一种烟气处理工艺及处理系统的制作方法

1.本发明涉及烟气处理工程，具体涉及一种链箅机-回转窑烟气的处理工艺及处理方法，属于链箅机-回转窑烟气处理技术领域。


背景技术：

2.国家产业结构调整指导目录(2019年本)明确提出鼓励类技术包括高炉高比例球团冶炼工艺技术，是由于球团生产过程能耗低、环境相对友好，且产品具有强度好、品位高、冶金性能好的优点，应用到高炉冶炼中可起到增产节焦、改善炼铁技术经济指标、降低生铁成本、提高经济效益的作用。2015年至2018年，我国球团矿产量由12800万吨增至15900万吨。我国球团生产以链箅机-回转窑工艺为主，其产量占球团总产量的60％以上。近年来，随着铁矿原料和燃料的日趋复杂，赤铁矿比例的提高(导致焙烧温度升高)、低品质燃料的规模利用、气基回转窑含氮焦炉煤气的应用等，使得不少企业球团生产过程nox排放浓度呈上升趋势；加之我国环保要求的日益严苛，2019年生态环境部发布了《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，明确要求球团焙烧烟气在基准含氧量18％条件下，nox小时均值排放浓度不高于50mg/m3，如果氧含量高于18％，则nox浓度按折算到基准氧含量后的值进行考核。
3.虽然球团企业在环保方面做了大量的工作，除尘和脱硫得到了有效控制，能够满足排放要求，但是目前nox因脱除成本高、工艺复杂，给球团产业带来了新的挑战，部分企业因nox超标不得不大量减产，甚至面临关停。从大多数的球团厂生产情况来看，nox一般排放浓度在100～300mg/m3，废气中的氧气含量17％-19％，如果能从源头和过程出发，减少nox产生，从而能够满足排放要求，可以省去末端脱硝净化设备，对链箅机-回转窑球团生产意义重大，有利于进一步提高球团生产的生命力和竞争力。
4.现有脱除烟气中氮氧化物的方法主要有选择性催化还原技术(scr)和非选择性催化还原技术(sncr)。其中，scr脱硝技术的选择性是指在催化剂的作用和在氧气存在条件下，nh3优先和nox发生还原脱除反应，生成n2和h2o，而不和烟气中的氧进行氧化反应。对sncr脱硝技术而言，环境温度起主导作用，一般认为温度范围为800℃～1100℃较为适宜。当温度过高时，nh3氧化生成no，会造成no的浓度升高，导致nox的脱除率降低；当温度过低时，nh3的反应速率下降，nox脱除率随之降低，同时nh3的逃逸量也会增加。在链箅机-回转窑生产过程中，通常预热二段(ph)的温度范围为850℃～1100℃，满足sncr脱硝技术的条件，但需要优化控制才能达到最佳的减排效果。
5.nox是形成光化学烟雾、酸雨、灰霾天气，加剧臭氧层破坏和促进温室效应的主要原因，对生态环境危害巨大。球团生产过程nox的产生主要源于燃料型和热力型两种形式，虽然可以通过降低球团矿产量，即减少煤气或煤粉喷入量，通过降低球团矿强度要求，即降低回转窑温度，通过采用较低nox的原料和燃料等措施来减少链箅机-回转窑球团生产过程nox的生成量，但是难以满足超低排放的环保要求。
6.为了满足链箅机-回转窑球团生产过程nox排放要求，响应国家的节能减排号召，必须从工艺流程本身出发，同时利用系统自身的特点，在不新增末端治理设备的前提下实
现低nox球团生产。因此，一种球团烟气超低nox排放的生产系统被提出。该系统在链箅机的预热二段设置sncr法脱nox的装置，降低球团烟气中nox的含量，同时在预热二段的底部风箱的出风口处增设scr系统，进一步降低烟气中nox的含量，从而实现球团烟气nox的超低排放，以此解决上述面临的技术难题，具有“节能、减排和超低nox生产”的特点。但是该系统控制机制有待优化。以降低sncr氨消耗量和scr催化剂使用寿命，进而降低脱硝成本。为了提高sncr技术的脱硝效率，研究人员提出了许多技术方案。如吴忠标等人发明的“一种用于烟气sncr脱硝的添加剂及其应用(授权号cn 103252159b)”：公开了一种用于烟气sncr脱硝、由纤维素醚和无机钠盐组成的添加剂，与脱硝还原剂混合后喷入760～850℃的烟气中进行脱硝，能适应不同的氧浓度变化，减少副产物n2o的产生，并使脱硝效率达40％～70％之间，有效脱硝温度区扩大，允许的氧量的范围也扩大，氨逃逸减少。但是目前对于应用于链箅机-回转窑氧化球团烟气脱硝(烟气温度区间为850～1100℃)的sncr技术的添加剂研究较少。
7.进一步地，在预热二段处向烟气中喷洒还原剂(氨水或尿素)进行烟气脱硝。sncr技术串联scr技术更是实现球团烟气超低排放的有效手段。但是往往由于链箅机生产系统中ph段与tph段因温度、气压差别而导致的串风问题，即ph段高nox废气向tph段串风，使得tph段烟气中nox含量升高。进而难以实现脱硝精准控制和nox的达标排放。同时为了优化sncr-scr耦合脱硝工艺，需要考虑sncr-scr耦合脱硝工艺中各个关键参数对脱硝率的影响进行研究，例如研究sncr脱硝前的nox初始浓度、sncr喷氨的氨氮比、sncr喷氨的窗口温度、scr脱硝前的nox浓度、scr喷氨的氨氮比、scr催化剂床层数参数对最终脱硝率的影响。然后建立一种优化控制方法形成最佳的耦合超低nox排放技术，在降低sncr氨消耗量的前提下能够有效保证脱硝效率，同时还能延长scr脱硝催化剂寿命，明显降低系统脱硝运行成本和投资成本。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明提出了一种链箅机-回转窑烟气的处理工艺及处理方法，首先，采用sncr-scr耦合脱硝系统的控制方法，通过采用多指标试验的综合加权评分法，建立了源头、过程和末端控制耦合脱硝数学模型，综合考虑各技术(工艺参数、成本和技术经济指标等与最佳脱硝率)之间的匹配关系，形成一种球团耦合脱硝优化控制方法。采用此方法，可形成最佳的耦合超低nox排放技术，在降低sncr氨消耗量的前提下能够有效保证脱硝效率，同时还能延长scr脱硝催化剂寿命，明显降低系统脱硝运行成本和投资成本。
9.其次，提供一种sncr脱硝催化剂的复合添加剂，即向烟气脱硝还原剂(一般为氨水)中添加的复合添加剂，以提高链箅机-回转窑球团生产过程中应用sncr技术时的稳定性和脱硝率，提高烟气脱硝还原剂的利用效率、降低nh3逃逸量。或者提供一种sncr复合催化剂(复合氨剂)，以提高烟气脱硝还原剂的利用效率、降低nh3逃逸量。
10.最后，通过在链箅机ph段和tph段之间增设可移动式气流平衡板，利用气流平衡板位置变化来控制tph段的气压大于等于ph段的气压，进而防止ph段高nox废气向tph段窜风，使得tph段烟气中nox含量升高的问题。链箅机防窜风系统的气流未平衡前打开气流平衡板，待气流稳定后及时关闭，对链箅机系统产生积极影响：即只需对ph段废气(约1/3)进行sncr+scr脱硝处理即可满足球团nox超低排放要求，投资和运行成本大大减少。同时通过控
制气流平衡板向tph端的移动，间接性的将tph段靠近ph段的风箱选择性的并入ph段，延长了球团高温预热时间，起到改善预热球强度的作用。进一步降低了nh3逃逸量。
11.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下：
12.根据本发明的第一种实施方案，提供一种烟气处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
13.1)根据物料的走向，生球进入链箅机，依次经过链箅机上的鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段和预热二段后输送至回转窑内进行氧化焙烧。
14.2)在预热二段内和/或在连接预热二段进风口和回转窑出风口之间的第一管道内喷洒sncr催化剂，在预热二段和/或第一管道内热风中的nox和sncr催化剂进行sncr脱硝反应。
15.3)预热二段排出的热风经过scr脱硝装置进行scr脱硝处理后输送至抽风干燥段内。抽风干燥段和预热一段排出的热风依次经过除尘装置进行除尘处理、经过脱硫装置进行脱硫处理后排出。
16.作为优选，该工艺还包括以下步骤：
17.4)根据热风的流向，环冷机中的环冷一段排出的热风经由第六管道输送至回转窑内，然后再经第一管道输送至预热二段内。环冷二段排出的热风经由第七管道输送至预热一段内。环冷三段排出的热风经由第八管道输送至鼓风干燥段内。
18.5)鼓风干燥段排出的热风任选地经过或不经过除尘处理后经由第十管道排出。
19.作为优选，该工艺还包括以下步骤：
20.a)通过在预热二段和/或预热二段与回转窑之间的过渡段设置sncr脱硝系统。同时在预热二段出风口之后设置scr脱硝系统。建立sncr-scr耦合脱硝机制。
21.b)实时检测并采集sncr脱硝前的nox初始浓度、sncr喷氨的氨氮比、sncr喷氨的窗口温度、scr脱硝前的nox浓度、scr喷氨的氨氮比、scr催化剂床层数的参数信息。
22.c)根据检测得到的参数信息建立了sncr-scr耦合脱硝数学模型。
23.d)根据sncr-scr耦合脱硝数学模型计算并调整控制sncr喷氨量最小且使得烟气中的nox含量满足排放条件。
24.作为优选，所述sncr-scr耦合脱硝数学模型如下：
25.y＝a
·yx
+b
·
ym+c
·yt
+d
·yz
+e
·yn
+f
·
yc...式i。
26.式i中，y为sncr-scr耦合脱硝率。y
x
为基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率。ym为基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率。y
t
为基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率。yz为基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率。yn为基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率。yc为基于scr催化剂床层数的脱硝率。a为sncr脱硝前的nox初始浓度x的影响因子权重。b为sncr喷氨的氨氮比m的影响因子权重。c为sncr喷氨的窗口温度t的影响因子权重。d为scr脱硝前的nox浓度z的影响因子权重。e为scr喷氨的氨氮比n的影响因子权重。f为scr催化剂床层数c的影响因子权重。且a+b+c+d+e+f＝1。
27.作为优选，a为0.02-0.4，优选为0.05-0.2。b为0.1-0.8，优选为0.2-0.5。c为0.05-0.5。优选为0.1-0.3。d为0.01-0.3，优选为0.02-0.2。e为0.05-0.4，优选为0.1-0.3。f为0.05-0.5，优选为0.1-0.4。
28.作为优选，所述基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率y
x
为：
[0029][0030]
式ii中，x为sncr脱硝前的nox初始浓度，mg/m3。i为x的次方。0≤i≤n
x
。n
x
为x的最高次方。a
xi
为x的第i次方的系数。
[0031]
