一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统
阅读说明：本技术 一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统 (Denitration system for improving removal rate of nitrogen oxides in flue gas of cement kiln ) 是由 谭震 郑奇军 焦璐璐 陈江 郭刚 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统,包括圆柱形箱体,箱体的顶部具有开口并在开口处连接盖体；箱体的两侧分别设置有矩形烟气进气管,在烟气进气管内部竖直设置有氨气喷管,氨气喷管的顶端向上穿过烟气进气管的顶部后与外部氨气供应管道连通,位于烟气进气管内部的氨气喷管上设置有若干组氨气出口；在箱体内部设置有圆环形结构的脱硝催化剂,与圆环形结构脱硝催化剂的内圈对应的箱体底部设置有烟气排气口,在烟气排气口处设置烟气排气管；在圆环形结构脱硝催化剂的内部设置有多个导流隔板；本发明提高了烟气与氨气的混合效果,使混合气穿过脱硝催化剂时的路径延长,提高脱硝催化剂去除烟气中氮氧化物的效果和效率。(The invention discloses a denitration system for improving the removal rate of nitrogen oxides in flue gas of a cement kiln, which comprises a cylindrical box body, wherein the top of the box body is provided with an opening, and the opening is connected with a cover body; rectangular flue gas inlet pipes are respectively arranged on two sides of the box body, ammonia gas spray pipes are vertically arranged in the flue gas inlet pipes, the top ends of the ammonia gas spray pipes penetrate through the tops of the flue gas inlet pipes upwards and then are communicated with an external ammonia gas supply pipeline, and a plurality of groups of ammonia gas outlets are arranged on the ammonia gas spray pipes in the flue gas inlet pipes; a denitration catalyst with a circular ring structure is arranged in the box body, a flue gas exhaust port is arranged at the bottom of the box body corresponding to the inner ring of the denitration catalyst with the circular ring structure, and a flue gas exhaust pipe is arranged at the flue gas exhaust port; a plurality of flow guide partition plates are arranged inside the denitration catalyst with the circular ring structure; the invention improves the mixing effect of the flue gas and the ammonia gas, prolongs the path of the mixed gas passing through the denitration catalyst, and improves the effect and efficiency of removing the nitrogen oxides in the flue gas by the denitration catalyst.)
技术领域
本发明涉及一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统，属于烟气脱硝技术领域。
背景技术
