一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置及其制氨工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，其操作簡便，可有效解決水泥窯脫硝使用尿素作為氨基還原劑存在適應性較差和脫硝效率較低的問題，無需額外增加能耗，運行維護成本低，本發明還提供了一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝；包括窯頭罩、回轉窯、三次風管、分解爐，所述回轉窯窯頭與所述窯頭罩相連，所述回轉窯窯尾與所述分解爐相連，所述三次風管連通于所述窯頭罩與分解爐之間，其特征在于：送風機布置于所述回轉窯窯頭處，所述窯頭罩內設有換熱盤管，所述送風機通過冷風管連接所述換熱盤管進口，所述換熱盤管出口通過熱風管連接布置于所述回轉窯窯尾處的熱解爐，所述熱解爐通過氨氣管路連接所述分解爐。
【專利說明】
一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置及其制氨工藝
技術領域
[0001]本發明涉及煙氣脫硝技術領域，具體涉及一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置及其制氨工藝。
【背景技術】
[0002]目前，水泥窯脫硝技術主要有低氮燃燒和選擇性非催化還原(SNCR)技術，其中，SNCR是當前廣泛采用的脫硝方法，是在水泥窯分解爐的合適位置噴入氨基還原劑，使之與煙氣中的氮氧化物反應，生成氮氣和水；目前煙氣脫硝常用的氨基還原劑有液氨、氨水和尿素，其中液氨是重大危險源物質，在水泥窯中使用較少，則水泥窯常用的氨基還原劑為氨水和尿素，氨溶于水即得氨水，商品氨水濃度一般為20%?30%，仍具有危險性，對眼、鼻、皮膚有刺激性和腐蝕性;而尿素是一種穩定、無毒的固體物質，對人和環境均無害，便于運輸和儲存，在水泥窯脫硝中得到廣泛的應用，但是尿素需要分解產生氨氣后才發揮效用，水泥窯脫硝一般是制備40%?50%濃度的尿素溶液，經稀釋后用特制的霧化噴槍噴入分解爐內，在分解爐內先分解為氨氣再與氮氧化物反應，需要的反應時間較長，反應溫度較高，脫硝效率比較低，因此尿素相比氨水對水泥窯脫硝的適應性較差，以及尿素作為還原劑用于脫硝領域時，為提高脫硝效率，一般是先將尿素溶液熱解為含氨氣體，再噴入反應器適當位置與氮氧化物進行反應，但是尿素分解為氨氣需要大量的吸熱，需要設置大功率的電加熱器將熱解氣源加熱至450?600°C，運行維護成本比氨水高，這也是制約尿素作為脫硝還原劑廣泛使用的另一個因素。
【發明內容】
[0003]針對上述問題，本發明提供了一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，其操作簡便，可有效解決水泥窯脫硝使用尿素作為氨基還原劑存在適應性較差和脫硝效率較低的問題，無需額外增加能耗，運行維護成本低，本發明還提供了一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝。
[0004]其技術方案是這樣的:一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，包括窯頭罩、回轉窯、三次風管、分解爐，所述回轉窯窯頭與所述窯頭罩相連，所述回轉窯窯尾與所述分解爐相連，所述三次風管連通于所述窯頭罩與分解爐之間，其特征在于:送風機布置于所述回轉窯窯頭處，所述窯頭罩內設有換熱盤管，所述送風機通過冷風管連接所述換熱盤管進口，所述換熱盤管出口通過熱風管連接布置于所述回轉窯窯尾處的熱解爐，所述熱解爐通過氨氣管路連接所述分解爐。
[0005]其進一步特征在于:所述熱解爐中部設有噴槍;所述分解爐上設有至少2個噴氨口，且以所述分解爐截面中心為圓心均勻分布，所述氨氣管路與所述噴氨口連通；
所述冷風管的材質為20#碳鋼;所述換熱盤管、噴槍的材質均為316L不銹鋼;所述熱風管、熱解爐、氨氣管路、噴氨口的材質均為304不銹鋼材質。
[0006]—種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)、送風機將空氣由冷風管送入換熱盤管中，窯頭罩內700°C-800°C的高溫煙氣與該冷空氣進行換熱，將冷空氣加熱為400°0650°C的高溫空氣；
