CN101400429A - 通过SNCR降低回转窑中的NOx排放的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种操作矿物处理窑的方法，其包括将一定量的选择性非催化还原(SNCR)还原剂引入到所述窑中。所述SNCR还原剂可以为固体、液体或气体。也披露了一种改进用于实施SNCR的矿物处理窑。

Description

通过SNCR降低回转窑中的NOx排放的方法和装置

[0001]本申请要求以下临时申请的优先权：2006年1月9日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING NOxEMISSIONS IN LONG CEMENT ROTARY KILNS BY SNCR”的美国临时申请No.60/757,376；2006年4月28日提交的题为“METHOD ANDAPPARATUS FOR REDUCING NOx EMIS SIONS IN ROTARY KILNSBY SNCR”的美国临时申请No.60/796,113；2006年6月28日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR REDUCING NOx EMISSIONSIN ROTARY KILNS BY SNCR”的美国临时申请No.60/806,038；2006年11月15日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FORREDUCING NOx EMISSIONS IN ROTARY KILNS BY SNCR”的美国临时申请No.60/866,046。这些临时申请中的每个都通过参考全文引入。

技术领域

[0002]本公开涉及矿物处理窑，且具体地涉及在其中被处理的矿物在热处理期间释放气体的窑。

背景技术

[0003]在用于水泥制造的广泛使用的商业过程中，干燥、煅烧和熔结水泥原材料的步骤借助于将细碎原材料通过加热的倾斜回转容器或窑实现，所述细碎原材料包括含钙矿物、硅石和矾土。在称为常规的长干或湿处理窑中，整个矿物加热过程在加热的回转窑圆柱体中进行，通常称为“回转容器”。回转容器直径通常为10英尺到大于25英尺，长度为150-700英尺(通常长度-直径比为从15∶1到40∶1)；且是倾斜的，从而当容器旋转时，进料到窑圆柱体的上端中的原材料在重力的影响下朝下部“着火”端运动，其中发生最终的熔结过程，且其中产物水泥熔渣被排出用于冷却和随后的处理。窑中的着火熔结区中的窑气体温度在从大约1300℃(～2400℉)到大约2200℃(～4000℉)的范围内。在所谓的湿处理窑的上部矿物接收端处，窑气体出口温度低到大约250℃(～400℉)到大约350℃(～650℉)。在干法回转窑的上端中存在高达1100℃(～2000℉)的窑气体温度。

[0004]通常，技术人员认为：当原材料从较冷的气体出口矿物进料端流向回转窑容器的着火/熔渣出口下端时，回转窑内的水泥制作过程以几级发生。当矿物材料沿窑的长度运动时，它遭受增加的窑气体温度。因而，在窑气体温度最低的窑圆柱体的上部中，过程中的矿物材料首先经历干燥/预加热过程，且其后沿着窑圆柱体运动，直到温度升高到煅烧温度为止。窑中矿物经历煅烧过程(释放二氧化碳)的地方的长度指定为煅烧区。过程中的矿物最终沿窑运动到气体温度最热的区域，即，窑圆柱体烧结下端处的熔结区域。窑气流与过程中的矿物材料从熔结区的流动方向相反流动通过中间的煅烧区和矿物干燥/预加热区，流出窑的上部气体出口端流入窑灰收集系统。通过窑的窑气体流动可以通过位于窑气体排气流中的通风风扇在一定程度上控制。在过去10-20年中，预加热器/预煅烧器水泥窑已经比常规的长窑更有能量效率。在预加热器/预煅烧器窑中，在原矿物进料落入受热的回转窑以用于较高温度的熔结反应之前，原矿物进料在固定的反向流动预加热器/预煅烧器容器中加热至煅烧温度。

[0005]一些窑操作者已经尝试选择性非催化还原(SNCR)作为降低氮氧化物(NOx)排放的方法。SNCR已经显示为有效而可翻新的NOx控制技术，如由Brower等在Twenty Sixth Symposium(Intemational)on Combustion/The Combustion Institute，1996，第2117-2124页的“AMode for Prediction of Selective Non-catalytic Reduction of NitrogenOxides by Ammonia，Urea，and Cyanuric Acid with Mixing Limitations inthe Presence of CO”中所述，其内容作为参考全文引入。在水泥窑中已经展现了SNCR，其中尿素或氨的连续流可以引入水泥窑中发生SNCR反应的临界温度(900℃到1100℃)区域中。在预加热器/预煅烧器水泥窑中，临界温度区为回转窑下游、预加热器/预煅烧器的固定部分，其中实践上引导氨或尿素溶液的连续流越过气流。在常规的长处理水泥窑中，排气气体温度通常小于600℃，充分低于发生SNCR反应需要的最低温度900℃。在一些长窑中，已经建议从窑的气体排出端在高速度下喷射尿素以达到必要的温度区，如美国专利5,728,357所述。然而，这样的方法即使有效，对窑来说不实用，由于内部热交换装置(如链系统(chain system))的存在，或该距离过远(即，超过50米)，不可能将尿素从窑端部喷射到临界温度区。

[0006]因而，也尝试将尿素引导通过回转窑的壁中的开口。例如，尿素颗粒通过窑壁中的开口引入，如通过轮胎滴管。然而，没有观察到显著的响应(即，NOx还原)。这不令人奇怪，甚至在尿素添加点处于恰当的温度范围内时也是如此。这因为许多理由。例如，将尿素引导通过窑壁中开口的机会仅在当前的轮胎喷射滴管中每转发生一次。长干燥窑通常每45秒旋转一次。温度在900℃-1100℃之间时的气体速度大约为6到10米/秒。在SNCR的临界温度范围内的总体气体停留时间为大约3秒的范围。尿素主要以1mm到2mm直径的颗粒形式商业得到，因为主要用途为肥料(颗粒利于撒播)或用于溶解在水溶液中，如对于SNCR而言(其中，颗粒利于溶解)用于尿素的水溶喷射。将该颗粒添加到900℃-1100℃的气流中获得尿素(其具有133℃的离解温度)的几乎瞬时挥发，因为暴露为从窑气体或从可能接触的处于800℃的矿床传热的高的表面面积。因而，尿素颗粒的装料在装料之间仅小部分时间处理窑气体，可能至多仅1或2秒。从而，在装料之间的45秒中，仅几秒的时间挥发物从尿素释放，且大部分窑气体没有处理。

[0007]在SNCR应用中需要克服的另一问题在于窑气体的成层。在气体温度为900℃-1100℃的窑区域中，窑底部处的材料温度处于850℃的煅烧温度，且释放CO₂，CO₂对窑气体的分子量为44对30。由于气体密度差异，窑底部处的气体停留在底部，从而在窑底部的气体和窑顶部的气体之间有大的温度差。另外，添加的尿素将落入窑底部处的矿床，其中它将释放它的挥发物。这些挥发物将区域停留在窑底部处且不处理整个气体截面，从而导致窑顶部处的气体溜走，这使得窑未处理。通常，长窑直径为4到6米，气体速度为6到10米/秒。

