一种干湿结合的水泥窑脱硫装置及工艺的制作方法

本发明涉及一种干湿结合的水泥窑脱硫工艺技术，应用于干湿结合的烟气脱硫系统中，属于水泥窑烟气脱硫的技术领域。

背景技术：

二氧化硫(so2)是造成大气污染的主要污染源之一，由此带来的环境污染，尤其是酸雨、雾霾十分严重，造成了严重的经济损失。同时环境污染时刻威胁着人们的身体健康，加大二氧化硫的治理已经迫不及待了。

在水泥生产过程中，来自燃料及原料中的硫分在生料熟化过程生成so2，经过理论估算，一条5000吨/天产能的水泥生产线，排放的烟气量为500000nm³/h,烟气中的so2浓度高达1500mg/nm³以上，每天向大气中排放的so2达到18吨以上，对环境的污染可想而知，因此，水泥窑尾气的脱硫已经是刻不容缓了。

现阶段，针对水泥窑尾气治理，由于受场地限制，无法大规模采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，大多水泥厂采用在窑炉尾部喷氨水来脱硫，该工艺主要存在如下几个问题：(1)脱硫效率低，在入口so2浓度超过600mg/nm³时，出口so2浓度超过200mg/nm³,无法达标排放；(2)氨逃逸严重，逃逸的氨严重腐蚀后端的烟道、加湿塔、除尘器；(3)逃逸的氨成为一种新的污染源，对环境产生新的污染。因此急需开发一套全新的水泥窑脱硫技术。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种水泥窑干湿结合脱硫装置及工艺，能够高效地脱除水泥窑炉尾气中的so2。

一种干湿结合的水泥窑脱硫装置，所述装置包括用于传输固态干法脱硫剂a的传输装置a、用于传输高温湿法脱硫剂b的传输装置b、脱硫反应器、产生烟气的水泥窑炉40，其特征在于：所述脱硫反应器为水泥窑炉生产工艺已有的多级旋风式预热器16，所述多级旋风式预热器级数为n，依次记为第一级旋风式预热器161、第二级旋风式预热器162、……第n级旋风式预热器16n，从第一级旋风式预热器、第二级旋风式预热器、……第n级旋风式预热器的安装高度依次减小，n为3－5的整数，第一级旋风式预热器顶部设有尾气出口，下部设有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第二级旋风式预热器上部和第三级旋风式预热器顶部，第二级旋风式预热器下部连接有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第三级旋风式预热器上部和第四级旋风式预热器顶部，依次类推，第n-2级旋风式预热器下部设有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第n-1级旋风式预热器上部和第n级旋风式预热器顶部，第n-1级旋风式预热器、第n级旋风式预热器的下部均与水泥窑炉40相连，所述水泥窑炉顶部设有烟气出口，烟气出口与第n级旋风式预热器的上部相通；

第一级旋风式预热器上部与第二级旋风式预热器顶部还设有入口烟道17用以互相连通，所述传输装置a、传输装置b均与入口烟道相连通。

进一步，所述传输装置a包括用于储存固态干法脱硫剂的储仓a10、储仓a底部设置的下料手动插板阀11、下料手动插板阀下方设置的螺旋给料机12、螺旋给料机12出口对应设置的水泥生料输送斜槽13、水泥生料输送斜槽13出口对应设置的斗式提升机14、斗式提升机14出口对应设置的生料斜槽15，所述生料斜槽15与地面相倾斜，地面近较近的一端与入口烟道17相连接。

进一步，所述传输装置b由空气输送装置、液体输送装置及双流体喷枪28组成；所述双流体喷枪28与入口烟道17相连通；

所述空气输送装置为连接压缩空气的仪用压缩空气储罐30，仪用压缩空气储罐与双流体喷枪28连接；

所述液体输送装置包括用于储存高温湿法脱硫剂b的储仓b20、储仓b底部设置的下料手动插板阀21、下料手动插板阀21下方设置的螺旋给料机22、螺旋给料机22出口对应设置的电动插板阀23、电动插板阀23出口对应设置的溶解罐24、输送泵25、通过输送泵25与溶解罐24相连的储罐26及输送泵27，输送泵27连通储罐26及双流体喷枪28，所述溶解罐24设有连接管连通厂区的工艺水。

