一种适用于水泥生产线窑尾烟气的SCR脱硝系统的制作方法

本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种适用于水泥生产线窑尾烟气的scr脱硝系统。

背景技术：

目前，我国水泥行业的nox的排放量占全国nox总排放量的10％左右，排在火力发电和汽车尾气排放之后的第三位。我国当前执行的《水泥工业大气污染排放标准》gb4915-2013要求现有与新建水泥企业nox排放≤400mg/nm³，重点地区调整到≤320mg/nm³。一些地区甚至提出了更为严格的排放标准，例如河北省环保厅在2018年4月发布的《水泥工业大气污染物超低排放标准(征求意见稿)》中建议，自2020年1月1日起，水泥生产企业nox排放不大于150mg/nm³；2017年江苏省环保厅印发关于开展全省非电行业nox深度减排的通知，要求水泥行业2019年6月1日前nox排放不高于100mg/nm³。因此水泥行业急需采用新技术、新工艺来满足日渐严格的排放标准。

工业烟气脱硝工艺主要有选择性非催化还原(sncr)脱硝技术和选择性催化还原(scr)脱硝技术，目前水泥窑普遍采用的sncr技术，nox脱除效率在60％左右，难以满足日趋严格的排放标准。而scr烟气脱硝技术具有反应条件温和，脱硝效率高(90％)等特点，是相对可行的技术。scr在火电行业已经非常成熟，但是水泥生产线的工况条件，限制了其在水泥行业的应用。水泥窑尾烟气灰分含量高，容易导致催化剂堵塞；烟尘中cao含量高，其与烟气中的so3反应生成的caso4覆盖在催化剂表面，易造成scr催化剂中毒失活。

针对烟气高尘及催化剂易中毒问题，cn204543995u公开了一种水泥窑尾低温烟气scr脱硝装置，其脱硝装置布置在水泥窑尾收尘器之后，经过窑尾收尘器之后的净化烟气，与还原剂供应系统供应的，布置在低温脱硝装置前置烟道上的还原剂喷射装置喷射至烟道内的还原剂一起，混合均匀后进入装有催化剂的中温脱硝装置进行脱硝后排放至水泥窑尾排风机入口前的烟道上，最后净化烟气进入窑尾烟囱排放。该技术将scr脱硝反应器布置在收尘器之后，解决了催化剂堵塞中毒等问题。但进入scr脱硝反应器的烟气温度低，虽采用了使用温度范围在80-150℃的低温催化剂，但是目前对于低温催化剂的研究开发还不成熟，限制了此技术的应用。

cn107596917a公开了一种水泥熟料生产线窑尾烟气的sncr-scr装置及工艺，利用窑尾预热器下游的中温烟气(340-360℃)实现scr脱硝段的氨水蒸发，与自窑尾烟囱经由稀释风机引入的低温烟气(90-110℃)混合后送入scr反应器中，进入scr反应器的烟气温度满足常规scr催化剂的要求，能够使脱硝反应高效进行。但是，该工艺将scr反应器直接布置在窑尾预热器之后，进入反应器的烟气携带了大量的粉尘，极易造成scr催化剂堵塞中毒，缩短催化剂使用寿命。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于水泥生产线窑尾烟气的scr脱硝系统，利用该系统可以高效经济的脱除水泥窑尾烟气中的nox，同时解决了scr技术应用在水泥窑尾烟气时催化剂易堵塞易中毒的问题，延长催化剂的适用寿命。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种适用于水泥生产线窑尾烟气的scr脱硝系统，所述系统包括：窑尾高温烟道1、主路烟道3、余热锅炉4、生料磨5、布袋除尘器6、烟气换热器7、支路烟道9、高温除尘器10、高温风机11、烟气调节阀12、还原剂喷射装置13、scr反应器14、主风机15和烟囱16；