[0008]通常，采用SNCR的预加热器/预煅烧器窑使用氨水或水溶尿素。氨水通常价值为大约$700/吨氨。无水氨(氨气)显著更便宜($400/吨)。然而，由于许多原因，通常不使用更成本有效的无水氨。首先，无水氨必须作为危险材料处理。这包括一些规章报告要求等。此外，无水氨在窑导管中难以混合到窑气体的整个截面中。

发明内容

[0009]根据本披露的一个方面，还原剂(如尿素或氨)引入矿物处理窑以降低SNCR的NOx排放。所述SNCR还原剂可以作为气体、液体或固体引入。此外，所述SNCR还原剂可以作为液体或固体的气体分解产物引入。

[0010]在本披露的另一方面，所述SNCR还原剂的引入通过喷射到窑气流中的高能/速度空气实现。所述SNCR还原剂随增压空气引入或从其分开地引入。在任一这种情况下，增压空气均降低或甚至排除了气体在矿物处理窑中的成层，同时也将所述SNCR还原剂分配跨过窑截面。

[0011]高能/速度空气通常从提供大于大约0.15大气压的静态压力的空气增压源以大约100到大约1000英尺/秒的速度喷射到回转容器中，在本披露的一个方面，在沿回转容器的下部一半长度的位置处，其中窑气体和矿物之间的温度差最大，以将从矿物释放的气体与来自主燃烧器的燃烧气体混合。喷射空气的质量流率为窑的燃烧空气的使用质量速率的大约1％到大约15％。

[0012]在本披露的具体示范性方面，描述了在常规长窑中使用SNCR的方法，所述长窑包括水泥、石灰、轻骨料、石灰浆、铁燧岩或其它矿物处理窑。尿素引导通过窑的回转容器壁。尿素、其副产物、氨或其它含氨材料可通过使用固定充气室引入(以气体、固体或液体形式)。可替换地，尿素、其副产物、氨或其它含氨材料可通过使用多个滴管引入(以气体、固体或液体形式)。也可以使用其它机构来引入尿素、其副产物、氨或其它含氨材料。

[0013]根据另一方面，应用SNCR以降低预加热器/预煅烧器水泥窑或其它矿物处理窑中的NOx排放通过使用无水氨(氨气)作为还原剂实现。氨气以0.1％到10％的氨体积浓度范围混合到高压(即，压缩)气流中。该混合物通过一个或更多喷嘴以声速的大约30％到声速的速度喷入处理容器或固定导管中。由此，成层窑气体混合(即，去层)且氨与窑气体混合。

[0014]在一个示范性实施例中，含有1％到10％体积的氨的压缩空气流通过一个或更多喷嘴以声速的大约50％到100％喷入导管或容器。

附图说明

[0015]图1-6示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的示范性实施例；

[0016]图7和8示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的另一实施例；

[0017]图9-12示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的又一实施例；

[0018]图13和14示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的另一实施例；

[0019]图15示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的另一实施例；

[0020]图16-20示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的另一实施例；

[0021]图21-23示出了为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑的又一实施例；

[0022]图24和25示出了具有充气室的矿物处理窑，所述充气室带有水相堰(aqueous weir)以回收还原剂；

[0023]图26-28示出了用于排出矿物处理窑的充气室的各个设计；

[0024]图29示出了带有外部蒸发单元的矿物处理窑；

[0025]图30和31示出了通过使用固体材料进料器为降低SNCR的NOx排放而改进的矿物处理窑；和

[0026]图32-41示意性地示出了改进为包括喷射器的固定预加热器/预煅烧器容器的各种构造，所述喷射器引入高压空气，以促进降低固定容器中SNCR的NOx排放。

具体实施方式

[0027]根据本披露的构思，还原剂引入矿物处理窑以实现选择性非催化还原(SNCR)方法从而降低氮氧化物(NOx)排放。在许多实施例中，还原剂的引入通过引入增压空气实现，增压空气被喷入矿物处理窑以传输能量给窑气体，从而实现窑气体和SNCR还原剂的截面混合。由此，通过用喷射增压空气引入SNCR还原剂，降低或甚至排除了窑气体的成层，同时SNCR还原剂引导越过窑截面。喷入的高压空气提供能量，以将从处理中的矿物释放的气体与来自窑燃烧区的燃烧气体混合，同时SNCR还原剂降低NOx排放。喷入增压空气到矿物处理窑以降低窑气体成层的示例在共同拥有的美国专利号6,672,865连同于2005年5月25日提交的美国专利申请序列号11/137,288中披露，这两个专利(申请)的内容均通过参考引入。

[0028]本披露的构思用于在常规长窑和预加热器/预煅烧器窑中都能实现SNCR。在这样的窑中处理的材料通常是波特兰水泥原材料、粘土、石灰石、和热处理且加热时就释放气体的其它矿物材料。

[0029]在此描述的许多实施例中，SNCR还原剂源远离矿物处理窑的回转容器。在涉及SNCR还原剂源相对于回转容器的关系时，术语“远离”在此意味着SNCR还原剂源未固定到回转容器，且因而不随回转容器旋转。因而，SNCR还原剂源可实施为罐、储存器、容器、漏斗等，其从回转容器隔开且包含固体、气体或液体SNCR还原剂，并在矿物处理窑的操作期间供应SNCR还原剂给回转容器。例如，在此所述的一些实施例中，SNCR还原剂从远端源供应给旋转或固定充气室且其后抽吸到回转容器中。通过使用远离回转容器的SNCR还原剂源，SNCR还原剂源可以例如再充填而不中断窑操作。这与罐或类似物固定到回转容器的设计不同。

[0030]现在参见图1-6，矿物处理窑10包括回转容器12，回转容器具有圆柱形壁14、下部燃烧空气进口/燃烧器端16、和上部气体出口端18。操作中，原料矿物进料20传输给气体出口端18，且随着回转容器12的旋转，矿床从气体出口端18朝空气进口/燃烧器端16移动。由此，矿物与形成窑气流的燃烧产物逆流流动。燃烧器24从主燃料源26供应，且燃烧空气从换热器30通过罩28抽吸到燃烧空气进口端16内。处理后的矿物离开燃烧空气进口端16且传输给换热器30。与空气增压器如风扇、鼓风机或压缩机34(为了简单起见，其后称为风扇34)空气流动连通的一个或更多空气喷射管32沿回转容器12的长度定位在矿床22的过程中矿物煅烧的位置或窑气流和矿床22之间的温度差最极端的位置，通常在回转容器12的下半部分中，与气体出口端18相比，该部分更靠近燃烧空气进口/燃烧器端16。空气喷射管32以喷嘴36终止于回转容器中，所述喷嘴36定位为沿设计为施加旋转动量给窑气流的路径引导所喷射的空气。在示范性实施例中，喷嘴36的孔口38具有大于1的纵横比。