目前水泥生产主要采用新型干法水泥生产技术，其排放的烟气中含有较高的氮氧化物、颗粒物、碱金属和重金属等污染物；为避免排放的烟气中氮氧化物污染环境，通常需要对排放的烟气进行脱硝处理，脱硝是去除烟气中氮氧化物的过程，防止烟气排放后对环境造成污染；而水泥行业烟气末端脱硝处理目前普遍使用的SNCR技术，这种技术处理后排放的烟气已经无法满足水泥行业日益严格的环保要求，因此，脱硝效率更高的SCR技术越来越多的应用于水泥行业；水泥窑炉烟气经过预热器后温度一般为350℃左右，属于传统SCR催化剂的高效脱硝温度窗口，SCR催化剂即脱硝催化剂，但水泥窑炉烟气中存在高浓度粉尘、重金属和碱金属等污染物，这些污染物很容易造成SCR催化剂的堵塞、磨损和中毒，严重损害SCR催化剂的脱硝效率和使用寿命；因此通常在烟气脱硝之前对烟气中的高浓度粉尘、重金属和碱金属等污染物进行除尘过滤，然后将烟气与氨气混合，再使烟气与氨气的混合气经SCR催化剂催化，利用SCR催化剂催化去除烟气中的氮氧化物，实现对烟气的脱硝；但是目前烟气与氨气的混合效果并不好，进而影响了后续SCR催化剂对烟气的脱硝效果；同时，目前烟气与氨气的混合气因负压作用穿过SCR催化剂时，烟气与氨气的混合气流动路径较短，影响SCR催化剂催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统，提高了烟气与氨气的混合效果，使烟气与氨气的混合气穿过脱硝催化剂时的流动路径延长，提高脱硝催化剂催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统，包括圆柱形箱体，所述箱体的顶部具有开口，在箱体顶部的开口处连接有盖体；所述箱体的两侧分别设置有矩形烟气进气管，且两个烟气进气管与箱体的连通处不正对设置；在烟气进气管内部竖直设置有氨气喷管，所述氨气喷管的顶端向上穿过烟气进气管的顶部后与外部氨气供应管道连通，位于烟气进气管内部的氨气喷管上设置有若干组氨气出口；在箱体内部设置有圆环形结构的脱硝催化剂，且圆环形结构脱硝催化剂与箱体同轴布置，圆环形结构脱硝催化剂的顶部和底部分别与盖体和箱体接触连接，与圆环形结构脱硝催化剂的内圈对应的箱体底部设置有烟气排气口，在烟气排气口处设置烟气排气管；在圆环形结构脱硝催化剂的内部设置有多个导流隔板，多个导流隔板均匀周向布置，烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板之间的脱硝催化剂中流动。
作为本发明的进一步优选，所述氨气喷管与烟气进气管的顶部转动密封连接，所述氨气喷管的顶端通过旋转接头与外部氨气供应管道连通，在烟气进气管的顶部设置用于驱动氨气喷管旋转的驱动装置；用以使氨气喷管一边旋转一边向烟气进气管内部喷射氨气，喷射氨气的效果好，喷射的覆盖面大，有利于氨气与烟气的混合。
作为本发明的进一步优选，在烟气进气管的内底部设置轴承座，氨气喷管的底端通过轴承与轴承座转动连接；提高氨气喷管在旋转时的稳定性。
作为本发明的进一步优选，在氨气喷管与箱体之间的烟气进气管上设置静态混合器；有效提高氨气与烟气的混合效果。
作为本发明的进一步优选，所述若干组氨气出口均匀周向设置在氨气喷管上，每组氨气出口包括多个喷孔，所述多个喷孔等距离间隔沿氨气喷管轴向布置；用以将氨气均匀的喷射在烟气进气管内部。
作为本发明的进一步优选，相邻两组氨气出口的多个喷孔交错布置；提高若干组氨气出口喷射氨气时的喷射面，使氨气与烟气更好的混合。
作为本发明的进一步优选，所述导流隔板是S形结构；使烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板之间的脱硝催化剂中以S形路径流动，从而使烟气与氨气的混合气穿过脱硝催化剂时的流动路径延长，提高脱硝催化剂催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
作为本发明的进一步优选，在箱体内底部设置有与圆环形结构脱硝催化剂的内圆周面对应配合的内侧凸起环结构，以及与圆环形结构脱硝催化剂的外圆周面对应配合的外侧凸起环结构，圆环形结构脱硝催化剂的底部被限制在箱体内底部的内侧凸起环结构与外侧凸起环结构之间；便于箱体对圆环形结构脱硝催化剂进行限位和固定。
作为本发明的进一步优选，在盖体上也设置有与圆环形结构脱硝催化剂的内圆周面对应配合的内侧凸起环结构，以及与圆环形结构脱硝催化剂的外圆周面对应配合的外侧凸起环结构，圆环形结构脱硝催化剂的顶部被限制在盖体的内侧凸起环结构与外侧凸起环结构之间；便于盖体对圆环形结构脱硝催化剂进行限位和固定。
作为本发明的进一步优选，所述盖体具有法兰结构并与箱体通过螺栓连接，在盖体与箱体之间设置有密封垫，提高两者之间连接后的密封性；而盖体与箱体通过螺栓连接，使盖体与箱体之间可以完全脱离，便于后期对圆环形结构脱硝催化剂进行维护和更换。
本发明的有益之处在于：
外部排烟系统的排烟风机启动后，经除尘过滤装置除尘后的烟气受负压作用进入烟气进气管，此时，驱动装置驱动氨气喷管旋转，用以使氨气喷管一边旋转一边向烟气进气管内部喷射氨气，喷出的氨气与烟气在烟气进气管中混合紊流，然后流入静态混合器实现二次混合紊流，得到烟气与氨气的混合气，从而提高了烟气与氨气的混合效果；两个烟气进气管中的烟气与氨气的混合气分别流入箱体内部，并环绕箱体内部圆环形结构脱硝催化剂的外圆周面流动，因负压作用，烟气与氨气的混合气穿过圆环形结构脱硝催化剂进入圆环形结构脱硝催化剂的内圈中，最终由烟气排气管排出；烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板之间的脱硝催化剂中以S形路径流动，从而使烟气与氨气的混合气穿过脱硝催化剂时的流动路径延长，提高脱硝催化剂催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
附图说明
图1是本发明正视结构示意图；