其中，所述窑尾高温烟道1分别与主路烟道3和支路烟道9连接，所述主路烟道3上依次连接有余热锅炉4、生料磨5、布袋除尘器6、烟气换热器7冷风路、还原剂喷射装置13、scr反应器14、主风机15、烟气换热器7热风路和烟囱16；所述支路烟道9上依次连接有高温除尘器10、高温风机11和烟气调节阀12，然后与所述烟气换热器7冷风路和还原剂喷射装置13之间的主路烟道3汇合。

为了将进入反应器的烟气温度提升至与催化剂相适应的窗口温度，本实用新型在窑尾预热器连接的窑尾高温烟道上设有支路烟道，引出一路烟气用于调节烟气温度，此路调温烟气最终汇入脱硝反应器前的主路管道上。支路烟道上设有烟气调节阀，可以根据所需温度调节调温烟气风量。

本实用新型提供的系统中，scr脱硝反应器布置在窑尾布袋除尘器之后，同时支路烟道上设有高温除尘器，可大幅减少进入scr反应器的烟尘，解决了催化剂堵塞中毒问题，延长了催化剂的使用寿命。

本实用新型将烟气换热器设置在主路布袋除尘器之后，主路烟气和支路烟气混合之前。其中，所述烟气换热器的冷风路与布袋除尘器连接，热风路与主风机连接，布袋除尘器处理后的主路烟气进入烟气换热器的冷风路，升温后与支路调温烟气汇合；scr脱硝反应器处理后的净化高温烟气经过主风机进入烟气换热器的热风路，降温后由烟囱排至大气。

优选地，所述系统还包括还原剂蒸发装置17，所述还原剂蒸发装置17与还原剂喷射装置13连接。所述还原剂蒸发装置17可根据选用的还原剂种类与之相适应的进行选择，本实用新型不做具体限定。

优选地，所述高温除尘器10为电除尘器、布袋除尘器或旋风除尘器中的任意一种。

优选地，所述还原剂喷射装置13的类型为格栅型、涡流型或混合型中的任意一种。

优选地，所述scr反应器14包括导流板、吹灰装置和催化剂床层。其中，导流板可以将主路烟气、支路调温烟气及喷入的还原剂混合均匀；吹灰装置可以选用声波吹灰器或者蒸汽吹灰器，优先选用蒸汽吹灰器；催化剂床层可以选择用二备一、用三备一或用五备一等，可根据实际需要进行具体调整。

优选地，所述窑尾高温烟道1、主路烟道3和支路烟道9通过窑尾高温烟道三通2和烟气混合三通8进行连接。

作为优选的技术方案，本实用新型利用上述scr脱硝系统对水泥生产线窑尾烟气进行脱硝的方法可以为：窑尾烟气进入窑尾高温烟道1后分成两路，一路进入主路烟气管道3，依次经过余热锅炉4和生料磨5，经过布袋除尘器6除尘后，进入烟气换热器7冷风路换热升温；另一路进入支路烟道9，依次经过高温除尘器10、高温风机11和烟气调节阀12，然后和升温后的主路烟气汇合，汇合后的烟气经还原剂喷射装置13喷入还原剂后，进入scr反应器14进行脱硝，脱硝净化后的烟气经主风机15进入烟气换热器7热风路换热降温后，通过烟囱16排放至大气；其中，通过烟气调节阀12调节支路烟气流量，控制汇合后烟气的温度与scr反应器14中催化剂反应温度窗口相适应。

优选地，所述汇合后烟气的温度可以为200-280℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃或280℃等，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举。

优选地，所述主路烟气在汇合时的温度为150-200℃，例如可以是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举。

优选地，所述支路烟气在汇合时的温度为300-380℃，例如可以是300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃或380℃等，限于篇幅及出于简明的考虑，本实用新型不再穷尽列举。

优选地，所述汇合后烟气的温度为200-240℃。可根据实际需要的催化剂窗口温度调节支路烟道上的烟气调节阀，控制调温烟气的进入量调节进入scr反应器中烟气的温度，使之与催化剂的反应温度窗口温度相匹配，提高脱除效率。