[0031]矿物处理窑10实施为燃烧从补充燃料源40通过燃料传输设备42传输给回转容器12中的补充燃料(如，旧轮胎)，以与矿床22中的过程中矿物接触燃烧。在一个示范性实施例中，在这样的燃料传输设备42和燃烧空气进口/燃烧器端16之间的位置处喷射空气，以施加旋转动量给窑气流。可替换地，空气可以沿回转容器12在这样的补充燃料传输设备42和气体出口端18之间的位置处的一个或更多附加位置处喷射。

[0032]如图4所示，两个或更多的空气喷射管32延伸通过回转容器12的圆柱形壁14。增压空气通过风扇34传输给喷射管。空气喷射管32终止于窑中矿床22顶部和回转容器12的旋转轴线之间的位置处，以引入高能喷射空气到回转容器中从而施加旋转动量给窑气流。通过喷射高能空气到窑中来在窑气流中产生旋转动量，在窑气流中燃烧的补充燃料成分(如轮胎)被连续清除其自身燃烧产物且与混合的窑气体接触，从而为燃烧和能量传递提供更有利的条件。

[0033]在窑气流中施加旋转动量的高能混合空气的喷射用作驱散由例如煅烧矿床22中的矿物产生的成层的层。由于通常覆盖矿床22的密度更大的二氧化碳层的去除或驱散，来自于窑气流和回转容器12的圆柱形壁14的辐射能到达所述床，以允许窑气流和处理后矿物之间的更有效的能量传递。

[0034]矿物处理窑10已经改进用于实施SNCR。具体而言，风扇34将空气连同气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体喷射到回转容器12中。固定充气室50环绕回转容器的壁14。环境空气通过空气进口52引入充气室50。充气室50流体联接到SNCR还原剂源48。在图1-6的示范性实施例中，气体氨、尿素的气体分解产物或来自源48的一些其它的SNCR还原气体通过气体进口54引入充气室50。然后，空气和气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的还原气体由风扇34抽吸通过出口56和管道58，且其后通过喷射管32喷射到回转容器12中。出口56和管道58固定到风扇34的进口，且因而随容器12相对于固定充气室50旋转。所喷入的空气和气体氨(或尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体)然后以在此所述的方式还原成层的窑气体。换句话说，图1-6的系统不仅用于混合成层的窑气体(如在此所述的许多其它实施例所述)，而且通过引入SNCR还原剂用作降低N0x排放。

[0035]一对机械密封件60密封固定充气室50和一对旋转面板62之间的接口。每个面板62的内径表面固定到回转容器12的壁14的外表面。因而，面板62随回转容器12旋转。机械密封件60由弹簧钢制成。类似于面板62，机械密封件60是环形，其中外径部分64固定到固定充气室50(见图3)。机械密封件60的内径部分66偏压到面板62(见图3)的相应外表面上。由此，内部容积68由以下限定：(i)充气室50、(ii)容器壁14的外表面、(iii)密封件60、和(iv)面板62。面板62中的一个具有在其中限定的孔。出口56固定到该面板62，以便内部容积68与管道58流体连通。

[0036]应当理解，可以使用其它组件来将气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体引入到回转容器12中。例如，共同拥有的美国专利号5,451,255公开了作为旁路系统的部分用于从窑去除一部分窑气体的许多方法和设备。这样的方法和设备，有或者没有对其的改进，可用于将气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体引入到回转容器12中(或通过风扇34引入到类似于管道58的管道中以引入回转容器12中)。

[0037]在图1-6的示范性实施例中，在容器12的整个旋转持续期间，气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体引入到回转容器12中。可使用气体氨、尿素的气体分解产物或一些其它的SNCR还原气体的许多不同的源48。例如，气体氨可以从增压罐或氨发生器供应。尿素的气体分解产物从位于矿物处理窑10附近的外部热解室供应。

[0038]可替换地，固体或水溶尿素可以引入到固定充气室50中。如图7和8所示，固体材料进口或漏斗70用于将固体材料(如尿素颗粒)引入到充气室50中。气锁设备72用于防止空气和气体逃逸出充气室50。水溶尿素可通过气体进口54引入。应当理解，给出的设计可包括气体/液体进口54和固体材料进口70中的仅一个或两者。在图7和8所示的实施例中，空气通过空气进口74引入充气室50，进口流量通过控制阀76调节，但是可使用其它的空气进口方法和设备。在一个示范性实施例中，固体或水溶尿素在它接触回转容器12的壁14的热外表面的位置引入充气室50，且在充气室50内热解成气体产物。由此，气体分解产物通过风扇34以上述方式抽吸到回转容器12中。充气室50中的尿素的直接热解一定程度上取决于回转容器12的壁14的外表面的温度。通常，充气室50定位的区域中回转容器12的壁14的外表面具有大约250℃的温度。然而，在某些现有窑设计中，随着空气由于风扇34的通风和尿素或尿素溶液的热容量而引起的移动，从窑内部可能没有足够的热传递来维持足以实现热解的温度。可以进行在回转容器12的壁14内部衬垫耐火材料的改进，以确保维持足够的热传导，从而保持回转容器12的壁14的外表面足够热以实现尿素热解。这样的改进可以对整个回转容器12或仅对靠近固定充气室50的容器12区域进行。在示范性实施例中，回转容器12设计为使得回转容器12的壁14的外表面的温度保持在250℃到350℃之间。

[0039]在另一示范性实施例中，充气室50围绕回转容器12供以尿素颗粒。固体材料下降到固定充气室50的底部，它收集在盘78中。盘78通过回转容器12加热，但是如果需要，盘78可以用补充的电热丝式加热器、气流等加热，以维持足够热的温度以便连续地热解尿素。尿素颗粒在盘78中经历热解，其气体分解产物通过风扇34以上述方式抽吸到回转容器12中。尿素颗粒可以在容器旋转的12点位置处添加，或可替换地在3或6点位置处添加，且将直接下降到充气室50的底部，充气室50的底部足够地加热以与供应尿素同样快地热解尿素。空气进口74的位置允许进入的环境空气清扫热解区域(即，进气空气通过盘78抽吸)。

[0040]应当理解，采用尿素热解(在充气室50外部或内)的上述方法允许窑操作者接收和处理干燥或水溶的尿素，且其后以受控的方式在现场将它转化为气体氨。这允许窑操作者避免在工厂现场处理大量的有毒氨。

[0041]如上所述，通过相对于气体在窑中的驻留时间连续添加反应物，固定充气室50允许SNCR充分使用尿素。在希望的温度区域中气体驻留时间为1到5秒的范围。上述设备和方法提供有效的NOx还原，因为气体氨、尿素的气体分解产物或其它SNCR还原气体在该整个时间周期期间被引入。应当理解，有效的NOx还原也可以通过其它方法和设备实现。例如，尿素可以通过一个或更多燃料传输设备42引入回转容器12。可以使用的示范性燃料传输设备为在共同拥有的美国专利号4,850,290和4,930,965中公开的燃料传输设备，这两个专利都作为参考全文引入。例如，燃料传输设备42可以实施为在上述引入专利中所述的滴管和相关硬件中的任何一种。