图2是本发明俯视结构示意图；
图3是本发明箱体内部圆环形结构脱硝催化剂的结构示意图；
图4是本发明烟气进气管内部的氨气喷管结构示意图；
图5是本发明氨气喷管的横截面结构示意图；
图中附图标记的含义：
1-箱体，2-盖体，3-烟气进气管，4-氨气喷管，5-脱硝催化剂，6-烟气排气口，7-烟气排气管，8-导流隔板，9-驱动装置，10-轴承座，11-内侧凸起环结构，12-外侧凸起环结构，13-静态混合器，14-喷孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
如图1-5所示，本实施例是一种用于提高水泥窑炉烟气中氮氧化物去除率的脱硝系统，包括圆柱形箱体1，箱体1的顶部具有开口，在箱体1顶部的开口处连接有盖体2；箱体1的两侧分别设置有矩形烟气进气管3，且两个烟气进气管3与箱体1的连通处不正对设置；在烟气进气管3内部竖直设置有氨气喷管4，氨气喷管4的顶端向上穿过烟气进气管3的顶部后与外部氨气供应管道连通，位于烟气进气管3内部的氨气喷管4上设置有四组氨气出口；在箱体1内部设置有圆环形结构的脱硝催化剂5，且圆环形结构脱硝催化剂5与箱体1同轴布置，圆环形结构脱硝催化剂5的顶部和底部分别与盖体2和箱体1接触连接，与圆环形结构脱硝催化剂5的内圈对应的箱体1底部设置有烟气排气口6，在烟气排气口6处设置烟气排气管7；在圆环形结构脱硝催化剂5的内部设置有多个导流隔板8，多个导流隔板8均匀周向布置，烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板8之间的脱硝催化剂5中流动；本实施例中导流隔板8是S形结构，使烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板8之间的脱硝催化剂5中以S形路径流动，从而使烟气与氨气的混合气穿过脱硝催化剂5时的流动路径延长，提高脱硝催化剂5催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
本实施例中，氨气喷管4与烟气进气管3的顶部转动密封连接，氨气喷管4的顶端通过旋转接头与外部氨气供应管道连通，在烟气进气管3的顶部设置用于驱动氨气喷管4旋转的驱动装置9；用以使氨气喷管4一边旋转一边向烟气进气管3内部喷射氨气，喷射氨气的效果好，喷射的覆盖面大，有利于氨气与烟气的混合。
本实施例在烟气进气管3的内底部设置轴承座10，氨气喷管4的底端通过轴承与轴承座10转动连接；提高氨气喷管4在旋转时的稳定性。
本实施例在氨气喷管4与箱体1之间的烟气进气管3上设置静态混合器13；有效提高氨气与烟气的混合效果。
本实施例中，四组氨气出口均匀周向设置在氨气喷管4上，每组氨气出口包括多个喷孔14，多个喷孔14等距离间隔沿氨气喷管4轴向布置；用以将氨气均匀的喷射在烟气进气管3内部；在实际应用时，位于烟气进气管3内部的氨气喷管4上也可以设置若干组氨气出口；相邻两组氨气出口的多个喷孔14交错布置；提高若干组氨气出口喷射氨气时的喷射面，使氨气与烟气更好的混合。
本实施例在箱体1内底部设置有与圆环形结构脱硝催化剂5的内圆周面对应配合的内侧凸起环结构11，以及与圆环形结构脱硝催化剂5的外圆周面对应配合的外侧凸起环结构12，圆环形结构脱硝催化剂5的底部被限制在箱体1内底部的内侧凸起环结构11与外侧凸起环结构12之间；便于箱体1对圆环形结构脱硝催化剂5进行限位和固定。
本实施例在盖体2上也设置有与圆环形结构脱硝催化剂5的内圆周面对应配合的内侧凸起环结构，以及与圆环形结构脱硝催化剂5的外圆周面对应配合的外侧凸起环结构，圆环形结构脱硝催化剂5的顶部被限制在盖体2的内侧凸起环结构与外侧凸起环结构之间；便于盖体2对圆环形结构脱硝催化剂5进行限位和固定。
在实际应用时，盖体2具有法兰结构并与箱体1通过螺栓连接，在盖体2与箱体1之间设置有密封垫，提高两者之间连接后的密封性；而盖体2与箱体1通过螺栓连接，使盖体2与箱体1之间可以完全脱离，便于后期对圆环形结构脱硝催化剂5进行维护和更换。
本实施例的工作过程及原理如下：
外部排烟系统的排烟风机启动后，经除尘过滤装置除尘后的烟气受负压作用进入烟气进气管3，此时，驱动装置9驱动氨气喷管4旋转，用以使氨气喷管4一边旋转一边向烟气进气管3内部喷射氨气，喷出的氨气与烟气在烟气进气管3中混合紊流，然后流入静态混合器13实现二次混合紊流，得到烟气与氨气的混合气，从而提高了烟气与氨气的混合效果；两个烟气进气管3中的烟气与氨气的混合气分别流入箱体1内部，并环绕箱体1内部圆环形结构脱硝催化剂5的外圆周面流动，因负压作用，烟气与氨气的混合气穿过圆环形结构脱硝催化剂5进入圆环形结构脱硝催化剂5的内圈中，最终由烟气排气管7排出；烟气与氨气的混合气在相邻两个导流隔板8之间的脱硝催化剂5中以S形路径流动，从而使烟气与氨气的混合气穿过脱硝催化剂5时的流动路径延长，提高脱硝催化剂5催化去除烟气中氮氧化物的效果和效率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，否则术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点；本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
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