一种水泥窑尾烟气处置系统及窑尾除尘器

摘要

本实用新型涉及水泥窑尾烟气的尘硝(即粉尘颗粒物和氮氧化物)处理，特别涉及一种水泥窑尾烟气处置系统及窑尾除尘器。窑尾除尘器，内部设有可开闭的内部通路，用于在开启时将窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口直接连通，或者，窑尾除尘器的外部设有可开闭的外部通路，用于在开启时使水泥窑尾烟气绕过窑尾除尘器内的除尘结构。一种水泥窑尾烟气处置系统，包括用于使水泥窑尾烟气满足排放要求的前部除尘装置，还包括依次设置在前部除尘装置下游的原料磨和/或选粉机、窑尾除尘器；还包括切换支路，用于使水泥窑尾烟气选择性地通向原料磨和/或选粉机或直接通向窑尾除尘器。本实用新型能够解决现有的水泥窑尾烟气处置系统耗电量较大的问题。

说明书

技术领域

本实用新型涉及水泥窑尾烟气的尘硝(即粉尘颗粒物和氮氧化物)处理，特别涉及一种水泥窑尾烟气处置系统及窑尾除尘器。

背景技术

水泥工业是一项高污染、高能耗产业，其粉尘颗粒物、氮氧化物排放均占工业领域污染排放的较大比例，需要通过水泥窑尾烟气处置系统进行除尘、脱硝处理。现有的水泥窑尾烟气处置系统如授权公告号为CN214552547U的中国实用新型专利公开的一种前置式水泥窑高温高尘烟气SCR脱硝装置，上述专利中的脱硝装置包括依次连接的回转窑、分解炉、多级预热器，多级预热器的烟气出气管道接入SCR脱硝反应系统；生产时，从多级预热器出来后的烟气(温度约为320℃～360℃，含尘量约为100g/Nm

随着国家对水泥窑氮氧化物排放标准的提高，现有技术中可以通过一些方式在窑尾之前就完成水泥窑尾烟气的尘硝处理，将烟气中的大部分粉尘颗粒物和氮氧化物除去，实现粉尘颗粒物和氮氧化物超低排放。例如申请公布号为CN114432860A的中国发明专利申请公开的水泥烟气硫、硝、尘协同脱除方法，采用脱硝除尘一体化设备对水泥窑尾烟气进行尘硝处理，其中金属滤袋采用极精细的金属纤维丝，通过无纺铺制、真空烧结、静压等工艺制成，过滤精度高，能实现5mg/Nm

经过尘硝处理后的水泥窑尾烟气仍有较高的温度，为了提高能源利用率，一般会将经过尘硝处理后的水泥窑尾烟气通向余热发电装置(即余热锅炉)，然后再通过原料磨和选粉机。但是，原料磨和选粉机工作时，会再次使水泥窑尾烟气中出现粉尘颗粒物，因此，虽然经过脱硝除尘一体化设备处理后的水泥窑尾烟气已能够满足排放需求，但是窑尾除尘器仍需保留、不能拆除，用于去除因原料磨和选粉机工作而产生的粉尘颗粒物。这样，窑尾除尘器设备阻力存在，仍然会导致引风机耗费大量电能。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种水泥窑尾烟气处置系统，解决现有的水泥窑尾烟气处置系统耗电量较大的问题。本实用新型的一个目的是提供一种窑尾除尘器，解决现有的水泥窑尾烟气处置系统耗电量较大的问题。

本实用新型中窑尾除尘器采用如下技术方案：

窑尾除尘器，窑尾除尘器的内部设有可开闭的内部通路，用于在开启时将窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口直接连通，或者，窑尾除尘器的外部设有可开闭的外部通路，用于在开启时使水泥窑尾烟气绕过窑尾除尘器内的除尘结构。

上述技术方案的有益效果是，通过设置内部通路或外部通路，由于前部除尘装置已经能够使水泥窑尾烟气满足排放要求，因此可以在不需要开启原料磨和/或选粉机时使烟气直接绕过窑尾除尘器内的除尘结构，从而避免窑尾除尘器内的除尘结构导致的阻力，大大减小引风机所消耗的电能，与现有技术中烟气必须从窑尾除尘器通过相比，能够解决现有的水泥窑尾烟气处置系统耗电量较大的问题。

