一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺制造技术

本发明专利技术属于水泥窑烟气脱硝技术领域，具体涉及一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，包括以下步骤：S1、将金属盐水溶液与沉淀剂、助剂混合后，制备金属盐混合液；S2、将S1制备的金属盐混合液与氨水混合，制得含有金属氢氧化物的混合液；S3、将S2制备的混合液喷洒至SNCR工艺中的分解炉内，金属氢氧化物在分解炉850

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺


[0001]本专利技术属于水泥窑烟气脱硝
，具体涉及一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺。

技术介绍

[0002]水泥窑烟气具有如下特点：粉尘含量高、烟尘浓度达30
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120g/m3、硬度大、有一定的粘度；粉尘粒径小(小于10μm的颗粒约占75
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90％)、比电阻高，粉尘容易团聚；NOx含量高，基本在200
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1000mg/m3；粉尘中碱金属及碱土金属、少量重金属含量高。到目前，水泥窑企业大多采用选择性非催化还原脱硝技术(SNCR)，其是采用NH3作为还原剂，可选择性地还原反应烟气中的NOx，具体是在高温条件下发生：
[0003]6NO+4NH3＝5N2+6H2O
[0004]4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
[0005]6NO2+8NH3＝7N2+12H2O
[0006]但是，为了保证其脱硝效率常常会向系统中喷入过量氨，反应效率最高为70％，且易受到窑烧成温度的影响，过量的喷入氨水，不仅无法完全反应使得NOx低于50mg/m3，更易造成氨逃逸的超标(大于100ppm)。另外，高温下过强的还原气氛使副反应增强，易造成NO浓度的成倍升高，造成NOx不降反而升高，导致突破不了SNCR脱硝技术低排(实际NOx>100mg/m3)。最后，在烟道出口挥发氨严重超标(氨逃逸>50ppm)。
[0007]因此水泥窑行业降低NOx方法：逐步采用低氮燃烧+分级燃烧+选择性催化还原技术(SCR)脱硝等。其中，SCR脱硝技术是利用合适的催化剂，以氨作为还原气体，利用还原剂的选择性，优先与氮氧化物废气发生反应，进而将氮氧化物还原成氮气和水。SCR脱硝技术因具有实用性、转化率和选择性较高等优点，能够实现超低排放目标，也是最有效的脱硝技术之一。但是，目前SCR脱硝技术存在不足之处：第一，由于水泥窑烟气中粉尘具有浓度大、粒径小、钙质成分高的特点，为了有效使用发挥催化剂的作用必须考虑降尘设备，资金雄厚水泥企业多采用能耗较高的高温电除尘器，而对于民营及小型水泥企业常采用吸收池降尘，由于他们的稳定性和耐用性较差，维修频率高和容易造成二次污染物太多，有的甚至考虑排污达标检查停修和下调运行能力，破坏正常运行生产；第二，为满足催化反应条件，需要一定单独设备
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催化反应器，由于水泥窑炉烟气成分多变和防粉尘的包裹，导致催化剂失效或降低作用，因此需要在催化剂类型、结构设计、安装设备及更换的频率考虑，导致投资成本太高。
[0008]从后来采用SCR技术的发展情况来看，有两种选择：一是将SCR设备安装在除尘器之前，这时烟气温度较高，可满足催化还原反应要求，但由于粉尘浓度过高，会造成催化剂磨损和堵塞。另一种选择是将SCR设备安装在除尘器之后，这时粉尘浓度非常低，没有了催化剂堵塞问题，但由于温度下降较多，催化还原反应温度不够。所以，大多数企业倾向于将SCR设备安装在除尘器之后，希望通过加温的方式将烟气温度提高，从而满足SCR的催化还原反应温度要求。SCR技术一次投资较大，运行成本主要取决于催化剂的寿命。由于水泥窑
尾废气粉尘浓度高，且含有碱金属，易使催化剂磨损、堵塞和中毒，需要采用可靠的清灰技术和合适的催化剂。
[0009]因此，如何实现水泥窑烟气高效脱硝且降低成本是需要克服的难题。

