專利名稱：一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水泥窯爐排放污染物控制技術，尤其涉及一種在特定的條件下高效脫除氮氧化物的水泥窯爐煙氣脫硝裝置。
背景技術：
氮氧化物作為主要的大氣污染物之一，是繼二氧化硫之后國家嚴格控制排放的對 象。目前我國氮氧化物排放的總量約為1624. 5萬噸，其中水泥窯爐排放大約160萬噸，占總排放量的十分之一左右。現在應用最廣泛的煙氣脫硝技術是SCR技術和SNCR技術，SCR技術脫硝效率可達到95%以上，但是由于其投資大，系統復雜，催化劑壽命短，運行成本高，并不適用于低溫低硫的水泥窯爐。而SNCR技術雖然投資低，運行成本少，系統簡單，適用范圍廣，但其致命的缺陷就是脫硝效率低，僅有30% _50%，遠不能達到排放的標準。目前只有專利號為201010130558. 3的中國發明專利申請涉及到SCR和SNCR聯合脫硝的方法。該專利申請利用5% 10%的尿素或氨水作為還原劑，噴入溫度為600°C 900°C的燃煤鍋爐煙氣通道，初步發生選擇性非催化反應；之后煙氣流經溫度為260°C 400°C的SCR反應器，在催化劑表面發生選擇性催化還原反應，可以使濃度為350mg/m3、400mg/m3的NO分別降低到35mg/m3、40mg/m3,同時氨的逃逸濃度控制在5ppm以下。上述專利申請雖然脫硝效率很高，但是其SCR脫硝段還屬于高溫段，只能適用于燃煤鍋爐，處理的氣體成分含有較多的SO2，會導致催化劑失活，縮短了催化劑的使用壽命，大大增加了運行成本；此專利并不適用低溫的于水泥窯爐增濕塔或除塵系統之后的二次脫硝。
發明內容對于技術背景存在的問題，本實用新型要解決的問題是提供一種用于水泥窯爐煙氣脫硝的裝置，以在特定的條件下高效脫除氮氧化物。一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，包括水泥分解窯、余熱鍋爐、增濕塔、除塵器和SCR反應器，所述的水泥分解窯、余熱鍋爐、增濕塔、除塵系統依次連接，所述的SCR反應器安裝在增濕塔或除塵系統之后，所述的水泥分解窯的尾部煙道設有還原劑噴槍，所述的還原劑噴槍優選設置在煙氣管道的二分之一處，其后布置收縮擴散通道，以利于氣體混合擴散。所述的SCR反應器優選蜂窩式反應器。所述的SCR反應器不安裝噴氨格柵或者其他噴還原劑的設備，還原劑的混合與調配通過前段水泥分解窯尾部煙道內的還原劑噴槍來控制。上述水泥窯爐煙氣脫硝裝置的運行過程包括以下步驟(I)將還原劑噴入溫度為750°C 1100°C的水泥窯爐煙氣中混合，混合過程中還原劑與煙氣中的氮氧化物發生選擇性非催化還原反應，使之大部分被還原為N2 ;所述的還原劑為液氨、氨水或者尿素中的一種或幾種。所述的還原劑的噴入速度優選10m/s-20m/s。所述的還原劑噴入量為還原劑中的NH3與煙氣中的NOx的摩爾比為I. I I 2. 5 I。(2)還原劑和未被還原的氮氧化物經降溫、增濕、除塵后進入SCR反應器，在SCR催化劑的表面發生選擇性催化還原反應；煙氣中的絕大部分氮氧化物被還原為N2，脫硝率可達到90%以上，同時氨逃逸率可控制在3ppm以下。所述的進入SCR反應器的煙氣溫度為
85。。 400。。。所使用的催化劑為具有抗堿土堿金屬的中低溫高活性成分，其形狀為蜂窩狀，載體為二氧化鈦或者二氧化鈦與三氧化二鋁的有機結合，以催化劑總質量為100%計，所述的SCR催化劑的活性成分包括以下質量百分比的組分
WO3 5 ~ 10%
MoO3 I ~ 5% V2O5 0 ~ 3%
ZrO2 I ~ 3%
MnO2 I ~ 5%
Ce2O3 0-4%,余量為載體。本實用新型裝置與已有的技術相比較具有以下的優點I、相對于SNCR技術，本實用新型大大提高了脫硝效率；2、相對于SCR技術，本實用新型降低了氨逃逸率，同時還大大節省了占地面積，縮短了建設周期，降低了投資運營成本；3、本實用新型適用于現有SCR脫硝系統的改造，實施方便；4、本實用新型適用于水泥窯爐系統尾部低溫煙氣脫硝，符合國家有關控制水泥窯爐NOx排放的環保導向，有著廣闊的應用空間和巨大的市場價值。
圖I為本實用新型裝置的示意圖，其中I-水泥分解窯；2_余熱鍋爐；3_增濕塔；4_除塵器；5_SCR反應器。圖2為本實用新型裝置中噴槍和收縮擴散通道的局部放大示意圖，其中6-噴槍；7-收縮擴散通道。
具體實施方式
實施例I如圖I所示的水泥窯爐煙氣脫硝裝置，包括依次連接的水泥分解窯I、余熱鍋爐2、增濕塔3、除塵器4和SCR反應器5，所述的SCR反應器為蜂窩式反應器，在溫度范圍為750°C 1100°C，氮氧化物濃度為600mg/m3的水泥分解窯I的尾部煙道二分之一處布置噴槍，噴槍后布置收縮擴散通道(如圖2所示)，按照還原劑的噴入量與煙氣中氮氧化物的摩爾數比為2.0 I的量噴入還原劑，噴入速度為15m/s。還原劑在煙道內與煙氣混合，并和氮氧化物發生選擇性非催化反應，將大部分NOx還原成N2。于溫度為95°C左右的除塵器4尾部處布置SCR反應器，裝載有蜂窩狀、具有抗堿土堿金屬的中低溫高活性催化劑，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2. 9%V2O5>2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合載體后經干混、捏合、練泥、擠出、干燥和焙燒之后制作成型。