一种应用于水泥熟料生产线窑尾高粉尘烟气的scr脱硝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于工业炉窑烟气氮氧化物治理技术领域，具体涉及一种应用于水泥熟料生产线炉窑高粉尘烟气的SCR脱硝装置及方法。
【背景技术】
[0002]针对水泥窑分解炉的NOx控制技术主要有三类:低氮燃烧技术(Low NOx burner，LNB)、选择性非催化还原脱硝技术(Selective Non-Catalytic Reduct1n, SNCR)和SCR(Selective Catalytic Reduct1n，SCR)脱硝技术。
[0003]低氮燃烧技术包括低NOx燃烧器、燃料分级燃烧、空气分级燃烧等手段，主要从控制氧气供给或降低烟气温度等方面着手，降低热力型NOx的生成，其脱硝效果受到水泥熟料煅烧工艺制约，脱硝效率一般认为在15?30%，稳定性不佳，一般作为配合技术，降低初始NOx排放浓度，节省还原剂耗量。
[0004]SNCR脱硝技术，是在水泥窑分解炉及出口烟道的适当位置喷入含有氨基的还原剂，使烟气中已生成的NOx被还原为N2。技术关键在于喷射点反应区温度需保持在850?10500C，还原剂能与烟气混合均匀，脱硝效率一般认为在60 %以上。
[0005]SCR脱硝技术是指在装载有催化剂的反应器内，喷入合适的氨基还原剂，将烟气中的氮氧化物快速、高效地将水泥窑内烟气中生成的NOx选择性的还原为N2，脱硝效率一般认为在80%以上，在火电厂应用已经成熟，但水泥工业应用业绩较少。国外水泥窑分解炉SCR脱硝技术仅有3个案例，国内尚属空白。主要问题在于催化剂问题和高尘问题。
[0006]例如，申请号为201310390521.8的中国发明专利申请文献公开了水泥窑烟气高温除尘SCR脱硝装置，其特征在于:包括与水泥窑预热器相连通的电除尘器，电除尘器的输出端通过管道与混合器相连通，混合器上设有压缩空气入口、还原剂入口和还原剂喷枪，混合器的输出端通过管道与SCR反应器相连通，SCR反应器内设有催化剂，SCR反应器输出端设有增压风机将净化后的烟气排入下游设备。该申请的有益效果:高温烟气首先通过高温电除尘器进行降尘处理，能有效的避免飞灰对SCR催化剂造成磨损、堵塞及失活；同时除去水泥窑烟气中的CaO颗粒，避免CaO颗粒本身造成催化剂微孔的堵塞及与SO3反应生成的CaSO4对催化剂造成的堵塞。
[0007]设置高温除尘器，理论上确实可以有效解决高尘对催化剂的磨蚀、堵塞和失活，但是实际工程中存在改造难度大、压力损失大、电耗高等问题。此外，水泥窑分解炉SCR反应器入口烟温约为320-350°C，加装高温预除尘造成的温降，亦会降低催化剂的活性。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型提供了一种应用于水泥熟料生产线窑尾高粉尘烟气的SCR脱硝装置，在不设置高温除尘器的基础上，可以应对高NO X负荷波动、温度波动、高粉尘的烟气特征，可以做到脱硝效率稳定可靠达到80%以上、氨逃逸控制在2.5mg/m3以下。
[0009]一种应用于水泥熟料生产线窑尾高粉尘烟气的SCR脱硝装置，包括沿烟气走向依次连接的水泥窑分解炉、预热器、余热锅炉、生料磨、电除尘器和窑尾烟囱；还包括SCR反应器，所述SCR反应器包括:
[0010]反应器壳体，该反应器壳体顶部带有入口渐扩段，底部带有灰斗；
[0011]SCR反应器入口烟道，连接所述预热器和入口渐扩段，该SCR反应器入口烟道上设置还原剂喷射器；
[0012]若干催化剂层，由上至下依次设置在所述反应器壳体内；
[0013]若干吹灰器，与催化剂层一一对应并设置于对应催化剂层的上方；
[0014]SCR反应器出口烟道，连接反应器壳体底部与余热锅炉的上游烟道或连接反应器壳体底部与余热锅炉的下游烟道，该SCR反应器出口烟道上增设高温风机。
