一種燒結機煙氣干法脫硫尿素溶液直噴脫硝裝置的制作方法

本發明涉及一種煙氣的脫硫脫硝設備，尤其是涉及一種燒結機煙氣干法脫硫尿素溶液直噴脫硝裝置，屬于環保技術領域。

背景技術：

目前，燒結生產所用的焦粉和煤粉在經燒結機1200℃高溫燒制過程中，原料中硫、氮經化學反應生成SO₂、NOx進入燒結煙氣，燒結機排放的SO₂、NOx占到國內SO₂、NOx排放總量的很大一部分，是僅次于火電廠的排放源，根據對燒結煙氣的分析，有如下特點：

(1)燒結煙氣中SO2濃度變化非常快且濃度波動幅度大；

(2)燒結排放的煙氣溫度通常在100℃～150℃之間波動；

(3)燒結煙氣中的粉塵濃度基本上在20g/Nm³至30g/Nm³之間變化；

(4)燒結排放煙氣的氧含量在14％～18％之間變化，而且煙氣中SO₂濃度的變化與氧含量的變化存在一定的對應關系：氧含量偏低時煙氣中的SO₂濃度偏高；氧含量偏高時煙氣中的SO₂濃度偏低；

(5)煤中約含有0.5～2％的氮(按質量計)，在燃燒過程中氧化形成NOx；濃度基本上在300mg/Nm³至400mg/Nm³之間變化；

(6)燒結排放煙氣的含濕量較大，通常在8％～10.5％之間波動。

綜上所述，燒結機的煙氣溫度相對較低，大多在100～150℃之間，所處的煙氣環境條件比較惡劣，如粉塵濃度較高、煙氣的氧含量較高、含濕量較大、重金屬濃度較高等，燒結機機頭煙氣SO₂的排放濃度達到2000～3000mg/Nm³，NOx濃度達到300～400mg/Nm³，對環境造成嚴重污染。

已有技術中，脫硝工藝主要是以氨水為還原劑，采用人工投料，裝置自動 化程度不高；然后進行脫除SO₂氣體，再進行粉塵顆粒的過濾，其中SO₂氣體的脫除方法采用濕法工藝，上述方法存在諸多缺點：

1、脫硝工藝主要是以氨水為還原劑，這種藥劑配制裝置，采用冷水通過加熱器加熱到設定溫度后，人工投料，進行溶解，裝置自動化程度不高，不能滿足大煙氣量脫除氮氧化物時對藥劑的連續需要，造成人力物力的浪費；沒有設置煙氣在線監測控制裝置，藥劑量隨機加入，無法實時監控，不能確保好的脫硝效果，浪費嚴重，運行成本高；

2、濕法脫硫則采用洗滌塔形式，會產生含高濃度無機氯鹽以及重金屬的廢水，產生二次污染，需配備廢水處理系統，投資成本高，運行費用也高。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種燒結機煙氣干法脫硫尿素溶液直噴脫硝裝置，該裝置將配制的尿素水溶液作為藥劑噴入煙道內，藥劑優先與煙氣中的氮氧化物進行化學還原反應，在煙道內NOx被還原為N₂和水，從而達到降低氮氧化物排放濃度的目的，其自動化程度高，能滿足大煙氣量脫除氮氧化物時對藥劑的連續需要，節約人力物力；煙氣在線監測控制裝置對煙氣中的NOx含量進行檢測，并反饋到PLC控制系統，PLC控制系統計算后控制變頻旋轉給料機、進水電磁閥，調節尿素、水的投加量，保證配制藥液的濃度，確保好的脫硝效果，避免浪費，降低運行成本；脫硫劑用量少而且利用率高，循環過程中脫硫劑顆粒在相互摩擦作用下，不斷裸露出新表面，使脫硫反應不斷充分地進行，脫硫率高；在整個脫硫過程中，操作溫度高于露點，沒有腐蝕或冷凝現象，無廢水產生，不產生二次污染；具有脫硝、脫硫效率高，投資運行費用低，可靠性高，能耗低，維護易，占地面積小，系統使用壽命長等優點，SO₂的排放濃度200mg/Nm³，NOx的排放濃度80mg/Nm³，粉塵排放濃度15mg/Nm³， 能夠吸附煙氣中的二惡英、重金屬等有害污染物，使煙氣達標排放，避免對環境造成污染。