技术实现思路

[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，利用水泥窑高温区(850
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950℃)，实现含有主要成分的盐溶液迅速转化为金属氧化物催化剂，提高脱硝效果，降低氨水使用量，降低成本。
[0011]本专利技术具体是通过如下技术方案来实现的。
[0012]一种水泥窑高温烟气SCR脱硝新工艺，包括以下步骤：
[0013]S1、将金属盐水溶液与沉淀剂、助剂混合后，制备金属盐混合液；
[0014]S2、将S1制备的金属盐混合液与氨水混合，制得含有金属氢氧化物的混合液；
[0015]S3、将S2制备的混合液喷洒至SNCR工艺中的分解炉内，金属氢氧化物在分解炉850
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950℃的炉温下，生成纳米级金属氧化物催化剂，一部分氨在催化剂的催化下，与烟气中的NOx发生SCR反应；另一部分氨与烟气中的NOx发生SNCR反应。
[0016]优选的，还在SNCR工艺中的烟道150℃处喷洒脱氨剂。
[0017]优选的，所述脱氨剂为钴盐和炭黑按质量比为3:4混合制成。
[0018]优选的，从烟道排放的NOx＜50mg/m3，氨逃逸为3
‑
8ppm。
[0019]优选的，S1中，金属盐水溶液的质量浓度为5％
‑
10％。
[0020]优选的，S1中，沉淀剂为氨水或Na2CO3，沉淀剂的添加量为金属盐水溶液质量的1％
‑
5％。
[0021]优选的，S1中，助剂为Ti盐，助剂的添加量为金属盐水溶液质量的5％
‑
10％。
[0022]优选的，S2中，金属盐混合液与氨水的体积比为5:95。
[0023]优选的，S2中，金属氧化物为Fe2O3、CuO、Mn3O4、CeO2中的一种或几种。
[0024]优选的，S1制备的金属盐混合液在计量泵的作用下，输送至静态混合器，与氨水混合，由所述静态混合器输出的金属氢氧化物的混合液进入调节及控制系统，最终通过喷雾系统喷洒至分解炉内，发生SCR反应和SNCR反应。
[0025]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0026]本专利技术是在水泥窑末端处理技术基础之上，利用非催化还原反应(SNCR)的现有设备设施及工艺路线正常运行，采用低氮燃烧+分级燃烧+SNCR+SCR+脱氨剂联合技术方案：
[0027](1)利用原来输送氨水的喷枪和管道，破口管道增添催化剂原料混合设备，充分利用分解炉的高温炉膛(850
‑
950℃)进行分类反应，一部分发生选择性氨水的非催化还原反应(SNCR)，另一部分发生反应是最重要的，在高温区对喷入的混合盐溶液极速转化为高温具有表面超活性能的纳米级粒子的催化剂，新生成的催化剂能够类似分子级别的碰撞，发生高温环境下的催化反应(SCR)，能够使得95％NOx
→
N2实现脱硝：
[0028]具体的，先将金属盐与氨水混合，部分水解生成金属氢氧化物，之后通过原来输送氨水的喷枪和管道喷洒至SNCR工艺中的分解炉内，金属氢氧化物在分解炉850
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950℃的炉温下，生成纳米级金属氧化物催化剂，一部分氨在催化剂的催化下，与烟气中的NOx发生SCR反应；另一部分氨与烟气中的NOx发生SNCR反应。本专利技术使用普通化合物生成高活性的物
质，并实现分子级别碰撞反应(Fe2O3、CuO、Mn3O4、CeO2等常温下不具有的性质)，进而提高催化效果。
[0029]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、将金属盐水溶液与沉淀剂、助剂混合后，制备金属盐混合液；S2、将S1制备的金属盐混合液与氨水混合，制得含有金属氢氧化物的混合液；S3、将S2制备的混合液喷洒至SNCR工艺中的分解炉内，金属氢氧化物在分解炉850
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950℃的炉温下，生成纳米级金属氧化物催化剂，一部分氨在催化剂的催化下，与烟气中的NOx发生SCR反应；另一部分氨与烟气中的NOx发生SNCR反应。2.根据权利要求1所述的水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，其特征在于，还在SNCR工艺中的烟道150℃处喷洒脱氨剂。3.根据权利要求2所述的水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，其特征在于，所述脱氨剂为钴盐和炭黑按质量比为3:4混合制成。4.根据权利要求2所述的水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，其特征在于，从烟道排放的NOx＜50mg/m3，氨逃逸为3
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8ppm。5.根据权利要求1所述的水泥窑高温烟气SCR脱硝工艺，其特征在于，S1中，金属盐水溶液的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张常虎，晏志军，谢晓安，唐永强，焦宝娟，张纹，
申请(专利权)人：西安润达化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：