本發(fā)明屬于工業(yè)爐窯燃燒、煙氣排放污染控制脫硝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，能源的每一次改進和更替都大大推進了人類文明的進步，但能源資源在為人類創(chuàng)造極大財富的同時也帶來了一系列的環(huán)境污染問題。NOx就在其中扮演了十分重要的角色，是造成硝酸型酸雨、形成光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層的元兇之一。工業(yè)爐窯是一種利用燃料燃燒釋放的能量來加熱物料的裝置，在我國工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用于物料的焙燒、干燥、熔化、熔煉、加熱和熱處理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在燃料的燃燒過程中產(chǎn)生了部分NOx，是NOx的來源之一。
為脫除煙氣中的NOx，大量的脫硝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但是現(xiàn)有的部分工業(yè)爐窯裝置(尤其是燃?xì)?、燃油的工業(yè)爐窯)在設(shè)計之初并沒有考慮到煙氣脫硝的問題，而且新建的燃?xì)夤I(yè)爐窯，其煙氣中含有的NOx量十分少，只略高于國家標(biāo)準(zhǔn)。
而現(xiàn)有的應(yīng)用效率最高、最廣泛的選擇性催化還原脫硝技術(shù)占地廣泛、管道系統(tǒng)復(fù)雜、投資較高，主要安裝于工業(yè)爐窯煙氣管道處，現(xiàn)有的工業(yè)爐窯空間不足，新建爐窯采用此種脫硝裝置投資過大。
因此為了解決這一問題，本發(fā)明提出了一種集燃燒、脫硝一體化的系統(tǒng)和方法，將脫硝系統(tǒng)安裝在燃燒系統(tǒng)之上，即可單獨使用燃燒系統(tǒng)或脫硝系統(tǒng)，也可使燃燒系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)同時使用。該系統(tǒng)設(shè)計巧妙、節(jié)省空間、脫硝效率高、降低成本、提高了系統(tǒng)效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對當(dāng)前工業(yè)爐窯采用現(xiàn)有脫硝技術(shù)空間不足、造價過高等問題，本發(fā)明提出了一種燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)和方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
本發(fā)明提供的一種工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)，包括安裝在工業(yè)爐窯本體上的燃燒/脫硝共體裝置以及并列連接在燃燒/脫硝共體裝置上呈相對獨立的燃料單元、助燃空氣單元、脫硝劑單元、壓縮空氣單元；所述燃料單元通過管道向燃燒/脫硝共體裝置提供燃料，所述助燃空氣單元通過助燃風(fēng)機向燃燒/脫硝共體裝置提供助燃空氣，所述脫硝劑單元通過脫硝劑溶化裝置向燃燒/脫硝共體裝置提供脫硝劑水溶液，所述壓縮空氣單元通過空氣壓縮機向燃燒/脫硝共體裝置提供壓縮空氣。
通過采用上述方案，本發(fā)明可實現(xiàn)工業(yè)爐窯本體內(nèi)物料的加熱和煙氣中NOx的有效脫除，具有結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、占據(jù)空間小、投資較小等優(yōu)點。
進一步，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能根據(jù)工程實際需要可調(diào)整為燃燒系統(tǒng)、脫銷系統(tǒng)，燃燒/脫銷協(xié)同系統(tǒng)三種工作狀態(tài)，特設(shè)置呈下述結(jié)構(gòu)：所述燃料單元和助燃空氣單元組合形成燃燒系統(tǒng)，或所述脫硝劑單元和壓縮空氣單元組合形成脫硝系統(tǒng)，或所述燃燒系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和燃燒/脫硝共體裝置組合形成燃燒/脫硝協(xié)同系統(tǒng)。
進一步，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能使脫硝水溶液具有良好的霧化效果，且不會在燃燒/脫硝共同裝置出現(xiàn)較大的液滴，特設(shè)置呈下述結(jié)構(gòu)：所述脫硝劑單元和壓縮空氣單元并列后通過管道與燃燒/脫硝共體裝置連接，使脫硝劑水溶液呈霧化狀進入燃燒/脫硝共體裝置。