本發明的技術方案是：一種燒結機煙氣干法脫硫尿素溶液直噴脫硝裝置，包括燒結機、風箱、煙氣在線監測控制裝置、電動進風閥、反應塔、布袋除塵器、風機、煙囪，其特征在于：所述燒結機順序連接風箱、煙氣在線監測控制裝置、電動進風閥、反應塔、布袋除塵器、風機、煙囪，所述風箱與煙氣在線監測控制裝置之間連接有電動流量調節閥，所述煙氣在線監測控制裝置連接PLC控制箱，PLC控制箱連接變頻旋轉給料機，變頻旋轉給料機上方連接電子螺旋稱，電子螺旋稱連接卸料器，卸料器連接尿素顆粒料倉，變頻旋轉給料機下方與射流混合器上部連接，射流混合器一個側面通過進水管道與進水電磁閥、進水口連接，射流混合器下部連接溶解箱，溶解箱頂部一側設有進水流量儀，進水流量儀通過進水管道與進水電磁閥、進水口連接，溶解箱內部設有攪拌機，攪拌機的電機安裝在溶解箱頂部，溶解箱內部設有高液位計、低液位計和極低液位計，PLC控制箱通過控制電纜分別與進水電磁閥、進水流量儀、高液位計、低液位計、極低液位計、水泵、尿素溶液輸送泵連接，溶解箱通過尿素溶液輸送管道連接尿素溶液輸送泵，尿素溶液輸送泵通過尿素溶液輸送管道連接尿素溶液噴入口，在尿素溶液輸送泵與尿素溶液噴入口的尿素溶液輸送管道中設置有霧化噴嘴，霧化噴嘴通過管道連接水泵，水泵通過管道連接水箱，尿素溶液噴入口位于燒結機煙氣主管道的側壁上，所述煙氣在線監測控制裝置與電動進風閥進口之間連接旁通管道，旁通管道與風機進口連接，旁通管道上設置有旁通閥，所述電動進風閥出口與反應塔入氣口連接，反應塔入氣口下部連接有錐形集灰槽，錐形集灰槽連接電動卸灰閥，反應塔入氣口上部連接有喉管，喉管上部順序連接有氫氧化鈣噴粉口、噴水口，噴水口通過管道連接水泵，水泵連接水箱， 噴水口上部連接有煙氣出口，煙氣出口通過進布袋除塵器管道連接布袋除塵器，進布袋除塵器管道上設置有活性炭噴入口，活性炭噴入口通過活性炭噴射管連接混合發生器，混合發生器一路連接高壓羅茨風機，混合發生器上方連接變頻旋轉給料機，變頻旋轉給料機連接電子螺旋稱，電子螺旋稱連接卸料器，卸料器連接活性炭料倉，布袋除塵器下部連接空氣斜槽，空氣斜槽底部連接中壓羅茨風機，空氣斜槽側面連接反應塔循環管道，反應塔循環管道一路連接循環進料閥，另一路連接灰倉電動閥，灰倉電動閥連接灰倉，灰倉下部連接電動卸灰閥，反應塔氫氧化鈣噴粉口通過氫氧化鈣噴射管連接混合發生器，混合發生器一路連接高壓羅茨風機，混合發生器上方連接變頻旋轉給料機，變頻旋轉給料機連接電子螺旋稱，電子螺旋稱連接卸料器，卸料器連接氫氧化鈣干粉料倉。

