CN109351164A - 一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***及工艺，所述***包括窑尾烟室、收尘器、反应剂供给单元、冷却水供给单元、反应器、粗粉分离器、负压风机及三通调节阀；窑尾烟室与反应器间的风管上及反应器的脱硝反应区域内均设有与反应剂供给单元相连的雾化喷射装置，反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元相连的雾化喷射装置；反应器及粗粉分离器的粉尘出料口分别与第一输送装置相连，收尘器的粉尘出料口与第二输送装置相连；三通调节阀的进料口与第一输送装置的出料口相连，两个出料口分别与第二输送装置及窑尾烟室相连。本发明能够有效降低NOx排放、灵活控制旁路放风***的放灰量、提升***稳定性及核心设备寿命。
Description
技术领域
本发明涉及水泥生产及水泥窑协同处置固体废物领域，特别是一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***及工艺。
背景技术
截止到2018年2月12日，具有水泥窑协同处置危废经营许可证的水泥企业有42家，核准处置规模277万吨，水泥窑协同处置危险废物规模与日俱增。随着危险废物、一般工业废物水泥窑协同处置规模的提升，进入水泥窑***的碱金属、Cl、S等成分也随之急剧增加，伴随着部分水泥企业原始配料采用工业废渣等情况，新增的碱金属、Cl、S等元素的摄入打破了原先脆弱的***平衡，极易引起预热器堵塞、结皮等问题，很大程度上影响了水泥生产热工制度、增加了吨熟料成本。
一般来说，窑尾烟室位置NOx浓度在1000ppm左右，而目前国内采用的旁路放风工艺主要是从烟室抽取高温烟气并在急冷室内与冷空气混合完成急冷，高温烟气被冷却后直接进入收尘器收尘然后单独排空，这种处理方式一方面新增了废气排放源，给环保部门的污染物管控上带来了新的监测点，另外一方面，高温烟气混入冷空气急冷措施越过了SNCR(选择性非催化还原反应)的高效率温度区间，如果想要对NOx进行脱除，只能采用SCR(选择性催化还原)方式，其运行成本、装置投资都非常巨大。
以窑尾烟室氧浓度1.5％，NOx浓度1000ppm为例，如果旁路放风烟气不经脱硝处理，直接利用新增烟囱或原水泥窑烟囱进行排空，相当于新增了折合10％O2含量下564ppm(1156mg/Nm3@10％O2)的高浓度NOx，严重超出了国标规定的排放浓度(400mg/Nm3@10％O2)。
由于水泥窑协同处置过程中协同物料成分、喂料量的波动，水泥窑***摄入的碱金属、Cl、S等成分也一直随之波动，这直接导致旁路放风***排灰的有害成分的大幅度变化，而不同有害成分的灰利用途径不一样：在目前国内没有设置旁路放风灰水洗的工厂，旁路放风排出的低氯灰一般用作水泥混合材，因水泥产品的Cl-总量控制要求，过高含氯量的飞灰如果作为水泥混合材，掺入量会下降，旁路放风***排灰量必须随之减少。
现有技术中有使用空冷器冷却烟气后进入收尘器的，但由于烟气高含尘及粉尘载盐的特性，空冷器换热管道容易被磨损及腐蚀，一旦发生这种工况，烟气冷却效果将受到影响，且收尘器寿命无法得到保障。此外，由于空冷器效率下降，造成烟气进入收尘器前温度上升，直接导致旁路放风***抽风风量下降，旁路放风的实际实施效果值得商榷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***及工艺，能够有效降低NOx排放、灵活控制旁路放风***的放灰量、提升***稳定性及核心设备寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明首先提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室、收尘器，还包括反应剂供给单元、冷却水供给单元、反应器、粗粉分离器、负压风机及三通调节阀；所述窑尾烟室、反应器、粗粉分离器、收尘器及负压风机通过风管按顺序依次连接；所述反应器的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述窑尾烟室与反应器间的风管上及反应器的脱硝反应区域内均设有与所述反应剂供给单元相连的雾化喷射装置，反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元相连的雾化喷射装置；所述反应器及粗粉分离器的粉尘出料口分别与第一输送装置相连，所述收尘器的粉尘出料口与第二输送装置相连；所述三通调节阀的进料口与第一输送装置的出料口相连，所述三通调节阀的两个出料口分别与第二输送装置及窑尾烟室相连。
作为进一步的优选实施方案，所述粗粉分离器与收尘器之间还设有冷却风机。