作为一种进一步限定的技术方案：窑尾除尘器包括与除尘进气口连通的进气烟道、与除尘出气口连通的出气烟道，进气烟道与出气烟道通过烟道隔板相互隔离；所述烟道隔板上设有可开闭的内旁路阀门，用于在开启时将窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口直接连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，在烟道隔板设置内旁路阀门结构简单，不占用外部空间，结构紧凑。

作为一种进一步限定的技术方案：内旁路阀门为沿垂直于烟道隔板的板面的轴线转动布置的摆动开启式阀门、沿烟道隔板的板面平移开启的平移开启式阀门或者沿平行于烟道隔板的板面的轴线转动布置的转动开启式阀门。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于内旁路阀门的设置。

作为一种进一步限定的技术方案：所述烟道隔板为倾斜隔板，进气烟道与出气烟道靠近烟道隔板的一侧为楔形。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于提高烟气流通面积，降低风阻。

作为一种进一步限定的技术方案：所述外部通路包括外部旁通管路，外部旁通管路的两端分别设有第一旁通阀和第二旁通阀；窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口分别设有除尘进口阀和除尘出口阀，外部旁通管路的一端与除尘进口阀远离除尘进气口的一侧连通，另一端与除尘出口阀远离除尘出气口的一侧连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于对现有的窑尾除尘器进行外部改造。

本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统采用如下技术方案：

一种水泥窑尾烟气处置系统，包括用于使水泥窑尾烟气满足排放要求的前部除尘装置，还包括依次设置在前部除尘装置下游的原料磨和/或选粉机、窑尾除尘器；还包括切换支路，用于使水泥窑尾烟气选择性地通向原料磨和/或选粉机或直接通向窑尾除尘器；窑尾除尘器的内部设有可开闭的内部通路，用于在开启时将窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口直接连通，或者，窑尾除尘器的外部设有可开闭的外部通路，用于在开启时使水泥窑尾烟气绕过窑尾除尘器内的除尘结构。

上述技术方案的有益效果是，通过设置内部通路或外部通路，由于前部除尘装置已经能够使水泥窑尾烟气满足排放要求，因此可以在不需要开启原料磨和/或选粉机时使烟气直接绕过窑尾除尘器内的除尘结构，避免窑尾除尘器内的除尘结构导致的阻力，大大减小引风机所消耗的电能，配合切换支路使用，与现有技术中烟气必须从窑尾除尘器通过相比，能够解决现有的水泥窑尾烟气处置系统耗电量较大的问题。

作为一种进一步限定的技术方案：窑尾除尘器包括与除尘进气口连通的进气烟道、与除尘出气口连通的出气烟道，进气烟道与出气烟道通过烟道隔板相互隔离；所述烟道隔板上设有可开闭的内旁路阀门，用于在开启时将窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口直接连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，在烟道隔板设置内旁路阀门结构简单，不占用外部空间，结构紧凑。

作为一种进一步限定的技术方案：内旁路阀门为沿垂直于烟道隔板的板面的轴线转动布置的摆动开启式阀门、沿烟道隔板的板面平移开启的平移开启式阀门或者沿平行于烟道隔板的板面的轴线转动布置的转动开启式阀门。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于内旁路阀门的设置。

作为一种进一步限定的技术方案：所述烟道隔板为倾斜隔板，进气烟道与出气烟道靠近烟道隔板的一侧为楔形。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于提高烟气流通面积，降低风阻。

作为一种进一步限定的技术方案：所述外部通路包括外部旁通管路，外部旁通管路的两端分别设有第一旁通阀和第二旁通阀；窑尾除尘器的除尘进气口和除尘出气口分别设有除尘进口阀和除尘出口阀，外部旁通管路的一端与除尘进口阀远离除尘进气口的一侧连通，另一端与除尘出口阀远离除尘出气口的一侧连通。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，便于对现有的窑尾除尘器进行外部改造。

