一种闭式窑炉高温烟气脱硝装置及方法与流程

本发明属于环保烟气处理技术领域，具体涉及一种闭式窑炉高温烟气脱硝装置及方法。

背景技术：

随社会经济的迅速发展，大气污染物排放量一直居高不下，nox污染形势越发严峻，窑炉排出的高温烟气nox含量高，而nox对环境的损害极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成雾霾的重要物质和消耗臭氧的一个重要因子。为减少污染物排放，国家对工业窑炉提出了明确的减排要求。

现有常用的烟气脱硝工艺有选择性催化还原法scr、选择性非催化还原法sncr，还原剂均为液氨、氨水、尿素分解溶液，其原理都是采用还原剂nh3与nox发生还原反应生成n2达到脱硝目的。采用选择性催化还原法scr，烟气中有焦油、粉尘等杂质粘附在催化剂表面造成催化剂失效和增加系统阻力；采用选择性非催化还原法sncr脱硝效率不到50％且喷入大量的水影响能耗和设备安全运行，氨逃逸严重，烟道低温区出现结晶物堵塞烟道和腐蚀设备。

为解决上述闭式窑炉高温烟气脱硝存在的问题，同时响应国家环保政策排放的要求，结合烟气成分和杂质含量特点，从技术可行性、经济合理性及长期稳定运行等因素考虑，采用sncr脱硝技术把炉内火道作为脱硝反应器，其在理论上可行。通过采用还原性能强的脱硝剂，根据窑炉结构特征选择合适喷射方式，改进提高烟气与脱硝剂的混合效果等多种手段设法提高还原剂的反应效率，在非电行业窑炉等烟气脱硝技术目前还是空白，没有成熟的应用案例和脱硝技术，是当前非电行业窑炉烟气达标排放、清洁生产急需解决的问题。

技术实现要素：

针对非电行业窑炉烟气脱硝存在的问题，本发明的目的提供一种闭式窑炉高温烟气脱硝装置及方法。

为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种闭式窑炉高温烟气脱硝装置，所述装置包括：空压机1、过滤罐2、脱硝剂计量给料装置3、脱硝剂料仓5、破碎装置6、热电偶7；

其中，所述空压机1连接于过滤罐2，所述过滤罐2连接于脱硝剂计量给料装置3，所述脱硝剂计量给料装置3连接于闭式窑炉的火道4，所述脱硝剂计量给料装置3连接于脱硝剂料仓5，所述脱硝剂料仓5内包括破碎装置6，所述热电偶7插在闭式窑炉的火道4内。

其中，空压机1用于提供压缩空气，作为脱硝剂输送动力；过滤罐2用于排除压缩空气的水分；脱硝剂计量给料装置3用于调整给料转速来控制脱硝剂流量；闭式窑炉的火道4用于发生还原反应实现脱硝；脱硝剂料仓5用于脱硝剂的临时存放处；破碎装置6用于在旋转过程中破碎和松散脱硝剂防止结块；热电偶7用于检测闭式窑炉的火道4的温度。

根据本发明，其中，所述脱硝剂计量给料装置3是齿轮结构，通过步进电机或变频器调整齿轮转速p实现脱硝剂流量q的调整，其中，q＝cp，c为常数，即齿轮每转动一周的下料量，p为齿轮转速。

根据本发明，其中，所述过滤罐2是密闭结构罐体，底部有排渣口，内部用筛网、孔板作为过滤介质，或者用静电除尘作为除渣介质，或者用分子筛、活性炭等作为吸附介质。

根据本发明，其中，所述破碎装置6是安装于脱硝剂料仓5内，破碎装置动力可用电机、电磁、压缩空气等做动力，连杆用弹簧减震降噪，破碎锤与连杆硬连接，带动破碎锤振动破碎结块的脱硝剂。

根据本发明，其中，所述脱硝装置还包括plc柜8，作为优选地，plc柜8用于调控脱硝剂计量给料装置3的转速来调整脱硝剂流量，plc柜8包括现场控制柜、中控电脑、数据交换机、程序系统等，现场控制柜通过数据交换机与中控电脑通讯，中控电脑判断设定的氮氧化物含量值、在线监测设备反馈的氮氧化物含量、火道温度等信号综合判断，给现场控制柜发指令，现场控制柜执行中控电脑的指令信号，调整脱硝剂流量信号，保持在线监测设备反馈的氮氧化物含量稳定，且在设定值许可范围内波动，其中plc接受烟气在线监测装置反馈的氮氧化物含量信号、热电偶7测量的烟气温度信号、人为设定的氮氧化物允许排放浓度，plc按设定程序调整脱硝剂流量，保持烟气氮氧化物含量稳定。