進一步，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能使工業(yè)爐窯中的NOx得到有效脫除，特設(shè)置呈下述結(jié)構(gòu)：所述脫硝劑水溶液的用量可根據(jù)工業(yè)爐窯本體內(nèi)煙氣中NOx的含量來確定，且氨氮比應(yīng)大于1小于1.6，并在工業(yè)爐窯本體內(nèi)的反應(yīng)溫度為900～1150℃。
進一步，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，能使經(jīng)脫硝劑溶化裝置出來后的脫硝劑水溶液快速有效的進入燃燒/脫硝共體裝置，并隨燃燒/脫硝共體裝置中的燃燒煙氣噴入工業(yè)爐窯本體內(nèi)，特設(shè)置呈下述結(jié)構(gòu)：所述脫硝劑溶化裝置的出口設(shè)置有加壓裝置，所述加壓裝置為加壓泵或增壓泵或高壓泵。
本發(fā)明利用上述的工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)的方法，具體包括如下步驟：
S1.在工業(yè)爐窯本體上設(shè)置有燃燒/脫硝共體裝置；
S2.在燃燒/脫硝共體裝置上并列設(shè)置有呈相對獨立的的燃料單元、助燃空氣單元、脫硝劑單元、壓縮空氣單元，并利用燃料單元的管道向燃燒/脫硝共體裝置提供燃料，利用助燃空氣單元的助燃風(fēng)機向燃燒/脫硝共體裝置提供助燃空氣，利用脫硝劑單元的脫硝劑溶化裝置向燃燒/脫硝共體裝置提供脫硝劑水溶液，利用壓縮空氣單元的空氣壓縮機向燃燒/脫硝共體裝置提供壓縮空氣；
S3.經(jīng)燃燒/脫銷共體裝置將燃燒后的煙氣和/或噴吹的脫硝劑水溶液進入工業(yè)爐窯本體內(nèi)，以實現(xiàn)對工業(yè)爐窯本體內(nèi)物料的加熱和/或煙氣中的NOx的脫除。
進一步，在步驟S2中，利用燃料單元和助燃空氣單元組合形成燃燒系統(tǒng)，或利用脫硝劑單元和壓縮空氣單元組合形成脫硝系統(tǒng)，或利用燃燒系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和燃燒/脫硝共體裝置組合形成燃燒/脫硝協(xié)同系統(tǒng)。
進一步，在步驟S2中，將脫硝劑單元和壓縮空氣單元并列后通過管道與燃燒/脫硝共體裝置連接，使脫硝劑水溶液呈霧化狀進入燃燒/脫硝共體裝置；在脫硝劑溶化裝置的出口設(shè)置有加壓裝置。
進一步，在僅靠脫硝劑單元或脫硝系統(tǒng)工作且脫硝效果不理想的情況下，可打開部分燃料單元或燃燒系統(tǒng)，并和脫硝劑水溶液一起噴吹，且CO和氨的摩爾比可控制在0.5以下，H2和氨的摩爾比可控制在3以下。
進一步，在步驟S3中，控制工業(yè)爐窯本體煙道尾部的排煙煙氣中NH3濃度低于10μl/L，且排煙溫度高于150℃。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明的燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)可實現(xiàn)工業(yè)爐窯本體內(nèi)物料的加熱和煙氣中NOx的有效脫除，且裝置簡單、更換方便、占據(jù)空間小、投資較小，可有效應(yīng)用于已建或在建的工業(yè)爐窯裝置。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。
附圖說明
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，其中：
圖1為工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)及方法的原理圖；
附圖標(biāo)記：1為助燃空氣單元，11為助燃風(fēng)機；2為燃料單元；3為脫硝劑單元，31為脫硝劑溶化裝置，32為加壓裝置；4為壓縮空氣單元，41為空氣壓縮機；5為燃燒/脫硝共體裝置；6為工業(yè)爐窯本體。
具體實施方式
以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述；應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
