CN112058064A - 一种循环喷腾式NOx减排系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种循环喷腾式NOx减排系统及其工作方法，包括回转窑、烟室、喷腾环、燃料系统、三次风管、反应器、第一分料阀、第一旋风筒、脱硝系统、分解炉、料斗和第二旋风筒；烟室的进风口与回转窑的出风口相连，反应器的出风口连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通，反应器的进风口通过喷腾环与烟室的出风口相连；三次风管的出风口连接在分解炉底部，料斗的进料口连接在三次风管的出风口下方，第二旋风筒的进风口与分解炉的出风口相连；本发明有效避免或减少了NOX的形成，从而提高NOX的减排效率，并大幅减少了脱硝系统的氨水用量以节省生产成本；同时解决了分解炉底部积料严重的问题，并且不会造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种循环喷腾式NOx减排系统及其工作方法。
背景技术
当前，环境污染问题日益严重，各行业对环保指标的要求愈发严格，部分省市已率先提出超低排放要求，将烟气NOX排放控制在50mg/Nm3以下。
目前，水泥生产企业采用的NOX减排技术主要有：选择性非催化还原(SNCR)技术、选择性催化还原(SCR)技术和分级燃烧技术。
选择性非催化还原(SNCR)技术，是将氨水溶液通过泵站及喷枪，喷入分解炉和预热器的适当位置，将NOX还原成N2和H2O，从而实现NOX减排；此技术存在的主要问题是脱硝效率受温度影响大、整体效率低，水泥企业生产时会出现窑内温度波动，氨水喷入处的温度会偏离其最佳反应温度，为保证出口排放指标，只能增加氨水用量，大幅增加水泥生产成本的同时会产生大量氨逃逸，造成二次污染；同时，此技术的整体效率一般在60％左右，不能实现超低排放。
选择性催化还原(SCR)技术，是通过将烟气引入反应器(装有催化剂)，并在连接管道的适当位置喷入氨水溶液，在一定温度和催化剂的作用下，将NOX还原成N2和H2O，从而实现NOX减排；此技术存在的主要问题是投资成本大、后期使用成本高、脱硝效率受温度和粉尘浓度的影响大，水泥企业烟气出口温度较低，常用方案是将反应器布置在分解炉和余热锅炉之间，此处温度满足催化剂使用要求，但粉尘浓度较高，极易造成催化剂孔隙堵塞，使用后期脱硝效率大幅降低，需要定期更换催化剂，使用成本高，同时，老化的催化剂是危险废弃物，极难处理，造成二次污染。
分级燃烧技术的常用方案是在回转窑烟室和分解炉之间增加一段管道(反应器)，将窑头三次风从侧面接入该管道，同时，在其适当位置接入生料和燃料，利用“布杜阿尔”反应，将CO2还原成CO，或是利用燃料热解气化生成CO、CXHy类还原气体，再将回转窑内高温生成的NOX还原成N2和CO2，从而实现NOX减排；此技术存在的主要问题是分解炉底部积料现象严重，积料进入回转窑后会增加回转窑负荷，降低熟料产量和质量，对正常生产影响很大。
发明内容
针对上述现有技术的现状，本发明所要解决的技术问题在于提供一种有效避免或减少了NOX的形成以提高NOX的减排效率，并大幅减少了脱硝系统的氨水用量以节省生产成本，同时解决了分解炉底部积料严重的问题，且不会造成二次污染的循环喷腾式NOx减排系统及其工作方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种循环喷腾式NOx减排系统，其特征在于：包括回转窑、烟室、喷腾环、燃料系统、三次风管、反应器、第一分料阀、第一旋风筒、脱硝系统、分解炉、料斗和第二旋风筒；所述烟室的进风口与回转窑的出风口相连，所述反应器的出风口连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通，所述反应器的进风口通过喷腾环与烟室的出风口相连；所述三次风管的