采用脫氮技術(shù)的新型干法水泥窯空氣分級(jí)燃燒系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)領(lǐng)域，涉及干法水泥熟料生產(chǎn)技術(shù)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及采用脫氮技術(shù)的新型干法水泥窯空氣分級(jí)燃燒系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)水泥企業(yè)近5000家，產(chǎn)量已連續(xù)多年位居世界首位。2013年全國(guó)累計(jì)水泥總產(chǎn)量24.14億噸，其中，新型干法水泥比重達(dá)到90%以上。截止2013年年底，新型干法水泥生產(chǎn)線已經(jīng)達(dá)到1700多條。
[0003]2013年全國(guó)水泥行業(yè)排放NOx約220萬(wàn)噸，約占工業(yè)源排放總量的10%左右，僅次于電力和機(jī)動(dòng)車尾氣排放，位居第三位，因此水泥行業(yè)氮氧化物減排在我國(guó)氮氧化物總量控制中占有很多重要地位。
[0004]氮氧化物的減排問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問(wèn)題。隨著國(guó)家將氮氧化物的減排正式提上日程，相關(guān)部門相繼出臺(tái)了一系列與水泥生產(chǎn)NOx排放控制的政策與污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0005]為了進(jìn)一步響應(yīng)國(guó)家環(huán)保減排政策，安徽海螺建材設(shè)計(jì)研宄院開展了低氮燃燒技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用的研宄，針對(duì)分解爐實(shí)施了空氣分級(jí)燃燒技術(shù)研宄與實(shí)踐應(yīng)用，取得明顯的脫硝減排效果。
[0006]一、新型干法窯NOx的產(chǎn)生機(jī)理及部位:
[0007]水泥新型干法窯系統(tǒng)NOx生產(chǎn)途徑主要有熱力型、燃料型以及快速型NOx等三種，產(chǎn)生原理、部位及產(chǎn)生量情況如下:
[0008]1、“熱力型”NOx，為空氣的N2在高溫下氧化而產(chǎn)生的NOx，生成量主要取決于溫度，低于1350°C幾乎不生產(chǎn)，高于1500°C大量生成，因?yàn)榛剞D(zhuǎn)窯中燒成帶火焰溫度高達(dá)1800°C，空氣中的N2和02快速反應(yīng)，熱力型NOx大量生成。熱力型NOx占窯系統(tǒng)NOx排放量的80%左右。
[0009]2、“燃料型”NOx，水泥生產(chǎn)燃料主要為煤，燃料中含有的N在燃燒中產(chǎn)生“燃料型” NOx ο
[0010]3、“快速型”NOx，在燃燒時(shí)空氣的N和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH等反應(yīng)生成的NOx,水泥生產(chǎn)中這種NOx是微不足道的。
[0011]水泥熟料線NOx的產(chǎn)生部位及產(chǎn)生量如圖1所示。
[0012]二、分解爐空氣分級(jí)燃燒脫氮技術(shù):
[0013]由于燃燒是NOx產(chǎn)生的主要原因，因此其治理基本方法主要是根據(jù)燃燒過(guò)程特點(diǎn)來(lái)制定，概括地說(shuō)，NOx的治理方法可分燃燒前的處理、燃燒方式的改進(jìn)及燃燒后的處理三種方法。燃燒前處理主要是進(jìn)行燃料的脫氮；燃燒方式的改進(jìn)目前比較實(shí)用的是采用低氮氧化物燃燒器、分級(jí)燃燒等低氮燃燒技術(shù)；燃燒后的處理主要指煙氣脫硝技術(shù)主要包括選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)和選擇性催化還原技術(shù)(SCR)等。
[0014]根據(jù)水泥工藝的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，采取低氮燃燒技術(shù)，從水泥燒成系統(tǒng)工藝特點(diǎn)入手，在源頭控制NOx的產(chǎn)生量，達(dá)到NOx減排的目的，是比較切合實(shí)際，比較經(jīng)濟(jì)有效、節(jié)能環(huán)保的技術(shù)措施，具有較高的可行性和重大的研宄及推廣實(shí)施價(jià)值。
[0015]分級(jí)燃燒技術(shù)是低氮燃燒技術(shù)中的一種主要的技術(shù)措施，分級(jí)燃燒技術(shù)有空氣分級(jí)燃燒和燃料分級(jí)兩種類型，本專利主要研宄和說(shuō)明的是分解爐空氣分級(jí)燃燒技術(shù)。
[0016]分解爐空氣分級(jí)燃燒是指將分解爐燃料燃燒所需的空氣量(三次風(fēng)量)分成兩級(jí)送入，使第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)過(guò)?？諝庀禂?shù)α在0.8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，產(chǎn)生大量的CO、CH4、Η2、HCN和固定碳等還原劑，這些還原劑與回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣中大量的熱力型NO進(jìn)行還原反應(yīng)，將NO還原成Ν2等無(wú)污染的惰性氣體。此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的NOx減排。將燃燒用的空氣的剩余部分輸入二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)，保證燃料的完全燃燒。
[0017]在第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)發(fā)生脫氮的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
[0018]2C0+2N0 — N2+2C02;
