一種應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)線窯尾高粉塵煙氣的scr脫硝裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)爐窯煙氣氮氧化物治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)線爐窯高粉塵煙氣的SCR脫硝裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]針對(duì)水泥窯分解爐的NOx控制技術(shù)主要有三類:低氮燃燒技術(shù)(Low NOx burner，LNB)、選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(Selective Non-Catalytic Reduct1n, SNCR)和SCR(Selective Catalytic Reduct1n，SCR)脫硝技術(shù)。
[0003]低氮燃燒技術(shù)包括低NOx燃燒器、燃料分級(jí)燃燒、空氣分級(jí)燃燒等手段，主要從控制氧氣供給或降低煙氣溫度等方面著手，降低熱力型NOx的生成，其脫硝效果受到水泥熟料煅燒工藝制約，脫硝效率一般認(rèn)為在15?30%，穩(wěn)定性不佳，一般作為配合技術(shù)，降低初始NOx排放濃度，節(jié)省還原劑耗量。
[0004]SNCR脫硝技術(shù)，是在水泥窯分解爐及出口煙道的適當(dāng)位置噴入含有氨基的還原劑，使煙氣中已生成的NOx被還原為N2。技術(shù)關(guān)鍵在于噴射點(diǎn)反應(yīng)區(qū)溫度需保持在850?10500C，還原劑能與煙氣混合均勻，脫硝效率一般認(rèn)為在60 %以上。
[0005]SCR脫硝技術(shù)是指在裝載有催化劑的反應(yīng)器內(nèi)，噴入合適的氨基還原劑，將煙氣中的氮氧化物快速、高效地將水泥窯內(nèi)煙氣中生成的NOx選擇性的還原為N2，脫硝效率一般認(rèn)為在80%以上，在火電廠應(yīng)用已經(jīng)成熟，但水泥工業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī)較少。國(guó)外水泥窯分解爐SCR脫硝技術(shù)僅有3個(gè)案例，國(guó)內(nèi)尚屬空白。主要問題在于催化劑問題和高塵問題。
[0006]例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01310390521.8的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)文獻(xiàn)公開了水泥窯煙氣高溫除塵SCR脫硝裝置，其特征在于:包括與水泥窯預(yù)熱器相連通的電除塵器，電除塵器的輸出端通過管道與混合器相連通，混合器上設(shè)有壓縮空氣入口、還原劑入口和還原劑噴槍，混合器的輸出端通過管道與SCR反應(yīng)器相連通，SCR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有催化劑，SCR反應(yīng)器輸出端設(shè)有增壓風(fēng)機(jī)將凈化后的煙氣排入下游設(shè)備。該申請(qǐng)的有益效果:高溫?zé)煔馐紫韧ㄟ^高溫電除塵器進(jìn)行降塵處理，能有效的避免飛灰對(duì)SCR催化劑造成磨損、堵塞及失活；同時(shí)除去水泥窯煙氣中的CaO顆粒，避免CaO顆粒本身造成催化劑微孔的堵塞及與SO3反應(yīng)生成的CaSO4對(duì)催化劑造成的堵塞。