作为优选，所述基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率ym为：
[0032][0033]
式iii中，m为sncr喷氨的氨氮比。β为m的次方。0≤β≤nm。nm为m的最高次方。a
mβ
为m的第β次方的系数。
[0034]
作为优选，所述基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率y
t
为：
[0035][0036]
式ix中，t为sncr喷氨的窗口温度，℃。δ为t的次方。0≤δ≤n
t
。n
t
为t的最高次方。a
tδ
为t的第δ次方的系数。
[0037]
作为优选，所述基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率yz为：
[0038][0039]
式v中，z为scr脱硝前的nox浓度，mg/m3。γ为z的次方。0≤γ≤nz。nz为z的最高次方。a
zγ
为z的第γ次方的系数。
[0040]
作为优选，所述基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率yn为：
[0041][0042]
式vi中，n为scr喷氨的氨氮比。λ为n的次方。0≤λ≤nn。nn为n的最高次方。a
nλ
为n的第λ次方的系数。
[0043]
作为优选，所述基于scr催化剂床层数的脱硝率yc为：
[0044][0045]
式vii中，c为scr催化剂床层数。θ为c的次方。0≤θ≤nc。nc为c的最高次方。a
cθ
为c的第θ次方的系数。
[0046]
作为优选，将式ii-vii代入式i中，得：
[0047][0048]
式viii进一步转化即可获得式i。
[0049]
作为优选，步骤d)具体为：
[0050]
d1)当x
·
(1-y)≤50mg/m3时。减小sncr喷氨的氨氮比，m’＝m-stepm。按照式viii进
行迭代计算，直至刚好满足x
·
(1-y)＞50mg/m3。然后执行此时的m值。
[0051]
d2)当x
·
(1-y)＞50mg/m3时。增大sncr喷氨的氨氮比，m’＝m+stepm。按照式viii进行迭代计算，直至刚好满足x
·
(1-y)≤50mg/m3。然后执行此时的m’值。
[0052]
其中：m为当前计算时的sncr喷氨的氨氮比。m’为下一步迭代计算的sncr喷氨的氨氮比。stepm的取值为0.01-0.5。优选为0.03-0.3。更优选为0.05-0.1。
[0053]
作为优选，所述sncr催化剂为含有复合添加剂的sncr催化剂，该复合添加剂包括以下组分或者由以下组分组成：尿素、可溶性钠盐、乙醇、钒钛催化剂、sba-15。或者
[0054]
所述sncr催化剂为复合氨剂，该复合氨剂包括以下组分或者由以下组分组成：氨水、尿素、可溶性钠盐、乙醇、钒钛催化剂、纳米零价铁-高岭土材料。
[0055]
作为优选，所述含有复合添加剂的sncr催化剂中的复合添加剂包括如下组分：
[0056]
尿素40-70重量份，优选为45-65重量份，更优选为50-60重量份。
[0057]
可溶性钠盐10-30重量份，优选为12-25重量份，更优选为15-20重量份。
[0058]
乙醇8-28重量份，优选为10-25重量份，更优选为12-22重量份。
[0059]
钒钛催化剂1-12重量份，优选为2-10重量份，更优选为3-8重量份。
[0060]
sba-15 0.1-5重量份，优选为0.3-4重量份，更优选为0.5-3重量份。
[0061]
作为优选，所述复合氨剂包括如下组分：
[0062]
氨水60-90重量份，优选为65-85重量份，更优选为70-80重量份。
[0063]
尿素8-30重量份，优选为10-25重量份，更优选为15-25重量份。
[0064]
可溶性钠盐0.05-1重量份，优选为0.1-0.8重量份，更优选为0.15-0.5重量份。
[0065]
乙醇0.05-1.2重量份，优选为0.1-1重量份，更优选为0.15-0.8重量份。
[0066]
钒钛催化剂0.01-0.1重量份，优选为0.02-0.08重量份，更优选为0.03-0.05重量份。
[0067]
纳米零价铁-高岭土材料0.5-10重量份，优选为0.8-8重量份，更优选为1-6重量份。
[0068]
作为优选，在步骤2)中，喷洒sncr催化剂的具体方法为：向脱硝还原剂(即sncr催化剂，例如浓度为20％～25％的氨水中)添加0.1～2.0％wt优选为0.3～1.2％wt，更优选为0.5-1.0％wt的复合添加剂，基于脱硝还原剂的总添加量。搅拌混合均匀。然后将混合均匀后的含有复合添加剂的sncr催化剂喷洒在预热二段内和/或喷洒在连接预热二段进风口和回转窑出风口之间的第一管道内。
[0069]
或者，直接将所述复合氨剂喷洒在预热二段内和/或喷洒在连接预热二段进风口和回转窑出风口之间的第一管道内。
[0070]
作为优选，所述复合氨剂的制备方法为：先将尿素、可溶性钠盐、钒钛催化剂和纳米零价铁-高岭土材料均研磨成粉末状。然后按比例将粉末状的尿素、可溶性钠盐、钒钛催化剂和纳米零价铁-高岭土材料搅拌混合均匀获得粉体混合料。最后按比例单独量取乙醇获得湿料。将湿料和粉体混合料加入到氨水中混合均匀后即得复合氨剂。
[0071]
作为优选，所述钒钛催化剂选自任意的v-tio2系催化剂。所述钒钛催化剂的粒度为-0.074mm≥80％，优选为-0.074mm≥90％。
[0072]
作为优选，所述可溶性钠盐为nacl或na2co3。
[0073]
作为优选，所述脱硫处理采用干法脱硫、半干法脱硫或湿法脱硫。优选采用石灰进
行脱硫处理。
[0074]
作为优选，所述除尘处理采用布袋除尘处理或电除尘处理。
[0075]
根据本发明的第二种实施方案，提供一种烟气处理系统或用于第一种实施方案所述烟气处理工艺的系统，该系统包括链箅机、回转窑、脱硫装置、scr脱硝装置、除尘装置。根据物料的走向，所述链箅机依次设有鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段和预热二段。所述预热二段通过第一管道与回转窑的烟气出口相连通。所述预热二段和/或第一管道内设有sncr脱硝装置。所述预热二段的出风口通过第四管道连通至抽风干燥段的进风口。所述抽风干燥段的出风口通过第五管道连通至烟囱。所述scr脱硝装置设置在第四管道上。所述脱硫装置和除尘装置设置在第五管道上。
[0076]
作为优选，所述预热一段和预热二段之间设置有防窜风装置。
[0077]
作为优选，所述防窜风装置包括气流平衡板、移动平台、辊轮以及开槽。所述气流平衡板设置在链箅机的内部。所述移动平台设置在预热一段和预热二段外部下端的两侧。所述辊轮设置在移动平台底部。所述开槽设在预热一段和预热二段外部上端的两侧。所述移动平台上还设置有固定座。所述固定座上设置有立柱。所述立柱的顶端穿过开槽后与气流平衡板的顶端相连接。所述移动平台的外部还设置有移动电机。移动电机驱动移动平台在辊轮上进行移动。移动平台的移动带动固定座、立柱的移动进而带动气流平衡板在链箅机内的移动。
[0078]
作为优选，所述气流平衡板由外板和内板组成。所述外板为一个内部中空的板体。所述内板套接在外板的内腔中。所述内板还与升降电机相连。升降电机控制内板在外板内腔的竖直方向上进行移动。
[0079]
作为优选，该系统还包括有环冷机。所述环冷机依次设有环冷一段、环冷二段以及环冷三段。所述环冷一段的出风口通过第六管道连通至回转窑的进风口。所述环冷二段的出风口通过第七管道连通至预热一段的进风口。所述环冷三段的出风口通过第八管道连通至鼓风干燥段的进风口。所述预热一段的出风口通过第九管道连通至第五管道。所述鼓风干燥段的出风口通过第十管道连通至烟囱。
[0080]
作为优选，该系统还包括有第一压力检测计、第二压力检测计、第一温度检测计、第二温度检测计、第一流量检测计、第二流量检测计以及烟气分析仪。所述第一压力检测计、第一温度检测计和烟气分析仪设置在预热一段内。所述第二压力检测计和第二温度检测计设置在预热二段内。所述第一流量检测计设置在第七管道上。所述第二流量检测计设置在第一管道上。
[0081]
作为优选，所述sncr脱硝装置包括有第一喷洒装置和高压雾化混料装置。所述第一喷洒装置设置在预热二段内并通过第十一管道与高压雾化混料装置相连。
[0082]
作为优选，所述sncr脱硝装置包括有第二喷洒装置。所述第二喷洒装置设置在第一管道内并通过第十二管道与高压雾化混料装置相连。
[0083]
作为优选，第十二管道为第十一管道分出的旁路管道。
[0084]
作为优选，所述高压雾化混料装置上设有钒钛催化剂输送管、氨水输送管、尿素输送管、可溶性钠盐输送管、乙醇输送管以及纳米零价铁或sba-15输送管道。
[0085]
作为优选，该系统还包括有混匀装置。所述混匀装置上设有钒钛催化剂输送管、氨水输送管、尿素输送管、可溶性钠盐输送管以及纳米零价铁或sba-15输送管道。所述混匀装
置通过第十三管道与高压雾化混料装置相连通。
[0086]
根据本发明的第三种实施方案，提供一种使用第二种实施方案所述烟气处理系统进行烟气处理的方法，该方法包括如下步骤：
[0087]
101)根据物料的走向，生球进入链箅机，依次经过鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段和预热二段后输送至回转窑内进行氧化焙烧。氧化焙烧完成后的氧化球团矿输送至环冷机进行冷却。
[0088]
102)根据热风的流向，环冷一段排出的热风经由第六管道输送至回转窑内，然后再经第一管道输送至预热二段内。环冷二段排出的热风经由第七管道输送至预热一段内。
[0089]
103)调节设置在预热一段和预热二段之间的气流平衡板的水平位置，使得预热一段内的压力大于或等于预热二段内的压力。
[0090]
104)预热一段内的热风最后经由第九管道排出。预热二段内的热风最后经由第四管道排出。
[0091]
作为优选，该方法还包括：在预热一段内设置有第一压力检测计实时检测预热一段内的气压为p1，pa。还设置有第一温度检测计实时检测预热一段内的气体温度为c1，k。
[0092]
作为优选，在预热二段内设置有第二压力检测计实时检测预热二段内的气压为p2，pa。还设置有第二温度检测计实时检测预热二段内的气体温度为c2，k。
[0093]
作为优选，在第七管道上还设置有第一流量检测计实时检测输送至预热一段内的气体流量为q1，nm3/h。在第一管道上设置有第二流量检测计实时检测输送至预热二段内的气体流量为q2，nm3/h。则输送至预热一段内的气体质量为m1，g：
[0094]
m1＝ρ*q1*t...式i。
[0095]
输送至预热一段内的气体质量为m2，g：
[0096]
m2＝ρ*q2*t...式ii。
[0097]
在式i和式ii中，ρ为气体平均密度，g/m3。t为气体输送时间，h。
[0098]
根据理想气体状态方程，得：
[0099]
p1*v1＝ρ*q1*t*r*c1/m...式iii。
[0100]
p2*v2＝ρ*q2*t*r*c2/m...式iv。
[0101]
在式iii和式iv中，v1为预热一段的容积，m3。v2为预热二段的容积，m3。r为气体常量，j/(mol
·
