专利名称：一种用于干法水泥生产线的sncr脱硝系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水泥窑炉排放污染物控制技术，尤其涉及一种在特定的条件下高效脱除氮氧化物的水泥窑炉烟气脱硝系统。
背景技术：
目前，我国拥有水泥企业近5000家，产量已连续多年位居世界首位。2010年全国累计水泥总产量18.7亿吨，其中，新型干法水泥比重达到80%。数据表明，截至2010年年底，采用国内技术和装备建设的新型干法水泥生产线已经达1300多条，日产4000吨、5000吨水泥生产线占60%左右，总计800多条生产线。“十二五”期间，氮氧化物被列入约束性指标体系，要求排放总量削减10%。水泥行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的17%左右，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户，排放浓度一般在800 IlOOmg/ N m3，较国际先进水平有较大差距。工信部特别针对水泥行业大气污染现状，制订发布了《关于水泥工业节能减排的指导意见》，要求水泥行业氮氧化物到“十二五”末在2009年的基础上降低25%，要求新建或改扩建水泥(熟料)生产线项目必须配置脱硝装置。水泥生产项目氮氧化物排放量标准极大提高。由于2011年的 排放量不降反升，更让起步较晚的水泥行业承载的氮氧化物减排压力升级。2011年12月15日，国务院正式出台了国发〔2011〕42号《国家环境保护“十二五”规划》，明确了水泥业为降氮脱硝的重点行业之一，确立了水泥行业降氮脱硝的目标和措施，以进一步加强氮氧化物的污染防治。毫无疑问，“十二五”期间水泥行业将成为我国氮氧化物控制重点领域。对于水泥工业烟气，采用SCR (selective catalytic reduction,选择性催化还原)，尽管脱硝效率很高，但SCR需要使用和消耗价格昂贵的贵金属催化剂，且由于水泥企业废气的粉尘浓度很高，碱金属含量较高，易使催化剂中毒和堵塞，因此SCR技术用于水泥窑的氮氧化物减排尚未成熟。实践证明，SNCR (selective non-catalytic reduction,选择性非催化还原)是适合水泥厂脱硝的最佳方法。
发明内容针对上述现有水泥工业烟气脱硝技术，本实用新型的目的在于针对相应的水泥生产线，提供了一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，提高原有脱硝效率的同时更加能够适应水泥生产工况变化。本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，包括燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道，燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道上分别设有喷枪系统，各喷枪系统并成喷射系统，喷射系统与还原剂来料系统相连，所述的还原剂来料系统包括与喷射系统连接的静态混合器和空气压缩机，静态混合器一路连接稀释水罐另一路连接还原剂溶液缓冲罐，还原剂溶液缓冲罐同时连有尿素溶解罐和氨水储存罐。所述的燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道上分别布置有多层喷枪系统。所述的喷枪系统包括喷枪，喷枪上设有气动推进装置和套筒，气动推进装置与空气雾化器相连。所述的喷枪与套筒间隙处设有积灰吹扫装置。所述的积灰吹扫装置是布置于喷枪外部的空气炮，用于吹扫喷枪套筒空隙的积灰。所述的还原剂来料系统上设有变换还原剂加入种类的控制模块。本实用新型针对水泥工业烟气的特点以及企业实际运行的方便考虑，采用两种尿素和氨水，作为脱硝的还原剂，以氨水为主。当氨水运输受阻或是其他方面的原因氨水供应出现问题时，可以采用尿素作为替代 ，两种还原剂可以根据需要进行电动切换。以尿素为还原剂时，成品袋装尿素由运输车运输至脱硝工艺设备间尿素存储区储存。袋装尿素通过葫芦送至溶解罐平台，在平台上采用人工方式拆袋并倒入溶解罐。溶解水与尿素在溶解罐内混合，通过搅拌器和蒸汽加热的方式加速尿素的溶解。通过阀门控制给水量及尿素供给量，配制一定浓度的尿素溶液。溶解后的尿素溶液通过尿素溶液供给泵输送至缓冲罐储存备用。