[0007]設(shè)置高溫除塵器，理論上確實(shí)可以有效解決高塵對(duì)催化劑的磨蝕、堵塞和失活，但是實(shí)際工程中存在改造難度大、壓力損失大、電耗高等問題。此外，水泥窯分解爐SCR反應(yīng)器入口煙溫約為320-350°C，加裝高溫預(yù)除塵造成的溫降，亦會(huì)降低催化劑的活性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)線窯尾高粉塵煙氣的SCR脫硝裝置，在不設(shè)置高溫除塵器的基礎(chǔ)上，可以應(yīng)對(duì)高NO X負(fù)荷波動(dòng)、溫度波動(dòng)、高粉塵的煙氣特征，可以做到脫硝效率穩(wěn)定可靠達(dá)到80%以上、氨逃逸控制在2.5mg/m3以下。
[0009]一種應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)線窯尾高粉塵煙氣的SCR脫硝裝置，包括沿?zé)煔庾呦蛞来芜B接的水泥窯分解爐、預(yù)熱器、余熱鍋爐、生料磨、電除塵器和窯尾煙囪；還包括SCR反應(yīng)器，所述SCR反應(yīng)器包括:
[0010]反應(yīng)器殼體，該反應(yīng)器殼體頂部帶有入口漸擴(kuò)段，底部帶有灰斗；
[0011]SCR反應(yīng)器入口煙道，連接所述預(yù)熱器和入口漸擴(kuò)段，該SCR反應(yīng)器入口煙道上設(shè)置還原劑噴射器；
[0012]若干催化劑層，由上至下依次設(shè)置在所述反應(yīng)器殼體內(nèi)；
[0013]若干吹灰器，與催化劑層一一對(duì)應(yīng)并設(shè)置于對(duì)應(yīng)催化劑層的上方；
[0014]SCR反應(yīng)器出口煙道，連接反應(yīng)器殼體底部與余熱鍋爐的上游煙道或連接反應(yīng)器殼體底部與余熱鍋爐的下游煙道，該SCR反應(yīng)器出口煙道上增設(shè)高溫風(fēng)機(jī)。
[0015]本實(shí)用新型針對(duì)高塵環(huán)境，在現(xiàn)有沿?zé)煔庾呦蛞来芜B接的水泥窯分解爐預(yù)熱器、余熱鍋爐、生料磨、電除塵器和窯尾煙囪的基礎(chǔ)上，通過改造加裝SCR反應(yīng)器，不設(shè)置高溫預(yù)除塵器，可以有效應(yīng)對(duì)水泥窯尾高塵排煙環(huán)境，并做到深度脫硝。隨煙氣流向，煙氣從水泥窯尾預(yù)熱器最上級(jí)(Cl級(jí))旋風(fēng)筒出口匯合煙道合適點(diǎn)位引出高溫高塵煙氣，引接處設(shè)置電動(dòng)或氣動(dòng)擋板門，豎直向下流經(jīng)入口煙道，通過煙氣檢測(cè)儀完成煙氣參數(shù)檢測(cè)后，在合適點(diǎn)位噴入還原劑，煙氣與還原劑進(jìn)行混合，經(jīng)煙道導(dǎo)流進(jìn)入SCR反應(yīng)器，SCR反應(yīng)器入口段設(shè)置有漸闊段，保證引入SCR反應(yīng)器的煙氣流場(chǎng)穩(wěn)定，反應(yīng)器直段上部設(shè)置有整流器，然后依次通過3?6層催化劑，在催化劑床體上完成催化脫硝反應(yīng)后，從反應(yīng)器下部排出，排出煙道增設(shè)高溫風(fēng)機(jī)，用以克服脫硝反應(yīng)壓力損失，將煙氣送回現(xiàn)有煙道系統(tǒng)，依次經(jīng)由余熱鍋爐、生料磨、除塵器、窯尾風(fēng)機(jī)后煙囪排放。本實(shí)用新型增設(shè)的SCR反應(yīng)器通過煙道改造布置在預(yù)熱器和余熱鍋爐之間，既能保證SCR反應(yīng)脫硝反應(yīng)適宜的溫度區(qū)間，又通過合理的保溫設(shè)計(jì)不影響余熱鍋爐熱效。
[0016]本實(shí)用新型中，在SCR反應(yīng)器前端不設(shè)置高溫除塵器，在每層催化劑上部設(shè)置有蒸汽吹灰器和聲波吹灰器聯(lián)合裝置，聲波吹灰器打散大顆粒粉塵，蒸汽吹灰器將截留至催化劑層上的煙氣粉塵由吹灰器吹至底部的灰斗中，可以應(yīng)對(duì)煙塵濃度范圍為20?100g/m3。催化劑3?6層可調(diào)，可以應(yīng)對(duì)初始NOx排放濃度300?1200mg/m3，脫硝率可以高達(dá)90%以上。本實(shí)用新型裝置可以應(yīng)用于高溫脫硝，煙氣溫度可達(dá)320-360°C，能適應(yīng)所有水泥窯尾預(yù)熱器出口煙氣排溫。