k)。m为气体平均摩尔质量，g/mol。
[0102]
作为优选，设定预热一段的长度为a1，宽度为b1，高度为h1，单位均为m。设定预热二段的长度为a2，宽度为b2，高度为h2，单位均为m。则：
[0103]
v1＝k1*a1*b1*h1...式v。
[0104]
v2＝k2*a2*b2*h2...式vi。
[0105]
在式v和式vi中，所述k1为预热一段的容积修正比值。k2为预热二段的容积修正比值。
[0106]
将式v代入式iii，得：
[0107]
p1＝ρ*q1*t*r*c1/(m*k1*a1*b1*h1)...式vii。
[0108]
将式vi代入式iv，得：
[0109]
p2＝ρ*q2*t*r*c2/(m*k2*a2*b2*h2)...式vii。
[0110]
作为优选，设定气流平衡板向预热一段方向的水平移动量为
△
a，m。则：
[0111]
z＝p1/p2＝[q1*c1*k2*(a2
-△
a)*b2*h2]/[q2*c2*k1*(a1+
△
a)*b1*h1]...式viii。
[0112]
当z＝1时，则气流平衡板的最小应移动量
△amin
为：
[0113][0114]
通过调节气流平衡板的水平移动量
△
a大于等于式ix的计算值
△amin
，m，进而使得z≥1，即p1≥p2。
[0115]
作为优选，调节所述气流平衡板水平位移为
△
a时为分步调节，调整次数设为n，则：
[0116]
n＝丨(p2-p1)/(0.05*p1)丨...式x。
[0117]
当所述气流平衡板的所需水平位移为
△
a时，则气流平衡板的移动次数是式x的计算值n。
[0118]
作为优选，在预热一段内还设置有烟气分析仪实时检测预热一段内的nox的含量小于等于40mg/m3。
[0119]
在现有技术中，为了满足链箅机-回转窑球团生产过程nox排放要求，即要求球团焙烧烟气在基准含氧量18％条件下，nox小时均值排放浓度不高于50mg/m3。如果氧含量高于18％，则nox浓度按折算到基准氧含量后的值进行考核。为了实现该目的，现有的工艺通过从工艺流程本身出发，同时利用系统自身的特点，在不新增末端治理设备的前提下实现低nox球团生产。通过在该系统链箅机的预热二段设置sncr法脱nox的装置，降低球团烟气中nox的含量，同时在预热二段的底部风箱的出风口处增设scr系统，进一步降低烟气中nox的含量，从而实现球团烟气nox的超低排放。虽然该sncr-scr联合工艺可以实现nox的超低排放，但是由于目前并没有相应的优化控制机制，从而导致sncr脱硝机制和scr脱硝机制不能完美结合，从而导致sncr的氨消耗量较大(相应带来氨逃逸量增多的问题)或者scr脱硝催化剂的使用寿命较短，需要频繁更换以满足脱硝要求，从而带来生产投资成本较大的问题。而如果贸然降低喷氨量或者未及时更换催化剂，则又会导致nox排放超标的问题。
[0120]
现阶段，在链箅机-回转窑脱硝系统中，当在ph段或过渡段采用了sncr技术，大幅降低进入scr技术的nox浓度，降低催化剂的消耗，延长催化剂活性。一般情况下，要求催化剂活性保持在60％以上。当只采用scr技术脱硝时，催化剂活性可维持约3年，当采用sncr+scr系统后，催化剂活性延长至约3.6年。不同脱硝系统中催化剂活性使用年限祥见说明书附图2。采用sncr+scr系统，可降低工程投资约1000万元，降低催化剂更换成本约20万元/年。不同脱硝工艺的投资和维护成本对比见说明书附图3。
[0121]
在本发明中，通过实时监测和采集sncr-scr耦合脱硝系统中的关键参数，即实时检测并采集sncr脱硝前的nox初始浓度、sncr喷氨的氨氮比、sncr喷氨的窗口温度、scr脱硝前的nox浓度、scr喷氨的氨氮比、scr催化剂床层数的参数信息。然后根据各个关键参数对脱硝效果的影响进行合理的权重分配，基于试验研究和工程应用经验，采用多指标试验的综合加权评分法从而建立了sncr-scr耦合脱硝数学模型，通过该数学模型建立优化控制机制，可以针对不同的链箅机-回转窑sncr-scr耦合脱硝系统进行优化控制，进而使得在满足nox超低排放(不大于50mg/m3)的前提下，使得系统能够达到即满足sncr喷氨量最小的同时
scr催化剂的使用寿命最长的最佳组合机制，从而保证了脱硝系统的脱硝效率，降低了投入成本，获得最佳的经济效益。
[0122]
在本发明中，针对链箅机-回转窑ncr-scr耦合脱硝系统，第一步为：主要考虑sncr脱硝前(预热二段和/或预热二段与回转窑之间的过渡段)的nox初始浓度(x)、sncr喷氨的氨氮比(m)以及sncr喷氨的窗口温度(t)对脱硝率的影响，然后经过数据分析和数据曲线拟合，确定sncr脱硝效率数学模型：
[0123]
首先，针对基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率y
x
为：
[0124][0125]
式ii中，x为sncr脱硝前的nox初始浓度，mg/m3。i为x的次方。0≤i≤n
x
。n
x
为x的最高次方。a
xi
为x的第i次方的系数。
[0126]
其次，针对基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率ym为：
[0127][0128]
式iii中，m为sncr喷氨的氨氮比。β为m的次方。0≤β≤nm。nm为m的最高次方。a
mβ
为m的第β次方的系数。
[0129]
最后，针对基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率y
t
为：
[0130][0131]
式ix中，t为sncr喷氨的窗口温度，℃。δ为t的次方。0≤δ≤n
t
。n
t
为t的最高次方。a
tδ
为t的第δ次方的系数。
[0132]
进一步地，结合权重分配得出sncr脱硝率公式如下：
[0133]ysncr
＝a1
·yx
+b1
·
ym+c1
·yt
...(1)。
[0134]
公式(1)进一步演化为：
[0135][0136]
公式(2)中，y
sncr
为sncr脱硝率；a1是仅考虑sncr脱硝时关键参数x的影响权重因子；b1是仅考虑sncr脱硝时关键参数m的影响权重因子；c1是仅考虑sncr脱硝时关键参数t的影响权重因子；a1+b1+c1＝1(a1、b1、c1的权重比例确定可根据实际工况进行合理调整分配)；i、β、δ分别为关键参数x、m、t的次方。n
x
、nm、n
t
分别为关键参数x、m、t的最高次方。a
xi
、a
mβ
、a
tδ
分别为关键参数x、m、t各次方对应的系数。
[0137]
在仅考虑sncr脱硝时，通过采用单一变量形式，采用大数据拟合的方法获得各个关键参数(x、m、t)分别对sncr脱硝率的影响，然后再根据多指标试验的综合加权评分法从而建立了sncr脱硝数学模型。
[0138]
在本发明中，针对链箅机-回转窑ncr-scr耦合脱硝系统，第二步为：主要考虑多管后scr脱硝前的nox浓度(z)、scr喷氨的氨氮比(n)以及scr催化剂床层数(c)对脱硝率的影
响，然后经过数据分析和数据曲线拟合，确定scr脱硝效率数学模型：
[0139]
首先，针对基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率yz为：
[0140][0141]
式v中，z为scr脱硝前的nox浓度，mg/m3。γ为z的次方。0≤γ≤nz。nz为z的最高次方。a
zγ
为z的第γ次方的系数。
[0142]
其次，针对基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率yn为：
[0143][0144]
式vi中，n为scr喷氨的氨氮比。λ为n的次方。0≤λ≤nn。nn为n的最高次方。a
nλ
为n的第λ次方的系数。
[0145]
最后，针对基于scr催化剂床层数的脱硝率yc为：
[0146][0147]
式vii中，c为scr催化剂床层数。θ为c的次方。0≤θ≤nc。nc为c的最高次方。a
cθ
为c的第θ次方的系数。
[0148]
进一步地，结合权重分配得出scr脱硝率公式如下：
[0149]yscr
＝d1
·yz
+e1
·yn
+f1
·
yc...(3)。
[0150]
公式(3)进一步演化为：
[0151][0152]
公式(2)中，y
scr
为scr脱硝率；d1是仅考虑scr脱硝时关键参数z的影响权重因子；e1是仅考虑scr脱硝时关键参数n的影响权重因子；f1是仅考虑scr脱硝时关键参数c的影响权重因子；d1+e1+f1＝1(d1、e1、f1的权重比例确定可根据实际工况进行合理调整分配)；γ、λ、θ分别为关键参数z、n、c的次方。nz、nn、nc分别为关键参数z、n、c的最高次方。a
zγ
、a
nλ
、a
cθ
分别为关键参数z、n、c各次方对应的系数。
[0153]
在仅考虑scr脱硝时，通过采用单一变量形式，采用大数据拟合的方法获得各个关键参数(z、n、c)分别对scr脱硝率的影响，然后再根据多指标试验的综合加权评分法从而建立了scr脱硝数学模型。
[0154]
进一步地，基于试验研究和工程应用经验，采用多指标试验的综合加权评分法，建立了过程(sncr技术)和末端控制(scr技术)耦合脱硝数学模型，即sncr-scr耦合脱硝数学模型：
[0155]
y＝a
·yx
+b
·
ym+c
·yt
+d
·yz
+e
·yn
+f
·
yc...式i。
[0156]
式i进一步演化为：
[0157][0158]
式viii中，a为sncr脱硝前的nox初始浓度x的影响因子权重。b为sncr喷氨的氨氮
比m的影响因子权重。c为sncr喷氨的窗口温度t的影响因子权重。d为scr脱硝前的nox浓度z的影响因子权重。e为scr喷氨的氨氮比n的影响因子权重。f为scr催化剂床层数c的影响因子权重。且a+b+c+d+e+f＝1。其中a为0.02-0.4，优选为0.05-0.2。b为0.1-0.8，优选为0.2-0.5。c为0.05-0.5。优选为0.1-0.3。d为0.01-0.3，优选为0.02-0.2。e为0.05-0.4，优选为0.1-0.3。f为0.05-0.5，优选为0.1-0.4。x为sncr脱硝前的nox初始浓度，mg/m3。m为sncr喷氨的氨氮比。t为sncr喷氨的窗口温度，℃。z为scr脱硝前的nox浓度，mg/m3。n为scr喷氨的氨氮比。c为scr催化剂床层数。i、β、δ、γ、λ、θ分别为脱硝关键参数x、m、t、z、n、c的次方。n
x
为x的最高次方。a
xi
为x的第i次方的系数。nm为m的最高次方。a
mβ
为m的第β次方的系数。n
t
为t的最高次方。a
tδ
为t的第δ次方的系数。nz为z的最高次方。a
zγ
为z的第γ次方的系数。nn为n的最高次方。a
nλ
为n的第λ次方的系数。nc为c的最高次方。a
cθ
为c的第θ次方的系数。
[0159]
在本发明中，n
x
的取值范围为0-5，优选为1-3。nm的取值范围为0-5，优选为1-3。n
t
的取值范围为0-5，优选为1-3。nz的取值范围为0-5，优选为1-3。nn的取值范围为0-5，优选为1-3。nc的取值范围为0-5，优选为1-3。
[0160]