如圖1所示為本發(fā)明工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)及方法的布置原理示意圖，包括安裝在工業(yè)爐窯本體6上的燃燒/脫硝共體裝置5以及并列連接在燃燒/脫硝共體裝置5上呈相對獨立的燃料單元2、助燃空氣單元1、脫硝劑單元3、壓縮空氣單元4，各單元均由相應(yīng)的管路、閥門、儀表等組成；該燃料單元2通過管道(未標(biāo)記)向燃燒/脫硝共體裝置5提供燃料，該燃料為碳粉、CO、H2或O2中的一種或多種組合，該助燃空氣單元1通過助燃風(fēng)機11向燃燒/脫硝共體裝置5提供助燃空氣，該脫硝劑單元3通過脫硝劑溶化裝置31向燃燒/脫硝共體裝置5提供脫硝劑水溶液，該脫硝劑水溶液由尿素或氨制作而成的煙氣脫硝還原劑，優(yōu)選為尿素，該壓縮空氣單元4通過空氣壓縮機41向燃燒/脫硝共體裝置5提供壓縮空氣，該壓縮空氣可替換為氮氣等其他壓縮氣體。本發(fā)明可實現(xiàn)工業(yè)爐窯本體內(nèi)物料的加熱和煙氣中NOx的有效脫除，具有結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、占據(jù)空間小、投資較小等優(yōu)點。
本實施例中，所述燃料單元2和助燃空氣單元1組合形成燃燒系統(tǒng)，或所述脫硝劑單元3和壓縮空氣單元4組合形成脫硝系統(tǒng)，或所述燃燒系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和燃燒/脫硝共體裝置5組合形成燃燒/脫硝協(xié)同系統(tǒng)。這樣，本發(fā)明能根據(jù)工程實際需要可調(diào)整為燃燒系統(tǒng)、脫銷系統(tǒng)，燃燒/脫銷協(xié)同系統(tǒng)三種工作狀態(tài)。同時，在燃燒/脫銷協(xié)同系統(tǒng)使用時，脫銷系統(tǒng)或壓縮空氣單元4可作為燃燒系統(tǒng)或燃料單元2的二次風(fēng)鼓入，避免燃燒系統(tǒng)或燃料單元2高溫區(qū)的影響。
本實施例中，所述脫硝劑單元3和壓縮空氣單元4并列后通過管道(未標(biāo)記)與燃燒/脫硝共體裝置5連接，使脫硝劑水溶液呈霧化狀進入燃燒/脫硝共體裝置5。這樣，利用壓縮空氣單元4形成負(fù)壓的原理，使脫硝水溶液實現(xiàn)霧化，從而具有良好的霧化效果，且不會在燃燒/脫硝共同裝置出現(xiàn)較大的液滴。
本實施例中，所述脫硝劑水溶液的用量可根據(jù)工業(yè)爐窯本體6內(nèi)煙氣中NOx的含量來確定，且氨氮比應(yīng)大于1小于1.6，并在工業(yè)爐窯本體6內(nèi)的反應(yīng)溫度為900～1150℃，若還想拓寬溫度窗口，則需增加添加劑。這樣，本發(fā)明能使工業(yè)爐窯中的NOx得到有效脫除。
本實施例中，所述脫硝劑溶化裝置31的出口設(shè)置有加壓裝置32，所述加壓裝置32為加壓泵或增壓泵或高壓泵。這樣，通過設(shè)計加壓裝置能使經(jīng)脫硝劑溶化裝置31出來后的脫硝劑水溶液快速有效的進入燃燒/脫硝共體裝置5，并隨燃燒/脫硝共體裝置5中的燃燒煙氣噴入工業(yè)爐窯本體6內(nèi)。
本發(fā)明利用上述的工業(yè)爐窯燃燒、脫硝一體化系統(tǒng)的方法，具體包括如下步驟：
S1.在工業(yè)爐窯本體6上設(shè)置有燃燒/脫硝共體裝置5；
S2.在燃燒/脫硝共體裝置5上并列設(shè)置有呈相對獨立的的燃料單元2、助燃空氣單元1、脫硝劑單元2、壓縮空氣單元3，并利用燃料單元2的管道向燃燒/脫硝共體裝置5提供燃料，利用助燃空氣單元1的助燃風(fēng)機11向燃燒/脫硝共體裝置5提供助燃空氣，利用脫硝劑單元3的脫硝劑溶化裝置31向燃燒/脫硝共體裝置5提供脫硝劑水溶液，利用壓縮空氣單元4的空氣壓縮機41向燃燒/脫硝共體裝置5提供壓縮空氣；
S3.經(jīng)燃燒/脫銷共體裝置5將燃燒后的煙氣和/或噴吹的脫硝劑水溶液進入工業(yè)爐窯本體6內(nèi)，以實現(xiàn)對工業(yè)爐窯本體6內(nèi)物料的加熱和/或煙氣中的NOx的脫除。
作為本方法的進一步改進，在步驟S2中，利用燃料單元2和助燃空氣單元1組合形成燃燒系統(tǒng)，或利用脫硝劑單元3和壓縮空氣單元4組合形成脫硝系統(tǒng)，或利用燃燒系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)和燃燒/脫硝共體裝置5組合形成燃燒/脫硝協(xié)同系統(tǒng)。這樣，可根據(jù)工程實際調(diào)整為燃燒系統(tǒng)、脫銷系統(tǒng)，燃燒/脫銷協(xié)同系統(tǒng)三種工作狀態(tài)。
作為本方法的進一步改進，在步驟S2中，將脫硝劑單元3和壓縮空氣單元4并列后通過管道與燃燒/脫硝共體裝置5連接，使脫硝劑水溶液呈霧化狀進入燃燒/脫硝共體裝置5；并在脫硝劑溶化裝置31的出口設(shè)置有加壓裝置32。
作為本方法的進一步改進，在僅靠脫硝劑單元3或脫硝系統(tǒng)工作且脫硝效果不理想的情況下，可打開部分燃料單元2或燃燒系統(tǒng)，并和脫硝劑水溶液一起噴吹，但燃料量不必過大，且CO和氨的摩爾比可控制在0.5以下，H2和氨的摩爾比可控制在3以下。
作為本方法的進一步改進，在步驟S3中，控制工業(yè)爐窯本體6煙道尾部的排煙煙氣中NH3濃度低于10μl/L，且排煙溫度高于150℃。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。