本發明的有益效果是：該裝置將配制的尿素水溶液作為藥劑噴入煙道內，藥劑優先與煙氣中的氮氧化物進行化學還原反應，在煙道內NOx被還原為N₂和水，從而達到降低氮氧化物排放濃度的目的，其自動化程度高，能滿足大煙氣量脫除氮氧化物時對藥劑的連續需要，節約人力物力；煙氣在線監測控制裝置對煙氣中的NOx含量進行檢測，并反饋到PLC控制系統，PLC控制系統計算后控制變頻旋轉給料機、進水電磁閥，調節尿素、水的投加量，保證配制藥液的濃度，確保好的脫硝效果，避免浪費，降低運行成本；脫硫劑用量少而且利用率高，循環過程中脫硫劑顆粒在相互摩擦作用下，不斷裸露出新表面，使脫硫反應不斷充分地進行，脫硫率高；在整個脫硫過程中，操作溫度高于露點，沒有腐蝕或冷凝現象，無廢水產生，不產生二次污染；具有脫硝、脫硫效率高，投資運行費用低，可靠性高，能耗低，維護易，占地面積小，系統使用壽命長等優點，SO₂的排放濃度200mg/Nm³，NOx的排放濃度80mg/Nm³，粉塵排放濃度15mg/Nm³，能夠吸附煙氣中的二惡英、重金屬等有害污染物，使煙氣達標排放，避免對環 境造成污染。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為圖1中A部分放大圖。

圖3為圖1中B部分放大圖。

圖4為圖1中C部分放大圖。

圖1、圖2、圖3、圖4中，1.燒結機，2.電動進風閥，3.反應塔入氣口，4.錐形集灰槽，5.電動卸灰閥，6.喉管，7.氫氧化鈣噴粉口，8.噴水口，9.水泵，10.水箱，11.反應塔，12.煙氣出口，13.循環進料閥，14.反應塔循環管道，15.灰倉電動閥，16.灰倉，17.電動卸灰閥，18.布袋除塵器，19.空氣斜槽，20.中壓羅茨風機，21.氫氧化鈣干粉料倉，22.卸料器，23.電子螺旋稱，24.變頻旋轉給料機，25.高壓羅茨風機，26.混合發生器，27.氫氧化鈣噴射管，28.旁通閥，29.活性炭料倉，30.卸料器，31.電子螺旋稱，32.變頻旋轉給料機，33.高壓羅茨風機，34.混合發生器，35.活性炭噴射管，36.活性炭噴入口，37.進布袋除塵器管道，38.風機，39.煙囪，40.旁通管道，41.尿素顆粒料倉，42.卸料器，43.電子螺旋稱，44.變頻旋轉給料機，45.進水口，46.進水電磁閥，47.進水流量儀，48.攪拌機，49.射流混合器，50.溶解箱，51.高液位計，52.低液位計，53.極低液位計，54.水箱，55.水泵，56.尿素溶液輸送泵，57.尿素溶液輸送管道，58.霧化噴嘴，59.尿素溶液噴入口，60.煙氣在線監測控制裝置，61.PLC控制箱，62.風箱，63.電動流量調節閥，64.燒結機煙氣主管道。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明是一種燒結機煙氣干法脫硫尿素溶 液直噴脫硝裝置，包括燒結機1、風箱62、煙氣在線監測控制裝置60、電動進風閥2、反應塔11、布袋除塵器18、風機38、煙囪39，其特征在于：所述燒結機1順序連接風箱62、煙氣在線監測控制裝置60、電動進風閥2、反應塔11、布袋除塵器18、風機38、煙囪39，所述風箱62與煙氣在線監測控制裝置60之間連接有電動流量調節閥63，所述煙氣在線監測控制裝置60連接PLC控制箱61，PLC控制箱61連接變頻旋轉給料機44，變頻旋轉給料機44上方連接電子螺旋稱43，電子螺旋稱43連接卸料器42，卸料器42連接尿素顆粒料倉41，變頻旋轉給料機44下方與射流混合器49上部連接，射流混合器49一個側面通過進水管道與進水電磁閥46、進水口45連接，射流混合器49下部連接溶解箱50，溶解箱50頂部一側設有進水流量儀47，進水流量儀47通過進水管道與進水電磁閥46、進水口45連接，溶解箱50內部設有攪拌機48，攪拌機48的電機安裝在溶解箱50頂部，溶解箱50內部設有高液位計51、低液位計52和極低液位計53，PLC控制箱61通過控制電纜分別與進水電磁閥46、進水流量儀47、高液位計51、低液位計52、極低液位計53、水泵55、尿素溶液輸送泵56連接，溶解箱50通過尿素溶液輸送管道57連接尿素溶液輸送泵56，尿素溶液輸送泵56通過尿素溶液輸送管道57連接尿素溶液噴入口59，在尿素溶液輸送泵56與尿素溶液噴入口59的尿素溶液輸送管道57中設置有霧化噴嘴58，霧化噴嘴58通過管道連接水泵55，水泵55通過管道連接水箱54，尿素溶液噴入口59位于燒結機煙氣主管道64的側壁上，所述煙氣在線監測控制裝置60與電動進風閥2進口之間連接旁通管道40，旁通管道40與風機38進口連接，旁通管道40上設置有旁通閥28，所述電動進風閥2出口與反應塔入氣口3連接，反應塔入氣口3下部連接有錐形集灰槽4，錐形集灰槽4連接電動卸灰閥5，反應塔入氣口3上部連接有喉管6，喉管6上部順序連接有氫氧化鈣噴粉口7、噴水口8，噴水 口8通過管道連接水泵9，水泵9連接水箱10，噴水口8上部連接有煙氣出口12，煙氣出口12通過進布袋除塵器管道37連接布袋除塵器18，進布袋除塵器管道37上設置有活性炭噴入口36，活性炭噴入口36通過活性炭噴射管35連接混合發生器34，混合發生器34一路連接高壓羅茨風機33，混合發生器34上方連接變頻旋轉給料機32，變頻旋轉給料機32連接電子螺旋稱31，電子螺旋稱31連接卸料器30，卸料器30連接活性炭料倉29，布袋除塵器18下部連接空氣斜槽19，空氣斜槽19底部連接中壓羅茨風機20，空氣斜槽19側面連接反應塔循環管道14，反應塔循環管道14一路連接循環進料閥13，另一路連接灰倉電動閥15，灰倉電動閥15連接灰倉16，灰倉16下部連接電動卸灰閥17，反應塔氫氧化鈣噴粉口7通過氫氧化鈣噴射管27連接混合發生器26，混合發生器26一路連接高壓羅茨風機25，混合發生器26上方連接變頻旋轉給料機24，變頻旋轉給料機24連接電子螺旋稱23，電子螺旋稱23連接卸料器22，卸料器22連接氫氧化鈣干粉料倉21。