本发明所述螺旋给料机12由变频控制，根据烟气中的so2浓度来调节储存固态干法脱硫剂的储仓a10的给料量。

本发明所述螺旋给料机22为变频控制，根据烟气中的so2浓度来调节储存高温湿法脱硫剂b的储仓b20的给料量。

本发明所述输送泵25为离心泵，所述输送泵27为计量泵或多级离心泵。

一种应用所述干湿结合的水泥窑脱硫装置的脱硫工艺，所述工艺为：

(1)干法脱硫：由罐车运输过来的粉状固态干法脱硫剂a通过气力输送至储仓a10储存，粉状固态干法脱硫剂a通过储仓a底部的下料管、手动插板阀11，进入螺旋给料机12，螺旋给料机12为变频控制，根据烟气中的so2浓度来调节固态干法脱硫剂a的给料量(烟气出口so2浓度升高，则调节螺旋给料机12增加固态干法脱硫剂的a的用量)，从螺旋给料机12出来的固态干法脱硫剂a进入水泥生料输送斜槽13中，水泥生料输送斜槽13中投入水泥生料，水泥生料与固态干法脱硫剂a混合后通过斗式提升机14输送至生料斜槽15(固态干法脱硫剂a的质量用量通常为水泥生料的万分之一到万分之十)，通过生料斜槽15加入第一级旋风式预热器161中并通过各级旋风式预热器；而烟气从水泥窑的烟气出口进入第n级旋风式预热器，随后烟气不断上升，依次通过第n-1级旋风式预热器、第n-2级旋风式预热器、……、第三级旋风式预热器、第二级旋风式预热器、第一级旋风式预热器，固态干法脱硫剂a在各级旋风式预热器及入口烟道17内与烟气中的so2发生化学反应，烟气中的so2被脱除；

(2)湿法脱硫：由罐车运输过来的粉状高温湿法脱硫剂b通过气力输送至储仓b20中储存，粉状高温湿法脱硫剂b通过储仓b底部的下料管、通过手动插板阀21进入螺旋给料机22，螺旋给料机22为变频控制，通过螺旋给料机22的给料(烟气出口so2浓度升高，则调节螺旋给料机22增加粉状高温湿法脱硫剂b的用量)，高温湿法脱硫剂b经过电动插板阀23后进入溶解罐24，溶解罐24通过一定量的工艺水，将高温湿法脱硫剂b配置成质量浓度为10％～20％溶液，配置好的高温湿法脱硫剂b溶液通过输送泵25送至储罐26待用，储存在储罐26中的高温湿法脱硫剂b溶液通过输送泵27输送至双流体喷枪28，在喷枪内与来自仪用压缩空气储罐30的压缩空气混合，被雾化成细小液体颗粒，喷入与第一级旋风式预热器161相连的入口烟道17中，喷入的高温湿法脱硫剂b溶液在入口烟道及第一级旋风式预热器中与烟气中的so2发生化学反应，烟气中的so2被脱除，

步骤(1)干法脱硫、步骤(2)湿法脱硫同时进行。

通常，所述固态干法脱硫剂a为氢氧化钙、氧化钙、氢氧化镁或其他常用的金属氧化物脱硫剂，如氧化铁等等，所述高温湿法脱硫剂b为非氨的碱性水溶液，例如氢氧化钠溶液等均在保护范围内。

进一步，所述入口烟道及第一级旋风式预热器的反应温度为400℃～500℃，所述第二级至第n级旋风式预热器的反应温度为400℃～900℃。

该技术的主要优点：

1.旋风式生料加热器具有良好的传质传热性能，为脱硫反应提供了一个高效的气固、气液化学反应环境，每一级旋风式预热器及其入口烟道都成为脱硫的反应器，因此可以获得较高的脱硫效率。