进一步地，式viii进一步转化即可获得sncr-scr耦合脱硝数学模型：
[0161]
y＝a
·yx
+b
·
ym+c
·yt
+d
·yz
+e
·yn
+f
·
yc...式i。
[0162]
在本发明中，根据国家要求球团焙烧烟气在基准含氧量18％条件下，nox小时均值排放浓度不高于50mg/m3。如果氧含量高于18％，则nox浓度按折算到基准氧含量后的值进行考核。即需满足x
·
(1-y)≤50mg/m3这个条件的成本越低越好，经济价值越高。成本从两个方面体现，一是sncr喷氨量的多少。二是scr催化剂活性时长。在保证脱硝要求的情况下，喷氨量越少越经济，催化剂活性时长越长越好。
[0163]
当x
·
(1-y)≤50mg/m3时。降低m的值进行计算，计算步长为stepm。即对式viii不断执行m＝m-stepm的计算，直至刚好满足x(1-y)＞50mg/m3(即刚刚不满足x
·
(1-y)≤50mg/m3)时，即为喷氨量最小临界点，为了安全起见，我们在此时的m值的基础上执行m＝m+stepm。以保证x
·
(1-y)≤50mg/m3条件，即为最经济的喷氨量。这个点既保证了sncr喷氨量最小，又能够最大程度的延长scr催化剂活性时长，同时也满足了nox超低排放条件，是最具经济性的选择。
[0164]
当x
·
(1-y)＞50mg/m3时。增加m的值进行计算，计算步长为stepm。即对式viii不断执行m＝m+stepm的计算，直至刚好满足x
·
(1-y)≤50mg/m3。然后执行此时的m值。以保证x
·
(1-y)≤50mg/m3条件，即为最经济的喷氨量。这个点既保证了sncr喷氨量最小，又能够最大程度的延长scr催化剂活性时长，同时也满足了nox超低排放条件，是最具经济性的选择。
[0165]
其中，步长stepm的取值为0.01-0.5。优选为0.03-0.3。更优选为0.05-0.1。可以根据实际工况进行合理调整设计。
[0166]
一般地，对sncr脱硝技术来说，一般认为温度范围为800℃～1100℃较为适宜。链箅机-回转窑球团生产过程应用sncr脱硝技术，通常是在预热二段(温度范围850℃～1100℃)处向烟气中喷洒还原剂(氨水或尿素)进行烟气脱硝，但需要优化控制才能达到最佳的减排效果。但是，sncr技术的应用效果对温度、还原剂用量等因素很敏感。当生产过程出现波动如温度过高时，nh3氧化生成no，可能造成no的浓度升高，导致nox的脱除率降低，温度过低时，nh3的反应速率下降，nox脱除率也会下降，同时nh3的逃逸量也会增加。
[0167]
在本发明中，通过将尿素、可溶性钠盐(例如氯化钠或者碳酸钠)、乙醇、钒钛催化
剂、sba-15或者氨水、尿素、可溶性钠盐(例如氯化钠或者碳酸钠)、乙醇、钒钛催化剂、纳米零价铁-高岭土材料按特定的质量配比进行称量、搅拌混匀获得一次混合料，其中乙醇需单独称量放置备用。然后将一次混合料和乙醇进行高压雾化混合获得复合添加剂(钒钛复合添加剂)或复合氨剂(钒钛复合氨剂)喷入高nox烟气中进行sncr脱硝反应。由于乙醇是一种易燃易挥发无色透明液体，需要单独称量放置，生产过程中才与其他原料混合形成钒钛复合氨剂后进行脱硝使用。
[0168]
进一步地，sba-15介孔材料，其主要成分为sio2，具有二维直孔道六方晶系结构，孔壁厚度可达6.4nm，热稳定性达900℃，比表面积700-1100m2/g，孔体积0.6-1.3cm2/g。在水和乙醇中分散性良好。在本发明中，添加sba-15介孔材料可提高复合氨剂和nox的接触面积，为氨剂和nox提供一个更好的反应场所，从而加速催化还原反应的发生。
[0169]
进一步的，所述氨水的浓度为15-35％，优选为20-25％。所述尿素的纯度≥99％，优选为纯度≥99.5％。所述尿素的粒度为-0.074mm≥90％，优选为-0.074mm≥95％。所述nacl的纯度≥99％，优选为纯度≥99.5％的nacl。所述nacl的粒度为-0.074mm≥90％，优选为-0.074mm≥95％。所述钒钛催化剂选自任意的v-tio2系催化剂。所述钒钛催化剂的粒度为-0.074mm≥80％，优选为-0.074mm≥80％。所述乙醇为无水乙醇。所述无水乙醇的纯度≥99％，优选为纯度≥99.7％。
[0170]
进一步地，采用纳米零价铁-高岭土复合材料的吸附法操作简单，方法灵活，能耗少，材料来源广泛，价格低廉。纳米零价铁还原性强，表面生成的铁氧化物还具有很强的吸附性。但由于其易团聚会影响其去除效率，将其负载在其他固体上不仅可以降低团聚，提高纳米零价铁的分散性，还可以增加其表面积提高反应效率。高岭土(高岭石)本身是自然界的产物，不会造成二次污染，再加上其本身具有环境缓冲作用，性质稳定，同时还有一定的吸附性，所以选用高岭土做纳米零价铁的载体。同时在本发明中，纳米零价铁-高岭土复合材料也能够进一步提高氨剂和nox的接触面积，为氨剂和nox提供一个较好的反应场所，从而加速催化还原反应的发生。
[0171]
在本发明中，所述第一管道的管径为0.5-5m，优选为0.8-4m，更优选为1-3m。所述混匀装置的为箱体、球体或罐体，其容积为0.5-5m3，优选为0.8-4m3，更优选为1-3m3。以上限定仅为本发明较佳的实施方案，并不能作为限制本发明的依据。
[0172]
在本发明中，所述钒钛复合添加剂是由尿素、可溶性钠盐、乙醇、钒钛催化剂、sba-15复合而成。其中尿素在高温下分解释放氨气，在nh3还原氮氧化物时可以一定时间段内缓释提供还原剂，使脱硝还原反应持续进行，提高氮氧化物转化率。可溶性钠盐和乙醇可以在进入高温烟气后通过反应或分解生成大量h、ch和oh等活性基团，在较低的温度下激活脱硝反应链，明显降低sncr脱硝对反应温度的敏感性，从而使sncr最佳反应温区下移、扩大了脱硝反应温度窗口，提高烟气脱硝率。此外，复合添加剂中的钒钛催化剂本身就具有促进烟气脱硝反应的作用，可以明显促进sncr脱硝反应的进行。由此，钒钛复合添加剂在几种成分的协同作用下，使链箅机-回转窑氧化球团烟气高温脱硝的效率大大提高。
[0173]
在本发明中，所述复合氨剂由氨水、尿素、可溶性钠盐、乙醇和钒钛催化剂复合而成。其中尿素在高温下分解释放氨气，在nh3还原氮氧化物时可以一定时间段内缓释提供还原剂，使脱硝还原反应持续进行，提高氮氧化物转化率。可溶性钠盐和乙醇可以在进入高温烟气后通过反应或分解生成大量h、ch和oh等活性基团，在较低的温度下激活脱硝反应链，
明显降低sncr脱硝对反应温度的敏感性，从而使sncr最佳反应温区下移、扩大了脱硝反应温度窗口，提高烟气脱硝率。此外，复合氨剂中的钒钛催化剂本身就具有促进烟气脱硝反应的作用，可以明显促进sncr脱硝反应的进行。由此，复合氨剂在多种成分的协同作用下，使链箅机-回转窑氧化球团烟气高温脱硝的效率大大提高。
[0174]
在本发明中，将钒钛复合氨剂在高压(0.1-2mpa，优选为0.15-1.5mpa，更优选为0.18-1mpa)雾化条件下通入至高nox烟气中并与高nox烟气充分混匀。确保在高温(850-1100℃)条件下的反应时间(一般为0.1-1s)，以实现还原剂nh3与nox有效反应，转化生成n2等非nox有毒物质，同时在可溶性钠盐的催化作用下，可以减少氨剂还原剂用量，且提高脱硝效率，降低氨逃逸。脱硝率可从氨剂还原剂的40％左右提高到60％。
[0175]
进一步地，本发明还测试了钒钛复合氨剂中有无可溶性钠盐存在时(此处以nacl为例)采用本发明所述系统进行烟气脱硝后的效果对比：
[0176]
表1 nacl对脱硝率和氨逃逸的影响
[0177][0178]
在本发明中，还进一步地利用了球团(赤铁矿球团效果较差，磁铁矿球团氧化程度越高效果越好，因为新生fe2o3相活性更好)料层的载体，以及同钒钛催化剂和高分子乙醇的协同催化作用，进一步将剩余的nox转化成n2等非nox有毒物质，可使得脱硝率超过80％。同时也采用了本发明所述系统测试了球团矿及催化剂对烟气脱硝率和氨逃逸的影响(高温)：
[0179]
表2球团矿及催化剂对烟气脱硝率和氨逃逸的影响(高温)
[0180][0181]
在本发明中，不仅仅利用链箅机-回转窑氧化球团生产系统的特点，在链箅机和回转窑之间的过渡段和或链箅机的预热二段喷洒高温脱硝剂，可以实现球团生产的低nox排放，脱硝率可达60-80％以上，同时在末端还依次设置有除尘系统、脱硫系统和scr脱硝系统，对经过钒钛复合氨剂脱硝处理后的烟气进一步进行除尘、脱硫、脱硝处理，具有显著的烟气净化效果，同时降低氨剂用量，减少氨逃逸对环境的二次污染。
[0182]
在现有技术中，由于没有系统的研究和可靠的链箅机-回转窑球团生产过程低nox生成和控制技术，造成球团厂生产过程nox排放不达标成为常态，是企业面临的最大挑战之一。为此，企业只能通过降低球团矿产量，从而减少煤气或煤粉喷入量、降低球团矿强度要求，从而降低回转窑温度和采用较低nox的原料和燃料等方式来降低nox的生成。这些方式不仅在产量和质量上影响了球团矿生产，对原燃料的质量要求也很高，造成成本的增加，而且不能从根本上解决球团低nox生产的难题。除此之外，通过在主抽风机之后增设脱硝装置，如采用选择性催化还原技术(scr)和非选择性催化还原技术(sncr)，虽然可以达到低nox排放的要求，但由于其投资成本高、设备要求高、能耗大、脱硝成本高及存在二次污染，在球团企业没有得到推广应用，目前国内外球团厂nox控制方式主要还是通过过程控制实现。
[0183]
现有的链箅机-回转窑球团生产工艺中，链箅机分成鼓风干燥段、抽风干燥段、预热一段和预热二段，环冷机分成环冷一段、环冷二段和环冷三段。其中，环冷一段的风直接进入回转窑中焙烧球团矿，经预热二段加热预热球后鼓入到抽风干燥段对生球进行抽风干燥，再经抽风干燥段向外排放(排放之前经过烟气净化处理)；环冷二段的风进入预热一段加热预热球后向外排放；环冷三段的风进入鼓风干燥段对生球进行鼓风干燥，从而实现链箅机-回转窑-环冷机风流系统的闭路循环。同时采用选择性非催化还原技术(sncr)串联选择性催化还原技术(scr)，分别在过程中(预热二段内)和末端(预热二段排气口之后)对nox进行脱除。如，一种球团烟气超低nox排放的生产系统(201821480691.x)，通过sncr+scr双重脱硝机制的有效结合，可实现链箅机-回转窑球团生产过程nox的超低排。但是往往由于链箅机生产系统中ph段与tph段因温度、气压差别而导致的窜风问题，即ph段高nox废气向tph段串风，使得tph段烟气中nox含量升高。进而难以实现脱硝精准控制和nox的达标排放。
[0184]
在本发明中，为解决球团烟气超低nox排放的生产系统中ph段与tph段因温度、气压差别而导致的串风问题，实施脱硝精准控制和nox达标排放，本发明在链箅机ph段和tph段之间增设可移动式气流平衡板，利用平衡板位置变化来主要控制tph段的气压p1大于等于ph段的气压p2，即p1≥p2，防止ph段高nox废气向tph段串风，使得tph段烟气中nox含量升高。链箅机风流系统未平衡前打开气流平衡板，稳定后及时关闭，对链箅机系统产生积极影响：只需对ph段废气(约1/3)进行sncr+scr脱硝处理即可满足球团nox超低排放要求，投资和运行成本大大减少；将tph段靠近ph段的多个风箱(一般为1-5个，可根据实际工况进行合理调节设置)选择性的并入ph段，间接延长了球团高温预热时间，起到改善预热球强度的作用。