本發明的工作過程：180m²燒結機1，煙氣量300000Nm³/h，SO₂的濃度3000mg/Nm³，NOx濃度400mg/Nm³，粉塵濃度30g/Nm³，煙氣溫度100～150℃；

燒結機1煙氣通過風機38的負壓作用進入風箱62中，在連接各個風箱62到燒結機煙氣主管道64上，設有電動流量調節閥63，用于匹配各風箱62風量，然后進入燒結機煙氣主管道64，霧化后的尿素溶液送入尿素溶液噴入口59均勻進入燒結機煙氣主管道64內，在燒結機煙氣主管道64內，尿素和煙氣中的氮氧化物發生化學反應，在燒結機煙氣主管道64內NOx被還原為N₂和水；經過脫硝處理的燒結機1煙氣由風機38的作用進入脫硫塔11，煙氣進入脫硫塔11后在喉管6處得到加速，高速氣流在脫硫塔11內形成強烈的湍流，產生高效充分的氣-固接觸；經過脫硫處理的含有高濃度粉塵的煙氣從脫硫塔11上部煙氣出 口12出來后，進入后部的布袋除塵器18內進行除塵凈化，經過凈化的煙氣流出布袋除塵器18，通過風機38和凈煙道進入煙囪39外排；

由尿素顆粒料倉41、卸料器42、電子螺旋稱43、變頻旋轉給料機44等組成的尿素顆粒輸送裝置；煙氣在線監測控制裝置60對焚燒爐1的煙氣量及生成NOx的量進行檢測，并反饋到PLC控制系統，PLC控制系統計算尿素的消耗量，經電子螺旋稱43稱重計量后，通過變頻旋轉給料機44，根據工況，用改變轉速的方式調整輸送量，尿素顆粒從變頻旋轉給料機44中輸出后，經過射流混合器49在溶解箱50中混合；運行時，射流混合器49頂端的噴嘴噴出的水流形成了一層轉動的水膜，尿素顆粒從上端落到水膜上，并隨著水膜旋轉下落，在此過程中尿素顆粒被潤濕；