還原劑和氮氧化物在催化劑表面發生選擇性催化還原反應，實現二次脫硝，脫硝效率可以達到91.7%;SCR反應器出口氮氧化物的濃度為50mg/m3以下，氨逃逸濃度在3ppm左右。實施例2一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，包括水泥分解窯I、余熱鍋爐2、增濕塔3、除塵器4和SCR反應器5，與實施例I不同的是，所述的SCR反應器5安裝在增濕塔3與除塵器4之間。在溫度范圍為750°C 1100°C，氮氧化物濃度為600mg/m3的水泥分解窯I的尾部煙道二分之一處布置噴槍6，按照還原劑的噴入量與煙氣中氮氧化物的摩爾數比為2. 4 I的量噴入還原劑，噴入速度為15m/s。還原劑在煙道內與煙氣混合，并和氮氧化物發生選擇性非催化反應，將大部分NOx還原成N2。于溫度為160°C左右的增濕塔3尾部處布置SCR反應器5，裝載有蜂窩狀、具有抗堿土堿金屬的中低溫高活性催化劑，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2.9% V205、2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合載體后經干混、捏合、練泥、擠出、干燥和焙燒之后制作成型。還原劑和氮氧化物在催化劑表面發生選擇性催化還原反應，實現二次脫硝，脫硝效率可以達到91 % ;SCR反應器出口氮氧化物的濃度為55mg/m3以下，氨逃逸濃度在3ppm左右。實施例3一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，設備布置與實施例2相同，在溫度范圍為750°C 1100°C，氮氧化物濃度為550mg/m3的水泥分解窯I尾部煙道二分之一處布置噴槍，按照還原劑的噴入量與煙氣中氮氧化物的摩爾數比為2.0 I的量噴入還原劑。還原劑在煙道內與煙氣混合，并和氮氧化物發生選擇性非催化反應，將大部分NOx還原成N2。于溫度為160°C左右的增濕塔3尾部處布置SCR反應器5，裝載有蜂窩狀、具有抗堿土堿金屬的中低溫高活性催化劑，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2.9% V205、2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合載體后經干混、捏合、練泥、擠出、干燥和焙燒之后制作成型。還原劑和氮氧化物在催化劑表面發生選擇性催化還原反應，實現二次脫硝，脫硝效率可以達到91. 8% ;SCR反應器出口氮氧化物的濃度為45mg/m3以下,氨逃逸濃度在3ppm左右。實施例4一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，設備布置與實施例I相同，在溫度范圍為750°C 1100°C，氮氧化物濃度為550mg/m3的水泥分解窯I尾部煙道二分之一處布置噴槍，按照還原劑的噴入量與煙氣中氮氧化物的摩爾數比為I. 5 I的量噴入還原劑。還原劑在煙道內與煙氣混合，并和氮氧化物發生選擇性非催化反應，將大部分NOx還原成N2。于溫度為95 °C左右的除塵器4尾部處布置SCR反應器5，裝載有蜂窩狀、具有抗堿土堿金屬的中低溫高活性催化劑，其活性成分主要包括8. 5%的W03、3. 6%的Mo03、2. 9%V2O5>2. 8%的Zr02、4. 2%的Mn02、3. 3%的Ce2O3,上述成分混合載體后經干混、捏合、練泥、擠出、干燥和焙燒之后制作成型。還原劑和氮氧化物在催化劑表面發生選擇性催化還原反應，實現二次脫硝，脫硝效率可以達到91. 8%;SCR反應器出口氮氧化物的濃度為45mg/m3以下，氨逃逸濃度在3ppm左右。
權利要求1.一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，包括水泥分解窯、預熱鍋爐、增濕塔、除塵器和SCR反應器，其特征在于所述的水泥分解窯、増濕塔、除塵系統依次連接，所述的SCR反應器安裝在增濕塔或者除塵系統之后，所述的水泥分解窯的尾部煙道內設有還原劑噴槍。
2.根據權利要求I所述的脫硝裝置，其特征在于所述的還原劑噴槍設置在煙氣管道的二分之ー處，其后布置收縮擴散通道。
3.根據權利要求I所述的脫硝裝置，其特征在于所述的SCR反應器為蜂窩式反應器。
專利摘要本實用新型公開了一種水泥窯爐煙氣脫硝裝置，包括水泥分解窯、預熱鍋爐、增濕塔、除塵器和SCR反應器，所述的水泥分解窯、增濕塔、除塵系統依次連接，所述的SCR反應器安裝在增濕塔或者除塵系統之后，所述的水泥分解窯的尾部煙道內設有還原劑噴槍。所述的還原劑噴槍設置在煙氣管道的二分之一處，其后布置收縮擴散通道。本實用新型通過在系統的尾部增加SCR脫硝系統降低了SNCR系統中的氨逃逸率，同時通過前部的SNCR初步脫硝減少了SCR反應器的體積和催化劑的用量，降低了脫硝系統的一次性投資費用并提高了系統的脫硝效率。本實用新型適用于水泥窯爐煙氣中氮氧化物的脫除，具有廣闊的市場和應用前景。
文檔編號B01D53/75GK202410497SQ201120504418
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者吳忠標, 李世遠, 王岳軍, 莫建松 申請人:浙江天藍環保技術股份有限公司