作为一种进一步限定的技术方案：切换支路包括设有所述原料磨和/或选粉机的第一切换支路、连接至窑尾除尘器的第二切换支路，第一切换支路和第二切换支路并联布置，第一切换支路和第二切换支路上分别设有第一切换阀和第二切换阀。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，能够更好地控制烟气的流动。

作为一种进一步限定的技术方案：第一切换支路的首尾两端分别设有一处第一切换阀。

作为一种进一步限定的技术方案：水泥窑尾烟气处置系统包括尘硝一体式装置，由除尘模块和SCR处理模块集成为一体；所述前部除尘装置由尘硝一体式装置的除尘模块形成。

上述进一步限定的技术方案的有益效果是，有利于节省空间。

作为一种进一步限定的技术方案：除尘模块的除尘性能能够满足除尘后的烟气的粉尘颗粒物浓度≤10mg/m

附图说明

图1是本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例1的结构示意图；

图2是图1中尘硝一体化处理装置的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是图1中窑尾除尘器的结构示意图；

图5是图4的侧视图；

图6是图4中的窑尾除尘器处于除尘模式和内旁路模式时的工作原理对比图；

图7是本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例2的结构示意图。

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：10、回转窑；20、分解炉；21、还原剂供给装置；30、多级预热器；40、尘硝一体化处理装置；41、除尘模块；42、高温高尘进气口；43、金属滤袋；44、金属滤袋脉冲喷吹清灰装置；45、SCR处理模块；46、多层SCR脱硝催化单元；50、余热发电装置；51、高温风机；61、原料磨；62、选粉机；70、窑尾除尘器；71、滤袋室；72、净气室；73、除尘滤袋；74、除尘滤袋脉冲喷吹清灰装置；75、烟道隔板；76、内旁路阀门；77、进气烟道；78、出气烟道；79、除尘进气口；710、进气阀门；711、除尘出气口；712、出气阀门；81、第一切换阀；82、第二切换阀；84、第一旁通阀；85、第二旁通阀；86、除尘进口阀；87、除尘出口阀；90、烟囱；91、引风机。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型进一步地详细描述。

本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例1：

如图1所示，一种水泥窑尾烟气处置系统包括依次连接的分解炉20、多级预热器30、尘硝一体化处理装置40，还包括余热发电装置50、原料磨61、选粉机62和窑尾除尘器70。作为成熟的水泥生产设备和工艺，分解炉20和多级预热器30依次连接在回转窑10的出口，多级预热器30从上至下依次为C1级预热器、C2级预热器、C3级预热器、C4级预热器、C5级预热器，用于实现物料的预热，分解炉20用于实现对物料的预分解。余热发电装置50、原料磨61、选粉机62也是水泥生产工艺中的成熟设备，具体结构此处不再详细说明。窑尾除尘器70通过引风机91连接至烟囱90，实现净化后的烟气的排放。

与现有技术中的SNCR+SCR处理工艺设置两套还原剂供给系统分别向SNCR和SCR脱硝工艺单独供应还原剂不同，本实用新型中仅在分解炉20的顶部连接还原剂供给装置21，还原剂通过喷枪直接喷到分解炉20内，使系统内SNCR处理步骤和SCR处理步骤共用同一路还原剂，简化了还原剂供给系统；同时，SNCR处理步骤去除了烟气中大量氮氧化物，降低了后面SCR处理步骤的负荷；分解炉20内未反应的氨和氮氧化物可以在经过多级预热器30时充分混合，避免了SCR处理步骤因氨和氮氧化物混合不充分而影响脱硝效率，也避免了重复供氨导致的氨逃逸超标、还原剂浪费的问题。在其他实施例中，还原剂供给装置21也可以连接到分解炉20顶部的出气口外部的烟道上。