[0042]通常，长水泥窑的旋转周期为大约40秒到60秒。因而，减慢的尿素装料可以通过滴管引入到回转容器12中，当它下降到容器12中时，占用至少一转的时间以完全分解。在这样的情况下，可以实现NOx还原，尤其是如果释放的挥发物通过使用例如在此所述的喷射空气方法(例如，通过使用风扇34和相关的空气喷射管32)充分混合。

[0043]因而，为了将大量的窑气体(基于连续)暴露给尿素的分解产物(或其它SNCR还原剂)，装料的挥发率可以减慢，从而挥发物的释放至少持续介于装料之间的周期。挥发物释放的减慢可以通过以减少到尿素的热传递的形式处理尿素实现。这样的处理例如包括：(i)集装或封装尿素(例如，1升的罐或纸板容器或袋)，(ii)压块或积聚尿素以减少表面面积/质量比(例如，形成尿素块或砖块)，(iii)将尿素与类似于窑灰的材料或备选固体燃料混合，和/或(iv)集装或积聚尿素与另一材料的混合物以减慢挥发物的释放。可与本披露的构思使用的减慢挥发物释放的其它方法是来自于在共同拥有的美国专利号5,122,189中公开的添加燃料成分的减慢挥发物释放的方法，所述专利通过参考全文引入。

[0044]积聚尿素的示范性方法包括在纸板容器中形成湿化颗粒的1kg装料。另一示范性方法包括将1份尿素与10份窑灰混合，得到的混合物放置在金属5加仑罐中。另一方法包括尿素颗粒的稍微湿化和压缩。此外，颗粒制作过程可能产生适于使用的积聚物的不希望的副产物，其从而提供对这样的制作废弃物的有益处置源。

[0045]除了单个滴管设计之外，应当理解，可以使用多个滴管来将尿素引入回转容器。例如，回转容器12可以配备有2到6个滴管(或可能更多)。随着滴管数量增加，提高了尿素引入的连续性。此外，勺可以固定到滴管，当其处于容器旋转的9点位置时用粒状尿素(例如，尿素颗粒)装料，然后在滴管端部上的勺达到10∶30的位置时，颗粒开始散落到滴管中。该散落将持续，直到滴管位于大约1∶30的位置为止。然而，假设窑配备有4个这样的管，另一最近装料的管达到10∶30的位置且开始将尿素散落到滴管中，获得了颗粒状尿素到窑的大约连续的进料。实现希望结果的均匀程度通过使用更多或更少的滴管调节。如同每个在此所述的方法一样，在使用多个滴管的情况下，可以实现NOx还原，尤其是如果释放的挥发物通过使用例如在此所述的喷射空气方法(例如，通过使用风扇34和相关的空气喷射管32)充分混合。

[0046]也可以围绕窑在从10点到2点的位置通过歧管中的多个阀和喷嘴将水溶尿素喷入滴管。当滴管在阀和喷嘴下旋转时，液体的试样量喷入滴管中。液体大多数撞击在热滴管表面上，其中湿气快速蒸发，且固体尿素热解成气体分解产物，这样的分解产物然后抽吸到回转容器12中，因为它处于相对于大气的负压下。如同每个在此所述的方法一样，在将水溶尿素引入一个或更多滴管中的情况下，可以实现NOx还原，尤其是如果释放的挥发物通过使用例如在此所述的喷射空气方法(例如，通过使用风扇34和相关的空气喷射管32)充分混合。

[0047]如上所述，尿素的气体分解产物可以通过使用风扇34和相关的空气喷射管32引入回转容器12。应当理解，固体尿素也可以通过使用风扇34和相关的空气喷射管32引入回转容器12。为此，尿素颗粒、粉状尿素颗粒、尿素粉末或类似物可以在风扇34和相关的空气喷射管32之间(即，在风扇34下游位置处)引入管道。可替换地，粉状尿素颗粒或尿素粉末可抽吸到风扇34中且其后通过空气喷射管32排出到回转容器12中。在此情况下，粉末的粒度选择为足以通过风扇34。如上所述，如果风扇34的给定设计将传达尿素颗粒，不需要粉碎尿素。

[0048]另外，尿素的气体分解产物或氨可以以用于混合气体的高速空气喷流引入预加热器/预煅烧器窑的出口气体中。许多预加热器/预煅烧器窑构造为喷射水溶尿素到窑出口气体中。这些应用面临在整个气体中均匀分布尿素的要求，从而需要几个喷嘴。根据本披露的构思，还原剂可以高压喷流引入，从而获得还原剂的更好的分布。

[0049]现在参见图9-12，示出了用于将水溶SNCR还原剂80(例如，氨或水溶尿素)喷入回转容器12的另一SNCR系统。图9-12的实施例允许液体喷射散布贯穿容器旋转的100％。喷射器82的数量和尺寸可以设计为适合给定窑设计的需要。操作中，窑速度(RPM)和位置(P1)被感测且输入给控制器84，控制器84然后计算打开给定喷射器82的电磁阀86的希望时间以允许集管(header)88中的液体进入滴管90。液体通过喷嘴92加速且通过滴管90进入窑气体的中心部分。控制器84计算下一喷射站的适当的喷射时间且在该时刻打开恰当的电磁阀86。该过程持续，直到所示的所有6个站已经循环为止，但是该系统可以用任何数量的喷射器实施。在该时刻，下一滴管90对准且控制器84开始打开引入电磁阀86以再次开始循环。在该示范性实施例中，回转容器12的一个完整转需要总共18次喷射的喷射器82的三个循环。激励每个电磁阀86的速率取决于容器速度，因而将在容器速度增加时增加，且将在容器速度减少时减少。

[0050]如图11和12所示，用于滴管90的盖板可以包括允许水溶溶液喷流进入回转容器12的开口。盖板中的该开口用作隔片96，隔片96将进口区域分成两个密闭容器98。密闭容器98用于捕获未成功地从喷嘴92通到回转容器12内部的任何液体。该液体然后将随着容器的旋转朝容器12的顶部运送，且当它通过其旋转的上部120度时倒到容器12内部。

[0051]在图9-12的实施例的示范性结构中，可以使用以下物理参数：

[0052]容器直径12’-0”

[0053]容器速度90RPH

[0054]滴管直径18”

[0055]喷嘴直径1.5”