优选地，本实用新型可采用氨水、尿素或液氨中的至少一种作为还原剂进行脱硝。

作为优选的技术方案，本实用新型提供的scr脱硝系统可以与sncr系统联用，用于水泥生产线窑尾烟气的脱硝。

目前国内大多数水泥生产线上已经安装sncr脱硝系统，本实用新型提供的系统可以单独安装，也可以与生产线上现有的sncr系统联用，共用还原剂制备装置。经过sncr脱硝后，可以减轻scr反应器负荷，可以适当减少催化剂床层数，提高nox脱除效率，降低运行成本。

与现有技术方案相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型在现有的脱硝系统中引入了支路烟道，引出一路烟气用于调节烟气温度，并可通过控制烟气流量对烟气温度进行实时调节，保证了进入scr反应器的烟气温度与催化剂窗口温度相适应，使脱硝反应高效进行。

(2)本实用新型将scr脱硝反应器布置在窑尾布袋除尘器之后，并在支路烟道上设置高温除尘器，大幅减少进入scr反应器的烟尘，解决催化剂堵塞中毒问题，延长了催化剂的使用寿命。

(3)本实用新型提高了将scr脱硝技术应用于水泥生产行业的可行性与经济性，为水泥生产线nox排放标准的提高提供了技术指导，具有良好的经济效益和应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的适用于水泥生产线窑尾烟气scr脱硝系统的结构示意图；

图中：1-窑尾高温烟道，2-窑尾高温烟道三通，3-主路烟道，4-余热锅炉，5-生料磨，6-布袋除尘器，7-烟气换热器，8-烟气混合三通，9-支路烟道，10-高温电除尘器，11-高温风机，12-支路烟气调节阀，13-还原剂喷射装置，14-scr反应器，15-主风机，16-烟囱，17-还原剂蒸发装置。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，本实用新型的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供了一种适用于水泥生产线窑尾烟气的scr脱硝系统，如图1所示，所述系统包括：窑尾预热器后的窑尾高温烟道1连接窑尾高温烟道三通2，经过三通后烟道分为两路：主路烟道3和支路烟道9；

其中，主路烟道3上依次设有余热锅炉4、生料磨5、布袋除尘器6和烟气换热器7，布袋除尘器6和烟气换热器7冷风路连接，烟气换热器7后设有还原剂喷射装置13、scr反应器14和主风机15，主风机15和烟气换热器7热风路连接，然后与烟囱16连接；

支路烟道9上依次设有高温除尘器10、高温风机11和烟气调节阀12，然后与主路烟道3通过烟气混合三通8在烟气换热器7和还原剂喷射装置13之间汇合。

所述系统还包括还原剂蒸发装置17，其与还原剂喷射装置13连接，用于将还原剂气化进入喷射装置。

其中，所述烟气换热器7包括冷风路和热风路，二者之间进行热量交换，冷风路用于对主路烟气进行升温，热风路用于对净化后的烟气进行降温。

所述高温除尘器10可以为电除尘器、布袋除尘器或旋风除尘器中的任意一种。

所述还原剂喷射装置13的类型可以是格栅型、涡流型或混合型中的任意一种。

所述scr反应器14内部结构包括导流板，吹灰装置、催化剂床层，其中，所述吹灰装置可以选用声波吹灰器或者蒸汽吹灰器，所述催化剂床层可以选择用二备一、用三备一或用五备一。

实施例2

利用实施例1提供的装置，在一条4500t/d的新型干法水泥窑生产线上进行脱硝实验，此水泥生产线已经安装sncr脱硝装置。窑尾高温烟气的含尘浓度为60g/nm³，温度为380℃，nox浓度为300mg/nm³，烟气流量为450000nm³/h。