[0185]
在本发明中，通过在预热一段内设置有第一压力检测计实时检测预热一段内的气压为p1，pa。在预热二段内设置有第二压力检测计实时检测预热二段内的气压为p2，pa。通过将检测得到的p1和p2值进行对比。若检测到的p1≥p2，则系统不进行调整(气流平衡板位置维持不变)；若检测到的p1＜p2，则控制并调节气流平衡板的位置移动，使得p1≥p2即可。以防止ph段高nox废气向tph段窜风。
[0186]
在本发明中，所述防窜风装置包括气流平衡板、移动平台、辊轮以及开槽。所述气流平衡板设置在链箅机的内部。所述移动平台设置在预热一段和预热二段外部下端的两侧。所述辊轮设置在移动平台底部。所述开槽开设在预热一段和预热二段外部上端的两侧。所述移动平台上还设置有固定座。所述固定座上设置有立柱。所述立柱的顶端穿过开槽后
与气流平衡板的顶端相连接(立柱的顶端横向弯曲后穿过开槽与气流平衡板的顶端连接)。所述移动平台的外部还设置有移动电机。移动电机驱动移动平台在辊轮上进行移动。移动平台的移动带动固定座、立柱的移动进而带动气流平衡板在链箅机内(由ph段向tph段移动)的移动。
[0187]
进一步地，所述气流平衡板由外板和内板组成。所述外板为一个内部中空的板体。所述内板套接在外板的内腔中。所述内板还与升降电机相连。升降电机控制内板在外板内腔的竖直方向上进行移动。根据实际需要，调节内板的移动，进而改变气流平衡板的整体高度以满足不同高度的工况需求，防止窜风现象的发生。
[0188]
在本发明中，所述内板的厚度为1-20cm，优选为2-15cm，更优选为3-10cm。所述外板的厚度(即为所述气流平衡板的整体厚度)为3-25cm，优选为5-20cm，更优选为8-15cm。其中外板的内腔的厚度大于内板的厚度(例如外板内腔的厚度比内板的厚度大0.5cm、1cm、1.5cm、2cm等，可根据实际工况需求进行选择)。
[0189]
在本发明中，通过在预热一段内设置有第一温度检测计实时检测预热一段内的气体温度为c1，k。在预热二段内设置有第二温度检测计实时检测预热二段内的气体温度为c2，k。在第七管道上还设置有第一流量检测计实时检测输送至预热一段内的气体流量为q1，nm3/h。在第一管道上设置有第二流量检测计实时检测输送至预热二段内的气体流量为q2，nm3/h。则可以计算得出输送至预热一段内的气体质量为m1，g：
[0190]
m1＝ρ*q1*t...式i。
[0191]
进一步地，输送至预热一段内的气体质量为m2，g：
[0192]
m2＝ρ*q2*t...式ii。
[0193]
在式i和式ii中，ρ为气体平均密度，g/m3。t为气体输送时间，h。
[0194]
根据理想气体状态方程(pv＝nrt＝mrt/m)，可以得：
[0195]
p1*v1＝ρ*q1*t*r*c1/m...式iii。
[0196]
p2*v2＝ρ*q2*t*r*c2/m...式iv。
[0197]
在式iii和式iv中，v1为预热一段的容积，m3。v2为预热二段的容积，m3。r为气体常量，j/(mol
·
k)。m为气体平均摩尔质量，g/mol。
[0198]
作为优选，设定预热一段的长度为a1，宽度为b1，高度为h1，单位均为m。设定预热二段的长度为a2，宽度为b2，高度为h2，单位均为m。则：
[0199]
v1＝k1*a1*b1*h1...式v。
[0200]
v2＝k2*a2*b2*h2...式vi。
[0201]
在式v和式vi中，所述k1为预热一段的容积修正比值。k2为预热二段的容积修正比值。
[0202]
在本发明中，当预热一段或预热二段的内腔构形为规则的矩形体时：k1＝k2＝1。而当预热一段或预热二段的内腔构形为非规则的矩形体时，为了修正体积计算公式(长
×
宽
×
高)的误差值，因此引入修正值k1和k2，使得计算获得的体积最接近实际体积。一般地，针对同一台链箅机而言，k1和k2的值为一个固定的常数。
[0203]
进一步地，将式v代入式iii，得：
[0204]
p1＝ρ*q1*t*r*c1/(m*k1*a1*b1*h1)...式vii。
[0205]
进一步地，将式vi代入式iv，得：
[0206]
p2＝ρ*q2*t*r*c2/(m*k2*a2*b2*h2)...式vii。
[0207]
当p1＜p2时，此时需要移动气流平衡板(气流平衡板初始位置为预热一段和预热二段的交界处)使得p1≥p2，设定气流平衡板向预热一段方向的水平移动量为
△
a，m。则：
[0208]
z＝p1/p2＝[q1*c1*k2*(a2
-△
a)*b2*h2]/[q2*c2*k1*(a1+
△
a)*b1*h1]...式viii。
[0209]
当z＝1时(即p1＝p2)，则气流平衡板的最小应移动量
△amin
为：
[0210][0211]
通过调节气流平衡板的水平移动量
△
a大于等于式ix的计算值
△amin
，m，进而使得z≥1，即p1≥p2。
[0212]
在本发明中，调节所述气流平衡板水平位移为
△
a时为分步调节，调整次数设为n，则：
[0213]
n＝丨(p2-p1)/(0.05*p1)丨...式x。
[0214]
当所述气流平衡板的所需水平位移为
△
a时，则气流平衡板的移动次数是式x的计算值n。
[0215]
需要说明的是，这里计算出来的
△
a不能简单粗暴的一下调整到位，而是需要缓慢调整，并在调整过程中不断检测实时参数的变化情况，并及时修正，避免因调整步幅过大导致生产波动猛烈而影响产质量指标。这里就需要设定调整步长：l＝
△
a/n(以
△
a取值为
△amin
为例)，分n次进行调整，n＝(p2-p1)/(0.05*p1)，n取整。进一步地，上述n的确定为较佳计算方式，但不是仅限于此方法，原则上n值的确定需要根据调整紧迫程度(p1比p2少得越多，调整次数应该越少，因为要尽快减少压力差)。但是每调整一次步长后需进行一次新的压力检测，如果没有达到目标(p1≥p2)才继续下去。如果达到目标，则停止调节。
[0216]
进一步地，在预热一段内还设置有烟气分析仪实时检测预热一段内的nox的含量小于等于40mg/m3。或者，根据国家超低排放标准，nox最终排放的浓度低于50mg/m3即可。
[0217]
与现有技术相比较，本发明具有如下有益技术效果：
[0218]
1、首创了过程(sncr技术)和末端控制(scr技术)耦合脱硝数学模型；应用此模型，可优化脱硝工艺参数，降低球团厂脱硝的投资、运行和维护成本。
[0219]
2、本发明所述方法能够有效控制链箅机-回转窑sncr-scr脱硝系统达到最经济的喷氨量。保证了sncr喷氨量最小，又能够最大程度的延长scr催化剂活性时长，同时也满足了nox超低排放条件，降低了投资和维护成本，显著地提高了经济效益。
[0220]
3、本发明所述控制方法操作简单，建立sncr-scr耦合脱硝数学模型的参数来源方便，不需额外增设大型控制设备和大量操作人员，具有很好的推广价值。
[0221]
4、本发明的复合添加剂以尿素、可溶性钠盐和乙醇为主要原料，使用时配合少量钒钛催化剂、sba-15材料组成复合添加剂，可以减少氨剂还原剂用量，且提高脱硝效率，降低氨逃逸。
[0222]
5、本发明的复合氨剂以氨水、尿素、可溶性钠盐和乙醇为主要原料，使用时配合少量钒钛催化剂和纳米零价铁-高岭土材料组成复合氨剂，可以有效提高链箅机-回转窑氧化球团烟气高温脱硝效率，烟气脱硝率可达80％，大大降低了后续烟气处理的难度和成本。
[0223]
6、本发明的复合添加剂或复合氨剂中加入的原料具有氨成分缓释、催化还原等作用，可在较低的氨氮比条件下实现较高氨氮比条件下的脱硝效果，提高烟气脱硝时氨水的使用效率，降低氨氮比和氨逃逸，氨逃逸浓度可降低至＜2mg/m3，大大降低了二次污染。
[0224]
7、本发明的复合添加剂和复合氨剂原料均来自市场，具有原料来源广泛、成本低、制备工艺简单等优点，容易实现规模化生产。
[0225]
8、本发明所述的工艺采用过程sncr脱硝机制结合末端除尘、脱硫、scr脱硝机制的工艺，使得烟气的除尘、脱硫、脱硝效果好，且工艺流程简单，投资少，适于推广。
[0226]
9、本发明所述系统通过在链箅机ph段和tph段之间增设可移动式气流平衡板，利用平衡板位置变化来主要控制tph段的气压大于等于ph段的气压，防止ph段高nox废气向tph段串风，使得tph段烟气中nox含量升高。有效降低污染物的直接排放。
[0227]
10、本发明所述的链箅机风流系统只需对ph段废气(约1/3)进行sncr+scr脱硝处理即可满足球团nox超低排放要求，投资和运行成本大大减少；同时可将tph段靠近ph段的部分风箱选择性的并入ph段，间接延长了球团高温预热时间，起到改善预热球强度的作用。
[0228]
11、本发明所述系统结构简单，易操作，成本投入低，控风减排效果显著，具有较强的应用前景和较大的经济效益。
[0229]
12、本发明所述的防窜风控制方法简单精确，控制流程短，通过实时数据监测，在极短的时间内即可做出反应，同时通过气流平衡板边移动变计算的方式实现一个动态的微调，不仅使得气流平衡板的调节更加科学合理，而且还能够有效避免因调整步幅过大导致生产波动猛烈而影响产质量指标的问题发生。
附图说明
[0230]
图1为本发明烟气处理工艺流程图。
[0231]
图2为本发明具有环冷机制时的烟气处理工艺流程图。
[0232]
图3为不同脱硝系统中脱硝催化剂活性-使用年限关系曲线图。
[0233]
图4为不同脱硝工艺投资和维护成本对比表图。
[0234]
图5为本发明sncr-scr耦合脱硝数学模型方法的控制流程图。
[0235]
图6为本发明烟气处理系统结构示意图。
[0236]
图7为本发明防窜风装置的结构示意图。
[0237]
图8为本发明气流平衡板的结构示意图。
[0238]
图9为本发明防窜风装置俯视结构图。
[0239]
图10为本发明具有环冷机制的烟气处理系统结构示意图。
[0240]
图11为本发明具有检测机制的烟气处理系统结构示意图。
[0241]
图12为本发明具有sncr脱硝装置的烟气处理工艺流程图。
[0242]
图13为本发明具有混匀装置的烟气处理工艺流程图。
[0243]
图14为本发明防窜风机制控制调节方法流程图。
[0244]
图15为本发明方法实施例2中sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率y
x
的经验方程拟合图。
[0245]
图16为本发明方法实施例2中sncr喷氨的氨氮比的脱硝率ym的经验方程拟合图。
[0246]
图17为本发明方法实施例2中sncr喷氨的窗口温度的脱硝率y
t
的经验方程拟合
图。
[0247]
图18为本发明方法实施例2中scr脱硝前的nox浓度的脱硝率yz的经验方程拟合图。
[0248]
图19为本发明方法实施例2中scr喷氨的氨氮比的脱硝率yn的经验方程拟合图。
[0249]
图20为本发明方法实施例2中scr催化剂床层数的脱硝率yc的经验方程拟合图。
[0250]