[0056]对该构造而言，喷射系统预期喷射17到23吨液体/小时。然而，应当理解，容量将随着物理参数的任何变化而改变。

[0057]在图13和14中示出了可用于将SNCR还原剂(例如，氨或水溶尿素)喷射到回转容器12中的另一SNCR系统。图13和14的系统与在此所述的其它系统类似之处在于，SNCR还原剂以希望温度(例如，1700-1800℉)在窑中的位置引入，回转接头用于提供气体或液体还原剂的恒定供应。图13和14的系统也利于窑气体在窑内混合(即，去层)。如图14所示，还原剂供应喷射器100并入喷射管32的凸缘中，从而SNCR还原气体和/或液体引入喷射管32中。喷射器100的排出终止于喷射管32的中心线，且将SNCR还原剂引入增压气流中。喷射器100可以配备有喷雾嘴以提高混合能力。SNCR还原剂然后连同通过喷射管的喷嘴孔口的混合空气加速，且与窑气体均匀混合。应当理解，这样的布置也可以用于将SNCR还原剂之外的成分引入窑中。例如，液体和/或气体燃料或废水可以通过喷射器100引入并通过来自喷射管的高压气流传输到窑中。

[0058]在图15中示出了可用于将SNCR还原剂(例如，氨水或水溶尿素)喷射到回转容器12中的另一SNCR系统。在该实施例中，供应管144沿窑的旋转轴线布置且进入矿物处理窑10的上端18。供应管144的第一端联接到SNCR还原剂源48(在该示范性情况中为氨水或水溶尿素罐)。供应管144的第二端经由旋转联接件148联接到第二供应管146。供应管146通过回转容器12的壁14离开并沿容器长度运行。供应管146联接到风扇34的出口。例如，供应管146在风扇34和喷射管32的分支之间的位置处联接，如图15所示。由此，液体SNCR还原剂(例如，氨水或水溶尿素)可以从SNCR还原剂的远端源供应给风扇的增压侧。

[0059]此外，应当理解，在图15的示范性实施例中，如同在此所述的许多其它实施例一样，SNCR还原剂从回转容器12内的位置从风扇34引入高压空气流中。例如，在图15的实施例的情况下，取代供应管146的终端联接到风扇34的出口，所述终端在风扇34上游(相对于窑气体随回转容器12的流动)的位置处插入到回转容器12中。换句话说，供应管146的终端在矿物处理窑10的下端16和喷嘴36之间的位置处延伸到回转容器12中。由此，SNCR还原剂在上游位置处引入回转容器12中，其中它通过窑气体向下游运送并与来自喷嘴36的高压空气流接触，在那里它连同窑气体贯穿整个回转容器12的截面混合。

[0060]如上所述，无水氨、蒸发的氨水、或其它SNCR还原气体(如，尿素的热解产物)可以在风扇进口处的歧管中混合，且随后引入窑的回转容器12中。在图16-20中示出了该构思的另一示范性实施例。与充气室50是固定的图1-8的布置不一样，在图16-20的示范性实施中，充气室102固定到回转容器12的壁14，因而随容器12旋转。充气室102的出口104通过管道58流体联接到风扇34的进口。因而，充气室102、风扇34、和管道58随回转容器12旋转。如图18所示，充气室102具有在其中形成的环形槽106。在图16-20的示范性实施例中，环形槽106在充气室102与出口104相对的侧中形成，但是可以预期在与出口104相同的侧中形成槽。

[0061]如图17和20所示，喷射器喷嘴108、或其它气体和/或液体输入设备延伸到槽106中。喷射器喷嘴108是固定的且因而在回转容器12的旋转期间驻留在槽106内。无水氨、尿素的气体分解产物、或一些其它SNCR还原气体经由喷射器喷嘴108引入充气室102中。外部环境空气也通过槽106吸入充气室102中，其中空气与无水氨(或其它SNCR还原气体)混合。混合的空气和无水氨(或其它SNCR还原气体)由风扇34抽吸通过充气室102的出口104和管道58，且其后通过喷射管32喷射到回转容器12中。

[0062]喷射器喷嘴108可以在许多位置中的任何位置处延伸到充气室102内。例如，如图17所示，喷射器喷嘴108在充气室的底部附近(例如，在6点的位置处)延伸到充气室102内。然而，可使用其它位置以适合给定窑设计的需要。

[0063]应当理解，风扇34和槽106中的一个或二者可以设置为在充气室102维持负压。由此，防止无水氨(或其它SNCR还原气体)通过槽106从充气室102逃逸。在一个示范性实施例中，槽106构造为带有1/2”的宽度和14’的直径。在这样的构造中，由典型的风扇、鼓风机、或压缩机产生的空气速度对于产生防止无水氨(或其它SNCR还原气体)通过槽106从充气室102逃逸所需要的负压来说绰绰有余。在示范性实施例中，风扇34可用于产生17-40英尺/秒的空气进气速度。

[0064]也应当理解，槽106的尺寸可以构造为允许希望的空气质量流量供应给风扇34。换句话说，系统构造可以设计为满足窑操作需要的空气质量流量同时也在充气室102内维持负压。然而，如果给定的窑设计需要超出可以通过给定的槽设计抽吸的空气质量流量，那么补充空气进口可以联接到风扇34的进口。

[0065]如上文提到的，除了SNCR还原气体之外，水溶SNCR还原剂也可以经由喷射器喷嘴108引入。此外，可使用其它构造以利于水溶SNCR还原剂的使用。例如，如图21-28所示，充气室102可构造为带有多个提升器110，所述提升器110从充气室的外壁114的内表面112延伸。在该布置中，氨水(或其它SNCR还原剂)在其上端附近的位置处(例如，11点)引入充气室102中，但是可以使用其它位置以适合给定的窑设计的需要。氨水引入到充气室的外壁114的内表面112上，其中它被来自回转容器12的壁14的热能加热。应当理解，在一些构造中，回转容器12的壁14的外表面可限定充气室102的内壁，在此情况下，氨水直接引入到壁14上。在任一情况下，来自回转容器12的壁14的外表面的热和由风扇34抽吸通过充气室102的空气流的组合利于氨水的蒸发，其蒸发产物以上述方式抽吸到回转容器12中。提升器110提供氨水的恒定运动，以促进其表面面积暴露给加热的壁表面和空气流。

[0066]如图23-28所示，在充气室102中可以使用多个不同的布置(如果有的话)来管理过多的氨水。在一个实施例中，简单的排出设备120用于排出充气室102。如图26和27所示，排出设备120可以是固定的，从而过多的液体可以排出到排出设备的收集器122中。一旦由收集器122捕获，排出的液体然后再循环到充气室102中(如果希望)。可替换地，如图28所示，排出设备120可以集成到充气室102中且用排出塞124堵塞。在此情况下，过多的液体可以通过移开塞124而周期性地排出。如图24和25所示，过多的液体可以经由例如水相堰128行进到补充加热室126中，其中液体被加热元件130(例如电阻加热元件)加热且随后蒸发。来自补充加热室126的蒸发产物抽回到充气室102中且随后引入回转容器12中。补充加热室126中的任何过多的液体经由排出设备132排出。

[0067]图29示出了采用氨水的另一实施例。在此情况中，氨水引入到在窑外部的蒸发单元134。蒸发单元134蒸发氨水，从氨水的蒸发产物经由喷射器喷嘴108引入充气室102中，且随后以上述方式抽吸到回转容器12中。

