[发明专利]一种水泥窑半干法SCR脱硝系统及方法

说明书

一种水泥窑半干法SCR脱硝系统及方法，利用现有水泥窑的设备;设置两个存有过渡金属的盐溶液和碱性溶液液体罐，把溶液输送到反应器处快速反应变成含有氢氧或碳酸的金属化合物微粒的液体；在将含有金属化合物微粒的液体输送到设置于排烟管道上的喷枪处，利用喷枪向排烟管道内高压喷入雾化的液体；液体在高温下汽化且分解出含有过渡金属氧化物以及复合过渡金属氧化物的催化微粒；这些催化微粒和烟气充分混合并在随烟气一起流动并催化含有还原剂和NO_X的烟气发生SCR脱硝反应，生成氮气和水；催化微粒在收尘器处收集后进入预热器系统，并再次催化烟气发生SCR脱硝反应。本发明具有投资低、运行成本低、不堵塞、不中毒、高可靠性等特点。

技术领域

本发明涉及大气污染治理领域，具体涉及一种水泥窑半干法SCR脱硝系统及方法。

背景技术

有统计2017年水泥窑炉排放的氮氧化物总量占工业氮氧化物排放总量的20%,已成为主要的大气污染排放源。水泥窑的氮氧化物控制技术主要有分级燃烧技术、SCR脱硝技术、SNCR脱硝技术、LCO法烟气净化技术等。分级燃烧技术可降低一定的氮氧化物产生量，但无法实现超低排放（硝排放在50mg/Nm³）。LCO法主要采用催化氧化法来脱硫脱硝，实现硫硝转化为化肥，但需采用臭氧等氧化剂、实际效率差，实际使用比较少。SNCR脱硝技术应用较多，但也存在以下不足：第一、脱硝效率为30-60％，脱硝效率低，无法实现超低排放；第二、对反应区温度高且区间小（太低无法反应，太高还原剂被氧化）；第三、易产生氨逃逸造成二次污染。

目前水泥窑超低排放主流脱硝工艺为SCR脱硝技术，并分为高温高尘SCR脱硝、中温中尘SCR脱硝、低温低尘SCR脱硝。常用的是脱硝形式为制造出蜂窝状的SCR催化器，让在烟气中氨水和氮氧化物流经SCR催化器，在催化器表面催化微粒作用下脱硝，一般脱硝效率在80-90％。但也存在如下问题：第一，高温SCR脱硝多数布置在预热器出口，处于高温粉尘阶段，容易导致SCR反应器堵塞、磨损、失效等问题，需经常清理，影响水泥窑有效工作时间；第二,高温SCR采用大量有毒的钒基催化剂来脱硝，后期处理污染环境；第三中低温SCR催化器避免灰尘堵塞，但易导致硫铵中毒、催化剂失活等问题；第四中低温SCR脱硝效率低，无法实现NO_X污染物零排放；第五，在线建设SCR反应器存放装置，总体造价高（1000-3000万），周期长（50-100天），影响水泥窑生产；第六，需不定期对蜂窝状SCR反应器进行更换清理，导致水泥窑有效工作时间缩短（影响时间约20天/年）。

对申请号为CN201911365007.2专利申请公布了一种针对新型干法水泥生产线的联合脱硫脱硝方法，通过向生料提升机处加入生料改性剂，向旋风预热器C1～C3间的上风管处加入液体脱硫脱硝剂来实现脱硫脱硝，其用稀土金属、钒、钛等过渡金属化合物作为生料改性剂和生料一起加入到预热器中，相对是利用预热器作为SCR反应器来脱硝，但存在如下问题：第一、催化反应时间短，从C3预热器（加入脱硝剂还原剂处）到C1预热器（催化剂加入处）反应时间仅有0.5秒（预热器风速18m/s）；第二、高温下脱硝，采用稀土等贵金属作为催化剂，成本高；第三、利用钒化合物作为催化剂导致水泥中存在有毒金属，影响水泥质量；第四、由于反应时间短，需要更多催化剂，造成催化剂用量大。最终由于成本和水泥质量等问题等，无法替代现有高温SCR脱硝技术竞争。

目前，针对水泥窑生产线，鲜有效果良好、成本低廉、无二次污染的脱硝技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述背景技术中水泥窑脱硝中存在脱硝投资大（上千万）、运行成本高、易堵塞中毒、需停窑清理等问题，提供一种投资低、运行成本低、不堵塞、不中毒、无需清理的水泥窑半干法SCR脱硝系统及方法。