烟气氮氧化物处理系统的制作方法

本实用新型属于烟气氮氧化物高效处理设备技术领域，更具体地说，是涉及一种烟气氮氧化物处理系统。

背景技术：

现有技术中，水泥生产线生产时通过窑尾排出烟气，而烟气脱硝末端治理技术主要有两种，其一：SNCR脱硝技术(选择性非催化还原技术)；其二：SCR脱硝技术(选择性催化还原技术)。SNCR脱硝技术——采用氨水为还原剂，无催化剂，需要在850℃左右下与NOX反应，实现脱硝。因此其反应效率较低，脱硝效率仅为60％左右，还原剂氨水消耗量大，排放的尾气中氨逃逸浓度较高，存在二次污染，对后续生产设备的腐蚀较为严重，增加了设备维护成本，并存在较大的安全隐患。SCR脱硝技术——在专用的催化剂作用下，以氨水为还原剂，实现烟气脱硝，按催化剂反应温度，一般分为高温型、中温型和低温型三种类型。高温型SCR的反应温度一般在300～400℃左右、中温型SCR的反应温度一般在180～250℃左右、低温型SCR的反应温度一般在100～150℃左右。因催化剂的作用，提高了反应效率，脱硝效率可达90％。目前仅高温型SCR在欧洲的水泥工厂有极少量的应用业绩，且技术方案仍不成熟；中温型SCR技术在水泥行业尚无应用业绩，应用过程中需要解决粉尘浓度大和脱硝效率低等诸多技术难题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，能够方便高效地用于将工业烟气中的氮氧化物转化为清洁无污染的氮气和水，整个过程中无废水和废液排出，过程安全环保，可以减少氮氧化物对环境的污染，有助于提升水泥行业的清洁生产水平，从而降低水泥工厂NOx排放浓度、降低脱硝氨水用量、减少系统氨逃逸对设备的腐蚀和对大气的二次污染的烟气氮氧化物处理系统。

要解决以上所述的技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型为一种烟气氮氧化物处理系统，所述的烟气氮氧化物处理系统包括氨水汽化部件、脱硝反应部件，所述的脱硝反应部件与水泥生产线的窑尾连通，脱硝反应部件同时与氨水汽化部件连通，脱硫反应部件内设置多个催化剂，催化剂的材料为低温煅烧的无机材料。

所述的氨水汽化部件包括氨水储罐、空气压缩机、储气罐、离心风机、空气加热器、汽化器，储气罐分别与空气压缩机和汽化器连通，空气压缩机与氨水储罐连通，空气加热器分别与离心风机和汽化器连通，汽化器与脱硝反应部件连通。

所述的氨水汽化部件还包括吸附式干燥器，吸附式干燥器一端与空气压缩机连通，吸附式干燥器另一端与储气罐连通。

所述的脱硝反应部件包括混合器和反应器，混合器与汽化器连通，混合器同时与反应器连通，反应器内按间隙设置多个催化剂，所述的反应器包括进气口和排气口，反应器从进气口一端到排气口一端按间隙设置多个催化剂。

所述的烟气氮氧化物处理系统还包括清灰部件，清灰部件设置在脱硝反应部件内，所述的清灰部件包括压缩空气喷嘴、压缩空气储罐、喷吹控制部件，每个压缩空气喷嘴分别通过连接管路与压缩空气储罐连通，压缩空气储罐上设置能够控制压缩空气启停及流量调节的喷吹控制部件，靠近每个催化剂的位置设置多个压缩空气喷嘴，靠近每个催化剂的多个压缩空气喷嘴的出气口分别对准该催化剂。

所述的脱硝反应部件的反应器下端位置还设置氮气排出口和水排出口，氮气排出口与氮气回收罐连通，水排出口与水回收罐连通。

所述的汽化器包括雾化器和气化器，雾化器一端与储气罐连通，雾化器另一端与气化器连通，空气加热器与气化器连通，气化器同时与脱硝反应部件的混合器连通。

所述的脱硝反应部件包括部件壳体，混合器和反应器均设置在部件壳体内，反应器上端设置进气口，反应器下端设置排气口，催化剂和进气口之间位置设置接灰槽，接灰槽与接灰通道一端连通，接灰通道另一端与部件壳体下端的排灰口连通。

所述的催化剂包括第一层催化剂、第二层催化剂、第三层催化剂，所述的第一层催化剂位于反应器内部空间的上部位置，第二层催化剂位于第一层催化剂下方位置，第三层催化剂位于第二层催化剂下方位置。