[0068]应当理解，除了气体和液体SNCR还原剂之外，干燥的和/或固体还原剂也可以经由充气室102引入通过槽106从而进入回转容器。例如，粉状尿素颗粒、尿素粉末、或其它固体可以借助于延伸通过槽106的固体或粉末喷射设备引入充气室102。此外，如图30和31所示，充气室102可以实施为限定在其外环形表面138中的槽136。一对成角度的凸缘140之一位于槽136的任一侧上。进料器，如螺旋进料器142，将尿素颗粒、粉状尿素颗粒、尿素粉末、或其它固体SNCR还原剂进给通过槽106进入充气室102中。尿素颗粒、粉状尿素颗粒、尿素粉末、或其它固体SNCR还原剂从那里被抽吸到风扇34的进口，其后通过空气喷射管32排出到回转容器12中。在此情况下，粉末的粒度或颗粒的尺寸可以选择以有效地通过风扇34。

[0069]参见图32-41，预加热器/预煅烧器窑的固定部分150的各种构造图示为具有用于将高压空气喷射到固定部分150中的位置，以混合流动通过这些固定部分150的窑气流。因而，空气可以例如从风扇、鼓风机、或压缩机以高压喷射通过位于任何预加热器/预煅烧器窑的固定部分150的壁中的一个或更多位置，以提供气体的混合动量，从而降低与成层相关的污染物和在这样的预加热器/预煅烧器仪器中的局部燃烧不均匀性。

[0070]转到图32，固定部分150包括位于回转容器12的上端18附近的固定容器或提升管152。如此，固定容器152联接到回转容器12，从而窑气流154流出回转容器12进入固定容器152。窑气流154从固定容器152的下端156向上端158流动。

[0071]固定部分150可以包括经由进口164引入预加热的燃烧空气(如三次空气162)的次级燃烧区160。次级燃烧区160包括以大约1400℉到大约2000℉的温度范围的加热的三次空气162的流动。在该位置处，加热的三次空气162的流动引入到固定部分150中以辅助固定部分150内的燃烧。固定部分150也包括燃料进口166和进料组件168。燃料进口166通到固定部分150，燃料(如煤)可以通过燃料进口166引入到固定部分150中。进料组件168通到固定部分150，进料(如矿物20)可以通过进料组件168引入到固定部分150中。对预加热器/预煅烧器窑而言，固定部分150也包括喷嘴，以在燃料进口166附近提供含有氧气的气体(通常是预加热的燃烧空气)，从而促进流动通过燃料进口166的燃料和经由进料组件168流入固定部分150中的进料的分配。

[0072]固定部分150也可以包括喷射器170，以将高压空气流172引入到固定容器152中，如图32所示。喷射器170可实施为联接到风扇、鼓风机、或压缩机(为了描述简单起见，其后称为压缩机174)的规定的80碳钢管件，压缩机174产生一定量高压空气172。这样的管件可以设置有一个或更多孔，高压空气通过所述孔流入固定部分中。在一个实施例中，喷射器170位于固定容器152的上半部。一定量高压空气172是未加热的空气，如环境空气。换句话说，该高压空气172在进入固定部分150之前未由回转窑加热。从喷射器170发出的一定量高压空气172施加动量给窑气流154，以驱散从固定容器152的下端156向上端158流动的窑气流154的任何成层的层。因而，一定量高压空气172施加动量给离开回转容器12且流动通过固定部分150的窑气流154。应当理解，虽然在图32中仅示出了单个喷射器170，但是可以使用任何数量的喷射器。

[0073]在一个实施例中，喷射器170定位为引入一定量高压空气172，高压空气172以相对于窑气流154的流动方向垂直的方向施加动量。这样的动量可以相对于待混合的气体和固体的质量定量。应当理解，引入的动量与待混合气体质量的比越高，混合将越快。例如，以2300公吨/天容量操作的预煅烧器容器或导管将具有大约78kg/sec的固体和气体质量流率。单个喷射器170以248m/sec的速度喷射1.66kg/sec的空气172，从而施加412kg*m/sec的附加动量矢量。所施加的附加动量对容器中的质量的比为5.28kg*m/sec每kg煅烧器流量(即，每kg进入煅烧器容器的气体和固体)。

[0074]根据一个示范性实施例，喷射器170可以操作为引入一定量高压空气172，以便得到的动量对质量比在2.0和20.0kg*m/sec每kg进入煅烧器容器的气体和固体之间。在更具体的示范性实施例中，喷射器170可以操作为引入一定量高压空气172，以便得到的动量对质量比在4.0和10.0kg*m/sec每kg进入煅烧器容器的气体和固体之间。

[0075]在一个实施例中，喷射器170以大约6psi的压力引入一定量高压空气172。在另一实施例中，喷射器170以大约6psi到12psi的压力引入一定量高压空气172。在又一实施例中，喷射器170以大约2psi到15psi的压力引入一定量高压空气172。另外，在一个实施例中，喷射器170以大约2psi到100psi的压力引入一定量高压空气172。

[0076]在一个实施例中，喷射器170以固定部分150的总质量流率(即，进入煅烧器容器的气体和固体的总质量流率)的大约1％到大约5％的质量流率引入一定量高压空气172。在另一实施例中，喷射器170以固定部分150的总质量流率的大约2％的质量流率引入一定量高压空气172。

[0077]在一个实施例中，喷射器170定位为引入以相对于窑气流154的流动方向非垂直的角度施加动量的高压空气172，如图33所示。此外，虽然在图33中示出了两个喷射器170，应当理解，可以仅使用单个喷射器170。相反，也可以使用两个以上的喷射器。

[0078]转到图34，喷射器170也相对于窑气流154的流动方向定位在燃料进口166和进料组件168的下游。因而，喷射器170位于燃料进口166和进料组件168上方。喷射器170在燃料进口166和进料组件168下游的位置处引入高压空气172。虽然在图34中示出了两个喷射器170，应当理解，可以仅使用单个喷射器170。相反，也可以使用两个以上的喷射器。

[0079]如图35所示，相对于通过固定容器152的窑气流154的流动方向，喷射器170定位在进入固定容器152的三次空气162的进口164下游。因而，喷射器170位于进口164上方。由此，喷射器170在三次空气162的进口164下游的位置处引入高压空气172。如图36和37所示，喷射器170可以定位为与三次空气162的进口164相对，以引入高压空气172以便施加动量给三次空气162。应当理解，虽然在图35-37的实施例中仅示出了单个喷射器170，但是可以使用任何数量的喷射器。

[0080]转到图38，进料组件169联接到固定部分150，以将进料20(如矿物)从固定部分150行进通过固定容器152进入回转容器12的上端18。相对于通过固定容器152的进料20的流动方向，喷射器170位于进料组件168的下游。在该实施例中，喷射器170引入一定量高压空气172以施加动量给进料20，以便利于在进料20离开进料组件168时进料20与窑气流混合。因而，当进料20从固定部分150向回转容器12的上端18行进时，喷射器170在进料20下游引入一定量高压空气172。应当理解，虽然在图38中仅示出了单个喷射器170，但是可以使用任何数量的喷射器。

