風煤料分級低氮燃燒設備與工藝及水泥熟料燒成系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建材工業(yè)中水泥生產技術領域，具體涉及風煤料分級低氮燃燒設備與工藝及水泥熟料燒成系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]為應對全球氣候變化問題，我國發(fā)布了 GB4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》，要求水泥企業(yè)氮氧化物(N0X)排放標準低于400mg/Nm3，重點地區(qū)^^^排放控制在320mg/Nm3以內。新標準制定后，由于新型干法水泥熟料燒成過程排放的廢氣中NO x含量在800-1600mg/Nm3,其低氮燃燒技術的結果還沒有達到新標準，因此，不得不采用大量消耗氨水的后續(xù)處理方法來降低排放量，也就是氨水脫硝技術(即目前廣泛使用的SNCR方法)。SNCR方法不足之處是顯著增加了企業(yè)的運行成本(約5元/噸熟料)，而且，還不可避免地存在氨的逃逸及氨水揮發(fā)問題，氨水揮發(fā)會產生易燃、易爆和有毒的氣體，相應的安全管理費用也會增加，此外，氨水的制造過程中的能耗及污染排放問題也轉移到了水泥生產過程中。
[0003]現(xiàn)階段，應用于新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)分解爐中的放控制技術有空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術和SNCR(選擇性非催化還原)技術等。在實際生產中觀察，SNCR技術雖然N0X還原效率較高，為60-80%，但在運行成本、氨的逃逸及氨水揮發(fā)、能耗、安全等方面存在嚴重的不足?？諝夥旨壢紵夹gN0X還原效率只有15-25%，受操作控制影響大。燃料分級燃燒技術N0X還原效率只有15-30%，而且還存在分解爐錐體和煙室的邊壁上粘料的問題，導致不能連續(xù)正常生產。空氣分級燃燒技術和燃料分級燃燒技術的N0X還原效率低，還需要聯(lián)合SNCR技術提高N0X還原效率，因此，均不能大幅度地降低SNCR技術中氨水的使用量。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明擬解決的技術問題是:提供一種風煤料分級低氮燃燒設備與工藝及水泥熟料燒成系統(tǒng)。該設備中引入耐高溫鎖風螺旋輸送機和羅茨風機對還原分解區(qū)輸送生料，提高了生料的分散效果，使料量更穩(wěn)定，且在經過三次風閥之后的三次風總管道上設三次風支路管道，不會改變回轉窯和分解爐用風量平衡的控制方法，沒有增加操作控制的難度，能耗低，操作控制簡單，能顯著提高N0X還原效率，更適合在水泥熟料燒成系統(tǒng)中進行推廣應用；
[0005]該工藝高效地發(fā)揮了煤燃燒過程還原機理，將空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術與物料分級燃燒技術相結合，并將其綜合運用于新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)的分解爐內，即將三次風、煤粉和入分解爐生料同時進行分級的低氮燃燒工藝；該工藝的優(yōu)點是使煤粉燃燒過程中在分解爐內形成一個用來還原區(qū)域，NOx還原效率達到60-80%，顯著提高了 N0X的還原效率，可以停止使用SNCR技術降低N0.排放濃度的方法；
[0006]該水泥熟料燒成系統(tǒng)中連接風煤料分級低氮燃燒設備，并應用風煤料分級低氮燃燒工藝，能夠顯著降低N0X的排放量，實現(xiàn)低氮燃燒，成本低，且更加環(huán)保，有利于水泥企業(yè)的進一步推廣應用，顯著增加經濟效益。
[0007]本發(fā)明解決所述設備技術問題采用的技術方案是:提供一種風煤料分級低氮燃燒設備，包括分解爐、三次風閥、旋風筒、回轉窯和翻板閥；其特征在于該設備還包括耐高溫鎖風螺旋輸送機、羅茨風機、新增三次風閥和分料閥，所述分解爐上設有三次風進口和被分出去的三次風新進口，三次風總管道經過三次風閥與分解爐上的三次風進口連接；在經過三次風閥之后的三次風總管道上設三次風支路管道，在三次風支路管道上設置新增三次風閥，三次風支路管道經新增三次風閥與被分出去的三次風新進口連接；分解爐錐體的下端面和三次風進口的下邊緣之間區(qū)域為還原分解區(qū)，三次風進口的下邊緣與被分出去的三次風新進口的下邊緣之間區(qū)域為還原抑制區(qū)，被分出去的三次風新進口的下邊緣至與分解爐頂部出口連接的旋風筒的進口之間區(qū)域為完全燃燒區(qū)，還原分解區(qū)和還原抑制區(qū)的總高度不小于6m ；