所述的接灰通道位于接灰槽下方位置，第一层催化剂左侧面设置多个压缩空气喷嘴，第二层催化剂每个侧面分别设置一个或多个压缩空气喷嘴，第三层催化剂每个侧面分别设置一个或多个压缩空气喷嘴。

所述的接灰通道上设置重量翻板阀门，接灰槽输送到接灰通道的灰尘设置为能够下落到重量翻板阀门上的结构，接灰槽输送到接灰通道的灰尘下落堆积到重量翻板阀门上的实际重量超过重量翻板阀门的设定重量数值时，重量翻板阀门设置为能够打开，使得堆积在重量翻板阀门上的灰尘能够下落到排灰口排出的结构。

所述的催化剂还包括备用催化剂安装位置，备用催化剂安装位置设置在第三层催化剂下方位置，反应器的排气口设置在备用催化剂安装位置下方位置的部件壳体上。

采用本实用新型的技术方案，能得到以下的有益效果：

本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，在需要对工业烟气中的氮氧化物进行处理时，加入本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，烟气氮氧化物处理系统布置在水泥生产线的窑尾的高温风机和原料磨之间位置，窑尾排出的烟气通向脱硝反应部件，而氨水汽化部件对氨水进行处理，使得氨水汽化，然后汽化的氨水也进入脱硝反应部件，烟气和汽化的氨水在脱硝反应部件内混合，然后在催化剂的作用下再进行反应。这样，汽化的氨水和烟气中的氮氧化物加速有效混合，并发生反应，从而转化出清洁无污染的氮气和水，氮气和水从脱硝反应部件排出，并回到水泥生产线原有工艺系统，经除尘处理后由窑尾烟囱排出。本实用新型所述的处理系统，用于处理水泥熟料生产过程中排放的含高浓度NOx的窑尾废气。通过深入分析研究水泥熟料生产过程中氮氧化物产生机理、生产工艺流程中各部位的烟气性质、烟气中粉尘物理及化学特性和脱硝反应化学原理，本实用新型将选择性催化还原反应技术与水泥工厂生产工艺过程深入融合，解决了180～220℃温度条件下中温SCR脱硝存在的催化剂堵塞、气体混合不均和脱硝效率低等技术难题。本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，结构简单，制造成本低，能够方便高效地用于将工业烟气中的氮氧化物转化为清洁无污染的氮气和水，整个过程中无废水和废液排出，过程安全环保，可以减少氮氧化物对环境的污染，有助于提升水泥行业的清洁生产水平，从而降低水泥工厂NOx排放浓度、降低脱硝氨水用量、减少系统氨逃逸对设备的腐蚀和对环境的二次污染。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述的脱硝反应部件的反应器的结构示意图；

图3为本实用新型所述的脱硝反应部件的清灰部件的第一层催化剂的压缩空气喷嘴布置示意图结构示意图；

图4为本实用新型所述的脱硝反应部件的清灰部件的第二层催化剂的压缩空气喷嘴布置示意图结构示意图；

图5为本实用新型所述的脱硝反应部件的清灰部件的第三层催化剂的压缩空气喷嘴布置示意图结构示意图；

附图中标记分别为：1、氨水汽化部件；2、脱硝反应部件；3、水泥生产线；4、窑尾；5、催化剂；6、氨水储罐；7、空气压缩机；8、储气罐；9、离心风机；10、空气加热器；11、汽化器；12、混合器；13、反应器；14、进气口；15、排气口；16、清灰部件；17、压缩空气喷嘴；18、压缩空气储罐；19、喷吹控制部件；22、雾化器；24、部件壳体；25、接灰槽；26、接灰通道；27、排灰口；28、第一层催化剂；29、第二层催化剂；30、第三层催化剂；31、重量翻板阀门；32、备用催化剂安装位置；33、吸附式干燥器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-附图5所示，本实用新型为一种烟气氮氧化物处理系统，所述的烟气氮氧化物处理系统包括氨水汽化部件1、脱硝反应部件2，所述的脱硝反应部件2与水泥生产线3的窑尾4连通，脱硝反应部件2同时与氨水汽化部件1连通，脱硫反应部件2内设置多个催化剂5，催化剂5的材料为低温煅烧的无机材料。上述结构，在需要对工业烟气中的氮氧化物进行处理时，加入本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，烟气氮氧化物处理系统布置在水泥生产线的窑尾的高温风机和原料磨之间位置，窑尾排出的烟气(包含氮氧化合物)通向脱硝反应部件2，而氨水汽化部件1对氨水进行处理，使得氨水汽化，然后汽化的氨水也进入脱硝反应部件2，烟气和汽化的氨水在脱硝反应部件2内混合，然后在催化剂的作用下再进行反应。这样，汽化的氮气和烟气中的氮氧化物加速有效混合，并发生反应，从而转化出清洁无污染的氮气和水，氮气和水从脱硝反应部件2排出，并回到水泥生产线原有工艺系统，经除尘处理后由窑尾烟囱排出。本实用新型所述的处理系统，用于处理水泥熟料生产过程中排放的含高浓度NOx的窑尾废气。通过深入分析研究水泥熟料生产过程中氮氧化物产生机理、生产工艺流程中各部位的烟气性质、烟气中粉尘物理及化学特性和脱硝反应化学原理，本实用新型将选择性催化还原反应技术与水泥工厂生产工艺过程深入融合，解决了180～220℃温度条件下中温SCR脱硝存在的催化剂堵塞、气体混合不均和脱硝效率低等技术难题。本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，结构简单，成本低，能够方便高效地用于将工业烟气中的氮氧化物转化为清洁无污染的氮气和水，整个过程中无废水和废液排出，过程安全环保，可以减少氮氧化物对环境的污染，有助于提升水泥行业的清洁生产水平，从而降低水泥工厂NOx排放浓度、降低脱硝氨水用量、减少系统氨逃逸对设备的腐蚀和对环境的二次污染。