[0081]如图39所示，喷射器170定位在进料组件168内，以在进料20行进通过进料组件168进入固定容器152时经由高压空气172施加动量给进料20。应当理解，虽然在图39中仅示出了单个喷射器170，但是可以使用任何数量的喷射器。

[0082]转到图40和41，喷射器170定位为与燃料进口166相对。在该实施例中，喷射器170引入高压空气172以施加动量给燃料，以便利于在燃料离开燃料进口166时燃料混合。虽然在图40中仅示出了单个喷射器170，但是可以使用任何数量的喷射器。

[0083]与固定部分150的构造和喷射器170的设置无关，喷射器170将一定量高压空气172引入固定容器152内，以利于窑气流154和/或进料20的截面混合。因而，喷射器引入一定量高压空气172以促进固定容器152内的混合流动，如紊流、旋转或气旋流动。

[0084]SNCR也应用于预加热器/预煅烧器窑的固定部分150，如在图32-41所示的位置中(除了其它位置之外)。这样做的一种方式为将无水氨引入所喷射的高压空气流，以混合流动通过这些固定部分150的窑气体并降低SNCR的NOx排放。因而，空气可以例如从压缩机174以高压喷射，且通过位于任何预加热器/预煅烧器窑的固定部分150的壁中的一个或更多位置的无水氨，以提供气体的混合动量，从而降低与成层相关的污染物和在这样的预加热器/预煅烧器仪器和SNCR中的局部燃烧不均匀性。无水氨可以连同空气行进通过压缩机174，或可以引入到压缩机下游。

[0085]如上关于图32-41所示，预加热器/预煅烧器窑的固定导管内的混合通过使用高压空气实现。借助于无水氨的SNCR通过将一些氨气放进高压空气流中实现。为此，氨气被引入到回转窑(例如，预加热器/预煅烧器窑)的高动量空气流中，以将氨与待处理的整个气流混合。在示范性实施例中，空气以大于导管中质量流量的1％的数量和足以将氨混合到导管的截面中的动量引入。这样的布置与将氨水引入预加热器/预煅烧器窑的常规技术完全相反，其中仅附带的空气随水溶喷射引入。此外，SNCR的成本可以通过使用无水氨而显著地降低。例如，典型的1,000,000吨/年预煅烧器窑可以使用在水溶液中传输的3吨/天成本为大约$700/吨的氨，或大约$700,000每年。无水氨是较便宜的，当前大约$400/吨。因而，通过使用无水氨，使用$400/吨的无水氨的同样3吨/天的窑将花费大约$400,000每年的氨，从而节省$300,000每年。

[0086]增压空气和无水氨以声速的大约30％至声速的速度引入窑中。该声速或接近声速的喷流具有足够的动量以将氨贯穿整个导管分配且混合导管中的整个截面。由此，氨混合到导管中的气体中，且导管中通常成层的气体混合(即，去层)。换句话说，在导管中实现了将氨混合到窑气体中和窑气体自身的混合。

[0087]无水氨可在压缩机或风扇之前或之后混合到压缩空气中。换句话说，氨气可以在压缩机或风扇(例如，图32-41的压缩机174)的进口中。可替换地，如图32虚线所示，无水氨可以在压缩机或风扇下游的位置处(如图32-41的压缩机174和喷嘴170之间的位置)引入高压空气流。也如图32中的虚线所示，SNCR还原剂也可以在引入到高压空气172内的位置处引入容器152中的高压空气流中。由此，SNCR还原剂在上游位置处(相对于窑气体流动方向)引入容器152中，其中它由窑气体向下游运送并与来自喷嘴170的高压空气流172接触，在那里它连同窑气体贯穿整个容器152的截面混合。应当理解，类似的结果可通过在容器152内与喷射器170相同的位置处或设置在喷射器170的稍下游位置处引入SNCR还原剂实现，只要由喷射器170产生的高压空气172作用于SNCR还原剂以将它贯穿整个固定容器152的截面混合即可。在一个示范性布置中，无水氨在压缩机下游的位置处引入，因为氨气已经增压。如果应用于长窑的结构中，氨气可以在风扇进口处的歧管中混合。

[0088]除了无水氨之外，也可以使用其它SNCR还原气体。例如，尿素的热解产物可以混合到高压空气流中并随后引入窑中。

[0089]在示范性实施例中，1600吨/天(66吨/小时)的预加热器窑处理大约150吨/小时的燃烧气体。所使用的典型的氨量为1.0磅到2.0磅/吨熔渣。对于该窑而言，在1.5磅氨/吨熔渣时，需要将100磅/小时的氨混合到300,000磅/小时(150吨/小时)的燃烧产物中。该混合必须快速实现，因为窑气体处于需要的温度区中仅大约1秒。快速混合这样大的气体质量花费大量的能量。氨可以通过首先将无水氨混合到高压气流(2psi到100psi，或对该示例为15psi)而混合到大量的气体中。对于该示例，100磅/小时(大约40cfm)的氨混合到带有大约2.25吨/小时(1000cfm)的流率的压缩空气流中。处于15psi的该压缩空气流(此时含有大约4％体积的氨气)然后以声速的大约50％到声速的速度喷入到窑的固定导管中。该声速或接近声速的喷流具有足够的动量以将氨贯穿整个导管分配且混合导管中的整个截面。

[0090]虽然本披露可以有许多变型和可替换形式，但是其具体的示范性实施例已经在附图中示意性地示出且在此详细描述。然而，应当理解，不打算将本披露限定为所披露的特定形式，而相反，本发明意在覆盖落入由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有变型、等价物、和可替换物。

[0091]在此所述的装置和方法的许多特征具有多个优势。应当注意，本披露的装置和方法的可替换实施例可能不包括所述的所有特征，但仍具有这样的特征中的至少一些优势。本领域技术人员容易设计出包括本披露的一个或更多特征并落入本披露的精神和范围内的装置和方法的实施例。

Claims (56)

1.一种操作具有倾斜回转容器的矿物处理窑的方法，包括：

旋转所述回转容器，以使矿物从所述倾斜回转容器的上端向所述倾斜回转容器的下端行进；

在回转容器的上端和回转容器的下端之间的位置处通过回转容器的壁中的开口引入高压空气流；

在回转容器的旋转期间，从远离回转容器的源推进SNCR还原剂；和

将SNCR还原剂引入到高压空气流中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：引入高压空气流的步骤包括引入所述矿物处理窑的燃烧空气的消耗质量速率的大约1％到大约15％的质量流率。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中，和

引入高压空气流的步骤包括通过所述空气喷嘴引入高压空气。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

所述空气喷嘴具有联接到其上的空气增压器；且

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器通过所述空气喷嘴引入高压空气。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有：

