特种催化还原法复合脱硝系统的制作方法

本实用新型属于环保技术领域，尤其涉及一种适用于干法水泥熟料生产线的特种催化还原法复合脱硝系统。

背景技术：

据中国水泥网和中国水泥协会发布的数据：2012年我国的水泥年产能已达25亿吨，现有新型干法水泥熟料生产线2000多条，水泥生产过程中的氮氧化物排放量占全国氮氧化物排放总量的15％～20％，水泥制造企业氮氧化物和硫化物排放治理已经迫在眉睫，现行水泥制造企业多采用分级燃烧、SNCR方式脱硝、氨法脱硫和钙法脱硫模式降低污染物排放量，但是上述工艺造成的氨逃逸又对大气造成二次污染，因此改善和改进上述工艺，切实降低氮氧化物排放和降低氮氧化物治理过程中产生的氨逃逸是必然趋势。并且现行的SNCR脱硝工艺，还原剂氨水（20%含量）消耗量大致在3-5 kg/t熟料，氨逃逸在5-12PPm左右，吨熟料脱硝成本2-5元/t，导致水泥企业每年增加生产成本300-800万元。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，提高SNCR脱硝效率、减少NOx的排放，降低氨水用量和减少氨逃逸量的特种催化还原法复合脱硝系统。

本实用新型的技术方案是：特种催化还原法复合脱硝系统，该系统包括回转窑，窑尾烟室、烟室烟道和分解炉，该系统还包括烟室烟道延长管、低氮燃烧器、窑尾蒸汽催化装置、三次风进风口和C4下料管；

所述C4下料管包括2个对称设置的下料管、2个分料阀和2个下料支管、 所述2个下料支管由2个上支管和2个下支管组成，

所述窑尾蒸汽催化装置包括3个蒸汽喷嘴、环形管道、进气管、蒸汽催化剂罐、流量计、控制阀、蒸汽源和催化剂；

所述窑尾烟室设置在旋转窑的尾部，所述窑尾烟室设有所述烟室烟道，所述烟室烟道延长管设置在所述烟室烟道，并与所述分解炉连接，所述分解炉的下炉体下端对称设有第一撒料盒，2个对称设置的下料管一端与自卸料旋风筒的出料口连接，另一端分别与2个第一撒料盒的进料口连接，所述三次风进风口设置在与第一撒料盒同一水平面上的分解炉的炉体上，2个所述上支管一端分别通过分料阀与2个所述下料管的中部连接，2个所述上支管的另一端分别与2个所述下支管的一端连接，2个所述下支管的另一端分别设有第二撒料盒，2个所述第二撒料盒对称设置在所述烟室烟道上，对称设有第二撒料盒的所述烟室烟道的平面内还呈间隔设置有3个低氮燃烧器和3个蒸汽喷嘴，3个所述低氮燃烧器和3个所述蒸汽喷嘴均向下倾斜设置，所述低氮燃烧器和所述蒸汽喷嘴的中心线与所述分解炉的中心轴线之间的夹角为α，α=15°，3个蒸汽喷嘴与设置烟室烟道外侧的环形管道连接，所述环形管道通过进气管与蒸汽催化剂罐连接，所述蒸汽催化剂罐通过流量计和控制阀与所述蒸汽源连接；所述低氮燃烧器通过管道与分煤器连接。

进一步，该系统还包括窑头蒸汽催化装置，所述窑头蒸汽催化装置蒸汽喷嘴、进气管、蒸汽催化剂罐、流量计、控制阀、蒸汽源和催化剂。

进一步，所述第一撒料盒和第二撒料盒的结构相同，结构为：接料板、撒料板和与C4下料管相连接的进料口和与分解炉炉体连接的出料口，所述接料板和撒料板首尾相接，整体呈扇形，所述接料板呈30度角倾斜设置，所述接料板的内表面呈阶梯状，且阶梯不少于5级，所述撒料板呈水平设置，所述接料板的每一节阶梯上均设有压缩空气喷口，所述接料板底部设有捅料孔，所述撒料板的长度不小于30厘米。