为了提高水泥烟气脱硝的效率，根据相应的计算与试验，分别在水泥生产窑炉的窑尾上升烟道的具有适当的温度窗口的部位、水泥分解炉燃烧室具有适当的温度窗口的部位以及水泥分解炉混合烟道具有适当的温度窗口的部位，布设相应数量与形式的雾化喷枪。从而增大了还原剂与烟气的混合成度，延长了还原剂在炉内的停留反应时间，在原有的脱硝工艺的基础上，提高了脱硝效率。同时，根据在线监测系统反馈的运行工况及窑炉出口、分解炉出口烟气中氮氧化物含量的变化，可以有选择性地采用不同位置的喷枪，向炉内喷射还原剂，从而在保证脱硝效率的前提下，更加精确的控制还原剂的用量，减少运行成本，此外，能够延长喷枪的使用寿命。针对水泥烟气含尘量高的特点，以往气动或电动式喷枪在使用过程中，在喷枪推进的套筒空隙，容积造成积灰的现象，本实用新型采用了新型喷枪防积灰结构，即在喷枪的外部布置一套空气炮装置，间歇性的向喷枪的套筒空隙处吹扫，防止了积灰现象的发生，保证了喷射系统的正常运转，稳定了脱硝系统的运行。所述积灰吹扫装置为适用于新型干法水泥生产线SNCR工艺的空气炮。本实用新型的有益效果在于:1、相对于原有的SNCR技术,本实用新型大大提闻了脱硝效率；2、相对于SCR技术，本实用新型降低了氨逃逸率，同时还大大节省了占地面积，缩短了建设周期，降低了投资成本；3、相对于原有的SNCR技术，本实用新型大大提高了脱硝系统稳定性，减少了系统运行费用，降低了运行成本；4、本实用新型适用于水泥窑炉系统尾部烟气脱硝，符合国家有关控制水泥窑炉NOX排放的环保导向，有着广阔的应用空间和巨大的市场价值。
图1为本实用新型的系统结构图；图2为喷射系统结构图；图3为喷枪系统结构图；图4为积灰吹扫装置结构图。其中，1、尿素溶解罐；2、氨水储存罐；3、稀释水罐；4、还原剂溶液缓冲罐；5、静态混合器；6、空气压缩机；7、控制模块；8、多层喷枪系统；9、燃烧室；10、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道；11、水泥分解炉混合烟道；12、气动推进装置；13、套筒；14、积灰吹扫装置；15、喷枪；16、空气雾化器，17.套筒间隙。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，包括燃烧室9、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道10、水泥分解炉混合烟道11，燃烧室9、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道10、水泥分解炉混合烟道11上分别设有喷枪系统，各喷枪系统并成喷射系统，喷射系统与还原剂来料系统相连，所述的还原剂来料系统包括与喷射系统连接的静态混合器5和空气压缩机6，静态混合器5 —路连接稀释水罐3另一路连接还原剂溶液缓冲罐4，还原剂溶液缓冲罐4同时连有尿素溶解罐I和氨水储存罐2。燃烧室9、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道10、水泥分解炉混合烟道11上分别布置有多层喷枪系统8。所述的喷枪系统包括喷枪15，喷枪15上设有气动推进装置12和套筒13，气动推进装置12与空气雾化器16相连。积灰吹扫装置14是布置于喷枪外部的空气炮，用于吹扫喷枪套筒空隙的积灰。所述的还原剂来料系统上设有变换还原剂加入种类的管路控制系统，该控制系统由整个工艺的控制模块7调节，控制模块为DCS控制器。水泥窑炉烟气氮氧化物控制工艺:以氨水为还原剂时，20%质量浓度的氨水由槽车运输至厂区后，在氨水加注泵的作用下，进入氨水储存罐2储存，再经氨水溶液供给泵输送至还原剂溶液缓冲罐4储存备用。通过供氨泵将氨水储存罐2中的氨水输送到还原剂溶液缓冲罐4中。在进行SNCR脱硝时，溶液输送泵将质量氨水溶液从还原剂溶液缓冲罐4中抽出，与来自稀释水罐3的除盐水在静态混合器5中混合稀释成一定浓度的氨水溶液(浓度可在线调节，浓度调节范围是5% 20%)。稀释后的氨水溶液被输送到炉前SNCR喷枪处，氨水溶液在输送泵的压力作用下，通过喷枪时，经机械雾化成小液滴，同时由空气压缩机6提供的压缩空气进入喷枪，在较大的压力与速度下，进一步将还原剂液滴雾化变小，最终，将氨水溶液喷入具有合适脱硝温度窗口的燃烧室9、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道
