[发明专利]一种水泥窖烟气脱硝装置及其使用方法

权利要求书

1.一种水泥窖烟气脱硝装置，包括氨气源（7），其特征在于，还包括沿烟气走向依次连接的窖尾烟道（1）、SNCR脱硝反应单元（2）、预热器（3）、低温除尘单元（4）、SCR脱硝反应单元（5）和烟囱（6），所述SNCR脱硝反应单元（2）包括第一混合器（21）；所述SCR脱硝反应单元（5）包括沿烟气走向依次连接的第二混合器（51）和SCR反应器（52）；氨气源（7）分别向所述第一混合器（21）和所述第二混合器（51）内喷射氨气；所述低温除尘单元（4）包括低温除尘器（42）和热交换装置（41）；所述热交换装置（41）由下至上依次包括第一热交换部（100）和第二热交换部（200），双螺旋导热管（300）固定设于所述第二热交换部（200）下方并延伸至所述第一热交换部（100）内，低温烟气经所述双螺旋导热管（300）流出所述热交换装置（41）；所述第一热交换部（100）为旋风分离器结构，包括分离器本体（101）、灰斗（102）和热气入口管（103），所述分离器本体（101）的中心处设有连通第二热交换部（200）的第一中心管（104）；所述第一中心管（104）下方设有阻挡烟气颗粒向所述双螺旋导热管（300）扩散的导热防护机构，所述导热防护机构呈镂空的圆筒状，所述导热防护机构包括圆周等距设于所述第一中心管（104）下端面的多个竖直导热管（105），以及与多个所述竖直导热管（105）连通的螺旋导热管（106），所述螺旋导热管（106）与第一热交换部（100）内产生的旋流风的螺旋方向一致，所述竖直导热管（105）和所述螺旋导热管（106）上均设有与其连通的烟气捕捉部（107），所述烟气捕捉部（107）沿旋流风的螺旋方向排列；所述烟气捕捉部（107）具有多级斜面结构，并沿所述导热防护机构径向外倾；所述烟气捕捉部（107）包括一个棱形的平面部（108），所述平面部（108）的相邻两条侧棱边旋转180°后形成第一曲面部（109）和第二曲面部（110）；所述第一曲面部（109）的顶端、所述第一曲面部（109）与所述第二曲面部（110）以及所述平面部（108）相交处均设有V型的捕捉口（111），所述捕捉口（111）与烟气捕捉部（107）的空腔（113）连通，所述第二曲面部（110）远离所述第一曲面部（109）的一端设有连接部（112），所述连接部（112）固定于所述竖直导热管（105）或螺旋导热管（106）的侧壁，所述空腔（113）与所述竖直导热管（105）或所述螺旋导热管（106）连通。

2.根据权利要求1所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述热交换装置（41）的热气入口管（103）连接所述预热器（3）的烟气出口，热气出口管（204）连接所述低温除尘器（42）的烟气入口，冷气入口管（202）连接所述低温除尘器（42）的烟气出口，冷气出口管（203）连接所述SCR脱硝反应单元（5）的第二混合器（51）的烟气入口。

3.根据权利要求2所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述第二热交换部（200）包括密封的壳体（201），连接于所述壳体（201）上的冷气入口管（202）、冷气出口管（203）和热气出口管（204），所述壳体（201）内设有上下相邻且烟气流动方向相反的冷气流入区（218）和热气流出区（219）。

4.根据权利要求3所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，所述第一混合器（21）包括第一混合器本体（400）和分别设于所述第一混合器本体（400）长度方向两端的第一蜗壳入口管（500）和第二蜗壳入口管（600），氨气和烟气分别通过第一蜗壳入口管（500）和第二蜗壳入口管（600）在第一混合器本体（400）内形成逆向对流的旋流。

5.根据权利要求4所述的一种水泥窖烟气脱硝装置，其特征在于，在所述SNCR脱硝反应单元（2）和所述SCR脱硝反应单元（5）的出口烟道上分别设置氨检测仪（9）；在所述SNCR脱硝反应单元（2）的入口烟道和出口烟道上、所述SCR脱硝反应单元（5）的入口烟道和出口烟道上分别设置烟气检测仪（8）；在所述热交换装置（41）的热气出口端烟道、冷气出口端烟道和冷气入口端烟道上以及所述SCR反应器（52）的出口烟道上分别设置流量控制阀（10）和排风装置（11）；烟气检测仪（8）、氨检测仪（9）、流量控制阀（10）和排风装置（11）均连接PLC控制器，PLC控制器连接HMI。

6.根据权利要求5所述的一种水泥窖烟气脱硝装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100、通过HMI设定工艺参数，PLC控制器控制流量控制阀（10）和排风装置（11），根据工艺参数调节烟气流量和流速；

步骤S200、在烟气温度为980±50℃处设置SNCR脱硝反应单元（2）的第一混合器（21），氨气源（7）向第一混合器（21）内喷入氨气，氨气与烟气混合反应进行一次脱硝；

步骤S300、在烟气温度为700-800℃处设置预热器（3），经一次脱硝后的烟气进入预热器（3），控制预热器（3）出口烟气温度为400±50℃；

步骤S400、在预热器（3）的出口烟道上设置热交换装置（41），烟气在热交换装置（41）内进行一次除尘和热交换，在热交换装置（41）热气出口管（204）的出口烟道上设置余热利用设备（43），将烟气余热充分利用后烟气温度降为150℃以下，在余热利用设备（43）的出口烟道上设置低温除尘器（42）进行二次除尘，二次除尘后流出的低温烟气进入热交换装置（41）的冷气入口管（202），低温烟气在热交换装置（41）内进行热交换后从冷气出口管（203）流出，控制冷气出口管（203）的出口烟气温度为250±50℃；

步骤S500、热交换装置（41）的冷气出口管（203）连接SCR脱硝反应单元（5）的第二混合器（51），氨气源（7）向第二混合器（51）喷入氨气，氨气与冷气出口管（203）流出的烟气混合后进入SCR反应器（52）内进行二次脱硝；

步骤S600、经二次脱硝后的烟气从烟囱（6）排放。