出风口连接在分解炉底部，所述料斗的进料口连接在三次风管的出风口下方，所述第二旋风筒的进风口与分解炉的出风口相连，所述第二旋风筒的出风口与第一旋风筒的进风口相连，所述第一旋风筒的出料口与第一分料阀的进料口相连，所述第一分料阀的其中一个出料口连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通，所述第一分料阀的另一个出料口与反应器的进料口相互连通，所述第二旋风筒的出料口连接在烟室的一侧并与烟室的内部相互连通；所述第二旋风筒和分解炉的出风口处均设有一个脱硝系统；所述反应器的进料口中还设有一个或多个第一燃料管道，所述分解炉的内部还设有一个或多个第二燃料管道；一个或多个所述第二燃料管道均设于反应器的出风口的上方。
优选地，所述反应器的出风口处形成有折弯段，所述折弯段的端部倾斜向下连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通。
优选地，还包括第二分料阀，所述第二分料阀的进料口与料斗的出料口相连，所述第二分料阀的其中一个出料口与反应器的进料口相互连通并设于喷腾环的上方，所述第二分料阀的另一个出料口与第二旋风筒的出料口并联后连接到烟室一侧并与烟室的内部相互连通。
一种循环喷腾式NOx减排系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)回转窑中产生的烟气经由烟室和喷腾环进入到反应器中，将燃料借助一个或多个第一燃料管道喂至反应器的进料口内并燃烧，进而利用“布杜阿尔”反应和热解气化反应，在反应器中形成强烈还原性气氛，从而通过控制反应器中烟气逗留时间来还原NOX。
(2)第一旋风筒根据反应器内温度变化将部分生料经第一分料阀喂至反应器的进料口内以避免反应器中形成局部高温，进而避免或降低反应器中NOX的形成。
(3)将三次风通入到三次风管中，进而在三次风管的作用下生成高速流动的空气并与反应器中的热风混合后通入到分解炉的底部并从下往上流动，借助一个或多个第二燃料管道将燃料通入分解炉中以燃烧供热，进而将由第一旋风筒喂至分解内的生料进行充分预热和分解，从而降低分解炉中NOX的形成。
(4)脱硝系统将氨水溶液喷至分解炉和第二旋风筒的出风口中以再次还原NOX，从分解炉出风口输出的烟气进入第二旋风筒中以分离出烟气的粉料，分离后的烟气再进入到第一旋风筒中进行第二次分离，分离出的粉料经由第二旋风筒的出料口回到烟室中。
(5)经三次风管出风口通入到分解炉底部的高速流动的空气会将分解炉底部的积料充分扬起，少部分生料经三次风管管壁进入料斗，料斗中的生料直接向外排出。
(6)若在料斗的出料口上装设第二分料阀后，当分解率不满足要求时，料斗中的生料通过第二分料阀的其中一个出料口将其喂至反应器的进料口中并位于喷腾环的上方，进而借助反应器和分解炉再次循环分解；若分解率满足要求时，则将料斗中的生料通过第二分料阀的另一个出料口将其喂至烟室中，进而最终进入回转窑，且不会影响回转窑正常生产。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过在反应器中形成强烈还原气氛，并在分解炉和第二旋风筒的出风口中布设脱硝系统以喷入氨水溶液，进而还原烟气中的NOX，同时通过调控反应器和分解炉中的温度，有效避免或减少了NOX的形成，从而提高NOX的减排效率，并大幅减少了脱硝系统的氨水用量以节省生产成本；同时，本发明借助三次风管解决了分解炉底部积料严重的问题，并将少部分生料喂入反应器和分解炉中喷腾循环，分解率达标后喂至烟室，从而消除对回转窑正常生产的影响，并且不会造成二次污染。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的第二分料阀的连接原理图。
具体实施方式
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