本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，从节能环保、绿色生产的角度出发，针对水泥熟料烧成系统的工艺特点，研究适合水泥工业使用的中温型SCR脱硝技术，以进一步降低水泥工厂NOx排放浓度、降低脱硝氨水用量、减少系统氨逃逸对设备的腐蚀和对环境的二次污染。本实用新型的处理系统，可应用于水泥熟料生产线窑尾废气处理，在生产线现有的生产工艺流程中加入本系统，实施期间仅需短期的停窑即可完成系统接口的施工工作，对原有生产系统的影响较小。本实用新型的处理系统用于将工业烟气中的氮氧化物转化为清洁无污染的氮气和水，整个过程中无废水和废液排出，过程安全环保，可以减少氮氧化物对环境的污染，有助于进一步提升水泥行业的清洁生产水平，降低成本，实现环保。

本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，(1)不影响水泥生产线正常生产。本实用新型的处理系统，主要布置在生产线现有窑尾高温风机和原料磨之间，位于余热发电系统之后，烟气温度约180～220℃，烟气处理前后的风量和温度基本不变，不会对水泥生产线的产、质量和配套的原料粉磨和余热发电系统产生影响，不会引起工况的波动。(2)粉尘适应性强。采用压缩空气喷吹式清灰部件，配套设置专用的压缩空气系统和喷吹喷头，保证了气源的稳定性，提高了喷吹效果。并通过合理设置压缩空气喷吹位置、喷吹频次和气源压力，保证高粉尘浓度下催化剂孔不会被堵塞。(3)脱硝效率高。采用氨水汽化部件，大大提高了氨与NOx的反应活性，有利于氨与NOx的快速反应；采用高效的混合器，使汽化后的氨气与窑尾废气(工业烟气)充分混合，保证了氨与NOx的有效接触；采用气流均布式脱硝反应器，使充分混合、接触的氨与NOx气体，在脱硝反应器内均匀分布，并在催化剂的作用下，快速反应，产生清洁的N2和H2O，有效提高效率。

所述的氨水汽化部件1包括氨水储罐6、空气压缩机7、储气罐8、离心风机9、空气加热器10、汽化器11，储气罐8分别与空气压缩机7和汽化器11连通，空气压缩机7与氨水储罐6连通，空气加热器10分别与离心风机9和汽化器11连通，汽化器11与脱硝反应部件2连通。所述的氨水汽化部件1还包括吸附式干燥器33，吸附式干燥器33一端与空气压缩机7连通，吸附式干燥器33另一端与储气罐8连通。上述结构，能够高效将氨水进行处理，使得氨水成为需要的汽化氨气，从而在脱硝反应部件2中与工业氧气有效反应，加快氨气与工业烟气中的氮氧化合物的反应速度，提高氮氧化物处理效果，提高效率。

所述的脱硝反应部件2包括混合器12和反应器13，混合器12与汽化器11连通，混合器12同时与反应器13连通，反应器13内按间隙设置多个催化剂5，所述的反应器13包括进气口14和排气口15，反应器13从进气口14一端到排气口15一端按间隙设置多个催化剂5。上述结构，混合器的设置，工业烟气和汽化氨气同时进入混合器，进行高速混合，形成混合烟气，而后混合烟气再进入反应器进行反应，在反应器中分解为清洁的氮气和水，然后回到水泥生产线原有工艺系统，经除尘处理后由窑尾烟囱排出。

