一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法技术

一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法，利用现有水泥窑的窑尾袋式收尘器、多级预热器以及两者相连的窑尾烟气排烟管道，控制窑尾袋式收尘器过滤风速小于2.1m/min，向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，同时向排烟管道喷入含有过渡金属化合物的水剂，利用氨水或尿素溶液中极性分子作为前驱体快速吸收SO

【技术实现步骤摘要】
一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法
本专利技术涉及大气污染防治领域，具体涉及一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法。
技术介绍
水泥窑产生的SO2排放问题，主要是燃料含硫及水泥原料含硫造成，但新型干法水泥窑生产系统本身是一个脱硫系统，富含脱硫剂（CaCO3、CaO粉尘），其中燃料中的硫氧化成SO2后，随着烟气经过回转窑和预热器过程中，和烟气中的CaCO3、CaO粉尘发生脱硫反应；原料中的硫化矿（FeS）或低熔点硫酸盐在C4、C5预热器处氧化或分解产生的SO2，随着烟气在C3、C2、C1预热器以及后续的烟气排放管道及设备处反应，和烟气中的CaCO3、CaO粉尘发生脱硫反应；其中预热器中产生脱硫产物CaSO4随着生料粉一起运动（预热后进入回转窑，或随烟气排除C1预热器）；在排烟管道中产生的脱硫产物CaSO4一般在窑尾布袋收尘器一起收集后进入生料库，随后再和生料一起进入窑系统。由于CaSO4分解温度在1400度以上，所以可稳定实现脱硫，正常情况下，水泥窑产生的SO2排放量很低，一般不高于50mg/Nm3。但当燃料中硫和水泥原料中硫含量过高时（尤其水泥原料中硫含量过高），烟气中的CaCO3、CaO粉尘无法快速和SO2反应脱硫，导致烟气SO2反应超标。目前，在水泥窑炉上有很多脱硫工艺，如FGD湿法脱硫、氨法湿法/半干法、烟气喷钙法（干法），但这样脱硫工艺没有充分利用烟气中的CaCO3、CaO粉尘来脱硫，造成脱硫成本高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种充分利用烟气中的CaCO3、CaO粉尘的低成本、高可靠性、高脱硫效率的干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法，其特征在于：利用现有水泥窑的窑尾袋式收尘器、多级预热器以及两者相连的窑尾烟气排烟管道，控制窑尾袋式收尘器处过滤风速小于2.1m/min，向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，同时向排烟管道喷入含有过渡金属化合物的水剂，利用氨水或尿素溶液中极性分子作为前驱体快速吸收SO2并生成NH4HSO3，在含有过渡金属化合物的水剂作用下快速和O2（非极性分子）转化为NH4HSO4，而生成的NH4HSO4具有粘性，容易吸附CaCO3、CaO粉尘并发生反应，并置换出NH3，置换出的NH3继续作为前驱体参与反应，而生成稳定的CaSO4粉尘在袋式收尘器前收集并和生料一起进入生料库。进一步，所述的向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，可以是一次性或间断性或低流量连续性。进一步，所述的袋式收尘器采用耐酸耐碱的材质作为滤袋材料，所述的袋式收尘器内设置防腐层，减少NH4HSO3、NH4HSO4、(NH4)2SO4腐蚀影响。进一步，控制窑尾袋式收尘器温度在120-210度，确保酸露点和滤袋工作温度下，保证较高催化剂催化效果。进一步，所述的过渡金属化合物中过渡金属优选镧、铈、钐、钛、钒、铬、锰、铁或铜，经济性好。进一步，可向窑尾烟气管道中喷入表面活性剂和/或团聚剂，提高收尘器收尘效果。进一步，所述的窑尾烟气输送管道可以包括余热锅炉、增湿塔、高温风机、生料磨以及与上述部件相连的烟气管道。工作原理：本专利技术充分利用袋式收尘器内滤袋过滤前的空间和袋式收尘器的排烟管道，作为一个“脱硫反应容器”来进行脱硫，其中袋式收尘器的滤袋上有一层初始粉尘层（水泥窑中主要是CaO、CaCO3粉尘被截留在滤袋表面，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散及静电等效应的影响，久而久之会在除尘滤袋表面形成粉尘层，这层粉尘层具有辅助除尘的作用），同时烟气在这里流速慢（约35mm/s），99%以上的粉尘（包括硫酸氨类物）得到过滤并收集。由于SO2、SO3气态分子和固态CaO、CaCO3粉尘两相存在很大界膜效应，导致不能很好吸收SO2、SO3气态分子。