作为进一步的优选实施方案，所述反应器内脱硝反应区域及烟气急冷区域内与烟气流向相垂直的数个平面上均设有所述雾化喷射装置，且每个平面上的雾化喷射装置数量≥1个。
作为进一步的优选实施方案，所述雾化喷射装置为双流体雾化喷枪或离心雾化盘。
作为进一步的优选实施方案，所述反应器的数量≥2个，各反应器间采用串联或并联方式相连。
本发明还提供另一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室、收尘器，还包括反应剂供给单元、冷却水供给单元、第一反应器、第二反应器、粗粉分离器、负压风机及三通调节阀；所述窑尾烟室、第一反应器、第二反应器、粗粉分离器、收尘器及负压风机通过风管按顺序依次连接；所述第二反应器的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述第一反应器内及第二反应器的脱硝反应区域内均设有与所述反应剂供给单元相连的雾化喷射装置，第二反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元相连的雾化喷射装置；所述第一反应器、第二反应器及粗粉分离器的粉尘出料口分别与第一输送装置相连，所述收尘器的粉尘出料口与第二输送装置相连；所述三通调节阀的进料口与第一输送装置的出料口相连，所述三通调节阀的两个出料口分别与第二输送装置及窑尾烟室相连。
本发明还提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风工艺，包括如下步骤：
步骤一：从烟室抽取的850-1200℃的烟气与反应剂供给单元提供的反应剂进行初次混合，初次进行脱硝氧化还原反应及初步降温，然后进入后续反应器内；
步骤二:进入反应器的烟气与反应器脱硝反应区域内的雾化喷射装置喷射出的反应剂进行二次脱硝氧化还原反应，同时烟气温度与粉尘浓度进一步下降；
步骤三：烟气在反应器内经过二次脱硝氧化还原反应后进入烟气急冷区域，然后与此区域内雾化喷射装置喷射出的冷却水发生充分接触，使得烟气温度下降到550℃以下，并对粉尘进行捕捉；
步骤四：经过急冷降尘后的烟气依次进入粗粉分离器以及收尘器进行进一步收尘，使粉尘浓度达标排放；
步骤五：经过反应器、粗粉分离器收集的粉尘经第一输送装置排出，收尘器捕集的粉尘经第二输送装置排出；
步骤六：使用三通调节阀将第一输送装置排出的粉尘回输到窑尾烟室，或将其与第二输送装置排出的粉尘汇合后一起排出***外以进行后端处理工艺处理。
作为进一步的优选实施方案，步骤一中所述初步混合操作在混合反应器中进行。
本发明的积极效果：本发明能够有效降低水泥窑旁路放风***中NOx的排放、灵活控制旁路放风***的放灰量、提升***稳定性及核心设备寿命，同时本发明还能够降低SO2的排放，且在实现脱硝的同时有效降低了制造及运行成本。
附图说明
图1是实施例1所述水泥窑脱硝急冷旁路放风***的结构示意图；
图2是实施例2所述水泥窑脱硝急冷旁路放风***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
实施例1
参照图1，本实施例1提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室101、收尘器106，还包括反应剂供给单元102、冷却水供给单元103、反应器104、粗粉分离器105、负压风机107及三通调节阀110；所述窑尾烟室101、反应器104、粗粉分离器105、收尘器106及负压风机107通过风管按顺序依次连接；所述反应器104的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述窑尾烟室101与反应器104间的风管上设有与所述反应剂供给单元102相连的第一雾化喷射装置112，反应器104的脱硝反应区域内设有与所述反应剂供给单元102相连的第二雾化喷射装置113，反应器104的烟气急冷区域内设有与冷却水单元103相连的第三雾化喷射装置114；所述反应器104及粗粉分离器105的粉尘出料口分别与第一输送装置109相连，所述收尘器106的粉尘出料口与第二输送装置111相连；所述三通调节阀110的进料口与第一输送装置109的出料口相连，所述三通调节阀110的两个出料口分别与第二输送装置111及窑尾烟室101相连。
所述反应器104为反应罐等中空反应容器。
所述粗粉分离器105与收尘器106之间还设有冷却风机108，以使得烟气能够进一步快速降温，进入收尘器前达到合适温度，延长收尘器使用寿命。而现有技术中有使用空冷器将烟气冷却后烟气进入收尘器的，但由于烟气高含尘及粉尘载盐的特性，空冷器换热管道容易被磨损及腐蚀，一旦发生这种工况，低效的空冷器影响了延期冷却效果，导致收尘器入口超温，收尘器寿命无法得到保障，且由于进入收尘器前温度上升，而旁路放风***引风机已经确定，直接导致旁路放风***抽风风量下降，影响***氯离子的排出。本发明有效解决了上述问题。