[0019]2H2+2N0 — N2+2H20 ;
[0020]2NHi+2N0 —N2+......。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明提供一種采用脫氮技術(shù)的新型干法水泥窯空氣分級(jí)燃燒系統(tǒng)，其目的是降低NOx排放量。
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0023]本發(fā)明的采用脫氮技術(shù)的新型干法水泥窯空氣分級(jí)燃燒系統(tǒng)，包括分解爐、煤粉輸送管道，所述分解爐的錐部與三次風(fēng)管連接，所述的三次風(fēng)管上設(shè)置三次風(fēng)管閘閥。在所述的三次風(fēng)管上設(shè)有一端與其貫通的三次風(fēng)分風(fēng)管道，所述的三次風(fēng)分風(fēng)管道的另一端與分解爐上部的柱體連通。
[0024]所述的三次風(fēng)分風(fēng)管道與分解爐柱體連接。
[0025]所述的三次風(fēng)分風(fēng)管道上設(shè)置用于調(diào)節(jié)分風(fēng)后的風(fēng)量大小的三次風(fēng)分風(fēng)管道閘閥。
[0026]所述的煤粉輸送管道為多個(gè)管道，分別與分解爐下部的錐部及分解爐上部的柱體連接。
[0027]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，調(diào)整分解爐內(nèi)煤、風(fēng)、料的喂入點(diǎn)和喂入量，創(chuàng)建了全新的分解爐空氣分級(jí)燃燒布置形式，在分解爐錐部有效構(gòu)建并強(qiáng)化了脫硝還原區(qū)，具有顯著的脫硝效果；通過(guò)對(duì)進(jìn)入分解爐錐部的燃料量和三次風(fēng)量的調(diào)整，可強(qiáng)化分解爐錐部脫硝還原區(qū)的形成，并對(duì)C4下料形式及進(jìn)入位置加以優(yōu)化，合理控制分解爐斷面熱負(fù)荷，避免了還原區(qū)結(jié)皮堵塞現(xiàn)象的發(fā)生；通過(guò)對(duì)三次風(fēng)入口尺寸、分解爐錐部及窯尾煙室上升煙道的尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證了各點(diǎn)合理的風(fēng)速；通過(guò)三次風(fēng)的分風(fēng)措施并結(jié)合窯尾燃料進(jìn)入分解爐形式的重新分配設(shè)計(jì)，增加了煤粉的燃燒空間，在建立脫硝還原區(qū)的同時(shí)，保證了煤粉的完全燃燒，增強(qiáng)了對(duì)燃料的適應(yīng)性；將空氣分級(jí)燃燒與操作優(yōu)化調(diào)整相結(jié)合，大大提升了脫硝效果和系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0028]附圖內(nèi)容及圖中的標(biāo)記簡(jiǎn)要說(shuō)明如下:
[0029]圖1為【背景技術(shù)】中所述新型水泥窯系統(tǒng)的NOx產(chǎn)生部位及產(chǎn)生量的示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明的工藝流程示意圖；
[0031]圖3為圖2中的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為圖3中的A—A剖視示意圖；
[0033]圖中標(biāo)記為:
[0034]1、回轉(zhuǎn)窯，2、分解爐，3、三次風(fēng)管，4、三次風(fēng)分風(fēng)管道，5、煤粉輸送管道，6、三次風(fēng)分風(fēng)管道閘閥，7、分解爐柱體喂煤點(diǎn)，8、煤粉分配器，9、三次風(fēng)管閘閥，10、分解爐錐部，11、分解爐錐部喂煤點(diǎn)，12、窯尾煙室上升煙道，13、C4下料口，14、窯尾煙室。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0036]本發(fā)明屬于新型干法水泥窯降低放的脫硝技術(shù)領(lǐng)域，是結(jié)合新型干法水泥窯系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)分解爐空氣分級(jí)燃燒技術(shù)來(lái)達(dá)到降低NOx排放的目的。
[0037]本發(fā)明的基本構(gòu)思是:
[0038]充分利用水泥燒成系統(tǒng)的工藝技術(shù)特點(diǎn)，將三次風(fēng)進(jìn)入分解爐位置、形式及比例進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)分解爐內(nèi)煤粉燃燒所需三次風(fēng)的分配和布置、入爐三次風(fēng)風(fēng)速和窯尾煙氣入爐風(fēng)速的設(shè)計(jì)，以及對(duì)燃料進(jìn)入分解爐部位進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整后，形成燃料在分解爐錐部10(第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi))缺氧燃燒產(chǎn)生還原氣氛，還原窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx，達(dá)到降低NOx排放量的目的。同時(shí)，為了保證燃料在分解爐能充分燃燒，避免煤粉燃燒不完全、燃燒滯后等不利現(xiàn)象的產(chǎn)生，需要對(duì)分解爐噴煤點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，并設(shè)計(jì)三次風(fēng)分風(fēng)管道閘板，以便根據(jù)生產(chǎn)需要和變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證本系統(tǒng)達(dá)到較好的脫硝效果和運(yùn)行效果，達(dá)到降低NOx排放且不影響正常生產(chǎn)運(yùn)行的目的。
[0039]如圖2至圖4所示的工藝流程及工藝結(jié)