利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统及工艺的制作方法

本发明属于氢氧化铝焙烧技术领域，具体涉及一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统及工艺。

背景技术：

铝工业在我国的国民经济和社会发展中具有极其重要的地位和作用，氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，是决定氧化铝的产量、质量和生产过程能耗及污染物排放的重要环节。目前我国氢氧化铝焙烧技术广泛采用气态悬浮焙烧炉，在焙烧炉内，燃料空气燃烧产生高温烟气，高温烟气加热氢氧化铝物料，使其完成脱水和部分晶相转变过程，生成氧化铝，并经过多级冷却最终得到合格的氧化铝产品。

随着环保排放标准的提高，降低氧化铝焙烧过程氮氧化物排放是一个亟待解决的问题。在氢氧化铝焙烧过程中，在氧化铝生产过程中，尤其是氧化铝焙烧工序，在焙烧过程中所需的热源由燃料燃烧提供，燃料燃烧时，燃料中的n2在高温下氧化产生no、no2及n2o3等氮氧化物，氢氧化铝焙烧炉排放的烟气中含有200～400mg/nm³的氮氧化物，这些氮氧化物会危害环境和对人们的安全造成影响。

为了处理焙烧过程中的氮氧化物，现有技术中，授权公告号为cn107281915b的专利文献提供了一种氧化铝焙烧烟气的sncr和scr组合脱硝系统的脱硝方法，采用有机氨化合物与第一净化烟气在900℃～1100℃条件下进行sncr脱硝反应，得到第一净化烟气，再采用氨气与第一净化烟气在900℃～1100℃条件下进行sncr脱硝反应，得到第二净化烟气，含有氨气的第二净化烟气在旋风分离器中进行scr反应，得到净化烟气。该技术方案中，氨气脱硝虽然能够获得较好的脱硝效果，却需要购入有机氨化合物和氨气，增加了企业废气处理的投资造价、运行费用、生产成本。

另一方面，我国氧化铝生产普遍采用循环流态焙烧炉，目前我国氢氧化铝焙烧炉大都采用发生炉煤气或清洁煤气作为燃料，在焙烧过程中，需消耗大量的煤气，温度高达900℃～1100℃左右，在煤制气过程中会产生一定量的煤气冷凝水，其中含有挥发性的氨，后续处理工艺复杂，能耗较高。

因此，为了充分利用焙烧系统中的热量、处理煤制气过程中产生的煤气冷凝水，并使氧化铝生产过程产生的氮氧化物符合《铝工业污染物排放标准》的排放物限值，必须采用适当的系统及工艺对氧化铝焙烧烟气进行脱硝治理。

技术实现要素：

本发明提供一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统及工艺，以解决现有中焙烧过程中能源回收利用率低的问题。

本发明的目的之一在于提供一种用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统，包括：

蒸氨塔，与煤制气单元通过管道连通，用于对从煤制气单元输送来的煤气冷凝水进行加热；

冷凝器，与蒸氨塔的连通，用于将蒸氨塔顶部析出的蒸汽和氨气转化为氨水；

氨水喷射单元，与冷凝器的氨水出口连接，用于将冷凝器中的氨水喷入焙烧炉中；

第一旋风预热器，用于分离对焙烧系统中的固体，得到高温烟气；

除尘器，与第一旋风预热器连接，用去对含尘烟气进行除尘净化；

烟气余热换热器,与除尘器、蒸氨塔连通，能够采用除尘器净化后的烟气对蒸氨塔的送来的釜液进行换热；

闪蒸罐，与烟气余热换热器、蒸氨塔连通，用于对换热后的釜液进行减压闪蒸，并将蒸汽送往蒸氨塔。

优选地，所述系统还包括用于对煤气冷凝水进行预热的换热器，所述换热器的换热介质管道与所述蒸氨塔的釜液出口连接。

优选地，所述氨水喷射单元包括依次相连的氨水储罐、分配模块及喷射模块，氨水储罐与冷凝器连接，用于存储氨水，再通过输送泵送至计量分配模块，均匀分配至喷射模块，喷射模块包括多个喷枪，氨水通过喷枪喷入焙烧炉内；