附图标记：1：链箅机；2：回转窑；3：防窜风装置；4：脱硫装置；5：scr脱硝装置；6：除尘装置；7：环冷机；8：sncr脱硝装置；9：混匀装置；udd：鼓风干燥段；ddd：抽风干燥段；tph：预热一段；ph：预热二段；301：气流平衡板；30101：外板；30102：内板；30103：升降电机；302：移动平台；30201：固定座；30202：立柱；30203：移动电机；303：辊轮；304：开槽；801：第一喷洒器；802：第二喷洒器；803：高压雾化混料装置；c1：环冷一段；c2：环冷二段；c3：环冷三段；l1：第一管道；l2：第二管道；l3：第三管道；l4：第四管道；l5：第五管道；l6：第六管道；l7：第七管道；l8：第八管道；l9：第九管道；l10：第十管道；l11：第十一管道；l12：第十二管道；l13：第十三管道；p1：第一压力检测计；p2：第二压力检测计；c1：第一温度检测计；c2：第二温度检测计；q1：第一流量检测计；q2：第二流量检测计；y：烟气分析仪；s1：钒钛催化剂输送管；s2：氨水输送管；s3：尿素输送管；s4：可溶性钠盐输送管；s5：乙醇输送管；s6：纳米零价铁或sba-15输送管道。
具体实施方式
[0251]
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
[0252]
根据本发明的第一种实施方案，提供一种烟气处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
[0253]
1)根据物料的走向，生球进入链箅机1，依次经过链箅机1上的鼓风干燥段udd、抽风干燥段ddd、预热一段tph和预热二段ph后输送至回转窑2内进行氧化焙烧。
[0254]
2)在预热二段ph内和/或在连接预热二段ph进风口和回转窑2出风口之间的第一管道l1内喷洒sncr催化剂，在预热二段ph和/或第一管道l1内热风中的nox和sncr催化剂进行sncr脱硝反应。
[0255]
3)预热二段ph排出的热风经过scr脱硝装置5进行scr脱硝处理后输送至抽风干燥段ddd内。抽风干燥段ddd和预热一段tph排出的热风依次经过除尘装置6进行除尘处理、经过脱硫装置4进行脱硫处理后排出。
[0256]
作为优选，该工艺还包括以下步骤：
[0257]
4)根据热风的流向，环冷机7中的环冷一段c1排出的热风经由第六管道l6输送至回转窑2内，然后再经第一管道l1输送至预热二段ph内。环冷二段c2排出的热风经由第七管道l7输送至预热一段tph内。环冷三段c3排出的热风经由第八管道l8输送至鼓风干燥段udd内。
[0258]
5)鼓风干燥段udd排出的热风任选地经过或不经过除尘处理后经由第十管道l10排出。
[0259]
作为优选，该工艺还包括以下步骤：
[0260]
a)通过在预热二段和/或预热二段与回转窑之间的过渡段设置sncr脱硝系统。同
时在预热二段出风口之后设置scr脱硝系统。建立sncr-scr耦合脱硝机制。
[0261]
b)实时检测并采集sncr脱硝前的nox初始浓度、sncr喷氨的氨氮比、sncr喷氨的窗口温度、scr脱硝前的nox浓度、scr喷氨的氨氮比、scr催化剂床层数的参数信息。
[0262]
c)根据检测得到的参数信息建立了sncr-scr耦合脱硝数学模型。
[0263]
d)根据sncr-scr耦合脱硝数学模型计算并调整控制sncr喷氨量最小且使得烟气中的nox含量满足排放条件。
[0264]
作为优选，所述sncr-scr耦合脱硝数学模型如下：
[0265]
y＝a
·yx
+b
·
ym+c
·yt
+d
·yz
+e
·yn
+f
·
yc...式i。
[0266]
式i中，y为sncr-scr耦合脱硝率。y
x
为基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率。ym为基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率。y
t
为基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率。yz为基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率。yn为基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率。yc为基于scr催化剂床层数的脱硝率。a为sncr脱硝前的nox初始浓度x的影响因子权重。b为sncr喷氨的氨氮比m的影响因子权重。c为sncr喷氨的窗口温度t的影响因子权重。d为scr脱硝前的nox浓度z的影响因子权重。e为scr喷氨的氨氮比n的影响因子权重。f为scr催化剂床层数c的影响因子权重。且a+b+c+d+e+f＝1。
[0267]
作为优选，a为0.02-0.4，优选为0.05-0.2。b为0.1-0.8，优选为0.2-0.5。c为0.05-0.5。优选为0.1-0.3。d为0.01-0.3，优选为0.02-0.2。e为0.05-0.4，优选为0.1-0.3。f为0.05-0.5，优选为0.1-0.4。
[0268]
作为优选，所述基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率y
x
为：
[0269][0270]
式ii中，x为sncr脱硝前的nox初始浓度，mg/m3。i为x的次方。0≤i≤n
x
。n
x
为x的最高次方。a
xi
为x的第i次方的系数。
[0271]
作为优选，所述基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率ym为：
[0272][0273]
式iii中，m为sncr喷氨的氨氮比。β为m的次方。0≤β≤nm。nm为m的最高次方。a
mβ
为m的第β次方的系数。
[0274]
作为优选，所述基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率y
t
为：
[0275][0276]
式ix中，t为sncr喷氨的窗口温度，℃。δ为t的次方。0≤δ≤n
t
。n
t
为t的最高次方。a
tδ
为t的第δ次方的系数。
[0277]
作为优选，所述基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率yz为：
[0278]
[0279]
式v中，z为scr脱硝前的nox浓度，mg/m3。γ为z的次方。0≤γ≤nz。nz为z的最高次方。a
zγ
为z的第γ次方的系数。
[0280]
作为优选，所述基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率yn为：
[0281][0282]
式vi中，n为scr喷氨的氨氮比。λ为n的次方。0≤λ≤nn。nn为n的最高次方。a
nλ
为n的第λ次方的系数。
[0283]
作为优选，所述基于scr催化剂床层数的脱硝率yc为：
[0284][0285]
式vii中，c为scr催化剂床层数。θ为c的次方。0≤θ≤nc。nc为c的最高次方。a
cθ
为c的第θ次方的系数。
[0286]
作为优选，将式ii-vii代入式i中，得：
[0287][0288]
式viii进一步转化即可获得式i。
[0289]
作为优选，步骤d)具体为：
[0290]
d1)当x
·
(1-y)≤50mg/m3时。减小sncr喷氨的氨氮比，m’＝m-stepm。按照式viii进行迭代计算，直至刚好满足x
·
(1-y)＞50mg/m3。然后执行此时的m值。
[0291]
d2)当x
·
(1-y)＞50mg/m3时。增大sncr喷氨的氨氮比，m’＝m+stepm。按照式viii进行迭代计算，直至刚好满足x
·
(1-y)≤50mg/m3。然后执行此时的m’值。
[0292]
其中：m为当前计算时的sncr喷氨的氨氮比。m’为下一步迭代计算的sncr喷氨的氨氮比。stepm的取值为0.01-0.5。优选为0.03-0.3。更优选为0.05-0.1。
[0293]
作为优选，所述sncr催化剂为含有复合添加剂的sncr催化剂，该复合添加剂包括以下组分或者由以下组分组成：尿素、可溶性钠盐、乙醇、钒钛催化剂、sba-15。或者
[0294]
所述sncr催化剂为复合氨剂，该复合氨剂包括以下组分或者由以下组分组成：氨水、尿素、可溶性钠盐、乙醇、钒钛催化剂、纳米零价铁-高岭土材料。
[0295]
作为优选，所述含有复合添加剂的sncr催化剂中的复合添加剂包括如下组分：
[0296]
尿素40-70重量份，优选为45-65重量份，更优选为50-60重量份。
[0297]
可溶性钠盐10-30重量份，优选为12-25重量份，更优选为15-20重量份。
[0298]
乙醇8-28重量份，优选为10-25重量份，更优选为12-22重量份。
[0299]
钒钛催化剂1-12重量份，优选为2-10重量份，更优选为3-8重量份。
[0300]
sba-15 0.1-5重量份，优选为0.3-4重量份，更优选为0.5-3重量份。
[0301]
作为优选，所述复合氨剂包括如下组分：
[0302]
氨水60-90重量份，优选为65-85重量份，更优选为70-80重量份。
[0303]
尿素8-30重量份，优选为10-25重量份，更优选为15-25重量份。
[0304]
可溶性钠盐0.05-1重量份，优选为0.1-0.8重量份，更优选为0.15-0.5重量份。
[0305]
乙醇0.05-1.2重量份，优选为0.1-1重量份，更优选为0.15-0.8重量份。
[0306]
钒钛催化剂0.01-0.1重量份，优选为0.02-0.08重量份，更优选为0.03-0.05重量份。
[0307]
纳米零价铁-高岭土材料0.5-10重量份，优选为0.8-8重量份，更优选为1-6重量份。
[0308]
作为优选，在步骤2)中，喷洒sncr催化剂的具体方法为：向脱硝还原剂(即sncr催化剂，例如浓度为20％～25％的氨水中)添加0.1～2.0％wt优选为0.3～1.2％wt，更优选为0.5-1.0％wt的复合添加剂，基于脱硝还原剂的总添加量。搅拌混合均匀。然后将混合均匀后的含有复合添加剂的sncr催化剂喷洒在预热二段ph内和/或喷洒在连接预热二段ph进风口和回转窑2出风口之间的第一管道l1内。
[0309]
或者，直接将所述复合氨剂喷洒在预热二段ph内和/或喷洒在连接预热二段ph进风口和回转窑2出风口之间的第一管道l1内。
[0310]
作为优选，所述复合氨剂的制备方法为：先将尿素、可溶性钠盐、钒钛催化剂和纳米零价铁-高岭土材料均研磨成粉末状。然后按比例将粉末状的尿素、可溶性钠盐、钒钛催化剂和纳米零价铁-高岭土材料搅拌混合均匀获得粉体混合料。最后按比例单独量取乙醇获得湿料。将湿料和粉体混合料加入到氨水中混合均匀后即得复合氨剂。
[0311]
作为优选，所述钒钛催化剂选自任意的v-tio2系催化剂。所述钒钛催化剂的粒度为-0.074mm≥80％，优选为-0.074mm≥90％。
[0312]
作为优选，所述可溶性钠盐为nacl或na2co3。
[0313]
作为优选，所述脱硫处理采用干法脱硫、半干法脱硫或湿法脱硫。优选采用石灰进行脱硫处理。
[0314]
作为优选，所述除尘处理采用布袋除尘处理或电除尘处理。