如图1所示，一种循环喷腾式NOx减排系统，包括回转窑1、烟室2、喷腾环3、燃料系统4、三次风管5、反应器6、第一分料阀7、第一旋风筒8、脱硝系统9、分解炉10、料斗11和第二旋风筒12；烟室2的进风口与回转窑1的出风口相连，反应器6的出风口连接在分解炉10的一侧并与分解炉10的内部相互连通，反应器6的进风口通过喷腾环3与烟室2的出风口相连；三次风管5的出风口连接在分解炉10底部，料斗11的进料口连接在三次风管5的出风口下方，第二旋风筒12的进风口与分解炉10的出风口相连，第二旋风筒12的出风口与第一旋风筒8的进风口相连，第一旋风筒8的出料口与第一分料阀7的进料口相连，第一分料阀7的其中一个出料口连接在分解炉10的一侧并与分解炉10的内部相互连通，第一分料阀7的另一个出料口与反应器6的进料口相互连通，第二旋风筒12的出料口连接在烟室2的一侧并与烟室2的内部相互连通；第二旋风筒12和分解炉10的出风口处均设有一个脱硝系统9；反应器6的进料口中还设有一个或多个第一燃料管道41，分解炉10的内部还设有一个或多个第二燃料管道42；一个或多个第二燃料管道42均设于反应器6的出风口的上方。
反应器6的出风口处形成有折弯段61，折弯段61的端部倾斜向下连接在分解炉10的一侧并与分解炉10的内部相互连通。
如图2所示，一种循环喷腾式NOx减排系统，还包括第二分料阀13，第二分料阀13的进料口与料斗11的出料口相连，第二分料阀13的其中一个出料口与反应器6的进料口相互连通并设于喷腾环3的上方，第二分料阀13的另一个出料口与第二旋风筒12的出料口并联后连接到烟室2一侧并与烟室2的内部相互连通。
一种循环喷腾式NOx减排系统的工作方法：
(1)回转窑1中产生的烟气经由烟室2和喷腾环3进入到反应器6中，将燃料借助一个或多个第一燃料管道41将喂至反应器6的进料口内并燃烧，进而利用“布杜阿尔”反应和热解气化反应，在反应器6中形成强烈还原性气氛，从而通过控制反应器6中烟气逗留时间来还原NOX。
(2)第一旋风筒8根据反应器6内温度变化将部分生料经第一分料阀7喂至反应器6的进料口内以避免反应器6中形成局部高温，进而避免或降低反应器6中NOX的形成。
(3)将三次风通入到三次风管5中，进而在三次风管5的作用下生成高速流动的空气并与反应器6中的热风混合后通入到分解炉10的底部并从下往上流动，借助一个或多个第二燃料管道42将燃料通入分解炉10中以燃烧供热，进而将由第一旋风筒8喂至分解炉10内的生料进行充分预热和分解，从而降低分解炉10中NOX的形成。
(4)脱硝系统9将氨水溶液喷至分解炉10和第二旋风筒12的出风口中以再次还原NOX，从分解炉10出风口输出的烟气进入第二旋风筒12中以分离出烟气的粉料，分离后的烟气再进入到第一旋风筒8中进行第二次分离，分离出的粉料经由第二旋风筒12的出料口回到烟室2中。
(5)经三次风管5出风口通入到分解炉10底部的高速流动的空气会将分解炉10底部的积料充分扬起，少部分生料经三次风管5管壁进入料斗11，料斗11中的生料直接向外排出。
(6)若在料斗11的出料口上装设第二分料阀13后，当分解率不满足要求时，料斗11中的生料通过第二分料阀13的其中一个出料口将其喂至反应器6的进料口中并位于喷腾环3的上方，进而借助反应器6和分解炉10再次循环分解；若分解率满足要求时，则将料斗11中的生料通过第二分料阀13的另一个出料口将其喂至烟室2中，进而最终进入回转窑1，且不会影响回转窑正常生产。
本发明通过在反应器6中形成强烈还原气氛，并在分解炉10和第二旋风筒12的出风口中布设脱硝系统9以喷入氨水溶液，进而还原烟气中的NOX，同时通过调控反应器6和分解炉10中的温度，有效避免或减少了NOX的形成，从而提高NOX的减排效率，并大幅减少了脱硝系统9的氨水用量以节省生产成本；同时，本发明借助三次风管5解决了分解炉10底部积料严重的问题，并将少部分生料喂入反应器6和分解炉10中喷腾循环，分解率达标后喂至烟室2，从而消除对回转窑1正常生产的影响，并且不会造成二次污染。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (4)