优选地，所述蒸氨塔与烟气余热换热器之间的釜液输送管道上设有釜液循环泵。

优选地，所述换热器为板式换热器。

优选地，除尘器与烟气余热换热器的管道上设有引风机。

优选地，所述氨水储罐与分配模块之间的管路上设有氨水输送泵。

本发明的目的之二在于提供一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝工艺，包括以下步骤：

（1）从煤制气单元来的煤气冷凝水与热蒸汽混合传热，得到氨气和水蒸气的混合物、釜液；

（2）将步骤（1）中的氨气与水蒸气的混合物进行收集、分配后，喷射入焙烧炉中，用于与焙烧炉内燃烧产物nox进行脱硝反应，所述脱硝反应在950℃-1000℃条件下进行，氨气与烟气初始nox的摩尔比为（0.5-0.6）：1。

优选地，焙烧炉中的高温烟气进行除尘后，得到净化烟气，净化烟气与步骤（1）中的一部分釜液换热后排入大气，得到升温后的釜液，再对升温后的釜液进行闪蒸，得到步骤（1）中所需的热蒸汽。

优选地，闪蒸过程中得到的液体循环输送至与净化烟气进行换热的工艺步骤中。

优选地，步骤（1）得到的另一部分釜液用于与从煤制气单元来的煤气冷凝水进行换热，进而实现预热，充分利用釜液的热量。

本发明的有益效果是：

本申请提供一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统及工艺，包括依次相连的蒸氨塔、冷凝器、氨水喷射单元、第一旋风预热器、除尘器、烟气余热换热器、闪蒸罐等装置，将煤气冷凝水的蒸氨与焙烧炉脱硝相结合，提取煤气冷凝水中的氨，作为焙烧炉脱硝还原剂，无需外购还原剂，降低企业生产成本；利用焙烧烟气余热蒸氨，不需消耗新蒸汽，成本低，提取氨的同时也去除了冷凝水中挥发性有害物质氨，具有节能环保、降低成本的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统的具体实施例的结构示意图；

附图标记：

1、第一旋风预热器，11、第四旋风预热器，12、第三旋风预热器，13、引风机，14、釜液循环泵，15、氨水输送泵，2、除尘器，3、烟气余热换热器，4、闪蒸罐，5、蒸氨塔，6、板式换热器，7、冷凝器，8、氨水储罐，9、分配模块，10、喷射模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的基体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表达只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，为一实施方式中的利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统的结构示意图，本发明的一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝系统，用于对氢氧化铝焙烧过程中产生的氮氧化物进行脱硝处理，主要包括依次相连的蒸氨塔5、冷凝器7、氨水喷射单元、第一旋风预热器1、除尘器2、烟气余热换热器3、闪蒸罐4等装置。

蒸氨塔5，与煤制气单元通过管道连通，用于对从煤制气单元输送来的煤气冷凝水进行加热；本实施例中，还包括用于对煤气冷凝水进行预热的换热器，换热器的换热介质管道与蒸氨塔5的釜液出口连接，蒸氨塔5的釜液出口温度为100℃，煤气冷凝水的温度为25℃，为了充分利用系统中的热能，将蒸氨塔5中的部分釜液对煤气冷凝水进行预热，预热后的煤气冷凝水温度为45±2℃，换热后的废液温度为67±5℃，送往煤场用于降尘；具体地，用于对煤气冷凝水进行预热的换热器为板式换热器6，具有换热均匀、效率高的特点。

冷凝器7，与蒸氨塔5的连通，用于将蒸氨塔5顶部析出的蒸汽和氨气转化为氨水，冷凝后的氨水温度为45℃。

氨水喷射单元，与冷凝器7的氨水出口连接，用于将冷凝器7中的氨水喷入焙烧炉系统中；本实施例中，氨水喷射单元包括依次相连的氨水储罐8、分配模块9及喷射模块10，氨水储罐8与冷凝器7连接，用于存储氨水，再通过输送泵送至计量分配模块9，均匀分配至喷射模块10，喷射模块10包括多个喷枪，氨水通过喷枪喷入焙烧炉系统内；具体地，焙烧炉系统为本领域技术人员所公知的，本实施例中的焙烧炉系统包括依次连接的第四旋风预热器11、第三旋风预热器12、第二旋风预热器、第一旋风预热器1，其中，第四旋风预热器11主要用于氢氧化铝的焙烧，生产氧化铝，第三旋风预热器12、第二旋风预热器、第一旋风预热器1主要用于分离氧化铝固体、降低烟气温度，第四旋风预热器11中的温度为1000℃，第三旋风预热器12的温度为950℃，本实施例中的氨水喷射入焙烧系统中后，主要在第四旋风预热器11、第三旋风预热器12中与氮氧化物进行sncr反应。