进一步，所述低氮燃烧器，包括壳体、喷管、旋流叶轮和进风口；所述壳体上设有进风口，所述喷管设置在所述壳体内部，所述喷管的末端与管道连接，所述旋流叶轮套接在位于喷管前端和进风口之间在所述喷管上，所述旋流叶轮的叶片为扭曲叶片，叶片从进风端至出风端扭曲的角度为90°，在进风端叶片面与轴向夹角为0，即与x轴线平行，然后等弧度均匀逐渐过渡，过渡至出风端时，叶片面与x轴线夹角为45°。

进一步，所述低氮燃烧器的喷嘴的直径为20-30cm。

进一步，所述烟室烟道和所述烟室烟道延长管的横截面为圆形，且所述烟室烟道延长管的长度不小于1m。

进一步，所述窑头蒸汽催化装置中的水蒸气的流量为80-100kg/h, 所述水蒸气的来源为余热锅炉饱和蒸汽，温度为200-300℃。

进一步，所述催化剂的各个组分的质量百分比：镍25-30%，钛15-25%，铬5-15%、硅15-25%、钙10%，剩余为不可避免的杂质。

本实用新型的原理是：该系统将在分解炉下椎体与烟室烟道之间增设烟室烟道延长管，并将烟室烟道和烟室烟道延长管的横截面修改为圆形管体，延长了煤粉燃烧的时间，使低氮燃烧器位置下移，当煤粉喷入分解炉后，会在较小的空间内进行燃烧，这样就在烟室上方与至三次风进风口以下分解炉的锥体部分形成一个贫氧还原燃烧区，同时引入的余热发电饱和蒸汽在高温状态下汽化和活化出具有还原特性的氢气，与喷入所述贫氧还原燃烧区的与煤粉混合，结合从三次进风口进入分解炉的含有充足氧气的三次风在分解炉下炉体的中上部与煤粉和一氧化碳进行充分燃烧；使煤粉在高温缺氧环境下生成类似于水煤气的还原剂，并利用此还原剂在催化作用，将旋转窑内形成的NOx还原为清洁的氮气，减少NOx的排放量，同时抑制分解炉内氮氧化物的快速生成；抑制燃料型氮氧化物的产生并达到脱硝的目的。

窑尾烟室上升气流含有3.5%-4.5%的氧气，喷入的煤粉会在该区域内燃烧，燃烧致使该区域温度有所升高，结皮形成有增加趋势，为了解决结皮增加的问题，同时将四级下料管分支安装至烟室烟道的低氮燃烧器的上方是利用分出来的生料降低该区域的温度维持在1150摄氏度左右，避免对耐火材料造成损害，防止和减少结皮的产生；同时维持的环境温度适合还原剂将系统产生的氮氧化物还原为无污染的氮气，减少氨水使用量和氨逃逸，氨水用量可同比降低50-100%。对熟料生产过程的节能降耗和NOx减排效果十分明显。

本实用新型有益效果是：由于采用上述技术方案，本实用新型可通过上述技术改造产生类似于水煤气的还原剂，可有效还原窑内产生的热力型 NOx，抑制燃料型 NOx的生成，从源头上有效降低 NOx的产生。无二次污染，没有污染物或副产物生成。对熟料生产线运行和熟料产质量无不良影响。对SNCR运行无负面影响，减少氨水或尿素消耗，降低还原剂运行成本。运行参数得以优化，提升熟料产质量，节能降耗效果显著。对原SNCR脱硝系统无负面影响保证熟料生产线产质量无负面影响前提条件下，SNCR脱硝氨水用量降低50%以上，实施有效的减少NO_X的排放量（5000t/d水泥生产线每年可减少NO_X排放1600吨左右），改善了空气环境质量；改变了民众对传统水泥工业的印象；增强了水泥工业对国家循环经济发展的支撑作用；提高了对污染物扩散的控制能力，在水泥企业中建立起可持续发展的技术示范模式，对提高水泥工业技术水平、保护环境和节能减排具有重大意义；

上述技术在新型干法水泥熟料生产线应用后节能效果十分显著：在氮氧化物排放不变的前提下可以节约SNCR脱硝系统还原剂氨水用量50%-100%，减少氨逃逸5-10毫克每立方米。有效解决了氮氧化物排放对大气造成的污染，并且没有新的污染源产生，具有很好的推广应用价值。以一条日产5000吨熟料生产线为例，在氮氧化物排放浓度不变的情况每年可以为企业节约氨水费用200-450万元。