[0017]因此，作為優(yōu)選，所述吹灰器包括聲波吹灰器和蒸汽吹灰器，聲波吹灰器和蒸汽吹灰器聯(lián)合運(yùn)行。
[0018]所有催化劑層均配置有聲波吹灰器和蒸汽吹灰器，二者聯(lián)合作用，每個(gè)吹灰器獨(dú)立設(shè)置控制開關(guān)，由脫硝控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制。聲波吹灰器和蒸汽吹灰器分別布置在催化劑層上部0.4-0.Sm處。進(jìn)一步地，分布在反應(yīng)器殼體內(nèi)的兩側(cè)側(cè)壁上。聲波吹灰器通過高壓聲波將水泥窯煙氣中常見的爆米花塵打散，蒸汽吹灰器保證吹灰的徹底性，并將灰塵送入氣流利于隨煙氣排出。
[0019]本實(shí)用新型所述的高溫風(fēng)機(jī)，其葉輪材質(zhì)高度耐溫、耐磨，選擇保證400°C不變形、100g/m3的塵含量不磨穿，另外配置變頻電機(jī)，應(yīng)對(duì)裝載有不同層數(shù)催化劑的SCR反應(yīng)器所需應(yīng)對(duì)的壓力損失。該高溫風(fēng)機(jī)可采用市售產(chǎn)品。
[0020]還原劑布置在SCR反應(yīng)器入口煙道上，噴射方向與煙氣流向平行，SCR反應(yīng)器入口煙道處的還原劑噴射器采用雙流體噴氨隔柵，在噴氨格柵下游Im處可以實(shí)現(xiàn)150%煙道界面覆蓋率，還原劑采用20-25被％的氨水。
[0021]本實(shí)用新型的還原劑噴射系統(tǒng)，有別于傳統(tǒng)SCR脫硝系統(tǒng)，采用雙流體噴氨格柵，液相為所需還原劑流經(jīng)通道，氣相進(jìn)一步強(qiáng)化霧化效果和混合程度。
[0022]作為優(yōu)選，所述SCR反應(yīng)器還包括設(shè)置于所述反應(yīng)器殼體內(nèi)且位于入口漸擴(kuò)段擴(kuò)口下游的整流器。SCR反應(yīng)器的入口段設(shè)置漸擴(kuò)口穩(wěn)定將煙氣/氨導(dǎo)入反應(yīng)器，入口段后設(shè)置整流器，進(jìn)一步保證整個(gè)SCR反應(yīng)器入口斷面的NOx濃度場(chǎng)、還原劑濃度、溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)滿足一般SCR反應(yīng)器要求。
[0023]作為優(yōu)選，所述SCR反應(yīng)器入口煙道內(nèi)設(shè)有煙氣導(dǎo)流板。使煙氣更順利的導(dǎo)入SCR反應(yīng)器中。
[0024]作為優(yōu)選，所述SCR反應(yīng)器入口煙道上設(shè)有第一煙氣檢測(cè)儀；所述SCR反應(yīng)器出口煙道上設(shè)有第二煙氣檢測(cè)儀和氨檢測(cè)儀。
[0025]第一煙氣檢測(cè)儀、第二煙氣檢測(cè)儀、氨逃逸檢測(cè)儀信號(hào)均送入脫硝控制系統(tǒng)，用以計(jì)量和控制噴氨量。
[0026]脫硝控制系統(tǒng)采用常規(guī)控制系統(tǒng)，脫硝控制系統(tǒng)計(jì)算出的理論需氨量，通過還原劑噴射器的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和質(zhì)量流量計(jì)配合使用，確定實(shí)際的氨水需求量。
[0027]作為優(yōu)選，還設(shè)有與所述灰斗相連的倉(cāng)泵。通過該倉(cāng)泵順利的將灰斗中的煙灰輸送至后續(xù)處理工藝。
[0028]作為優(yōu)選，所述催化劑層設(shè)置為3?6層；最優(yōu)選，設(shè)置為6層，裝載數(shù)3?6層可調(diào)。
[0029]作為優(yōu)選，所述催化劑層的催化劑采