第一旋风预热器1，用于对固体升温、烟气降温，并分离焙烧系统中的固体，得到高温烟气，经第一旋风预热器1处理后的高温烟气温度为150-160℃。

除尘器2，与第一旋风预热器1连接，用于对含尘烟气进行除尘净化。

烟气余热换热器3,与除尘器2、蒸氨塔5连通，除尘器2与烟气余热换热器3的管道上设有引风机13，能够采用除尘器2净化后的烟气对蒸氨塔5的送来的釜液进行换热，净化后的烟气将热量传递给釜液后排入大气中，充分利用烟气的余热对釜液进行预热之后再送去闪蒸，进一步提高了本系统中余热的利用率；蒸氨塔5与烟气余热换热器3之间的釜液输送管道上设有釜液循环泵14。

闪蒸罐4，与烟气余热换热器3、蒸氨塔5连通，用于对换热后的釜液进行减压闪蒸，并将蒸汽送往蒸氨塔5，至此，蒸氨塔5中的釜液实现了循环利用。

氨水储罐8与分配模块9之间的管路上设有氨水输送泵15，氨水输送泵15将氨水储罐8中的氨水泵入分配模块9。

实施例2

一种利用煤气冷凝水提取氨的氢氧化铝焙烧炉脱硝工艺，包括以下步骤：

（1）从煤制气单元来的煤气冷凝水与热蒸汽混合传热，得到氨气和水蒸气的混合物、釜液；在本步骤中，煤气冷凝水与热蒸汽混合传热的装置为蒸氨塔，蒸氨塔内部控制温度100℃，压力10kpa，蒸氨塔顶部控制温度90℃，压力8kpa，通过控制温度及压力获取煤气冷凝水中的氨；

（2）氨气与水蒸气的混合物进行收集、分配后，喷射入焙烧炉中，用于焙烧炉内燃烧产物的脱硝反应，所述脱硝反应在950℃-1000℃条件下进行，即进行的是sncr反应，氨气与烟气初始nox的摩尔比为（0.5-0.6）：1。

优选地，焙烧炉中的高温烟气进行除尘后，得到净化烟气，净化烟气与步骤（1）中的一部分釜液换热后排入大气，得到升温后的釜液，再对升温后的釜液进行闪蒸，得到步骤（1）中所需的热蒸汽，热蒸汽的温度为100℃，用于与煤气冷凝水混合析出氨气。

优选地，闪蒸过程中得到的液体循环使用，输送至与净化烟气进行换热，一方面能够充分利用烟气余热，另一方面能够节约闪蒸过程中的热能供给。

优选地，步骤（1）得到的另一部分釜液用于与从煤制气单元来的煤气冷凝水进行换热，进而实现预热，充分利用釜液的热量，换热后的废水输送至煤场除尘。蒸氨塔的釜液出口温度为100℃，煤气冷凝水的温度为25℃，为了充分利用系统中的热能，将蒸氨塔中的部分釜液对煤气冷凝水进行预热，预热后的煤气冷凝水温度为45±2℃，预热后废水温度为67±5℃。

实施例3

采用本发明提供的脱硝系统及工艺，以1550t/d焙烧炉为例，其烟气量为150000nm³/h，气化后的氨与烟气初始nox的反应摩尔比为0.6:1，净化前的烟气nox含量为400mg/m³，净化后的烟气nox含量≤50mg/m³，采用本实施例中提供的脱硝工艺的脱硝效率能够达到85%以上。

实施例4

采用本发明提供的脱硝系统及工艺，以1550t/d焙烧炉为例，其烟气量为150000nm³/h，气化后的氨与烟气初始nox的反应摩尔比为0.5:1，净化前的烟气nox含量为300mg/m³，净化后的烟气nox含量≤50mg/m³，采用本实施例中提供的脱硝工艺的脱硝效率能够达到85%以上。

实施例5

采用本发明提供的脱硝系统及工艺，以1550t/d焙烧炉为例，其烟气量为150000nm³/h，气化后的氨与烟气初始nox的反应摩尔比为0.55:1，净化前的烟气nox含量为350mg/m³，净化后的烟气nox含量≤50mg/m³，采用本实施例中提供的脱硝工艺的脱硝效率能够达到85%以上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。