的尾气得到充分利用，其中没有被防腐风机抽取的尾气，还可以重复利用其热能，从而降低生产整体能耗。

整套设备安装成本仅需80万元人民币，并且后期维护费用不超过每年5000元，远远低于其他脱硝方法设备的安装和维护费用，更加节省了购买脱硝原料，如氨水、脱硝剂、催化剂等每年上百万元的费用，经济效益显著，能够解决国内绝大部分白灰生产厂家希望降低白灰生产过程中nox排放量但却受资金不足限制的问题。

本技术方案中的整套设备占地面积较其他脱硝设备的占地面积小，对场地环境要求不严格。本技术方案对生产工人的操作技能要求较低，仅需在设备第一次安装时调节按照技术方案中规定的参数调节各设备，且冷却风机、循环风机、和排水系统经一次性调试成功后，几年内无需再次调试。

冷却风机上除抽取尾气烟筒中的尾气外，还设置有与外界连通的进风口，使冷却风机同时抽取白灰回转窑中的尾气和来自外界的自然空气，并使抽取尾气与自然空气的体积比为1:1-1:2.5时，且使二次风占进入白灰回转窑气体总体积的75％-85％时，尾气烟筒中排出的尾气中的nox浓度会达到较少的含量，能够符合国家排放标准。

抽取尾气的支管设置在引风机后1.5-2.5m处的烟囱上，并将支管直径与尾气烟筒直径比例设置成1:4，更有利于炉窑尾气顺利均匀分配，减少排出的尾气中的nox浓度。

冷却风机将尾气温度由180℃降低至50℃-80℃，随后冷却器将冷却风机输送的二次风温度降低至50℃以下，可以减小白灰回转窑成品出灰冷却波动，有利于成品灰运输，同时还可以提高白灰品质。

在支管中设置除水系统，可以排除重新进入白灰回转窑中的尾气的水分，有利于提高白灰产品质量。

附图说明

图1是本发明原理框图；

其中，1、白灰回转窑，2、引风机，3、尾气烟筒，4、支管，5、防腐风机，6、冷却风机，7、冷却器，8、回窑风管，9、烧嘴，10、除水系统，11、窑头，12、窑尾。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明降低白灰回转窑尾气中的nox浓度的方法是在白灰回转窑1的尾气烟筒3和窑头11之间设置将尾气烟筒3中的尾气抽入窑头11的尾气回窑系统，此系统设置在白灰回转窑1的外部，使从尾气烟筒3中排出的尾气重新进入白灰回转窑1内参与燃烧。此尾气回窑系统包括主要由窑头11和窑尾12组成的白灰回转窑1，在窑头11上设置有带有喷入空气和燃料的的烧嘴9，在窑尾12上设置有从窑内抽风的引风机2及与引风机连接的尾气烟筒3。白灰生产中使用的主要燃料为焦炉煤气，辅助燃料为低热值的转炉煤气中配以部分挥发分较低的煤粉。

本发明的尾气烟筒3上设支管4，支管4直径与尾气烟筒3直径之比为1:4，支管4设置在尾气烟筒3上距离引风机1.5m-2.5m处。在支管4中还设置除水系统10，以减少尾气中的水分。支管4上连接一防腐风机5，防腐风机5将尾气烟筒3中的部分尾气抽取入支管4并进入冷却风机6，其中冷却风机6在抽取防腐风机5输送来的的尾气的同时，还抽取来自外界的自然空气，在冷却风机6内形成二次风；经二次风在冷却风机内混合后进入冷却器7，最终通入白灰回转窑1的窑头11，在窑内再次参与燃烧。

防腐风机5输送的尾气含氧量约为11％，来自外界的自然空气的含氧量约为21％。冷却风机6抽取尾气与自然空气的体积比为1:1-1:2.5。冷却器7为风冷式冷却器，尾气与自然空气混合形成的二次风通过冷却器7，温度降低至50℃以下，冷却器7的出口通过回窑风管8通入白灰回转窑1的窑头11内进行助燃。同时烧嘴9的中心风孔也向白灰回转窑1中吹入空气进行助燃，通过调节烧嘴9的中心风量大小，使二次风占进入白灰回转窑1气体总体积的75％-85％，从烧嘴9中吹入白灰回转窑1中的中心风量根据白灰回转窑1的漏风量情况，可以占到进入白灰回转窑1气体总体积的5-15％，如果白灰回转窑的漏风量较大，可以使从喷嘴的中心孔中喷入窑头内的助燃空气占进入白灰回转窑1气体总量的5％，如果白灰回转窑密封良好，则可以使从喷嘴的中心孔中喷入窑头内的助燃空气趋近于除二次风外的剩余体积的上限。支管4设置在引风机2后1.5-2.5m处，且支管4的直径与尾气烟筒3的直径之比为1:4。

本发明通过使用尾气回窑燃烧系统，将部分从尾气烟囱中排出的尾气重新通入白灰回转窑的窑头中进行再次燃烧，并通过控制尾气与自然空气的混合比例、二次风占入窑总风量的比二次风回窑温度等工艺参数，在使用成本较低的燃料的情况下仍可以使从尾气烟囱中排入大气中的尾气中的nox浓度大幅降低，下面是本发明部分实施例中有关二次风的工艺参数：

利用本发明的上述控制系统和方法，并通过控制相应的二次风中的尾气的参数，可以控制白灰回转窑所排出的尾气中的nox浓度。如实施例2所示，当尾气与自然空气体积比为1:2.2、二次风入白灰回转窑比例为80％、冷却后二次风温度为45℃时，可以使尾气中nox浓度降到最低90mg/m³。对于产量为18万吨/年的白灰回转窑，尾气与自然空气混合形成的二次风的最佳速度为32000m³/h。当尾气与自然空气的体积比设置为1:2.2、二次风入白灰回转窑比例设置为80％、二次风速度设置为32000m³/h时，冷却风机6抽取尾气的速度应设置为10000m³/h，抽取自然空气的最佳速度应设置为22000m³/h。

实施例6也能够达到非常好的控制nox浓度的效果，实施例6与实施例2的区别在于，二次风中的尾气与自然空气的体积比为1:1、二次风入白灰回转窑的比例为75％、冷却后二次风的温度为40℃。按照以此参数控制尾气回窑燃烧系统时，从尾气烟囱中排出的尾气中的nox浓度能够控制在89mg/m³。