本发明提供一种闭式窑炉高温烟气脱硝方法，包括以下步骤：

1)将脱硝装置连接于闭式窑炉的火道4；

2)用空压机1提供压缩空气，经过过滤罐2，将压缩空气的水分排除，用此压缩空气输送脱硝剂；

3)把脱硝剂带入闭式窑炉的火道4内，脱硝剂与烟气的充分接触反应发生还原反应脱硝，通过调整脱硝剂计量给料装置3来调整给料速度，在脱硝剂料仓5内有破碎装置6，在旋转过程中破碎和松散脱硝剂；热电偶7用于检测火道闭式窑炉的4的温度。

根据本发明所述的方法，其中，所述空压机1中压缩空气的压力为0.2～0.5mpa，通过过滤和吸附除去压缩空气中水分和杂质，干净无水的压缩空气进入输送系统。

根据本发明所述的方法，其中，步骤2)中所述脱硝剂输送通过空压机输出压缩空气成正压输送或负压输送。

根据本发明所述的方法，其中，步骤2)中所述脱硝剂为含铵的无机物或含胺的有机物，优选地，所述的脱硝剂为液氨、氨水、碳酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、乙酰胺、乙酸铵、甲酰胺和尿素中的一种或几种。进一步优选地，所述脱硝剂使用固体粉末，无挥发、无污染，没有安全隐患。

根据本发明所述的方法，其中，步骤3)中所述破碎装置6中在旋转过程中破碎和松散脱硝剂防止结块的方法包括振动、锤击、挤压或搅拌。

根据本发明所述的方法，其中，所述的脱硝装置测量脱硝区烟气温度，根据烟气温度调整脱硝剂流量，烟气温度在600～1100℃区间内脱硝效率较高，不在该温度区间内脱硝效率较低，烟道内热电偶检测烟气温度，烟气温度600℃以上温度随温度升高氮氧化物含量上升，在600℃以上开始喷入脱硝剂，随着温度升高逐渐增加脱硝剂流量，到1100℃以上时脱硝剂高温分解成其它成分，不利于烟气脱硝，烟气温度1100℃以上时则需停止喷入脱硝剂。

根据本发明所述的方法，其中，所述脱硝装置可移动，跟随烟气温度移动，当烟气温度达到600℃时，脱硝装置启动运行，随着温度提高逐步加大脱硝剂流量，当烟气温度达到1000℃时，脱硝剂流量逐步减小，烟气温度达到1100℃时脱硝装置停止运行。通过天车或滚轮把脱硝装置转移到下一个待脱硝(烟气温度较低)的火道区域备用。

根据本发明所述的方法，其中，所述脱硝剂受温度影响，喷入位置点高温火焰后烟气温度600～1100℃烟道内，脱硝剂喷入方向与高温烟气流向垂直，脱硝剂螺旋喇叭状喷出，与烟气充分紊流混合，提高反应效率。

根据本发明所述的方法，其中，所述脱硝剂与烟气中需脱除的氮氧化物质量比为1：1～1：2。烟气中氮氧化物含量越低，脱硝剂用量比例增大，反之用量比例减少。

根据本发明所述的方法，其中，所述脱硝剂质量与压缩空气体积比为1：4～1：8。

根据本发明所述的方法，其中，所述脱硝剂受热易分解气化，释放出nh3。

脱硝装置摆放在高温窑炉旁，接通电源和压缩空气管道，脱硝装置通电启动运行，系统收集烟气中氮氧化物含量、烟气温度，人工设定烟气氮氧化物排放值，系统自动运行和调整脱硝剂流量，保持烟气氮氧化物含量稳定。脱硝装置有低料位报警，出现低料位报警时需要往料仓中添加脱硝剂和检查确认料位。脱硝装置有超温报警停机，热电偶检测烟气温度600以下、1100℃以上时，脱硝装置自动停止和报警。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的闭式窑炉高温烟气脱硝装置及方法，脱硝效率80％以上，脱硝后烟气中nox含量100mg/nm³以下，很轻松降低到50mg/nm³以下，最低能降低30mg/m³以下。设备投入少，自控运行，维护简单方便。

本发明满足非电行业烟气脱硝的需求；脱硝效率高，脱硝效率80％以上；能实现超低排放，满足国家环保日益严格的需求；操作方便，脱硝装置是整体可移动结构，移动到位后通电启动能自控运行；脱硝剂是固体粉末，无挥发、无污染，没有安全隐患。

附图说明

图1为本发明的闭式窑炉烟气脱硝系统示意图。

附图标记

1为空压机、2为过滤罐、3为脱硝剂计量给料装置、4为闭式窑炉的火道、5为脱硝剂料仓、6为破碎装置、7为热电偶、8为plc柜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种闭式窑炉高温烟气脱硝装置，所述装置包括：空压机1、过滤罐2、脱硝剂计量给料装置3、脱硝剂料仓5、破碎装置6、热电偶7；