在溶解箱50里有三個液位計，分別為高液位計51、低液位計52和極低液位計53，正常工作狀態在高、低液位之間，到低液位時系統自動開啟進水電磁閥46，同時開啟變頻旋轉給料機44和攪拌電機48，變頻旋轉給料機44、進水電磁閥46的運行時間由PLC程序根據制備濃度自動控制，這種運行方式可以很好的保證配制藥液的濃度；

制備濃度通過PLC控制箱61面板上的觸摸屏控制器根據用戶要求來進行設定，從而使溶藥過程能夠在線進行，并保證了溶液濃度的精度；

當出現異常情況時，系統將自動停止運行并發出報警信號。當極低液位動作時，系統將自動報警，這一設計是為了在斷水的情況下保護尿素溶液輸送泵56，防止尿素溶液輸送泵56干抽；

在進水系統里配置的進水流量儀47，實時輸出進水流量的信號，PLC根據進水流量的變化隨時調整尿素顆粒量，保證系統制備的尿素溶液的濃度為35％～40％，另外系統在斷水或者低流量的情況下變頻旋轉給料機44將自動停止運行， 避免浪費尿素顆粒，降低運行成本和便于自動化管理；

配制成濃度為35％～40％的尿素溶液通過尿素溶液輸送泵56進入尿素溶液輸送管道57，在尿素溶液輸送管道57中通過霧化噴嘴58噴入霧化水，使尿素溶液的濃度稀釋為3％～5％，霧化后的尿素溶液送入尿素溶液噴入口59均勻進入燒結機煙氣主管道64內，在燒結機煙氣主管道64內，尿素和煙氣中的氮氧化物發生化學反應：

2CO(NH₂)₂+4NO+O₂＝4N₂+4H₂O+2CO₂

4CO(NH₂)₂+4NO₂＝6N₂+gH₂O+2CO₂

在燒結機煙氣主管道64內NOx被還原為N₂和水；

燒結機1的煙氣經脫硝處理后，通過風機38的負壓作用進入反應塔11，煙氣進入反應塔11后在喉管6處得到加速，高速氣流在反應塔11內形成強烈的湍流，產生高效充分的氣-固接觸；經過反應塔11經脫硫處理的含有高濃度粉塵的煙氣從反應塔11上部煙氣出口12出來后，進入后部的布袋除塵器18內進行除塵凈化，經過凈化的煙氣流出布袋除塵器18，通過風機38和凈煙道進入煙囪39外排；當進入布袋除塵器18的煙氣溫度超過布袋的工作溫度時，打開旁通閥28，關閉電動進風閥2，使煙氣通過旁通管道40進入風機38，通過煙囪39排出，保護布袋；

由氫氧化鈣干粉料倉21、卸料器22、電子螺旋稱23、變頻旋轉給料機24、高壓羅茨風機25、混合發生器26、氫氧化鈣噴射管27等組成的氫氧化鈣噴射裝置；根據燒結機1的煙氣量及生成硫化物的量，計算Ca(OH)₂的消耗量，經電子螺旋稱23稱重計量后，通過變頻旋轉給料機24，根據工況，用改變轉速的方式調整輸粉量，輸粉量送入混合器26，來自高壓羅茨風機25的風力，將落入混合器26的粉料通過氫氧化鈣噴射管27送入氫氧化鈣噴粉口7進入反應塔11內， 在反應塔11內，彌漫在煙氣中的氫氧化鈣顆粒在相互摩擦作用下，不斷把氫氧化鈣顆粒表面生成的(亞)硫硫鈣去除，使顆粒內部的氫氧化鈣不斷裸露出新表面，使脫硫反應不斷充分地進行下去，煙氣中的SO₂的脫除效率高，由于SO₃、HF、HCL等硫性氣體比SO₂更易與氫氧化鈣發生反應，反應塔11內SO₃、HF、HCL的脫除效率能夠達到98％以上；在反應塔11內反應后的氫氧化鈣通過空氣斜槽19、反應塔循環管道14與反應塔11進行氫氧化鈣反復循環，其循環量通過循環進料閥13控制，空氣斜槽19底部設有中壓羅茨風機20，將空氣斜槽19中的氫氧化鈣始終處于懸浮狀態，確保發生好的脫除反應，當脫硫運行一段時間后，打開灰倉電動閥15，將脫硫產物、煙氣中的粉塵進入灰倉16，通過電動卸灰閥17排出循環系統，氫氧化鈣輸送系統將氫氧化鈣反復循環與煙氣接觸，循環倍率達100～200倍，氫氧化鈣利用率高；