2.多级旋风式预热器温度范围从300℃～900℃，每一级旋风式预热器都有一定的温度场范围，可以选择最佳的脱硫反应温度窗口加入脱硫剂，因此可以获得较高的脱硫效率。

3.采用的干湿两种脱硫剂具有较高的反应活性，可获得较高的脱硫效率。

4.整套脱硫装置工艺流程简单，占地面积小，充分利用水泥厂已有设备，排放的净烟气中so2浓度满足《水泥工业大气污染物排放标准》(gb4915－2013)中的排放要求，在水泥窑炉尾气治理中具有广泛的应用前景。

本发明的效果主要体现在：在低成本的条件下，高效脱除水泥窑炉尾气中的so2，实现达标排放，且工艺简单，效率高，能耗低。

附图说明

图1为一种干湿结合的水泥窑脱硫工艺的框图。

图2为一种干湿结合的水泥窑脱硫工艺流程图。

图中，10-储仓a，11-固态干法脱硫剂a下料手动插板阀，12-固态干法脱硫剂a螺旋给料机，13-水泥生料输送斜槽，14-斗式提升机，15-生料斜槽，161～165—第一～五级旋风式预热器，17-入口烟道，20-储仓b，21-高温湿法脱硫剂b下料手动插板阀，22-固态干法脱硫剂a螺旋给料机，23-电动插板阀，24-溶解罐，25-输送泵，26-储罐，27-输送泵，28-双流体喷枪，30-仪用压缩空气储罐。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

如图2所示，一种干湿结合的水泥窑脱硫装置，该装置包括脱硫反应器、产生烟气的水泥窑炉40，所述脱硫反应器为水泥窑炉生产工艺已有的多级旋风式预热器16，所述多级旋风式预热器级数根据现有水泥窑炉生产工艺确定，本实施例具体为5级，依次记为第一级旋风式预热器161、第二级旋风式预热器162、……第五级旋风式预热器165，从第一级旋风式预热器、第二级旋风式预热器、……第五级旋风式预热器的安装高度依次减小，第一级旋风式预热器顶部设有尾气出口，下部设有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第二级旋风式预热器上部和第三级旋风式预热器顶部，第二级旋风式预热器下部连接有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第三级旋风式预热器上部和第四级旋风式预热器顶部，第三级旋风式预热器下部设有连接管路并且该连接管路一分为二分别连接第四级旋风式预热器上部和第五级旋风式预热器顶部，第四级旋风式预热器、第五级旋风式预热器的下部均与水泥窑炉40相连，所述水泥窑炉顶部设有烟气出口，烟气出口与第五级旋风式预热器的上部相通；

第一级旋风式预热器上部与第二级旋风式预热器顶部还设有入口烟道17用以互相连通。

该装置还包括用于储存固态干法脱硫剂a的储仓a10、储仓a底部设置的下料手动插板阀11、固态干法脱硫剂a下料手动插板阀11下方设置的固态干法脱硫剂a螺旋给料机12、固态干法脱硫剂a螺旋给料机12出口对应设置的水泥生料输送斜槽13、水泥生料输送斜槽13出口对应设置的斗式提升机14、斗式提升机14出口对应设置的生料斜槽15，所述生料斜槽15与地面相倾斜，地面近较近的一端与入口烟道17相连接；

该装置还包括由空气输送装置、液体输送装置及双流体喷枪28组成的用于传输高温湿法脱硫剂b的传输装置，所述双流体喷枪28与入口烟道17相连通；所述空气输送装置为连接压缩空气的仪用压缩空气储罐30，仪用压缩空气储罐与双流体喷枪28连接；所述液体输送装置包括用于储存高温湿法脱硫剂b的储仓b20、储仓b底部设置的高温湿法脱硫剂b下料手动插板阀21、高温湿法脱硫剂b下料手动插板阀21下方设置的高温湿法脱硫剂b螺旋给料机22、高温湿法脱硫剂b螺旋给料机22出口对应设置的电动插板阀23、电动插板阀23出口对应设置的溶解罐24、输送泵25、通过输送泵25与溶解罐24相连的储罐26及输送泵27，输送泵27连通储罐26及双流体喷枪28，所述溶解罐24设有连接管连通厂区的工艺水；

