一种水泥窑炉烟气脱硫系统及方法技术方案

一种水泥窑炉烟气脱硫系统及方法，包括氨水储罐、输送泵、喷射枪、水泥分解炉、水泥窑预分解系统和自动控制系统，水泥窑预分解系统包括多级预热器，所述氨水储罐通过输送泵与喷射枪连通，喷射枪的喷射点位于第二级预热器旋风筒的出口处。所述脱硫的方法，包括一、配置15％‑25％的氨水；二、实时检测SO2的浓度，根据烟气中SO2浓度，通过自动控制系统计算、调整氨水的喷射量；三、按照步骤二中计算得出的氨水喷射量，将氨水经输送泵增压后注入喷射枪后喷射在水泥窑预分解系统内，喷射位于水泥窑炉第二级预热器旋风筒的出口处。本发明专利技术脱硫效率可达95％以上，脱硫效率高，氨硫比为2～2.5，运行成本低。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于水泥窑炉烟脱硫
，具体涉及一种利用氨水作为脱硫剂的水泥窑炉烟气脱硫系统及方法。
技术介绍
火电厂、钢厂、工业锅炉、水泥厂等燃煤设施生产过程中会产生大量的二氧化硫，二氧化硫在大气中会氧化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，它是造成酸雨的重要前驱物。火电厂、钢厂、工业锅炉等大都配套建有脱硫设施，水泥厂由于其在生产过程中产生的硫大部分会被氧化钙吸收，所以二氧化硫排放浓度不高，大部分生产线可以满足标准要求。但有些厂区原料含硫量过高，二氧化硫的排放浓度也较高，在200～2000mg/m3不等。近年来国家对环保的要求越来越严格，按照最新水泥企业尾气排放标准《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)中规定，水泥窑二氧化硫最高排放浓度不超过200mg/m3，重点地区低于100mg/m3。因此，对于二氧化硫超标的企业，迫切需要一套成熟的水泥窑炉脱硫系统。水泥窑系统中的硫是由原料和燃料带入：1)、原料中存在的硫酸盐在预热器系统通常不会形成SO2气体，大体上都会进入窑系统。其中一部分硫酸盐会在窑内高温带发生分解，生成的SO2气体随窑气向窑尾运动，在到达最低两级预热器等温度较低区域时，冷凝在温度较低的生料上，并随生料沉集一起进入窑内，形成一个在预热器和窑之间的循环系统，而未分解的硫酸盐则会随着熟料离开窑系统。原料中以其他形式存在的硫(主要以硫化物形式存在)，则会在300～600℃被氧化生成SO2气体，主要发生在五(四)级预热器的第二级旋风筒或者六级预热器的第三级旋风筒。2)、在预分解窑系统内，燃料由窑头和分解炉喂入。分解炉燃料燃烧生成的SO2会被分解炉存在的大量活性CaO吸收，生成的CaSO4随物料经最低级旋风筒由窑尾烟室进入窑内。窑头喂入的燃料产生的SO2气体会和硫酸盐在窑内高温带分解产生的SO2气体经历类似的历程。原料中的硫氧化产生的SO2在通过上级旋风筒时会被部分吸收，其余则随废气一道从预热器排出。如果废气用于烘干原料，则SO2在原料磨中进一步被吸收。在温度低于600℃的情况下，CaCO3对SO2的吸收效率要远低于CaO。上面两级 预热器中CaCO3分解率极低，且仅有少量CaO被烟气从高温部分带上去，因此吸收效率很低。再加上此时湿度较低以及排放前的停留时间较短，SO2排放浓度可能很高。如果存在有机硫化物，其氧化行为与硫铁矿接近。目前主要的常规脱硫工艺分为干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫三类。干法脱硫工艺包括反应剂喷注法、热生料喷注法等，半干法脱硫主要是喷雾干燥脱硫法，湿法脱硫包括氨法脱硫、双碱法脱硫、石灰石石膏法等脱硫工艺。干法及半干法脱硫工艺运行成本高，脱硫效率低，应用于水泥窑炉有很大的限制。双碱法、石灰石膏法广泛应用于火电厂、钢厂、工业锅炉等行业，脱硫效率高，但该类型脱硫工艺一次投资较大，运行成本高，对于普通水泥企业负担过重，也不适用。水泥生产线具有烟气量大、物料多级预热、烟气停留时间长等特点，此外窑系统内还特有硫的循环效应，使得常规的脱硫工艺并不适用于水泥窑炉。因此，亟需开发一种水泥窑炉专用的低成本、高效率的脱硫工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用氨水作为脱硫剂的水泥窑炉烟气脱硫系统及方法，解决现有技术中水泥窑炉脱硫效率低的技术问题。为了解决该技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种水泥窑炉烟气脱硫系统，包括氨水储罐、输送泵、喷射枪、水泥分解炉、水泥窑预分解系统和自动控制系统，水泥窑预分解系统包括多级预热器，所述氨水储罐通过输送泵与喷射枪连通，喷射枪的喷射点位于第二级预热器旋风筒的出口处，所述喷射枪至少一支；所述输送泵的出口端与喷射枪之间的管道上设置有气动调节阀，水泥窑预分解系统中设置有检测装置，检测装置和气动调节阀与自动控制系统之间电气连接。进一步改进，还包括回流管，所述回流管的一端与氨水输送泵的出口端连通，另一端与氨水储罐连通，回流管上设置有回流阀和氨水输送压力表。通过调节回流阀调节回流量来控制氨水输送压力，回流管上的压力表显示氨水输送压力值。进一步改进，所述输送泵为两个，且并联设置，输送泵与氨水储罐之间设置有系统总阀。两个输送泵交替使用，延长其使用寿命，且当其中一个损坏时， 另外一个开启，保证脱硫系统能够正常运行。进一步改进，所述输送泵的出口端与喷射枪之间的管道上设置有针阀、电磁流量计、压力开关、氨泄露检测仪和氨水环管；其中，气动调节阀与针阀并联设置，氨水进入氨水环管后均匀分布至每一支氨水喷射枪。