(2)、將得到的高溫空氣通過熱風管送入熱解爐內作為尿素熱解熱源，配置好的體積百分數40%?50%濃度的尿素溶液由噴槍霧化后噴入所述熱解爐中，熱解為含NH3且體積百分數不大于5%濃度的混合氣體，并通過氨氣管路送入分解爐中；
(3)、將含NH3混合氣體通過噴氨口均勻噴入所述分解爐中，作為水泥窯脫硝的還原劑。
[0007]其進一步特征在于:所述送風機的風壓選用13±2kPa;所述噴氨口的氣體壓力為IkPa；
所述熱風管、熱解爐、噴槍、氨氣管路外均設有保溫層，所述保溫層選用硅酸鋁棉，所述熱風管外壁的保溫層厚度為300 mm _350mm，所述熱解爐、噴槍外壁的保溫層厚度為300 mm-350mm，所述氨氣管路外壁的保溫層厚度為200 mm -250mm。
[0008]本發明的有益效果是，送風機將冷風送至換熱盤管中進行換熱，可將冷空氣加熱為400t>65(TC的高溫空氣，加熱后的高溫空氣輸送至熱解爐中作為尿素熱解熱源，尿素溶液由噴槍霧化后噴入熱解爐中，熱解為含NH3且體積百分數不大于5%濃度的混合氣體，并通過噴氨口均勻噴入分解爐中，從而作為水泥窯脫硝的還原劑，則窯頭罩內天然的高溫環境可始終為空氣換熱提供熱量來源，無需額外增加能耗，有效降低了運行維護成本，也解決了現有技術中水泥窯脫硝使用尿素作為氨基還原劑存在適應性較差和脫硝效率較低的問題。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是分解爐的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1、圖2所示，一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，包括窯頭罩1、回轉窯
2、三次風管3、分解爐4，回轉窯2內水泥熟料煅燒溫度大約14000C，通過窯頭罩I排出的氣體溫度在700-800°C以上，作為天然的熱源，回轉窯2窯頭與窯頭罩I相連，回轉窯2窯尾與分解爐4相連，熱風來自于窯頭區域，熱解爐6布置在窯尾處，本實施例中的窯頭至窯尾的距離為75m，而窯頭至窯尾的距離實際是根據不同生產線決定的，窯內氣體流向為從回轉窯2窯頭流向回轉窯2窯尾，并沿分解爐4向上流動，窯頭罩I內的氣體由三次風管3抽出，送入分解爐4內作為燃料燃燒的助燃空氣，三次風溫度約為700 °0800°C，使進入分解爐4內的部分物料分解;三次風管3連通于窯頭罩I與分解爐4之間，從而將窯頭的熱風引到窯尾，送風機5布置于回轉窯2窯頭附近，窯頭罩I內設有換熱盤管52，送風機5通過冷風管51連接換熱盤管52進口，換熱盤管52出口通過熱風管53連接布置于回轉窯2窯尾附近的熱解爐6，送風機5為尿素熱解提供風量和流動風壓，而其風量根據含NH3混合氣體的體積決定，熱解爐6通過氨氣管路62連接分解爐4;熱解爐6中部設有噴槍61;分解爐4上設有4個噴氨口 63，且以分解爐4截面中心為圓心均勻分布，從而氨氣能均勻噴入分解爐4內，氨氣管路62與噴氨口63連通;冷風管5 I的材質為20#碳鋼；換熱盤管52、噴槍6 I的材質均為316L不銹鋼，其牌號是022Crl7Nil2Mo2(GB 20878-2007);熱風管53、熱解爐6、氨氣管路62、噴氨口63的材質均為304不銹鋼材質，其牌號是06Crl9Nil0(GB 20878-2007)。
[0011]—種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，包括以下步驟:
(1)、送風機5將空氣由冷風管51送入換熱盤管52中，窯頭罩內700°C-800°C的高溫煙氣與該冷空氣進行換熱，將冷空氣加熱為400°0650°C的高溫空氣；
(2)、將得到的高溫空氣通過熱風管53送入熱解爐6內作為尿素熱解熱源，配置好的體積百分數45%濃度的尿素溶液由噴槍61霧化后噴入熱解爐6中，在熱風的作用下，熱解為含NH3且體積百分數5%濃度的混合氣體，并通過氨氣管路62送入分解爐4中；
(3)、將含NH3混合氣體通過噴氨口63均勻噴入分解爐4中，作為水泥窯脫硝的還原劑。