SCR处理步骤与粉尘颗粒物的处理均是在尘硝一体化处理装置40中完成，尘硝一体化处理装置包括一体设置的除尘模块41和SCR处理模块45。如图2和图3，除尘模块41采用金属袋式除尘模块41，包括位于最底部的灰斗(图中未标记，即尘硝一体化处理装置40底部的圆台形状表示的结构)、位于侧面底部的高温高尘进气口42、位于内部的金属滤袋43以及对应于金属滤袋43顶部设置的金属滤袋脉冲喷吹清灰装置44。金属袋式除尘模块41的基本架构与现有技术中的袋式除尘器相同，主要区别在于将现有的化纤滤袋替换为了金属滤袋43，从而能够实现耐高温性能，可以满足SCR处理步骤处于260-350℃最佳催化还原反应温度区间，保证较高的脱硝效率。金属滤袋43的结构为现有技术，例如申请公布号为CN112957842A的中国发明专利申请中公开的袋式除尘器采用的金属滤袋43、授权公告号为CN216259711U的中国实用新型专利中公开的一种新型扁带金属滤袋43。金属滤袋脉冲喷吹清灰装置44用于对滤袋进行气体喷吹以实现清理，其结构也为现有技术。SCR处理模块45设置在除尘模块41的上方，内部设有多层SCR脱硝催化单元46，其结构也为现有技术。除尘模块41和SCR处理模块45采用一体化结构能够适应窑尾极为紧张的布置空间，减少占地面积，并且简化了管路连接。袋式除尘模块41能够去除烟气中绝大部分粉尘颗粒物，除尘后的烟气的粉尘颗粒物浓度≤10mg/m

另外，经过尘硝一体化处理装置40除尘、脱硝后的烟气的粉尘颗粒物和氮氧化物能够实现低排放，避免了氮氧化物对下游设备的腐蚀。由于烟气中的粉尘颗粒物显著降低，也能够降低下游系统的阻力，使得余热发电装置50的余热发电效率更高，底部不会有粉尘聚集，余热发电装置50附带的输灰系统不需开放，能够节约电能。

经过余热发电装置50进行余热发电后的烟气，经过高温风机51后分为两个支路，形成三通支路形式的切换支路，用于实现烟气通向原料磨61和直接通向窑尾除尘器70的切换。第一切换支路上设有原料磨61、选粉机62，首尾两端分别设有一处第一切换阀81，第二切换支路上设有第二切换阀82。第一切换支路与第二切换支路为并联支路，末端均连接至窑尾除尘器70。窑尾除尘器70的内部设有用于将窑尾除尘器70的除尘进气口79和除尘出气口711直接连通的内部通路，具体地：如图4和图5，窑尾除尘器70包括位于最底部的灰斗、位于窑尾除尘器70内部的前后两侧的滤袋室71，以及位于各滤袋室71顶部的净气室72，滤袋室71内设有除尘滤袋73，除尘滤袋73顶部设有对应于滤袋内腔的除尘滤袋脉冲喷吹清灰装置74；两滤袋室71之间的空间被倾斜的烟道隔板75分隔为进气烟道77和出气烟道78，进气烟道77上设有除尘进气口79，进气烟道77与滤袋室71之间设有进气阀门710，出气烟道78上设有除尘出气口711，出气烟道78与净气室72之间设有出气阀门712；烟道隔板75上设有内旁路阀门76，内旁路阀门76可以为沿垂直于烟道隔板75的板面的轴线转动布置的摆动开启式阀门、沿烟道隔板75的板面平移开启的平移开启式阀门、沿平行于烟道隔板75的板面的轴线转动布置的转动开启式阀门等。上述结构除内旁路阀门76之外均为现有技术，可以在现有的窑尾除尘器70的基础上改造而成。

系统运行时，通过还原剂供给装置21的喷枪向分解炉20内喷洒适量脱硝还原剂氨水，在分解炉20内进行SNCR非催化还原反应，将分解炉20内的烟气中大部分氮氧化物还原成氮气和水，使烟气中的氮氧化物浓度降低至400mg/m