在上述的工藝過程中發生一系列的化學變化：

Ca(OH)₂+SO₂+1/2H₂O→CaSO₃.1/2H₂O+H₂O

Ca(OH)₂+SO₃+H₂O→CaSO₄.2H₂O

Ca(OH)₂+2HCL→CaCL₂.2H₂O

Ca(OH)₂+2HF→CaF₂.2H₂O

CaSO₃.1/2H₂O+1/2O₂+2/3H₂O→CaSO₄.2H₂O

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

反應塔11內混合物的干燥相對均勻，循環氫氧化鈣具有極好的流動性，能確保反應塔11中工況的穩定；脫硫過程中因結團而變得較粗的顆粒在重力的作用下落在反應塔錐形集灰槽4中，經反應塔底部電動卸灰閥5排出；

布袋上二次脫硫反應：在負壓的作用下，Ca(OH)₂粉末吸附在布袋表面形成一層Ca(OH)₂粉層，與進入除塵器的含硫煙氣進一步反應。在反應過程中，采用 除塵器進、出口壓力差來控制清灰頻率，當壓力差超過設定的上限時，對布袋進行清灰，以便Ca(OH)₂粉末不斷吸附在布袋表面與含硫煙氣反應。Ca(OH)₂反復循環與煙氣接觸，Ca(OH)₂利用率高，提高脫硫效率；

由活性炭料倉29、卸料器30、電子螺旋稱31、變頻旋轉給料機32、高壓羅茨風機33、混合發生器34、活性炭噴射管35等組成活性炭的噴射裝置；根據燒結機1的煙氣量及生成二惡英、重金屬等有害物質的量，計算活性炭的消耗量，經電子螺旋稱31稱重計量后，通過變頻旋轉給料機32，根據工況，用改變轉速的方式調整活性炭輸送量，活性炭送入混合器34，來自高壓羅茨風機33的風力，將落入混合器34的活性炭通過活性炭噴射管35送入活性炭噴入口36進入進布袋除塵器管道37內，噴入的活性炭對煙氣中的二惡英及重金屬等有害物質進行吸附；

在水箱10中的工業用水通過水泵9泵入反應塔11的噴水口8中，水以霧狀噴出，提高Ca(OH)₂與SO₂、SO₃、HF、HCL等酸性氣體傳熱、傳質速率，發生中和反應，去除煙氣中的酸性氣體，提高脫硫效率；

由此可見，本發明裝置將配制的尿素水溶液作為藥劑噴入煙道內，藥劑優先與煙氣中的氮氧化物進行化學還原反應，在煙道內NOx被還原為N₂和水，從而達到降低氮氧化物排放濃度的目的，其自動化程度高，能滿足大煙氣量脫除氮氧化物時對藥劑的連續需要，節約人力物力；煙氣在線監測控制裝置對煙氣中的NOx含量進行檢測，并反饋到PLC控制系統，PLC控制系統計算后控制變頻旋轉給料機、進水電磁閥，調節尿素、水的投加量，保證配制藥液的濃度，確保好的脫硝效果，避免浪費，降低運行成本；脫硫劑用量少而且利用率高，循環過程中脫硫劑顆粒在相互摩擦作用下，不斷裸露出新表面，使脫硫反應不斷充分地進行，脫硫率高；在整個脫硫過程中，操作溫度高于露點，沒有腐蝕或 冷凝現象，無廢水產生，不產生二次污染；具有脫硝、脫硫效率高，投資運行費用低，可靠性高，能耗低，維護易，占地面積小，系統使用壽命長等優點，SO₂的排放濃度200mg/Nm³，NOx的排放濃度80mg/Nm³，粉塵排放濃度15mg/Nm³，能夠吸附煙氣中的二惡英、重金屬等有害污染物，使煙氣達標排放，避免對環境造成污染。