所述的烟气氮氧化物处理系统还包括清灰部件16，清灰部件16设置在脱硝反应部件2内，所述的清灰部件16包括压缩空气喷嘴17、压缩空气储罐18、喷吹控制部件19，每个压缩空气喷嘴17分别通过连接管路与压缩空气储罐18连通，压缩空气储罐18上设置能够控制压缩空气启停及流量调节的喷吹控制部件19，靠近每个催化剂5的位置设置多个压缩空气喷嘴17，靠近每个催化剂5的多个压缩空气喷嘴17的出气口分别对准该催化剂5。上述结构，脱硝反应部件2使用一段时间后过程中，其中的催化剂中表面会堆积大量的灰尘，高粉尘浓度下催化剂孔会被堵塞，影响催化剂的反映效果。为解决这一问题，本实用新型设计清灰部件16，在处理系统使用一段时间后，按照设定好的程序自动对催化剂进行清灰处理。这时，需要先停机，而后通过PLC控制电磁阀的开关，进而控制压缩空气喷嘴喷出压缩空气，压缩空气将催化剂上堆积的灰尘吹动脱离催化剂，实现催化剂的自动清理。这样，不仅能够保证处理系统能够时刻保持高效处理状态，而且清灰不需要拆开脱硝反应部件2，劳动强度低，清灰效率高。

所述的汽化器11包括雾化器22和气化器23，雾化器22一端与储气罐8连通，雾化器22另一端与气化器23连通，空气加热器10与气化器23连通，气化器23同时与脱硝反应部件2的混合器12连通。上述结构，汽化器的作用，是对氨水和加热后的空气进行混合，使得氨水和空气加热后有效混合，形成雾化氨气，而后从气化器喷出进入脱硝反应部件2的混合器，汽化氨气与氧气中的到氮氧化物在混合器中充分混合，形成混合烟气，而后进入反应器快速反应。

所述的脱硝反应部件2包括部件壳体24，混合器12和反应器13均设置在部件壳体24内，反应器13上端设置进气口14，反应器13下端设置排气口15，催化剂5和进气口14之间位置设置接灰槽25，接灰槽25与接灰通道26一端连通，接灰通道26另一端与部件壳体24下端的排灰口27连通。

所述的催化剂5包括第一层催化剂28、第二层催化剂29、第三层催化剂30，所述第一层催化剂28位于反应器内部空间的上部位置，第二层催化剂29位于第一层催化剂28下方位置，第三层催化剂30位于第二层催化剂29下方位置。上述结构，通过三层催化剂的设置，而不同催化剂从进气口向排气口延伸，这样，经混合器流出的烟气、汽化氨气混合后的混合烟气进入反应器后，会依次经过第一层催化剂28、第二层催化剂29、第三层催化剂30进行多道催化。

所述的催化剂5的第一层催化剂28左侧面设置的多个压缩空气喷嘴17均水平布置，每个压缩空气喷嘴17均与第一层催化剂28左侧面垂直布置，上述结构，多个压缩空气喷嘴能够可靠将第一层催化剂上堆积的灰尘吹离第一层催化剂，使得灰尘进入接灰槽，而后从接灰通道26流动、收集、排出。第二层催化剂29侧面设置多个压缩空气喷嘴17时，部分压缩空气喷嘴17与第二层催化剂29侧面垂直布置，部分压缩空气喷嘴17与第二层催化剂29侧面呈锐角夹角布置，上述结构，多个压缩空气喷嘴能够可靠将第二层催化剂上堆积的灰尘吹离第二层催化剂，第三层催化剂30侧面设置多个压缩空气喷嘴17时，部分压缩空气喷嘴17与第三层催化剂30侧面垂直布置，部分压缩空气喷嘴17与第三层催化剂30侧面呈锐角夹角布置。上述结构，多个压缩空气喷嘴能够可靠将第三层催化剂上堆积的灰尘吹离第三层催化剂。因为设置三层催化剂，第一层催化剂会吸附阻挡大量的灰尘，第一层催化剂是堆积灰尘最多的，这时，需要第一层催化剂上设置的压缩空气喷嘴将第一层催化器上的灰尘吹离第一层催化器，而且要通过接灰槽及接灰通道排出。而经过第一层催化剂后，落到第二层催化剂和第三层催化剂上的灰尘较少，因此，只需要通过各自的压缩空气喷嘴将灰尘吹离催化器即可，这样，可靠实现清灰处理。

