[发明专利]水泥分解炉SNCR法脱硝系统的氨水喷洒方法和喷洒装置

说明书

技术领域

本发明涉及水泥分解炉SNCR法脱硝系统的氨水喷洒方法和氨水喷洒装置。

背景技术

目前，工业生产对氮氧化物（NO_X）的排放，水泥生产已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大NO_X排放行业，严重影响环境，因此对水泥生产过程中的脱硝已迫在眉睫。选择性非催化还原（SNCR）是不需要催化剂作用的烟气脱硝技术，将还原剂喷入水泥分解炉中下位置的脱硝反应温度区域（通常为850℃~1050℃）实现将NO_X还原为N₂。常用的脱硝还原剂为氨水。在分解炉下部设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行。分解炉中下部位温度为850℃~1050℃的反应温度区域，是常用的设置喷氨单元的位置。

喷氨雾滴或液滴和气液混合是SNCR脱硝工艺的核心技术之一，若氨水无法和烟气充分混合，就无法达到较高的脱硝效率，同时还会导致较高的氨逃逸率，引致二次污染。因此，在必须保证出口烟气NOx浓度达标的同时，还要将逃逸氨的浓度控制在较低水平。

喷入分解炉中的氨水雾滴或液滴的粒径对氨水和烟气混合的影响较复杂。粒径小的雾滴或液滴，由于刚性差，穿透能力小，穿透距离短，难以到达分解炉的径向中心位置，雾滴或液滴不能将氨水输送到分解炉的径向中心区域，混合效果差，导致脱硝率较低。提高雾滴或液滴的粒径虽可以增加穿透距离，使其能到达分解炉的径向中心，有效增加混合均匀性，但雾滴或液滴粒径较大时，雾滴或液滴蒸发所需的时间更长，在该温度反应区间内可能尚未蒸发完，即氨水在反应温度区间内的停留时间相对过短，特别是在温度较低的反应区域中更不能完全蒸发和参与反应，导致发生氨逃逸现象。例如目前已有采用的三层喷氨区域中，在下层高温喷氨区域中的大部分氨水雾滴或液滴都可以在整个反应区间内完全蒸发并与NOx反应，但在中、上层温度逐渐降低的喷氨区域中喷射的相同粒径的氨水雾滴或液滴，则大部分雾滴或液滴是在反应温度区域外完成蒸发过程，从而出现氨逃逸情况。目前在反应温度区域通常采用为单层氨水喷洒方式，氨水喷嘴的数量也有限，氨水喷出后的分布范围也较局限，因此难以实现NH₃和NOx的充分混合，即使少数的分解炉具有分层喷氨区域的形式，但各层喷出的氨水雾滴或液滴的粒径、流量都是相同的，喷氨嘴也是相同的，因此无法从根本上实现使NH₃和NOx的充分混合以提高脱硝率和避免氨逃逸的问题。

发明内容

针对上述情况，本发明提供了一种水泥分解炉SNCR法脱硝系统的氨水喷洒方法，以及可实现该方法的水泥分解炉SNCR法脱硝系统的一种氨水喷洒装置，使喷洒出的氨水雾滴或液滴在分解炉的反应温度区域中能实现更为充分、完全的蒸发和与烟气的混合、反应，提高脱硝效率，减少或避免氨逃逸的发生。

本发明水泥分解炉SNCR法脱硝系统的氨水喷洒方法，包括在水泥分解炉中850~1050℃的温度区域中，沿温度从高到低由至少分布在两个不同温度层面部位的氨水喷洒单元中分别设置的至少一个与氨水供给结构连接的氨水喷嘴喷洒氨水，且位于较高温度层面部位中的氨水喷洒单元中的氨水喷嘴喷出的雾滴或液滴粒径，应大于位于较低温度层面部位中的氨水喷洒单元中的氨水喷嘴喷出的雾滴或液滴粒径。其中，所述喷出的大小不同粒径雾滴或液滴，除最简单、方便的可以通过采用具有不同相应喷洒口径的喷嘴外，也可以采用和/或同时配合控制相应的喷洒压力、流速等方式实现。