[0015]本实用新型针对高尘环境，在现有沿烟气走向依次连接的水泥窑分解炉预热器、余热锅炉、生料磨、电除尘器和窑尾烟囱的基础上，通过改造加装SCR反应器，不设置高温预除尘器，可以有效应对水泥窑尾高尘排烟环境，并做到深度脱硝。随烟气流向，烟气从水泥窑尾预热器最上级(Cl级)旋风筒出口汇合烟道合适点位引出高温高尘烟气，引接处设置电动或气动挡板门，竖直向下流经入口烟道，通过烟气检测仪完成烟气参数检测后，在合适点位喷入还原剂，烟气与还原剂进行混合，经烟道导流进入SCR反应器，SCR反应器入口段设置有渐阔段，保证引入SCR反应器的烟气流场稳定，反应器直段上部设置有整流器，然后依次通过3?6层催化剂，在催化剂床体上完成催化脱硝反应后，从反应器下部排出，排出烟道增设高温风机，用以克服脱硝反应压力损失，将烟气送回现有烟道系统，依次经由余热锅炉、生料磨、除尘器、窑尾风机后烟囱排放。本实用新型增设的SCR反应器通过烟道改造布置在预热器和余热锅炉之间，既能保证SCR反应脱硝反应适宜的温度区间，又通过合理的保温设计不影响余热锅炉热效。
[0016]本实用新型中，在SCR反应器前端不设置高温除尘器，在每层催化剂上部设置有蒸汽吹灰器和声波吹灰器联合装置，声波吹灰器打散大颗粒粉尘，蒸汽吹灰器将截留至催化剂层上的烟气粉尘由吹灰器吹至底部的灰斗中，可以应对烟尘浓度范围为20?100g/m3。催化剂3?6层可调，可以应对初始NOx排放浓度300?1200mg/m3，脱硝率可以高达90%以上。本实用新型装置可以应用于高温脱硝，烟气温度可达320-360°C，能适应所有水泥窑尾预热器出口烟气排温。
[0017]因此，作为优选，所述吹灰器包括声波吹灰器和蒸汽吹灰器，声波吹灰器和蒸汽吹灰器联合运行。
[0018]所有催化剂层均配置有声波吹灰器和蒸汽吹灰器，二者联合作用，每个吹灰器独立设置控制开关，由脱硝控制系统统一控制。声波吹灰器和蒸汽吹灰器分别布置在催化剂层上部0.4-0.Sm处。进一步地，分布在反应器壳体内的两侧侧壁上。声波吹灰器通过高压声波将水泥窑烟气中常见的爆米花尘打散，蒸汽吹灰器保证吹灰的彻底性，并将灰尘送入气流利于随烟气排出。
[0019]本实用新型所述的高温风机，其叶轮材质高度耐温、耐磨，选择保证400°C不变形、100g/m3的尘含量不磨穿，另外配置变频电机，应对装载有不同层数催化剂的SCR反应器所需应对的压力损失。该高温风机可采用市售产品。
[0020]还原剂布置在SCR反应器入口烟道上，喷射方向与烟气流向平行，SCR反应器入口烟道处的还原剂喷射器采用双流体喷氨隔栅，在喷氨格栅下游Im处可以实现150%烟道界面覆盖率，还原剂采用20-25被％的氨水。
[0021]本实用新型的还原剂喷射系统，有别于传统SCR脱硝系统，采用双流体喷氨格栅，液相为所需还原剂流经通道，气相进一步强化雾化效果和混合程度。
[0022]作为优选，所述SCR反应器还包括设置于所述反应器壳体内且位于入口渐扩段扩口下游的整流器。SCR反应器的入口段设置渐扩口稳定将烟气/氨导入反应器，入口段后设置整流器，进一步保证整个SCR反应器入口断面的NOx浓度场、还原剂浓度、温度场、速度场满足一般SCR反应器要求。
[0023]作为优选，所述SCR反应器入口烟道内设有烟气导流板。使烟气更顺利的导入SCR反应器中。
[0024]作为优选，所述SCR反应器入口烟道上设有第一烟气检测仪；所述SCR反应器出口烟道上设有第二烟气检测仪和氨检测仪。
[0025]第一烟气检测仪、第二烟气检测仪、氨逃逸检测仪信号均送入脱硝控制系统，用以计量和控制喷氨量。
[0026]脱硝控制系统采用常规控制系统，脱硝控制系统计算出的理论需氨量，通过还原剂喷射器的气动调节阀和质量流量计配合使用，确定实际的氨水需求量。
[0027]作为优选，还设有与所述灰斗相连的仓泵。通过该仓泵顺利的将灰斗中的烟灰输送至后续处理工艺。
[0028]作为优选，所述催化剂层设置为3?6层；最优选，设置为6层，装载数3?6层可调。
[0029]作为优选，所述催化剂层的催化剂采