本专利技术根据烟气SO2、SO3气态分子的含量，一次性适量喷入氨水或尿素作为前驱体使用；利用其中的NH3（三角锥型）极性分子、CO(NH2)2（弱）极性分子、H2O（强）极性分子，容易和SO2（V型）极性分子、SO3非极性分子在气态均相下，反应生成前驱体产物亚硫酸氢氨和硫酸的特点（在120-210℃下，不存在和烟气中CO2反应生成碳酸铵、碳酸氢铵以及亚硫酸铵），并通过加入过渡金属催化剂、助氧剂作用下，有效增强对烟气中O2（非极性分子）的反应能力，最终转化为硫酸氢铵；而硫酸氢铵具有粘附性，快速和CaO、CaCO3粉尘在高温下，通过布朗运动，快速进行酸碱反应，最后生成稳定的CaSO4和气态的NH3（沸点-33℃），其中NH3继续作为驱体参与反应，而CaSO4粉尘和催化剂在袋式收尘器前收集并和生料一起进入生料库。存在少量硫酸铵产物，这些产物在袋式收尘器前收集并和生料一起进入生料库，最终加入预热器后再次分解（硫酸铵分解温度280℃）成H2SO4分子和NH3分子，在强碱窑炉下，其中H2SO4分子迅速被吸收掉，NH3分子继续作为前驱体来吸附SO2。其中少量NH3气态分子逃逸出去，为了确保在“脱硫反应容器”中前驱体NH3量足够，可以后续间歇或持续少量加入氨水或尿素溶液来补充逃逸的NH3。本专利技术的有益效果：1.相对FGD采用消石灰悬浊液脱硫剂脱硫，本专利技术采用循环氨法+催化剂进行脱硫，大幅降低脱硫剂成本，同时氨的碱性比石灰石、消石灰强，且是极性气态分子，脱硫效果高；可实现99%以上脱硫；2.相对传统氨法主要在吸收塔靠氨来吸收二氧化硫，但在低温状态下（75度以下），也存在氨和二氧化碳（烟气中二氧化碳含量是二氧化硫的上百倍）反应，导致氨的利用效率严重低下，而本专利技术利用窑炉自身的CaO、CaCO3粉尘来实现循环脱硫，经济性大幅度提升，即发挥了氨法脱硫的优势，同时也利用FGD中石灰石脱硫的经济性特点；3.相对FGD存在大量湿石膏固态废物，本专利技术对外不产生固态废弃物；产生的脱硫产物CaSO4微粒可直接作为生料使用，在熟料制备水泥过程中，不仅对水泥质量无影响，而且提高水泥的早期强度。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1某河南5000t/d水泥厂，正常情况窑尾烟气SO2排放量稳定在70-100mg/m3，满足国家排放标准。随着2019年1月初河南省发布《河南省水泥行业转型发展行动方案》，要求2019年底企业熟料生产工序达到超低排放标准（SO2排放为35mg/m3），对达不到超低排放标准的一律关停。2019年11月进行技术改造采用本实施例方案后，其中SO2排放量稳定在10-20mg/m3，小于35mg/m3排放标准。本实施例方案如下：该工厂采用5级预热器，窑尾烟气从C1预热器中排出，流经余热锅炉（或增湿塔）、高温风机、（生料磨）、袋式收尘器、窑尾风机、烟囱后排入大气中；其中C1预热器处排出温度320-400℃，经过余热锅炉、高温风机后，初始烟气温度180℃，袋式收尘器采用大型布袋收尘器，滤袋采用耐酸碱的PTFE过滤袋，正常工况下收尘器处风速1.5m/min，为减少对余热锅炉影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法，其特征在于：利用现有水泥窑的窑尾袋式收尘器、多级预热器以及两者相连的窑尾烟气排烟管道，控制窑尾袋式收尘器处过滤风速小于2.1m/min，向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，同时向排烟管道喷入含有过渡金属化合物的水剂，利用氨水或尿素溶液中极性分子作为前驱体快速吸收SO

【技术特征摘要】
1.一种干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法，其特征在于：利用现有水泥窑的窑尾袋式收尘器、多级预热器以及两者相连的窑尾烟气排烟管道，控制窑尾袋式收尘器处过滤风速小于2.1m/min，向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，同时向排烟管道喷入含有过渡金属化合物的水剂，利用氨水或尿素溶液中极性分子作为前驱体快速吸收SO2并生成NH4HSO3，在含有过渡金属化合物的水剂作用下快速和O2转化为NH4HSO4，而生成的NH4HSO4具有粘性，容易吸附CaCO3、CaO粉尘并发生反应，并置换出NH3，置换出的NH3继续作为前驱体参与反应，而生成稳定的CaSO4粉尘在袋式收尘器前收集并和生料一起进入生料库。


2.根据权利要求1所述的干法水泥窑窑尾烟气脱硫方法，其特征在于：所述的向多级预热器或排烟管道中喷入氨水或尿素溶液，为一次性或间断性或低流量连续性。
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩建英，程功，韩建平，刘恩辉，孙瑞雪，丁彦春，
申请(专利权)人：湖南萃智咨询服务有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43