[0008]在不與分解爐連接的旋風筒的下料管上經過翻板閥后連接有分料閥，所述分料閥通過下料管為還原抑制區(qū)和完全燃燒區(qū)提供生料；在從分料閥進入還原抑制區(qū)的下料管上開有支路，該支路的下端與耐高溫鎖風螺旋輸送機的進口連接，耐高溫鎖風螺旋輸送機的出口與還原分解區(qū)的下料管進口連接，還原分解區(qū)的下料管出口連接有噴料管；所述羅茨風機與耐高溫鎖風螺旋輸送機的出口連接；在原煤粉輸送管道上安裝有分配閥，經過分配閥的煤粉輸送管道的輸出端均連接有噴煤管，還原分解區(qū)和還原抑制區(qū)分別連接相應的噴煤管。
[0009]本發(fā)明解決所述工藝技術問題采用的技術方案是:提供一種風煤料分級低氮燃燒工藝，該工藝使用上述風煤料分級低氮燃燒設備，具體工藝步驟是:
[0010](1)三次風通過三次風閥后被分級，由新增三次風閥控制，一部分進入還原抑制區(qū)，一部分進入完全燃燒區(qū)，調節(jié)新增三次風閥，控制進入完全燃燒區(qū)的三次風量占總三次風量的20-40%，實現(xiàn)三次風的分級；
[0011](2)煤粉通過原煤粉輸送管道上的分配閥，分別分配到還原分解區(qū)和還原抑制區(qū)，通過分配閥控制分配到還原分解區(qū)的煤粉量不小于50%，通過噴煤管將煤粉分別噴入至兩個區(qū)內，實現(xiàn)煤粉的分級；
[0012](3)不與分解爐連接的旋風筒所收集的生料在該旋風筒的下料管上分成三部分分別進入還原分解區(qū)、還原抑制區(qū)和完全燃燒區(qū)，分料閥對進入還原抑制區(qū)和完全燃燒區(qū)的生料進行分配，在從分料閥進入還原抑制區(qū)的下料管上的支路部分，通過耐高溫鎖風螺旋輸送機，將生料輸送到還原分解區(qū)的下料管進口處，并通過羅茨風機送到噴料管，生料采用噴入方式進入還原分解區(qū)內，實現(xiàn)物料的分級；
[0013](4)回轉窯內的煤粉燃燒產生的煙氣經煙室從分解爐錐體的下端面進入還原分解區(qū)，煙氣中的NOJ^煤粉熱解的產物還原分解后，煙氣與煤粉和生料向上進入還原抑制區(qū)；在還原抑制區(qū)內，煤粉在過?？諝庀禂?shù)為0.7-0.9的低氧條件下燃燒，含少量氣體同生料和部分未燃盡的煤粉繼續(xù)向上進入完全燃燒區(qū)；在完全燃燒區(qū)，未燃盡的煤粉在氧氣充足的條件下燃燒并放熱，使進入該區(qū)的生料繼續(xù)分解，被分解后的生料隨氣體從分解爐頂部出口排出分解爐，進入與分解爐頂部出口連接的旋風筒內，實現(xiàn)風煤料分級低氮燃燒。
[0014]本發(fā)明還保護一種水泥熟料燒成系統(tǒng)，尤其指新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)，該系統(tǒng)中應用上述的風煤料分級低氮燃燒工藝。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明中風煤料分級低氮燃燒工藝，是指風煤料分級燃燒工藝，該工藝可應用于新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)，能夠顯著提高新型干法水泥熟料燒成過程中N0X的還原效率，節(jié)約SNCR技術所消耗的費用，進一步優(yōu)化了空氣分級燃燒技術和燃料分級燃燒技術，該工藝的應用不會影響新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)現(xiàn)有的工藝，更利于新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)減少排放。具體說:
[0016]1)啤還原效率提高。本發(fā)明風煤料分級低氮燃燒工藝中煤粉被分配到還原分解區(qū)的量增加到50%以上，此部分煤粉熱解后的產物碳氫基團CH的濃度增加，更有效的還原分解N0X，提高了 N0X還原效率?，F(xiàn)有技術中此區(qū)煤粉占煤粉的量在10-20%之間，勵^^原效率15-30%，受回轉窯煙氣中氧氣02含量影響大，當煙氣中氧氣02含量超過3.5%時，煙氣中N0JS原效率很低。與此相比，本發(fā)明增加了還原分解區(qū)煤粉的量，受回轉窯煙氣中氧氣02含量變化影響小，可以保證煙氣中NO x還原效率達到70-90%。
[0017]2)生料分散效果好，料量穩(wěn)定。本發(fā)明工藝通過耐高溫鎖風螺旋輸送機將生料輸送到還原分解區(qū)的下料管進口處，并通過羅茨風機送到噴料管，將生料噴入還原分解區(qū)內，有效降低了還原分解區(qū)的溫度，解決了分解爐錐體的邊壁粘料以及影響正常生產的問題；其中耐高溫鎖風螺旋輸送機為變頻調速，可以根據(jù)還原分解區(qū)的溫度適時的調整喂料量，穩(wěn)定控制還原分解區(qū)的煤粉燃燒溫度。而現(xiàn)有技術大都采用分料閥進行分料，加翻板閥進行鎖風的辦法，靠生料的重力使生料流入到分解爐內，其料量的穩(wěn)定和分散都達不到要求。另外，在此區(qū)增加了兩根還原分解區(qū)熱電偶作為參照，更有利于操作控制。
[0018]3)準確分配三次風量。本發(fā)明工藝通過調整新增三次風閥保持進入完全燃燒區(qū)的三次風量在20-40%之間，能使還原抑制區(qū)的最