根据原料供应需求，如图1，原料磨61、选粉机62开启时，第一切换阀81开启，第二切换阀82关闭，烟气从第一切换阀81经过，依次进入原料磨61、选粉机62对物料进行预热并从第二切换阀82排向窑尾除尘器70。由于预热的过程会导致烟气中再次产生粉尘，如图6中的(a)情况，此时将内旁路阀门76关闭、进气阀门710和出气阀门712开启，除尘进气口79进入的烟气进入滤袋室71对粉尘进行过滤，过滤后进入净气室72并通过除尘出气口711排出，经过引风机91后由烟囱90排放。

原料磨61、选粉机62关闭时，第一切换阀81关闭，第二切换阀82开启，烟气从第二切换阀82经过，由于烟气经过尘硝一体化处理装置40除尘后烟气的粉尘颗粒物已经能够实现低排放，且烟气不进入原料磨61、选粉机62时也不会再次产生粉尘、不需再次除尘，此时烟气直接排向窑尾除尘器70，如图6中的(b)情况，窑尾除尘器70上的内旁路阀门76开启、进气阀门710和出气阀门712关闭，除尘进气口79进入的烟气从内旁路阀门76通过后直接从除尘出气口711排出，经过引风机91后由烟囱90排放。由于烟气不需经过滤袋室71和除尘滤袋73，相较于常规袋式除尘器需要从滤袋室71和滤袋中通过，烟气在窑尾除尘器70内的阻力能够由1200Pa降低至不高于200Pa，显著降低了引风机91的负荷，能够起到明显的节约电耗的作用。以5000吨/天的水泥生产线为例，每年可节省的电量约为250万度，能够实现较为明显的节能降耗。

本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，窑尾除尘器70的内部设有用于将窑尾除尘器70的除尘进气口79和除尘出气口711直接连通的内部通路。而本实施例中，窑尾除尘器70的外部设有用于将窑尾除尘器70的除尘进气口79和除尘出气口711直接连通的外部通路。具体地，如图7，窑尾除尘器70的除尘进气口79处设有四通结构，四通结构分别与窑尾除尘器70的除尘进气口79、选粉机62、第二切换阀82、外部旁通烟道连接，与窑尾除尘器70的除尘进气口79相连的烟道上设有除尘进口阀86，外部旁通烟道上设有与除尘进气口79对应的第一旁通阀84、与除尘出气口711对应的第二旁通阀85，窑尾除尘器70的除尘出气口711于引风机91之间设有除尘出口阀87。烟气不需经过窑尾除尘器70时，关闭除尘进口阀86、除尘出口阀87，打开第一旁通阀84、第二旁通阀85，烟气即可直接通过引风机91排至烟囱90。上述结构可以在现有的窑尾除尘器70的基础上改造而成。

本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，设置在窑尾除尘器70外部的外部通路包括外部旁通管路、第一旁通阀和第二旁通阀。而本实施例中，仅在外部旁通管路上与窑尾除尘器70的除尘进气口79对应的位置设有一处阀门以实现外部通路的开闭。

除尘模块41和SCR处理模块45为一体式结构，设置在一个一体化设备上。而本实施例中，除尘模块41和SCR处理模块45相互独立，分开布置，两者之间通过烟道连接。

在本实用新型中一种水泥窑尾烟气处置系统的其他实施例中，尘硝一体化处理装置40也采用其他形式，例如申请公布号为CN114432860A的中国发明专利申请公开的水泥烟气硫、硝、尘协同脱除方法中采用的脱硝除尘一体化设备。另外，在其他实施例中，用于对水泥窑尾烟气进行除尘处理以使粉尘颗粒物满足排放要求的前部除尘装置也可以采用其他形式，例如现有技术中采用的纤维布袋除尘器，由于纤维布袋除尘器的耐高温性能有限，因此相应的SCR脱硝工艺为中低温催化剂脱硝工艺。当然，采用中低温催化剂脱硝工艺时原料磨61和/或选粉机62的预热效果会受到限制。

本实用新型中窑尾除尘器的实施例即上述一种水泥窑尾烟气处置系统的实施例1或2或3中所述的窑尾除尘器，此处不再重复说明。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。