一种新型干法水泥窑用复合生物质脱硝水剂、其使用方法以及脱硝系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水泥窑用复合生物质脱硝水剂、其使用方法以及脱硝系统。本发明专利技术利用分解炉气氛特点，通过将生物质脱硝水剂在最适宜的气氛与位置喷加，实现经济、高效、环保的烟气脱硝，同时具有设备投资少、使用简单方便、脱硝剂绿色可再生等特点，将有力推动水泥工业NOx减排和环境保护，具有重要的环境、社会和经济意义。

【技术实现步骤摘要】
一种新型干法水泥窑用复合生物质脱硝水剂、其使用方法以及脱硝系统
本专利技术属于水泥工业烟气脱硝领域，尤其涉及一种新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂及其使用方法及脱硝系统。
技术介绍
随着我国水泥生产规模的扩大，水泥工业氮氧化物(NOx)排放量成为仅次于火力发电、汽车尾气之后的第三大污染源，严重影响着日益脆弱的生态环境。加之近几年来雾霾、酸雨等自然灾害肆虐全国各大中型城市，水泥行业烟气脱硝已迫在眉睫。2013年12月环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布了《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013代替原有标准GB4915-2004，规定现有及新建水泥厂NOx(按NO2计)排放浓度不超过400mg/m3，重点地区执行特别排放限值为150mg/m3。目前，水泥行业应用最广泛的烟气脱硝技术是选择性非催化还原NOx技术(SNCR)。SNCR法可以使用氨水、氨气或尿素作为还原剂。该技术脱硝效率较低(一般<60％)，导致水泥企业烟气脱硝成本较高，也无法满足越来越严格的NOx排放标准(无法将NOx排放浓度降至150mg/m3)。选择性催化还原技术(SCR法)普遍使用钛基钒系催化剂(V2O5-WO3/TiO2)。SCR法也可以使用氨水、氨气或尿素作为还原剂。SCR法活性温度窗口较高(320～420℃)，需要将SCR装置安装在窑尾收尘器之前。然而，该处烟气中粉尘和SO2浓度较高，这容易引起催化剂中毒、降低催化剂使用寿命。SCR和SNCR脱硝技术中氨水使用效率为60～80％，温度过高时氨和氧反应生成NOx，温度过低则会使NOx还原速率过低，烟气中氨逃逸严重。此外，氨水也是高能耗、高污染产品，利用氨水脱硝仅仅是将污染从水泥行业转移到了化肥行业，在国家层面该技术不具备任何减排意义。因此，亟待开发适用于水泥工业的低成本、高效烟气脱硝技术。另外，水泥行业中脱硝技术已有技术规范GB51045-2014《水泥工厂脱硝工程技术规范》，该规范是特别针对脱硝工艺而颁布的。基于脱硝技术本身的脱硝反应原理、目标污染物来源、脱硝反应条件(例如脱硝反应温度)、反应环境、脱硝剂的选择等方面的特殊性，该领域技术人员通常认为脱硝技术与其他环保技术例如脱硫工艺等存在明显差异，继而不会直接借鉴其他领域中的技术来解决脱硝工艺中的问题。总体来说，现有技术中脱硝工艺的效率不高、脱硝效果不好，且脱硝剂存在成本高、污染严重的问题；而且本领域技术人员在研发脱硝技术时也容易受到
的限制，导致目前仍未出现一种令人满意的经济、环保、高效的干法水泥窑用脱硝技术。另一方面，地球上的生物质资源数量非常庞大且能够不断再生，其主要组成元素C、H、O也是现代化学工业中转化或使用最为频繁的三种元素。如能将生物质资源高效转化为可被化学工业利用的起始原料，生物质资源将在人类资源结构中扮演更为重要的角色。因此，从生物质出发制备各种化学品已成为生物质资源高效利用的重要手段，世界各国都将发展生物质化工技术作为其重要的战略部署并投入大量的人力与物力进行研发。从反应的氧化还原角度来看，生物质中含有的C、H元素具有还原性，如何将其应用于水泥工业中作为氮氧化物还原剂，替代目前使用的高能还原剂氨水是一项前景广阔，具有重大经济、社会效益的重要研究目标。然而，申请人发现，通过仔细选择脱硝剂的种类和添加位置，能够显著提高脱硝工艺的效率，改善脱硝效果，并降低脱硝成本。
技术实现思路
为降低水泥窑(尤其是新型干法水泥窑)烟气NOx排放，本专利技术申请人根据水泥生产工艺特点(特别是分解炉结构和气氛特点)，提供一种水泥窑用生物质脱硝水剂及其使用方法及脱硝系统。特别地，本申请通过在最适宜的气氛与位置喷加生物质脱硝水剂，实现经济、高效、环保的烟气脱硝。新型干法水泥生产法是以悬浮预热和窑外分解技术为核心的现代化水泥生产方法，是我国普遍采用的水泥生产方法。用于新型干法水泥生产法的装置通常至少包括回转窑、分解炉和旋风筒等部件。在一个方面，本专利技术采用的技术方案为：在回转窑尾端至三次风管尾端之间的位置(优选窑尾烟室)(位置1)喷加生物质脱硝水剂。优选地，本专利技术技术方案还包括在分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置(位置3)喷加另一部分的生物质脱硝水剂。进一步优选地，所述分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置是分解炉出口至最下一级旋风筒的连接风管的下行部分。更优选地，所述分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置是最下一级旋风筒的入口部分。