所述螺旋给料机12、螺旋给料机22由变频控制，根据烟气中的so2浓度来分别调节储存固态干法脱硫剂的储仓a10、高温湿法脱硫剂b的储仓b20的给料量；所述输送泵25为离心泵，所述输送泵27为计量泵或多级离心泵。

此外如图1、2所示，本发明还提供了一种应用上述装置的工艺，(1)干法脱硫：由罐车运输过来的粉状固态干法脱硫剂a通过气力输送至储仓a储存，粉状固态干法脱硫剂a通过储仓a底部的下料管、手动插板阀11，进入螺旋给料机12，螺旋给料机12为变频控制，根据烟气中的so2浓度来调节固态干法脱硫剂a的给料量，从螺旋给料机12出来的固态干法脱硫剂a进入水泥生料输送斜槽13中，水泥生料输送斜槽13中投入水泥生料，水泥生料与固态干法脱硫剂a混合后通过斗式提升机14输送至生料斜槽15(干法脱硫剂a的质量用量通常为水泥生料的万分之一到万分之十)，通过生料斜槽15加入第一级旋风式预热器161中并通过各级旋风式预热器；而烟气从水泥窑的烟气出口进入第n级旋风式预热器，随后烟气不断上升，依次通过第n-1级旋风式预热器、第n-2级旋风式预热器、……、第三级旋风式预热器、第二级旋风式预热器、第一级旋风式预热器，固态干法脱硫剂a在各级旋风式预热器及入口烟道17内与烟气中的so2发生化学反应，烟气中的so2被脱除；

(2)湿法脱硫：由罐车运输过来的粉状高温湿法脱硫剂b通过气力输送至储仓b20中储存，粉状高温湿法脱硫剂b通过储仓b底部的下料管、通过手动插板阀21进入螺旋给料机22，螺旋给料机22为变频控制，通过螺旋给料机22的给料，高温湿法脱硫剂b经过电动插板阀23后进入溶解罐24，溶解罐24通过一定量的工艺水，将高温湿法脱硫剂b配置成质量浓度为10％～20％溶液，配置好的高温湿法脱硫剂b溶液通过输送泵25送至储罐26待用，储存在储罐26中的高温湿法脱硫剂b溶液通过输送泵27输送至双流体喷枪28，在喷枪内与来自仪用压缩空气储罐30的压缩空气混合，被雾化成细小液体颗粒，喷入与第一级旋风式预热器161相连的入口烟道17中，喷入的高温湿法脱硫剂b溶液在入口烟道及第一级旋风式预热器中与烟气中的so2发生化学反应，烟气中的so2被脱除，

步骤(1)干法脱硫、步骤(2)湿法脱硫同时进行。

该工艺能够高效地脱除窑炉烟气中的so2，脱硫剂a为固体，脱硫剂b固体，配置成脱硫剂b溶液。

如图1、2所示，脱硫剂a通过罐车运送至现场，通过气力输送至脱硫剂a储仓10中。

如图1、2所示，储存在脱硫剂a储仓10中的脱硫剂a通过手动插板阀11、螺旋给料机12被加入到生料输送斜槽13中，和水泥生料混合在一起，脱硫剂a的给料量通过螺旋给料机12控制。

如图1、2所示，脱硫剂a和水泥生料通过生料输送斜槽13输送至生料斗式提升机14中，提升至高处后进入生料输送斜槽15，脱硫剂a和水泥生料一起通过斜槽15加入旋风式预热器161中，然后从旋风式预热器161进入旋风式预热器162，从旋风式预热器162进入旋风式预热器163，从旋风式预热器163进入旋风式预热器164，在各级加热器(161～164)及其入口烟道中，脱硫剂a和窑炉气中的so2反应，窑炉尾气中的so2被脱除。