针阀为检修旁路阀门，另外，当气动调节阀全部打开时流量仍无法满足要求可通过针阀适当补充流量。氨水的流量监测通过电磁流量计检测。压力开关检测整个系统中氨水的压力，当压力过高时会报警关停系统，氨泄露检测仪检测整个输送系统是否有氨水泄露，保证整个系统的安全。进一步改进，还包括压缩空气输送装置，包括减压阀、压力表、止回阀、和压缩空气环管，压缩空气经压缩空气环管分配给每一支喷射枪，喷射枪为双流体喷枪。压缩空气压力位0.3Mpa左右，通过减压阀来保证压缩空气压力，压力表显示减压后的压缩空气压力。止回阀目的是防止氨水倒流至压缩空气管道内。减压后的压缩空气进入压缩空气环管，通过环管均匀分配给每支喷射枪。采用双流体喷枪，通过压缩空气将氨水雾化成雾滴喷入烟道内，增加和二氧化硫的接触面积，提高反应效率。氨水通过卸氨泵将槽罐车内的氨水转移至氨水储罐内，水泥厂内会建有SNCR脱硝系统，采用氨水作为还原剂的脱硝系统设有卸氨泵及氨水储罐，所以本专利技术无需另设卸氨泵和氨水储罐以节省投资，本专利技术水泥窑炉烟气脱硫系统可以利用SNCR脱硝系统的设备，大部分设备可以和脱硝系统共用，减少一次投资成本，运行管理方便。进一步改进，所述喷射枪为多支，喷射点均匀设置在第二级预热器旋风筒的内壁上，喷射枪的喷射角度为20-40度，喷射枪为侧喷式喷枪，且所有喷射枪的侧喷偏转方向相同，偏转角度为0-30度。通过将喷射枪设置为侧喷式，使氨水喷雾在烟道内形成环向旋流流场，充分保证覆盖面积。因为直喷式喷枪在环形烟道的烟道壁附近有较大的盲区，而中心区域重叠部分较多，所以采用侧喷式喷枪可以减少盲区和重叠区域，增加覆盖面积。一种采用水泥窑炉烟气脱硫系统进行脱硫的方法，包括如下步骤：步骤一、配置15％-25％的氨水，并输送到氨水储罐中；步骤二、通过自动控制系统设定SO2浓度预设值，检测装置实时检测水泥窑 预分解系统烟气中SO2浓度，并将实测值传送给自动控制系统，自动控制系统根据预设值与实测值的偏差实时计算、调整氨水的喷射量；步骤三、按照步骤二中计算得出的氨水喷射量，将氨水经输送泵增压后注入喷射枪后喷射在水泥窑预分解系统内，喷射位于水泥窑炉第二级预热器旋风筒的出口处，第二级预热器出口处的温度为350～500℃；喷入的氨水与烟气中SO2发生脱硫反应：SO2吸收过程：2NH3+H2O+SO2→(NH4)2SO3 (1-1)；氧化过程：(NH4)2SO3+O2→(NH4)2SO4 (1-2)；分解反应：3(NH4)2SO4→4NH3+N2+3SO2+6H2O (1-3)；再吸收过程：2SO2+2CaO+O2→2CaSO4 (1-4)；其中，SO2吸收过程和(NH4)2SO3氧化过程发生在第二级预热器中，烟气中富含有10％左右的氧气。在第二级旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，包括氨水储罐、输送泵、喷射枪、水泥分解炉、水泥窑预分解系统和自动控制系统，水泥窑预分解系统包括多级预热器，所述氨水储罐通过输送泵与喷射枪连通，喷射枪的喷射点位于第二级预热器旋风筒的出口处，喷射枪至少一支；所述输送泵的出口端与喷射枪之间的管道上设置有气动调节阀，水泥窑预分解系统中设置有检测装置，检测装置和气动调节阀与自动控制系统之间电气连接。

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，包括氨水储罐、输送泵、喷射枪、水泥分解炉、水泥窑预分解系统和自动控制系统，水泥窑预分解系统包括多级预热器，所述氨水储罐通过输送泵与喷射枪连通，喷射枪的喷射点位于第二级预热器旋风筒的出口处，喷射枪至少一支；所述输送泵的出口端与喷射枪之间的管道上设置有气动调节阀，水泥窑预分解系统中设置有检测装置，检测装置和气动调节阀与自动控制系统之间电气连接。2.根据权利要求1所述的水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，还包括回流管，所述回流管的一端与氨水输送泵的出口端连通，另一端与氨水储罐连通，回流管上设置有回流阀和氨水输送压力表。3.根据权利要求1或2所述的水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，所述输送泵为两个，且并联设置，输送泵与氨水储罐之间设置有系统总阀。4.根据权利要求3所述的水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，所述输送泵的出口端与喷射枪之间的管道上设置有针阀、电磁流量计、压力开关、氨泄露检测仪和氨水环管；其中，气动调节阀与针阀并联设置，氨水进入氨水环管后均匀分布至每一支氨水喷射枪。5.根据权利要求4所述的水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，还包括压缩空气输送装置，包括减压阀、压力表、止回阀、和压缩空气环管，压缩空气经压缩空气环管分配给每一支喷射枪，喷射枪为双流体喷枪。6.根据权利要求1所述的水泥窑炉烟气脱硫系统，其特征在于，所述喷射枪为多支，喷射点均匀分步在第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫世财，刘栋梁，吴德利，
申请(专利权)人：南京西普环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32