1.一种循环喷腾式NOx减排系统，其特征在于：包括回转窑、烟室、喷腾环、燃料系统、三次风管、反应器、第一分料阀、第一旋风筒、脱硝系统、分解炉、料斗和第二旋风筒；所述烟室的进风口与回转窑的出风口相连，所述反应器的出风口连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通，所述反应器的进风口通过喷腾环与烟室的出风口相连；所述三次风管的出风口连接在分解炉底部，所述料斗的进料口连接在三次风管的出风口下方，所述第二旋风筒的进风口与分解炉的出风口相连，所述第二旋风筒的出风口与第一旋风筒的进风口相连，所述第一旋风筒的出料口与第一分料阀的进料口相连，所述第一分料阀的其中一个出料口连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通，所述第一分料阀的另一个出料口与反应器的进料口相互连通，所述第二旋风筒的出料口连接在烟室的一侧并与烟室的内部相互连通；所述第二旋风筒和分解炉的出风口处均设有一个脱硝系统；所述反应器的进料口中还设有一个或多个第一燃料管道，所述分解炉的内部还设有一个或多个第二燃料管道；一个或多个所述第二燃料管道均设于反应器的出风口的上方。
2.根据权利要求1所述的一种循环喷腾式NOx减排系统，其特征在于：所述反应器的出风口处形成有折弯段，所述折弯段的端部倾斜向下连接在分解炉的一侧并与分解炉的内部相互连通。
3.根据权利要求1所述的一种循环喷腾式NOx减排系统，其特征在于：还包括第二分料阀，所述第二分料阀的进料口与料斗的出料口相连，所述第二分料阀的其中一个出料口与反应器的进料口相互连通并设于喷腾环的上方，所述第二分料阀的另一个出料口与第二旋风筒的出料口并联后连接到烟室一侧并与烟室的内部相互连通。
4.一种循环喷腾式NOx减排系统的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)回转窑中产生的烟气经由烟室和喷腾环进入到反应器中，将燃料借助一个或多个第一燃料管道喂至反应器的进料口内并燃烧，进而利用“布杜阿尔”反应和热解气化反应，在反应器中形成强烈还原性气氛，从而通过控制反应器中烟气逗留时间来还原NOX。
(2)第一旋风筒根据反应器内温度变化将部分生料经第一分料阀喂至反应器的进料口内以避免反应器中形成局部高温，进而避免或降低反应器中NOX的形成。
(3)将三次风通入到三次风管中，进而在三次风管的作用下生成高速流动的空气并与反应器中的热风混合后通入到分解炉的底部并从下往上流动，借助一个或多个第二燃料管道将燃料通入分解炉中以燃烧供热，进而将由第一旋风筒喂至分解内的生料进行充分预热和分解，从而降低分解炉中NOX的形成。
(4)脱硝系统将氨水溶液喷至分解炉和第二旋风筒的出风口中以再次还原NOX，从分解炉出风口输出的烟气进入第二旋风筒中以分离出烟气的粉料，分离后的烟气再进入到第一旋风筒中进行第二次分离，分离出的粉料经由第二旋风筒的出料口回到烟室中。
(5)经三次风管出风口通入到分解炉底部的高速流动的空气会将分解炉底部的积料充分扬起，少部分生料经三次风管管壁进入料斗，料斗中的生料直接向外排出。
(6)若在料斗的出料口上装设第二分料阀后，当分解率不满足要求时，料斗中的生料通过第二分料阀的其中一个出料口将其喂至反应器的进料口中并位于喷腾环的上方，进而借助反应器和分解炉再次循环分解；若分解率满足要求时，则将料斗中的生料通过第二分料阀的另一个出料口将其喂至烟室中，进而最终进入回转窑，且不会影响回转窑正常生产。
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