[0315]
根据本发明的第二种实施方案，提供一种烟气处理系统或用于第一种实施方案所述烟气处理工艺的系统，该系统包括链箅机1、回转窑2、脱硫装置4、scr脱硝装置5、除尘装置6。根据物料的走向，所述链箅机1依次设有鼓风干燥段udd、抽风干燥段ddd、预热一段tph和预热二段ph。所述预热二段ph通过第一管道l1与回转窑2的烟气出口相连通。所述预热二段ph和/或第一管道l1内设有sncr脱硝装置8。所述预热二段ph的出风口通过第四管道l4连通至抽风干燥段ddd的进风口。所述抽风干燥段ddd的出风口通过第五管道l5连通至烟囱。所述scr脱硝装置5设置在第四管道l4上。所述脱硫装置4和除尘装置6设置在第五管道l5上。
[0316]
作为优选，所述预热一段tph和预热二段ph之间设置有防窜风装置3。
[0317]
作为优选，所述防窜风装置3包括气流平衡板301、移动平台302、辊轮303以及开槽304。所述气流平衡板301设置在链箅机1的内部。所述移动平台302设置在预热一段ph和预热二段ph外部下端的两侧。所述辊轮303设置在移动平台302底部。所述开槽304设在预热一段ph和预热二段ph外部上端的两侧。所述移动平台302上还设置有固定座30201。所述固定座30201上设置有立柱30202。所述立柱30202的顶端穿过开槽304后与气流平衡板301的顶端相连接。所述移动平台302的外部还设置有移动电机30203。移动电机30203驱动移动平台302在辊轮303上进行移动。移动平台302的移动带动固定座30201、立柱30202的移动进而带动气流平衡板301在链箅机1内的移动。
[0318]
作为优选，所述气流平衡板301由外板30101和内板30102组成。所述外板30101为
一个内部中空的板体。所述内板30102套接在外板30101的内腔中。所述内板30102还与升降电机30103相连。升降电机30103控制内板30102在外板30101内腔的竖直方向上进行移动。
[0319]
作为优选，该系统还包括有环冷机7。所述环冷机7依次设有环冷一段c1、环冷二段c2以及环冷三段c3。所述环冷一段c1的出风口通过第六管道l6连通至回转窑2的进风口。所述环冷二段c2的出风口通过第七管道l7连通至预热一段tph的进风口。所述环冷三段c3的出风口通过第八管道l8连通至鼓风干燥段udd的进风口。所述预热一段tph的出风口通过第九管道l9连通至第五管道l5。所述鼓风干燥段udd的出风口通过第十管道l10连通至烟囱。
[0320]
作为优选，该系统还包括有第一压力检测计p1、第二压力检测计p2、第一温度检测计c1、第二温度检测计c2、第一流量检测计q1、第二流量检测计q2以及烟气分析仪y。所述第一压力检测计p1、第一温度检测计c1和烟气分析仪y设置在预热一段tph内。所述第二压力检测计p2和第二温度检测计c2设置在预热二段ph内。所述第一流量检测计q1设置在第七管道l7上。所述第二流量检测计q2设置在第一管道l1上。
[0321]
作为优选，所述sncr脱硝装置8包括有第一喷洒装置801和高压雾化混料装置803。所述第一喷洒装置801设置在预热二段ph内并通过第十一管道l11与高压雾化混料装置803相连。
[0322]
作为优选，所述sncr脱硝装置8包括有第二喷洒装置802。所述第二喷洒装置802设置在第一管道l1内并通过第十二管道l12与高压雾化混料装置803相连。
[0323]
作为优选，第十二管道l12为第十一管道l11分出的旁路管道。
[0324]
作为优选，所述高压雾化混料装置803上设有钒钛催化剂输送管s1、氨水输送管s2、尿素输送管s3、可溶性钠盐输送管s4、乙醇输送管s5以及纳米零价铁或sba-15输送管道s6。
[0325]
作为优选，该系统还包括有混匀装置9。所述混匀装置9上设有钒钛催化剂输送管s1、氨水输送管s2、尿素输送管s3、可溶性钠盐输送管s4以及纳米零价铁或sba-15输送管道s6。所述混匀装置9通过第十三管道l13与高压雾化混料装置803相连通。
[0326]
根据本发明的第三种实施方案，提供一种使用第二种实施方案所述烟气处理系统进行烟气处理的方法，该方法包括如下步骤：
[0327]
101)根据物料的走向，生球进入链箅机1，依次经过鼓风干燥段udd、抽风干燥段ddd、预热一段tph和预热二段ph后输送至回转窑2内进行氧化焙烧。氧化焙烧完成后的氧化球团矿输送至环冷机7进行冷却。
[0328]
102)根据热风的流向，环冷一段c1排出的热风经由第六管道l6输送至回转窑2内，然后再经第一管道l1输送至预热二段ph内。环冷二段c2排出的热风经由第七管道l7输送至预热一段tph内。
[0329]
103)调节设置在预热一段tph和预热二段ph之间的气流平衡板301的水平位置，使得预热一段tph内的压力大于或等于预热二段ph内的压力。
[0330]
104)预热一段tph内的热风最后经由第九管道l9排出。预热二段ph内的热风最后经由第四管道l4排出。
[0331]
作为优选，该方法还包括：在预热一段tph内设置有第一压力检测计p1实时检测预热一段tph内的气压为p1，pa。还设置有第一温度检测计c1实时检测预热一段tph内的气体温度为c1，k。
[0332]
作为优选，在预热二段ph内设置有第二压力检测计p2实时检测预热二段ph内的气压为p2，pa。还设置有第二温度检测计c2实时检测预热二段ph内的气体温度为c2，k。
[0333]
作为优选，在第七管道l7上还设置有第一流量检测计q1实时检测输送至预热一段tph内的气体流量为q1，nm3/h。在第一管道l1上设置有第二流量检测计q2实时检测输送至预热二段ph内的气体流量为q2，nm3/h。则输送至预热一段tph内的气体质量为m1，g：
[0334]
m1＝ρ*q1*t...式i。
[0335]
输送至预热一段tph内的气体质量为m2，g：
[0336]
m2＝ρ*q2*t...式ii。
[0337]
在式i和式ii中，ρ为气体平均密度，g/m3。t为气体输送时间，h。
[0338]
根据理想气体状态方程，得：
[0339]
p1*v1＝ρ*q1*t*r*c1/m...式iii。
[0340]
p2*v2＝ρ*q2*t*r*c2/m...式iv。
[0341]
在式iii和式iv中，v1为预热一段tph的容积，m3。v2为预热二段ph的容积，m3。r为气体常量，j/(mol
·
k)。m为气体平均摩尔质量，g/mol。
[0342]
作为优选，设定预热一段tph的长度为a1，宽度为b1，高度为h1，单位均为m。设定预热二段ph的长度为a2，宽度为b2，高度为h2，单位均为m。则：
[0343]
v1＝k1*a1*b1*h1...式v。
[0344]
v2＝k2*a2*b2*h2...式vi。
[0345]
在式v和式vi中，所述k1为预热一段tph的容积修正比值。k2为预热二段ph的容积修正比值。
[0346]
将式v代入式iii，得：
[0347]
p1＝ρ*q1*t*r*c1/(m*k1*a1*b1*h1)...式vii。
[0348]
将式vi代入式iv，得：
[0349]
p2＝ρ*q2*t*r*c2/(m*k2*a2*b2*h2)...式vii。
[0350]
作为优选，设定气流平衡板301向预热一段tph方向的水平移动量为
△
a，m。则：
[0351]
z＝p1/p2＝[q1*c1*k2*(a2
-△
a)*b2*h2]/[q2*c2*k1*(a1+
△
a)*b1*h1]...式viii。
[0352]
当z＝1时，则气流平衡板301的最小应移动量
△amin
为：
[0353][0354]
通过调节气流平衡板301的水平移动量
△
a大于等于式ix的计算值
△amin
，m，进而使得z≥1，即p1≥p2。
[0355]
作为优选，调节所述气流平衡板301水平位移为
△
a时为分步调节，调整次数设为n，则：
[0356]
n＝丨(p2-p1)/(0.05*p1)丨...式x。
[0357]
当所述气流平衡板301的所需水平位移为
△
a时，则气流平衡板301的移动次数是式x的计算值n。
[0358]
作为优选，在预热一段tph内还设置有烟气分析仪y实时检测预热一段tph内的nox
的含量小于等于40mg/m3。
[0359]
实施例1
[0360]
如图6-13所示，一种烟气处理系统该系统包括链箅机1、回转窑2、脱硫装置4、scr脱硝装置5、除尘装置6。根据物料的走向，所述链箅机1依次设有鼓风干燥段udd、抽风干燥段ddd、预热一段tph和预热二段ph。所述预热二段ph通过第一管道l1与回转窑2的烟气出口相连通。所述预热二段ph和/或第一管道l1内设有sncr脱硝装置8。所述预热二段ph的出风口通过第四管道l4连通至抽风干燥段ddd的进风口。所述抽风干燥段ddd的出风口通过第五管道l5连通至烟囱。所述scr脱硝装置5设置在第四管道l4上。所述脱硫装置4和除尘装置6设置在第五管道l5上。
[0361]
实施例2
[0362]
重复实施例1，只是所述预热一段tph和预热二段ph之间设置有防窜风装置3。
[0363]
实施例3
[0364]
重复实施例2，只是所述防窜风装置3包括气流平衡板301、移动平台302、辊轮303以及开槽304。所述气流平衡板301设置在链箅机1的内部。所述移动平台302设置在预热一段ph和预热二段ph外部下端的两侧。所述辊轮303设置在移动平台302底部。所述开槽304设在预热一段ph和预热二段ph外部上端的两侧。所述移动平台302上还设置有固定座30201。所述固定座30201上设置有立柱30202。所述立柱30202的顶端穿过开槽304后与气流平衡板301的顶端相连接。所述移动平台302的外部还设置有移动电机30203。移动电机30203驱动移动平台302在辊轮303上进行移动。移动平台302的移动带动固定座30201、立柱30202的移动进而带动气流平衡板301在链箅机1内的移动。
[0365]
实施例4
[0366]
重复实施例3，只是所述气流平衡板301由外板30101和内板30102组成。所述外板30101为一个内部中空的板体。所述内板30102套接在外板30101的内腔中。所述内板30102还与升降电机30103相连。升降电机30103控制内板30102在外板30101内腔的竖直方向上进行移动。
[0367]
实施例5
[0368]
重复实施例4，只是该系统还包括有环冷机7。所述环冷机7依次设有环冷一段c1、环冷二段c2以及环冷三段c3。所述环冷一段c1的出风口通过第六管道l6连通至回转窑2的进风口。所述环冷二段c2的出风口通过第七管道l7连通至预热一段tph的进风口。所述环冷三段c3的出风口通过第八管道l8连通至鼓风干燥段udd的进风口。所述预热一段tph的出风口通过第九管道l9连通至第五管道l5。所述鼓风干燥段udd的出风口通过第十管道l10连通至烟囱。
[0369]
实施例6
[0370]
重复实施例5，只是该系统还包括有第一压力检测计p1、第二压力检测计p2、第一温度检测计c1、第二温度检测计c2、第一流量检测计q1、第二流量检测计q2以及烟气分析仪y。所述第一压力检测计p1、第一温度检测计c1和烟气分析仪y设置在预热一段tph内。所述第二压力检测计p2和第二温度检测计c2设置在预热二段ph内。所述第一流量检测计q1设置在第七管道l7上。所述第二流量检测计q2设置在第一管道l1上。