所述反应器内脱硝反应区域及烟气急冷区域内与烟气流向相垂直的数个平面上均设有所述雾化喷射装置，且每个平面上的雾化喷射装置数量≥1个。
为了达到较好的雾化、反应效果，所述的雾化喷射装置为双流体雾化喷枪或离心雾化盘。
当然，本实施例中所述反应器104的数量也可以≥2个，各反应器间采用串联或并联方式相连。
本实施例还提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风工艺，包括如下步骤：
步骤一：根据入窑生料、燃料、协同处置物料特性及现场操作状况确定合适的放风比例，并通过***的负压风机控制***负压，合适比例的窑尾烟室气体从窑尾烟室取出，从烟室抽取的850-1200℃的烟气与反应剂供给单元提供的还原剂进行初次混合，经由第一雾化喷射装置初次进行脱硝氧化还原反应及初步降温，此初步反应及降温的主要区域在烟室与反应器之间的风管内，之后烟气进入后续反应器内；
步骤二:进入反应器的烟气与反应器脱硝反应区域内的第二雾化喷射装置喷射出的还原剂进行二次脱硝氧化还原反应，同时烟气温度与粉尘浓度进一步下降；
步骤三：烟气在反应器内经过二次脱硝氧化还原反应后进入烟气急冷区域，然后与此区域内第三雾化喷射装置喷射出的冷却水发生充分接触，使得烟气温度急剧下降到550℃以下，并对粉尘进行捕捉；
步骤四：经过急冷降尘后的烟气依次进入粗粉分离器以及收尘器进行进一步收尘，使粉尘浓度达标排放；
步骤五：经过反应器、粗粉分离器收集的粉尘经第一输送装置排出，收尘器捕集的粉尘经第二输送装置排出；
步骤六：使用三通调节阀将第一输送装置排出的粉尘回输到窑尾烟室，或将其与第二输送装置排出的粉尘汇合后一起排出***外以进行后端处理工艺处理。
实施例2
参照图2，本实施例2提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室201、收尘器206，还包括反应剂供给单元202、冷却水供给单元203、第一反应器212、第二反应器204、粗粉分离器205、负压风机207及三通调节阀210；所述窑尾烟室201、第一反应器212、第二反应器204、粗粉分离器205、收尘器206及负压风机207通过风管按顺序依次连接；所述第二反应器204的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述第一反应器212内设有与所述反应剂供给单元202相连的第一雾化喷射装置215，及第二反应器204的脱硝反应区域内均设有与所述反应剂供给单元202相连的第二雾化喷射装置213，第二反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元203相连的第三雾化喷射装置214；所述第一反应器212、第二反应器204及粗粉分离器205的粉尘出料口分别与第一输送装置209相连，所述收尘器206的粉尘出料口与第二输送装置211相连；所述三通调节阀210的进料口与第一输送装置209的出料口相连，所述三通调节阀210的两个出料口分别与第二输送装置211及窑尾烟室201相连。
所述粗粉分离器205与收尘器206之间还设有冷却风机208，以使得烟气能够进一步快速降温，进入收尘器前达到合适温度，延长收尘器使用寿命。
本实施例还提供一种水泥窑脱硝急冷旁路放风工艺，包括如下步骤：
步骤一：根据入窑生料、燃料、协同处置物料特性及现场操作状况确定合适的放风比例，并通过***的负压风机控制***负压，合适比例的窑尾烟室气体从窑尾烟室取出，从烟室抽取的850-1200℃的烟气与反应物供给单元提供的反应剂(还原剂与冷却水的混合物)进行初次混合，经由第一雾化喷射装置初次进行脱硝氧化还原反应及初步降温，此初步反应及降温的发生区域是在第一反应器(同为反应罐等中空反应容器)内，然后进入后续的第二反应器内；
步骤二:进入第二反应器的烟气与第二反应器脱硝反应区域内的第二雾化喷射装置喷射出的反应剂进行二次脱硝氧化还原反应，同时烟气温度与粉尘浓度进一步下降；
步骤三：烟气在第二反应器内经过二次脱硝氧化还原反应后进入烟气急冷区域，然后与此区域内第三雾化喷射装置喷射出的冷却水发生充分接触，使得烟气温度急剧下降到550℃以下(通过分别控制步骤二中还原剂及步骤三中冷却水供给的流量以及各雾化喷射装置的雾化效果，使得选择性非催化还原脱硝效率大于>50％，使烟气经过反应器后温度低于550℃排出)，以确保KCl等氯化物能够充分析出并对粉尘进行捕捉；
步骤四：经过急冷降尘后的烟气依次进入粗粉分离器以及收尘器进行进一步收尘，使粉尘浓度达标排放；
步骤五：：经过第一反应器收集的粉尘D0、第二反应器收集的粉尘D1、粗粉分离器收集的粉尘D2进入第一输送装置后汇集并排出，收尘器捕集的粉尘D3经第二输送装置排出；