其中，所述空压机1连接于过滤罐2，所述过滤罐2连接于脱硝剂计量给料装置3，所述脱硝剂计量给料装置3连接于闭式窑炉的火道4，所述脱硝剂计量给料装置3连接于脱硝剂料仓5，所述脱硝剂料仓5内包括破碎装置6，所述热电偶7插在闭式窑炉的火道4内。

其中，空压机1用于提供压缩空气，作为脱硝剂输送动力；过滤罐2用于排除压缩空气的水分；脱硝剂计量给料装置3用于调整给料转速来控制脱硝剂流量；闭式窑炉的火道4用于发生还原反应实现脱硝；脱硝剂料仓5用于脱硝剂的临时存放处；破碎装置6用于在旋转过程中破碎和松散脱硝剂防止结块；热电偶7用于检测闭式窑炉的火道4的温度。

根据本发明，其中，所述脱硝剂计量给料装置3是齿轮结构，通过步进电机或变频器调整齿轮转速p实现脱硝剂流量q的调整，其中，q＝cp，c为常数，即齿轮每转动一周的下料量，p为齿轮转速。

根据本发明，其中，所述过滤罐2是密闭结构罐体，底部有排渣口，内部用筛网、孔板作为过滤介质，或者用静电除尘作为除渣介质，或者用分子筛、活性炭等作为吸附介质。

根据本发明，其中，所述破碎装置6是安装于脱硝剂料仓5内，破碎装置动力可用电机、电磁、压缩空气等做动力，连杆用弹簧减震降噪，破碎锤与连杆硬连接，带动破碎锤振动破碎结块的脱硝剂。

根据本发明，其中，所述脱硝装置还包括plc柜8，作为优选地，plc柜8用于调控脱硝剂计量给料装置3的转速来调整脱硝剂流量，plc柜8包括现场控制柜、中控电脑、数据交换机、程序系统等，现场控制柜通过数据交换机与中控电脑通讯，中控电脑判断设定的氮氧化物含量值、在线监测设备反馈的氮氧化物含量、火道温度等信号综合判断，给现场控制柜发指令，现场控制柜执行中控电脑的指令信号，调整脱硝剂流量信号，保持在线监测设备反馈的氮氧化物含量稳定，且在设定值许可范围内波动，其中plc接受烟气在线监测装置反馈的氮氧化物含量信号、热电偶7测量的烟气温度信号、人为设定的氮氧化物允许排放浓度，plc按设定程序调整脱硝剂流量，保持烟气氮氧化物含量稳定。

实施例1

石墨电极带盖式焙烧炉，采用移动式脱硝装置，罗茨风机提供高压风，脱硝剂用正压风力输送，把脱硝剂带入火道内，风的流动方向与烟气流动方向呈逆向交叉，在喷枪出口脱硝剂在紊流的烟气中与烟气的充分接触反应发生还原反应脱硝。调整给料装置转速来调整给料速度，保证烟气中氮氧化物含量稳定受控。在脱硝剂料仓中有机械旋转搅拌装置，脱硝剂始终处于流动状态，不会因吸潮或受热出现溶解结块导致给料不畅，热电偶监测窑内烟气温度，跟踪最佳脱硝温度移动。

石墨电极带盖式焙烧炉，烟气流量30000nm³/h，烟气nox含量350mg/nm³，脱硝剂用量为烟气nox含量的1倍，脱硝剂质量与压缩空气体积比为1：4，在高温炉室从炉盖两侧观察孔喷入脱硝剂，脱硝剂覆盖火井和前半部分火道，炉盖上热电偶测温850℃，nox脱除率80％以上；在线烟气监测脱硝后中烟气nox含量≤100mg/m³,实现达标排放；脱硝剂配比和其它指标不变的条件下，脱硝剂用量为烟气nox含量的2倍时，在线烟气监测脱硝后中烟气nox含量≤50mg/m³,实现超低排放。

实施例2

耐火材料隧道窑，相对来说隧道窑烟气温度和流量稳定，烟气从高温烧结区流向低温区，高温烟气在耐火制品的间隔中流动达到烧结的目的。在窑车间隔中间位置安装脱硝剂喷枪，脱硝装置在燃烧区的下游600-1100℃区域喷入脱硝剂，脱硝剂垂直烟气流向喷入，在窑车间隔空隙中与烟气充分混合反应还原脱硝。

耐火材料隧道窑，烟气流量40000nm³/h，烟气nox含量300mg/nm3，脱硝剂用量为烟气nox含量的0.5倍，压缩空气与脱硝剂气固比4：1，在高温烟气隧道窑内高温火焰后喷入脱硝剂，脱硝剂覆盖隧道窑断面，窑内热电偶测温900℃，nox脱除率80％以上；在线烟气监测脱硝后中烟气nox含量≤100mg/m³,实现达标排放；脱硝剂配比和其它指标不变的条件下，脱硝剂用量为烟气nox含量的1倍时，在线烟气监测脱硝后中烟气nox含量≤50mg/m³,实现超低排放。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。