[0371]
实施例7
[0372]
重复实施例6，只是所述sncr脱硝装置8包括有第一喷洒装置801和高压雾化混料装置803。所述第一喷洒装置801设置在预热二段ph内并通过第十一管道l11与高压雾化混料装置803相连。
[0373]
所述sncr脱硝装置8包括有第二喷洒装置802。所述第二喷洒装置802设置在第一管道l1内并通过第十二管道l12与高压雾化混料装置803相连。
[0374]
第十二管道l12为第十一管道l11分出的旁路管道。
[0375]
实施例8
[0376]
重复实施例7，只是所述高压雾化混料装置803上设有钒钛催化剂输送管s1、氨水输送管s2、尿素输送管s3、可溶性钠盐输送管s4、乙醇输送管s5以及纳米零价铁或sba-15输送管道s6。
[0377]
实施例9
[0378]
重复实施例8，只是该系统还包括有混匀装置9。所述混匀装置9上设有钒钛催化剂输送管s1、氨水输送管s2、尿素输送管s3、可溶性钠盐输送管s4以及纳米零价铁或sba-15输送管道s6。所述混匀装置9通过第十三管道l13与高压雾化混料装置803相连通。
[0379]
方法实施例1
[0380]
设定链箅机预热一段tph的长度为a1为12m，宽度为b1为4.5m，高度为h1为3m。设定预热二段ph的长度为a2为15m，宽度为b2为4.5m，高度为h2为3m。预热一段tph的容积修正比值k1为1。预热二段ph的容积修正比值k2为1(即链箅机预热一段tph和预热二段ph均为矩形)。当气流平衡板301处于初始位置时(即预热一段tph和预热二段ph的交界处)：
[0381]
预热一段tph的容积为：v1＝1
×
12
×
4.5
×
3＝162m3。
[0382]
预热一段ph的容积为：v2＝1
×
15
×
4.5
×
3＝202.5m3。
[0383]
检测到输送至预热一段tph内的气体流量为q1为100nm3/h。检测到输送至预热二段ph内的气体流量为q2为150nm3/h。检测到预热一段tph内的气体温度为c1为858.15k。检测到预热二段ph内的气体温度为c2为1250.15k。
[0384]
在系统运行过程中，若检测到预热一段tph内的气压p1为-900pa；检测到预热二段ph内的气压p2为-400pa。则根据式viii和式ix进行如下计算：
[0385]
z＝p1/p2＝[q1*c1*k2*(a2
-△
a)*b2*h2]/[q2*c2*k1*(a1+
△
a)*b1*h1]...式viii。
[0386]
当z＝1时，则气流平衡板301的最小应移动量
△amin
为：
[0387][0388]
即：
[0389]
△amin
＝(12
×
4.5
×3×
1250.15
×
150-15
×
4.5
×3×
858.15
×
100)/(150
×
1250.15
×
4.5
×
3+100
×
858.15
×
4.5
×
3)＝9.47
[0390]
根据式x计算所述气流平衡板301水平位移为
△
a＝
△amin
时所需调整次数n：
[0391]
n＝(p2-p1)/(0.05*p1)...式x。
[0392]
即：
[0393]
n＝丨(-400+900)/(0.05
×-
900)丨＝11.11
[0394]
分步调节气流平衡板301时，单次调节步长为step：step＝
△
amin/
n＝9.47/11.11＝0.85，根据step的计算值对气流平衡板301进行调节(从ph段向tph端调节)，单次调节步长为0.85m，完成调节后检测p1和p2，若p1≥p2，则完成气流平衡板301的调节；若p1＜p2，则继续按步长step为0.85m对气流平衡板301进行调节，直至p1≥p2。
[0395]
方法实施例2
[0396]
针对链箅机-回转窑脱硝系统所设置的sncr法脱nox系统，主要考虑sncr脱硝前nox初始浓度(x)、sncr喷氨的氨氮比(m)及sncr喷氨的窗口温度(t)对脱硝率的影响，经过数据分析和数据曲线拟合，确定sncr脱硝效率公式：
[0397]
(1)确定基于sncr脱硝前的nox初始浓度的脱硝率y
x
为：
[0398][0399]
sncr脱硝前的nox初始浓度x，mg/m3脱硝率y
x
27026.30％40748.40％42459.00％67067.20％
[0400]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图15所示。通过经验方程拟合，得：
[0401]yx
＝-0.000003x2+0.0043x-0.6646。
[0402]
(2)确定基于sncr喷氨的氨氮比的脱硝率ym为：
[0403][0404]
sncr喷氨的氨氮比m脱硝率ym0.7:17.3％1.0:167.20％1.3:170.60％1.7:183.30％
[0405]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图16所示。通过经验方程拟合，得：
[0406]
ym＝-0.118m2+0.8214m-0.5975。
[0407]
(3)确定基于sncr喷氨的窗口温度的脱硝率y
t
为：
[0408][0409]
sncr喷氨的窗口温度t，℃脱硝率y
t
100612.10％98010.70％92448.40％89071.30％
83160.80％
[0410]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图17所示。通过经验方程拟合，得：
[0411]yt
＝-0.00003t2+0.043t-17.62。
[0412]
(4)确定基于scr脱硝前的nox浓度的脱硝率yz为：
[0413][0414]
scr脱硝前的nox浓度z，mg/m3脱硝率yz80089.00％70090.00％60091.00％50092.00％40093.00％30094.00％20095.00％
[0415]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图18所示。通过经验方程拟合，得：
[0416]yz
＝-0.0001z+0.97。
[0417]
(5)确定基于scr喷氨的氨氮比的脱硝率yn为：
[0418][0419][0420][0421]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图19所示。通过经验方程拟合，得：
[0422]yn
＝0.1643n
2-0.5482n+1.3437。
[0423]
(6)确定基于scr催化剂床层数的脱硝率yc为：
[0424][0425]
scr催化剂床层数c脱硝率yc489.00％
490.00％391.00％392.00％393.00％294.00％295.00％
[0426]
根据上表数据进行经验方程：如说明书附图20所示。通过经验方程拟合，得：
[0427]
yc＝0.9979*10-0.027c
。
[0428]
综合步骤(1)-(6)，式viii转换为：
[0429]
y＝a
·
(-0.000003x2+0.0043x-0.6446)+b
·
(-0.118m2+0.8214m-0.5975)+c
·
(-0.00003t2+0.043t-17.62)+d
·
(-0.0001z+0.97)+e
·
(0.1643n
2-0.5482n+1.3437)+f
·
(0.9979e-0.027c
)。
[0430]
在本实施例中，各参数权重取值如下：a＝0.1，b＝0.25，c＝0.15，d＝0.15，e＝0.1，f＝0.25。则，拟合后得到的sncr-scr耦合脱硝率y的计算公式为：
[0431]
y＝0.1
·
(-0.000003x2+0.0043x-0.6446)+0.25
·
(-0.118m2+0.8214m-0.5975)+0.15
·
(-0.00003t2+0.043t-17.62)+0.15
·
(-0.0001z+0.97)+0.1
·
(0.1643n
2-0.5482n+1.3437)+0.25
·
(0.9979e-0.027c
)。
[0432]
(7)对各个参数设定一组初始基准值：x＝897mg/m3，m＝1.0，t＝924℃，z＝295mg/m3，n＝1.05，c＝2；此时，sncr技术的脱硝率为68.3％，scr技术的脱硝率为94.5％，耦合脱硝率为100％。
[0433]
(8)在链箅机-回转窑系统工况稳定的前提下，即sncr脱硝前的nox初始浓度x和sncr喷氨的窗口温度t相对稳定的前提下，然后逐步降低sncr喷氨的氨氮比m，步长stepm为0.1。通过拟合后得到的sncr-scr耦合脱硝率y的计算公式进行计算；
[0434][0435]
在上述基准参数的基础上，即使将sncr喷氨的氨氮比m由1.0降低到0.9后，nox排
放浓度为48.92mg/m3＜50mg/m3。nox排放浓度任然符合国家超低排放标准。
[0436]
需要说明的是，当回转窑所用的煤粉中含n量增加，而保持当前燃烧状态不变，则尾气中nox的浓度升高，即sncr脱硝前的nox初始浓度x增大，对应的脱硝率会呈上升趋势，而sncr系统保持氨氮比m和sncr喷氨的窗口温度t不变时，脱硝率维持在66-67％，满足工艺要求。保持氨氮比m不变，烟气中的nox总量在增加，实际的喷氨量增加，脱硝成本相应会提高。
[0437] 基准nox浓度增加x8971200.00m11.00t924924.00z295401.04n1.051.05c22.00耦合脱硝率y/％100103.31利用耦合脱硝率所得剩余nox浓度mg/m30-39.78经过scr后的nox浓度mg/m317.5528.11
[0438]
进一步需要说明的是，当链箅机-回转窑系统工况发生变化，喷煤量增多，从而导致窑内温度升高，窑尾尾气温度升高，尾气中的nox含量升高，即sncr脱硝前的nox初始浓度x与sncr喷氨的窗口温度t同时增大。此时，sncr脱硝率随浓度x的增大而增大，随温度t的增大而减小，温度t的影响成为限制脱硝率的主要因素，应及时采取降低窗口温度的措施。(一般为将温度t降低到到1000℃之内)
[0439][0440]
综合以上结果分析后的工艺建议为：
[0441][0442]
方法实施例3
[0443]
选择链箅机-回转窑氧化球团工艺烟气脱硝系统，其中在预热二段ph内和/或在连接预热二段ph进风口和回转窑2出风口之间的第一管道l1内喷洒sncr催化剂。所述sncr催化剂为添加有复合添加剂的sncr催化剂。然后调整复合添加剂中各组分的不同配比进行烟气脱硝处理。具体过程如下表所示：
[0444]
[0445][0446]
方法实施例4
[0447]
选择链箅机-回转窑氧化球团工艺烟气脱硝系统，其中在预热二段ph内和/或在连接预热二段ph进风口和回转窑2出风口之间的第一管道l1内喷洒sncr催化剂。所述sncr催化剂为复合氨剂。然后调整复合添加剂中各组分的不同配比进行烟气脱硝处理。具体过程如下表所示：
[0448]
[0449]