据信，在所述位置处，生物质脱硝水剂中的生物质与水反应，生成包含CO、CH4、H2、HCN等碳氢化合物的混合物。该混合物能将NOx快速、高效还原为N2。本申请所述喷加在其每一次出现时独立地指在存在或不存在载体(例如水或载气，如空气)的情况下通过压力将所述脱硝水剂加入到期望位置的添加手段。还可以采用本领域技术人员知悉的其他手段将所述脱硝水剂加入到期望位置的手段，只要所述其他手段能将所述脱硝水剂加入到期望位置即可。在本申请中，“喷加”、“投入”、“喷入”和“添加”可以互换使用。本申请通过使用如上所述喷加位置、尤其是脱硝水剂和喷加位置的组合，能够显著提高脱硝工艺的效率，改善脱硝效果，并降低脱硝成本。申请人发现，通过在所述位置使用生物质脱硝水剂可以获得优异的脱硝效果，所实现的脱硝效率明显高于现有技术中的脱硝效率。另外，本专利技术还涉及一种水泥窑用生物质脱硝系统，其包括生物质脱硝水剂和水剂喷加装置，其中生物质脱硝水剂如本文所述；水剂喷加装置包括水剂储罐、循环泵、水剂喷枪，所述水剂喷枪安装在回转窑尾端至三次风管尾端之间的位置。所述水剂喷加装置优选还包括水喷射泵、流量计、阀门、水剂管道、和压缩空气管道。优选地，本专利技术技术方案还包括位于分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置的另外的水剂喷枪。进一步优选地，所述分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置是分解炉出口至最下一级旋风筒的连接风管的下行部分。更优选地，所述分解炉出口至最下一级旋风筒入口之间的位置是最下一级旋风筒的入口部分。脱硝过程可能涉及的反应如下所示：(1)生物质脱硝水剂分解或与炭反应，释放出碳氢化合物：2C+O2→2COC+H2O→CO+H2CxHyOz→(x-z)C+zCO+y/2H2(2)碳氢化合物将NOx还原成氮气：2NOx+(x+1)H2→2NH+xH2ONH+NH→N2+H22H2+2NO→N2+2H2O2NOx+xC→N2+xCO22NOx+2xC→N2+2xCO2NOx+2xCO→N2+2xCO2脱硝过程的反应原理复杂，各种反应历程交错，在不同的条件和环境下发生的反应还会随时发生变化，因此，获得一种能够在各种工况下都能取得优异脱硝效果的脱硝剂并不容易。本专利通过多年的理论和实践研究，创新性地提出了生物质脱硝水剂的技术方案。所述生物质脱硝水剂包括40～80重量％的水；20～60重量％的液态生物质裂解液；以及10～40重量％的C1-C10一元醇或者多元醇。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂，所述生物质脱硝水剂包括：40～80重量％的水；20～60重量％的液态生物质裂解液；以及10～40重量％的C1-C10一元醇或者多元醇；/n所述生物质脱硝水剂中的液态生物质裂解液为生物质材料在缺氧、加热条件裂解过程中获得的含C4-C17的液体碳氢化合物、或C4-C17碳氢氧类物质或其混合物的液态物质。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂，所述生物质脱硝水剂包括：40～80重量％的水；20～60重量％的液态生物质裂解液；以及10～40重量％的C1-C10一元醇或者多元醇；
所述生物质脱硝水剂中的液态生物质裂解液为生物质材料在缺氧、加热条件裂解过程中获得的含C4-C17的液体碳氢化合物、或C4-C17碳氢氧类物质或其混合物的液态物质。


2.如权利要求1所述的新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂，其中的生物质材料包括任意非化石化的植物材料、动物材料或微生物材料。


3.如权利要求1或2所述的水泥窑用生物质脱硝水剂，其中所述生物质材料包括农林业副产物和/或工业加工有机废料；所述农林业副产物优选包括：树枝、树叶、树皮、木材、草、玉米芯、秸秆、稻壳、果壳、灌木和藤蔓，或者所述工业有机加工废料优选包括：甘蔗渣、木质废料(诸如木屑、木材加工废料和林间)和草质废料。


4.如权利要求1-3任一项所述的新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂，其中所述加热条件包括加热至400-800℃的条件。


5.如权利要求1-4任一项所述的新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂，其中所述的C1-C10一元醇或者多元醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、苯甲醇、乙二醇、甘油、或其两种或更多种的混合物。


6.如权利要求1-5任一项所述的新型干法水泥窑用生物质脱硝水剂的使用方法，其特征在于以如下所述方式使用所述生物质脱硝水剂：
在回转窑尾端至三次风管尾端之间的位置喷加生物质脱硝水剂。


7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述回转...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹标林，王家炜，崔素萍，黄光浩，张同生，陈新智，刘宁，
申请(专利权)人：广东万引科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44