主路烟气进入主路烟道，依次经过余热锅炉回收热量，生料磨烘干生料，布袋除尘器除尘后，进入烟气混合器冷风路，此时烟气的温度为120℃，经换热后，冷风路出口处烟气温度为180℃。调温烟气进入支路烟道，经高温电除尘，高温风机后，到达烟气汇合点时的温度为360℃。选用反应温度为220℃的催化剂，利用烟气调节阀控制调温烟气的流量，将主路烟气量与调温烟气量的比例调整为3.5:1后，可以与催化剂反应窗口温度相匹配。汇合后的烟气经还原剂喷射装置喷入还原剂后，进入scr反应器中进行脱硝，脱硝后的烟气温度变化不大，经主风机进入烟气换热器热风路，换热后烟气温度为120℃，经烟囱排放至大气。

本实施例中还原剂选用20％的氨水，还原剂喷射装置采用格栅型，催化剂床层采用用三备一的布置方式，催化剂截面孔径为0.5cm，采用耙式蒸气吹灰器，吹灰频率为一周一次，脱硝后，排放的烟气中nox的浓度为32.5mg/nm³。

实施例3

利用实施例1提供的装置，在一条3200t/d的新型干法水泥窑生产线上进行脱硝实验。窑尾高温烟气的含尘浓度为40g/nm³，温度为360℃，nox浓度为420mg/nm³，烟气流量为420000nm³/h。

主路烟气进入主路烟道，依次经过余热锅炉回收热量，生料磨烘干生料，布袋除尘器除尘后，进入烟气混合器冷风路，此时烟气的温度为110℃，经换热后，冷风路出口处烟气温度为160℃。调温烟气进入支路烟道，经高温电除尘，高温风机后，到达烟气汇合点时的温度为340℃。选用反应温度为200℃的催化剂，利用烟气调节阀控制调温烟气的流量，将主路烟气量与调温烟气量的比例调整为3.5:1后，可以与催化剂反应窗口温度相匹配。汇合后的烟气经还原剂喷射装置喷入还原剂后，进入scr反应器中进行脱硝，脱硝后的烟气温度变化不大，经主风机进入烟气换热器热风路，换热后烟气温度为115℃，经烟囱排放至大气。

本实施例中还原剂选用尿素，还原剂喷射装置采用格栅型，催化剂床层采用用三备一的布置方式，催化剂截面孔径为1.0cm，采用耙式蒸气吹灰器，吹灰频率为一周两次。脱硝后，排放的烟气中nox的浓度为38.2mg/nm³。

实施例4

利用实施例1提供的装置，在一条2000t/d的新型干法水泥窑生产线上进行脱硝实验。窑尾高温烟气的含尘浓度为18g/nm³，温度为340℃，nox浓度为190mg/nm³，烟气流量为28000nm³/h。

主路烟气进入主路烟道，依次经过余热锅炉回收热量，生料磨烘干生料，布袋除尘器除尘后，进入烟气混合器冷风路，此时烟气的温度为110℃，经换热后，冷风路出口处烟气温度为150℃。调温烟气进入支路烟道，经高温电除尘，高温风机后，到达烟气汇合点时的温度为320℃。选用反应温度为200℃的催化剂，利用烟气调节阀控制调温烟气的流量，将主路烟气量与调温烟气量的比例调整为2.4:1后，可以与催化剂反应窗口温度相匹配。汇合后的烟气经还原剂喷射装置喷入还原剂后，进入scr反应器中进行脱硝，脱硝后的烟气温度变化不大，经主风机进入烟气换热器热风路，换热后烟气温度为110℃，经烟囱排放至大气。

本实施例中还原剂选用液氨，还原剂喷射装置采用格栅型，催化剂床层采用用二备一的布置方式，催化剂截面孔径为1.5cm，采用耙式蒸气吹灰器，吹灰频率为一周两次。脱硝后，排放的烟气中nox的浓度为22.6mg/nm³。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。