步骤六：使用三通调节阀将第一输送装置排出的粉尘(D0+D1+D2)回输到窑尾烟室，或将其与第二输送装置排出的粉尘汇合后(D0+D1+D2+D3)一起排出***外以进行后端处理工艺处理。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室、收尘器，其特征在于：还包括反应剂供给单元、冷却水供给单元、反应器、粗粉分离器、负压风机及三通调节阀；所述窑尾烟室、反应器、粗粉分离器、收尘器及负压风机通过风管按顺序依次连接；所述反应器的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述窑尾烟室与反应器间的风管上及反应器的脱硝反应区域内均设有与所述反应剂供给单元相连的雾化喷射装置，反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元相连的雾化喷射装置；所述反应器及粗粉分离器的粉尘出料口分别与第一输送装置相连，所述收尘器的粉尘出料口与第二输送装置相连；所述三通调节阀的进料口与第一输送装置的出料口相连，所述三通调节阀的两个出料口分别与第二输送装置及窑尾烟室相连。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述粗粉分离器与收尘器之间还设有冷却风机。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述反应器内脱硝反应区域及烟气急冷区域内与烟气流向相垂直的数个平面上均设有所述雾化喷射装置，且每个平面上的雾化喷射装置数量≥1个。
4.根据权利要求1所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述雾化喷射装置为双流体雾化喷枪或离心雾化盘。
5.根据权利要求1所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述反应器的数量≥2个，各反应器间采用串联或并联方式相连。
6.一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，包括窑尾烟室、收尘器，其特征在于：还包括反应剂供给单元、冷却水供给单元、第一反应器、第二反应器、粗粉分离器、负压风机及三通调节阀；所述窑尾烟室、第一反应器、第二反应器、粗粉分离器、收尘器及负压风机通过风管按顺序依次连接；所述第二反应器的内部空间由上方的脱硝反应区域及下方的烟气急冷区域组成；所述第一反应器内及第二反应器的脱硝反应区域内均设有与所述反应剂供给单元相连的雾化喷射装置，第二反应器的烟气急冷区域内设有与冷却水单元相连的雾化喷射装置；所述第一反应器、第二反应器及粗粉分离器的粉尘出料口分别与第一输送装置相连，所述收尘器的粉尘出料口与第二输送装置相连；所述三通调节阀的进料口与第一输送装置的出料口相连，所述三通调节阀的两个出料口分别与第二输送装置及窑尾烟室相连。
7.根据权利要求6所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述粗粉分离器与收尘器之间还设有冷却风机。
8.根据权利要求6所述的一种水泥窑脱硝急冷旁路放风***，其特征在于：所述雾化喷射装置为双流体雾化喷枪或离心雾化盘。
9.一种水泥窑脱硝急冷旁路放风工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：从烟室抽取的850-1200℃的烟气与反应剂供给单元提供的反应剂进行初次混合，初次进行脱硝氧化还原反应及初步降温，然后进入后续反应器内；
步骤二:进入反应器的烟气与反应器脱硝反应区域内的雾化喷射装置喷射出的反应剂进行二次脱硝氧化还原反应，同时烟气温度与粉尘浓度进一步下降；
步骤三：烟气在反应器内经过二次脱硝氧化还原反应后进入烟气急冷区域，然后与此区域内雾化喷射装置喷射出的冷却水发生充分接触，使得烟气温度下降到550℃以下，并对粉尘进行捕捉；
步骤四：经过急冷降尘后的烟气依次进入粗粉分离器以及收尘器进行进一步收尘，使粉尘浓度达标排放；
步骤五：经过反应器、粗粉分离器收集的粉尘经第一输送装置排出，收尘器捕集的粉尘经第二输送装置排出；
步骤六：使用三通调节阀将第一输送装置排出的粉尘回输到窑尾烟室，或将其与第二输送装置排出的粉尘汇合后一起排出***外以进行后端处理工艺处理。
10.一种水泥窑脱硝急冷旁路放风工艺，其特征在于：步骤一中所述初步混合操作在窑尾烟室与后续反应器之间的连接风管内进行，或在窑尾烟室与后续反应器之间的反应罐中进行。
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