如图1、2所示，脱硫剂a和窑炉气中的so2反应时的温度区间在400℃～900℃。

如图1、2所示，脱硫剂a和窑炉气中的so2在多级旋风式预热器161～164及其入口烟道中发生化学反应。

如图1、2所示，脱硫剂b通过罐车运送至现场，通过气力输送至脱硫剂b储仓20中。

如图1、2所示，储存在脱硫剂b储仓20中的脱硫剂b通过手动插板阀21、螺旋给料机22、电动插板阀23后被加入到脱硫剂b溶解罐24中，和加入的工艺水一起配置成10％～20％的脱硫剂b溶液。

如图1、2所示，配置好的脱硫剂b溶液通过输送泵25输送至脱硫剂b溶液储存罐26，输送泵25为离心泵。

如图1、2所示，储存在脱硫剂b溶液储存罐26中的脱硫剂b溶液通过输送泵27被输送至双流体喷枪28，输送泵27为计量泵或多级离心泵。

如图1、2所示，脱硫剂b溶液与来自压缩空气罐30的压缩空气在双流体喷枪28中混合，在压缩空气及喷嘴的雾化作用下，脱硫剂b溶液被雾化成＜100μm的小液滴，小液滴与窑炉气中的so2发生化学反应，窑炉气中的so2被脱除。

如图1、2所示，喷枪28为双流体喷枪，布置在旋风式预热器161的入口烟道上，喷枪28的数量为多支。

如图1、2所示，喷入的脱硫剂b溶液和窑炉气中的so2在旋风式预热器161入口烟道及旋风式预热器161中发生化学反应，反应温度在400℃～500℃。

以上所述，脱硫剂a与窑炉气中的so2发生化学反应，反应温度区间在400～900℃，发生的化学反应的位置并不局限于本发明专利所述的旋风式预热器级数，旋风式预热器级数将根据水泥窑炉生产工艺而定，凡400～900℃温度区间内，在旋风式预热器及其入口烟道发生脱硫化学反应的，均在本发明的保护范围之内。

以上所述，脱硫剂b与窑炉气中的so2发生化学反应，反应温度区间在400～500℃，发生的化学反应的位置并不局限于本发明专利所述的旋风式预热器161及其入口烟道，旋风式预热器的位置将根据水泥窑炉生产工艺而定，凡在400～500℃温度区间内的旋风式预热器，加入脱硫剂b在其中及其入口烟道发生脱硫化学反应的，均在本发明的保护范围之内。

以上所述，本发明专利充分利用水泥窑炉生产工艺中的旋风式预热器及其烟道作为脱硫反应器，也是本发明专利的主要核心内容，凡利用水泥窑炉生产工艺中的旋风式预热器及其烟道作为脱硫反应器的，均在本发明的保护范围之内。

实施例1：

如图2所示，采用本发明工艺流程进行实施。

按照图2的工艺流程，脱硫剂a加入生料输送斜槽中，通过斗式提升机将生料和脱硫剂a的混合物提升至高处的生料斜槽中，生料和脱硫剂a的混合物通过高处的生料斜槽加入到一级旋风式预热器入口烟道中，脱硫剂a和水泥生料依次进入一级旋风式预热器、二级旋风式预热器、三级旋风式预热器、四级旋风式预热器，在一级旋风式预热器、二级旋风式预热器、三级旋风式预热器、四级旋风式预热器中，脱硫剂a与窑炉气中so2发生化学反应，窑炉气中的so2被脱除。

脱硫剂b配置成10％～20％的溶液后，通过泵输送至双流体喷枪，双流体喷枪布置在一级旋风式预热器入口烟道上，此处温度在400℃～500℃，脱硫剂b溶液被喷枪及压缩空气雾化成小于100μm的细小液滴，喷入烟道中，脱硫剂b在一级旋风式预热器及其入口烟道中与窑炉烟气中的so2发生化学反应，窑炉气中的so2被脱除。

通过脱硫a和脱硫剂b的联合脱硫，本发明的脱硫效率大于90％，排放尾气中so2浓度低于200mg/nm³，符合国家标准。因此，本发明可以广泛应用于水泥窑炉尾气的脱硫。