所述的接灰通道26位于部件壳体24右侧位置，第一层催化剂28左侧面设置多个压缩空气喷嘴17，第二层催化剂29每个侧面分别设置一个或多个压缩空气喷嘴17，第三层催化剂30每个侧面分别设置一个或多个压缩空气喷嘴17。上述结构，在催化剂堆积了一定量的灰尘后，灰尘会对催化剂的流通性能产生不利影响，这时，通过启动喷吹控制部件，控制不同催化剂上设置的压缩空气喷嘴喷出压缩空气进行吹灰。在多个压缩空气喷嘴启动后，第一层催化剂上的压缩空气喷嘴作用在第一层催化剂上，吹动第一层催化剂上的灰尘移动离开第一层催化剂，从而产生扰流，灰尘流向接灰槽25，实现第一层催化剂的吹灰清理，而流向接灰槽的灰尘会继续流动，直到流动到接灰通道26进行堆积，而后定期从排灰口排出。

所述的接灰通道26上设置重量翻板阀门31，接灰槽25输送到接灰通道26的灰尘设置为能够下落到重量翻板阀门31上的结构，接灰槽25输送到接灰通道26的灰尘下落堆积到重量翻板阀门31上的实际重量超过重量翻板闸门31的设定重量数值时，重量翻板阀门31设置为能够打开，使得堆积在重量翻板阀门31上的灰尘能够下落到排灰口27排出的结构。上述结构，接灰槽25收集第一层催化剂的积灰后，积灰会从接灰通道26下落，落到重量翻板阀门31上。当从接灰槽25输送到接灰通道26的灰尘下落堆积到重量翻板阀门31上的实际重量小于重量翻板阀门31的设定重量数值时，重量翻板阀门31不会打开，积灰持续积攒。而当积灰实际重量超过重量翻板阀门31的设定重量数值时，重量翻板阀门31能够打开，使得堆积在重量翻板阀门31上的灰尘能够下落到排灰口27排出，这样可靠实现积灰的定期清理和排出，确保处理系统功能不会受到影响。

所述的催化剂5还包括备用催化剂安装位置32，备用催化剂安装位置32设置在第三层催化剂30下方位置，反应器13的排气口15设置在备用催化剂安装位置32下方位置的部件壳体24上。上述结构，备用催化剂安装位置32位置可以安装备用催化剂。当前三层催化剂的性能随着使用时间累积而下降到一定程度时，可将其中的一层催化剂移动到备用层，并在原催化剂层中放入新的催化剂。另外，对于工况波动较大的生产线，也可利用备用层，一次装入4层催化剂，以保证达到环保要求的排放标准。

本实用新型的烟气氮氧化物处理系统，在某水泥熟料生产线开展小规模试实验，实测脱硝效率在90％～95％，系统阻力500～800Pa,未检出氨逃逸，各项指标均优于现有SNCR和高温SCR脱硝技术，因此，本实用新型能够有效提高处理效果。

本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，在需要对工业烟气中的氮氧化物进行处理时，加入本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，烟气氮氧化物处理系统布置在水泥生产线的窑尾的高温风机和原料磨之间位置，窑尾排出的烟气通向脱硝反应部件，而氨水汽化部件对氨水进行处理，使得氨水汽化，然后汽化的氨水也进入脱硝反应部件，烟气和汽化的氨水在脱硝反应部件内混合，然后在催化剂的作用下再进行反应。这样，汽化的氮气和烟气中的氮氧化物加速有效混合，并发生反应，从而转化出清洁无污染的氮气和水，氮气和水从脱硝反应部件排出，然后回到水泥生产线原有工艺系统，经除尘处理后由窑尾烟囱排出。本实用新型所述的处理系统，用于处理水泥熟料生产过程中排放的含高浓度NOx的窑尾废气。通过深入分析研究水泥熟料生产过程中氮氧化物产生机理、生产工艺流程中各部位的烟气性质、烟气中粉尘物理及化学特性和脱硝反应化学原理，本实用新型将选择性催化还原反应技术与水泥工厂生产工艺过程深入融合，解决了180～220℃温度条件下中温SCR脱硝存在的催化剂堵塞、气体混合不均和脱硝效率低等技术难题。本实用新型所述的烟气氮氧化物处理系统，结构简单，制造成本低，能够方便高效地用于将工业烟气中的氮氧化物转化为清洁无污染的氮气和水，整个过程中无废水和废液排出，过程安全环保，可以减少氮氧化物对环境的污染，有助于提升水泥行业的清洁生产水平，从而降低水泥工厂NOx排放浓度、降低脱硝氨水用量、减少系统氨逃逸对设备的腐蚀和对环境的二次污染。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围内。