[0012]由于分解爐4內為負壓環境，如果噴入分解爐4內的氣體壓力達不到要求，通過噴氨口63噴入的氣體在分解爐4內會混合不均，造成脫硝效率下降，則考慮風壓需克服換熱盤管52的阻力約3kpa、熱風管53的阻力約3kpa、熱解爐6的阻力約1.5kpa、氨氣管路62和噴氨口 63的阻力約I.5kpa，進分解爐4時噴氨口 63內氣體壓力保持Ikpa正壓，再考慮20%的風壓富余，因此送風機5的風壓選用15kPa，即可順利將氨氣均勻噴入分解爐4內；熱風管53、熱解爐6、噴槍61、氨氣管路62外均設有保溫層，保溫層選用硅酸鋁棉，熱風管53外壁的保溫層厚度為350mm，熱解爐6、噴槍61外壁的保溫層厚度為300 mm，氨氣管路62外壁的保溫層厚度為220mm，可有效防止熱解后的尿素在管道內結晶，保證熱解爐6出口氣體溫度不低于350°C。
【主權項】
1.一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，包括窯頭罩、回轉窯、三次風管、分解爐，所述回轉窯窯頭與所述窯頭罩相連，所述回轉窯窯尾與所述分解爐相連，所述三次風管連通于所述窯頭罩與分解爐之間，其特征在于:送風機布置于所述回轉窯窯頭處，所述窯頭罩內設有換熱盤管，所述送風機通過冷風管連接所述換熱盤管進口，所述換熱盤管出口通過熱風管連接布置于所述回轉窯窯尾處的熱解爐，所述熱解爐通過氨氣管路連接所述分解爐。2.根據權利要求1所述的一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，其特征在于:所述熱解爐中部設有噴槍;所述分解爐上設有至少2個噴氨口，且以所述分解爐截面中心為圓心均勻分布，所述氨氣管路與所述噴氨口連通。3.根據權利要求1所述的一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨裝置，其特征在于:所述冷風管的材質為20#碳鋼;所述換熱盤管、噴槍的材質均為316L不銹鋼;所述熱風管、熱解爐、氨氣管路、噴氨口的材質均為304不銹鋼材質。4.一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)、送風機將空氣由冷風管送入換熱盤管中，窯頭罩內700°C-800°C的高溫煙氣與該冷空氣進行換熱，將冷空氣加熱為400°0650°C的高溫空氣； (2)、將得到的高溫空氣通過熱風管送入熱解爐內作為尿素熱解熱源，配置好的體積百分數40%?50%濃度的尿素溶液由噴槍霧化后噴入所述熱解爐中，熱解為含NH3且體積百分數不大于5%濃度的混合氣體，并通過氨氣管路送入分解爐中； (3)、將含NH3混合氣體通過噴氨口均勻噴入所述分解爐中，作為水泥窯脫硝的還原劑。5.根據權利要求4所述的一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，其特征在于:所述送風機的風壓選用13±2kPa;所述噴氨口的氣體壓力為I kPa。6.根據權利要求4所述的一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，其特征在于:所述熱風管、熱解爐、噴槍、氨氣管路外均設有保溫層，所述保溫層選用硅酸鋁棉。7.根據權利要求6所述的一種用于水泥窯脫硝的尿素熱解制氨工藝，其特征在于:所述熱風管外壁的保溫層厚度為300 mm?350mm，所述熱解爐、噴槍外壁的保溫層厚度為300 mm?350mm，所述氨氣管路外壁的保溫層厚度為200 mm?250mm。
【文檔編號】C01C1/08GK106082272SQ201610396340
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月7日 公開號201610396340.X, CN 106082272 A, CN 106082272A, CN 201610396340, CN-A-106082272, CN106082272 A, CN106082272A, CN201610396340, CN201610396340.X
【發明人】楊倩, 金良, 孫志翱, 尤毓敏, 林育平, 俞元元
【申請人】無錫華光新動力環保科技股份有限公司