10、水泥分解炉混合烟道11，使还原剂液滴与烟气中的氮氧化物充分接触并发生氧化还原反应，以去除氮氧化物，从而达到脱硝目的。当氨水运输出现问题或是其他因素使得氨水供应不能满足脱硝系统要求时，改用尿素作为替代还原剂。以尿素为还原剂时，成品袋装尿素由运输车运输至脱硝工艺设备间尿素存储区储存。 袋装尿素通过葫芦送至溶解罐平台，在平台上采用人工方式拆袋并倒入尿素溶解罐I。溶解水与尿素在溶解罐内混合，通过搅拌器和蒸汽加热的方式加速尿素的溶解。通过阀门控制给水量及尿素供给量，配制一定浓度的尿素溶液。溶解后的尿素溶液通过尿素溶液供给泵输送至还原剂溶液缓冲罐4储存备用。在进行SNCR脱硝时，溶液输送泵将质量一定浓度的尿素溶液从还原剂溶液缓冲罐4中抽出，与来自稀释水罐3的除盐水在静态混合器5中混合稀释成一定浓度的尿素溶液(浓度可在线调节，浓度调节范围是5% 20%)，稀释后的尿素溶液被输送到炉前SNCR喷枪处。尿素溶液在输送泵的压力作用下，通过喷枪，经机械雾化成小液滴，同时由空气压缩机6提供的压缩空气进入喷枪15，在较大的压力与速度下，进一步将还原剂液滴雾化变小，最终喷入具有合适温度窗口的燃烧室9、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道10、水泥分解炉混合烟道11，使还原剂液滴与烟气中的氮氧化物充分接触发生氧化还原反应，去除氮氧化物，从而达到脱硝目的。在进行SNCR脱硝时，以往气动或电动式喷枪在使用过程中，在喷枪推进的套筒空隙，容积造成积灰的现象，使得喷枪无法正常根据生产工况的变化而进行相应的推进或退出，本实用新型实用新型根据这一情况，采用在喷枪的外部增设积灰吹扫装置14，间隙性的向喷枪套筒空隙喷入空气，进行吹扫。避免了因套筒空隙积灰而造成的系统无法正常运行的情况。·
权利要求1.一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，包括燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道，其特征是，燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道上分别设有喷枪系统，各喷枪系统并成喷射系统，喷射系统与还原剂来料系统相连，所述的还原剂来料系统包括与喷射系统连接的静态混合器和空气压缩机，静态混合器一路连接稀释水罐另一路连接还原剂溶液缓冲罐，还原剂溶液缓冲罐同时连有尿素溶解罐和氨水储存罐。
2.根据权利要求1所述的一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，其特征是，所述的燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道上分别布置有多层喷枪系统。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，其特征是，所述的喷枪系统包括喷枪，喷枪上设有气动推进装置和套筒，气动推进装置与空气雾化器相连。
4.根据权利要求3所述的一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，其特征是，所述的喷枪与套筒间隙处设有积灰吹扫装置。
5.根据权利要求4所述的一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，其特征是，所述的积灰吹扫装置是布置于喷 枪外部的空气炮，用于吹扫喷枪套筒空隙的积灰。
专利摘要本实用新型涉及一种用于干法水泥生产线的SNCR脱硝系统，包括燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道，燃烧室、回转窑出口与分解炉之间的竖直烟道、水泥分解炉混合烟道上分别设有喷枪系统，各喷枪系统并成喷射系统，喷射系统与还原剂来料系统相连，所述的还原剂来料系统包括与喷射系统连接的静态混合器和空气压缩机，静态混合器一路连接稀释水罐另一路连接还原剂溶液缓冲罐，还原剂溶液缓冲罐同时连有尿素溶解罐和氨水储存罐。喷枪套筒空隙积灰吹扫装置的设置，避免了避免了因套筒空隙积灰而造成的系统无法正常运行的情况。本实用新型大大提高了脱硝系统稳定性，减少了系统运行费用，降低了运行成本。
文档编号F27D17/00GK203132366SQ20132009798
公开日2013年8月14日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者杨为清, 邓徐帧, 刘畅, 毕德刚, 王猛, 陈文文, 郭慧芳 申请人:山东山大华特环保工程有限公司