附图说明

图1为本实用新型的特种催化还原法复合脱硝系统的结构示意图。

图2为图1中A处放大示意图。

图3为本实用新型系统中的烟室烟道俯视示意图。

图4为本实用新型系统中的撒料盒的结构示意图。

图5为本实用新型系统中的撒料盒的俯视示意图。

图6为本实用新型系统中的窑头蒸汽催化装置结构示意图。

图7为本实用新型系统中的低氮燃烧器的结构示意图。

图8为本实用新型系统中的低氮燃烧器的旋流叶轮的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步说明。

如图1-图6所示，本实用新型特种催化还原法复合脱硝系统，该系统包括回转窑，窑尾烟室、烟室烟道和分解炉，该系统还包括烟室烟道延长管、低氮燃烧器、窑尾蒸汽催化装置、三次风进风口和C4下料管；

所述C4下料管包括2个对称设置的下料管、2个分料阀和2个下料支管、 所述2个下料支管由2个上支管和2个下支管组成，

所述窑尾蒸汽催化装置包括3个蒸汽喷嘴、环形管道、进气管、蒸汽催化剂罐、流量计、控制阀、蒸汽源和催化剂；

所述窑尾烟室设置在回转窑的尾部，所述窑尾烟室设有所述烟室烟道，所述烟室烟道延长管设置在所述烟室烟道，并与所述分解炉连接，所述分解炉的下炉体下端对称设有第一撒料盒，2个对称设置的下料管一端与自卸料旋风筒的出料口连接，另一端分别与2个第一撒料盒的进料口连接，所述三次风进风口设置在与第一撒料盒同一水平面上的分解炉的炉体上，2个所述上支管一端分别通过分料阀与2个所述下料管的中部连接，2个所述上支管的另一端分别与2个所述下支管的一端连接，2个所述下支管的另一端分别设有第二撒料盒，2个所述第二撒料盒对称设置在所述烟室烟道上，对称设有第二撒料盒的所述烟室烟道的平面内还呈间隔设置有3个低氮燃烧器和3个蒸汽喷嘴，3个所述低氮燃烧器和3个所述蒸汽喷嘴均向下倾斜设置，所述低氮燃烧器和所述蒸汽喷嘴的中心线与所述分解炉的中心轴线之间的夹角为α，α=15°，3个蒸汽喷嘴与设置烟室烟道外侧的环形管道连接，所述环形管道通过进气管与蒸汽催化剂罐连接，所述蒸汽催化剂罐通过流量计和控制阀与所述蒸汽源连接；所述低氮燃烧器通过管道与分煤器连接。

该系统还包括窑头蒸汽催化装置，所述窑头蒸汽催化装置蒸汽喷嘴、进气管、蒸汽催化剂罐、流量计、控制阀、蒸汽源和催化剂。

所述第一撒料盒和第二撒料盒的结构相同，结构为：接料板、撒料板和与C4下料管相连接的进料口和与分解炉炉体连接的出料口，所述接料板和撒料板首尾相接，整体呈扇形，所述接料板呈30度角倾斜设置，所述接料板的内表面呈阶梯状，且阶梯不少于5级，所述撒料板呈水平设置，所述接料板的每一节阶梯上均设有压缩空气喷口，所述接料板底部设有捅料孔，所述撒料板的长度不小于30厘米。

所述低氮燃烧器，包括壳体、喷管、旋流叶轮和进风口；所述壳体上设有进风口，所述喷管设置在所述壳体内部，所述喷管的末端与管道连接，所述旋流叶轮套接在位于喷管前端和进风口之间在所述喷管上，所述旋流叶轮的叶片为扭曲叶片，叶片从进风端至出风端扭曲的角度为90°，在进风端叶片面与轴向夹角为0，即与x轴线平行，然后等弧度均匀逐渐过渡，过渡至出风端时，叶片面与x轴线夹角为45°。

所述低氮燃烧器的喷嘴的直径为20-30cm。

所述烟室烟道和所述烟室烟道延长管的横截面为圆形，且所述烟室烟道延长管的长度不小于1m。

所述窑头蒸汽催化装置中的水蒸气的流量为80-100kg/h, 所述水蒸气的来源为余热锅炉饱和蒸汽，温度为200-300℃。

所述催化剂的各个组分的质量百分比：镍25-30%，钛15-25%，铬5-15%、硅15-25%、钙10%，剩余为不可避免的杂质。