(i)空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中；

(ii)空气增压器，所述空气增压器具有联接到所述空气喷嘴的输出；和

(iii)充气室，所述充气室联接到所述空气增压器的进口，

引入高压空气流的步骤包括从所述充气室抽吸空气并用空气增压器通过喷嘴引入高压空气，且

引入SNCR还原剂的步骤包括：

(i)将SNCR还原剂引入到充气室中，和

(ii)用空气增压器从充气室抽吸SNCR还原剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括将气体SNCR还原剂引入到充气室中。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括将液体SNCR还原剂引入到充气室中。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤还包括：

在充气室中热解液体SNCR还原剂，和

从充气室抽吸热解后的SNCR还原剂，并用空气增压器通过喷嘴引入热解后的SNCR还原剂。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括将固体SNCR还原剂引入到充气室中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤还包括：

在充气室中热解固体SNCR还原剂，和

从充气室抽吸热解后的SNCR还原剂，并用空气增压器通过喷嘴引入热解后的SNCR还原剂。

11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述旋转步骤还包括相对于充气室旋转回转容器。

12.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述旋转步骤还包括旋转回转容器和充气室。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有：

(i)空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中；和

(ii)空气增压器，所述空气增压器具有：

(a)进口；和

(b)流体联接到所述空气喷嘴的输出；

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器的进口抽吸空气并用空气增压器通过空气喷嘴引入高压空气；且

引入SNCR还原剂到高压空气流中的步骤包括在空气增压器的输出和空气喷嘴之间的位置处将SNCR还原剂引入到高压空气流中。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有：

(i)空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中；和

(ii)空气增压器，所述空气增压器具有：

(a)进口；和

(b)流体联接到所述空气喷嘴的输出；

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器的进口抽吸空气并用空气增压器通过空气喷嘴引入高压空气；且

引入SNCR还原剂到高压空气流中的步骤包括在空气增压器进口的上游位置处引入SNCR还原剂，以便SNCR还原剂被抽吸到空气增压器的进口中。

15.一种矿物处理窑，包括：

倾斜回转容器，所述倾斜回转容器具有上端和下端；

燃烧器，所述燃烧器位于倾斜回转容器的下端附近；

空气喷嘴，所述空气喷嘴可操作为在回转容器的上端和回转容器的下端之间的位置处引入高压空气流；

充气室，所述充气室具有流体联接到所述空气喷嘴的出口；和

SNCR还原剂源，所述SNCR还原剂源联接到所述充气室以将SNCR还原剂引入到所述充气室中。

16.根据权利要求15所述的矿物处理窑，其特征在于：还包括空气增压器，所述空气增压器具有流体联接到所述充气室的进口和流体联接到所述空气喷嘴的出口，其中：

所述充气室具有联接到所述SNCR还原剂源的进口，且

空气增压器可操作为从充气室抽吸空气和SNCR还原剂，且通过空气喷嘴将所述空气和SNCR还原剂引入到回转容器中。

17.根据权利要求16所述的矿物处理窑，其特征在于：所述充气室的进口包括限定在所述充气室的面中的径向槽。

18.根据权利要求16所述的矿物处理窑，其特征在于：所述充气室的进口包括气体进口。

19.一种矿物处理窑，包括：

倾斜回转容器，所述倾斜回转容器具有上端和下端；

燃烧器，所述燃烧器位于倾斜回转容器的下端附近；

空气喷嘴，所述空气喷嘴可操作为在回转容器的上端和回转容器的下端之间的位置处引入高压空气流；

SNCR还原剂源，所述SNCR还原剂源远离倾斜回转容器；和

用于从所述源引入SNCR还原剂到高压空气流中的装置。

20.一种操作预加热器/预煅烧器窑的方法，所述预加热器/预煅烧器窑具有倾斜回转容器和联接到所述倾斜回转容器的固定部分，其中窑气流以从所述倾斜回转容器通过所述固定部分的方向流动，所述方法包括：

使矿物从所述固定部分行进到所述倾斜回转容器的上端中；

使矿物从所述倾斜回转容器的上端向所述倾斜回转容器的下端行进；

将一定量燃烧空气和可燃烧燃料通过倾斜回转容器的下端引入；

引入高压空气流到固定部分中，其中所述高压空气流施加动量在窑气流上；和

将无水氨引入到高压空气流中。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：引入高压空气流的步骤包括引入未加热的高压空气流。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：引入高压空气流到固定部分中的步骤包括以进入所述固定部分的气体和固体的总质量流率的大约1％到大约5％的质量流率引入高压空气流。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：引入高压空气流到固定部分中的步骤包括以大约2psi到大约100psi的压力引入高压空气。

24.一种操作预加热器/预煅烧器窑的方法，所述预加热器/预煅烧器窑具有倾斜回转容器和联接到所述倾斜回转容器的固定部分，其中窑气流以从所述倾斜回转容器通过所述固定部分的方向流动，所述方法包括：

使矿物从所述固定部分行进到所述倾斜回转容器的上端中；

使矿物从所述倾斜回转容器的上端向所述倾斜回转容器的下端行进；

将一定量燃烧空气和可燃烧燃料通过倾斜回转容器的下端引入；

引入高压空气流到固定部分中，其中所述高压空气流以介于2和20kg*m/sec每kg进入固定部分的气体和固体之间的比施加动量在窑气流上；和

将SNCR还原剂引入到高压空气流中。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：引入高压空气流的步骤包括引入未加热的高压空气流。

26.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：引入高压空气流到固定部分中的步骤包括以进入所述固定部分的气体和固体的总质量流率的大约1％到大约5％的质量流率引入高压空气流。

27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：引入高压空气流到固定部分中的步骤包括以大约2psi到大约100psi的压力引入高压空气流。

28.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括引入液体SNCR还原剂。

29.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括引入气体SNCR还原剂。

30.一种操作窑的方法，所述窑具有倾斜回转容器和联接到所述倾斜回转容器的固定部分，其中窑气流以从所述倾斜回转容器通过所述固定部分的方向流动，所述方法包括：

使矿物从所述固定部分行进到所述倾斜回转容器的上端中；

使矿物从所述倾斜回转容器的上端向所述倾斜回转容器的下端行进；

将一定量燃烧空气和可燃烧燃料通过倾斜回转容器的下端引入；

以进入所述固定部分的气体和固体的总质量流率的大约1％到大约5％的质量流率引入高压空气流到固定部分中，以施加动量在流动通过固定部分的窑气流上；和

将SNCR还原剂引入到高压空气流中。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：引入高压空气流的步骤包括引入未加热的高压空气流。

32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：引入高压空气流到固定部分中的步骤包括以大约2psi到大约100psi的压力引入高压空气流。

33.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括引入液体SNCR还原剂。

34.根据权利要求30所述的方法，其特征在于：引入SNCR还原剂的步骤包括引入气体SNCR还原剂。

35.一种矿物处理窑，包括：

倾斜回转容器，所述倾斜回转容器具有上端和下端；

预加热器/预煅烧器，所述预加热器/预煅烧器位于倾斜回转容器的上端附近，所述预加热器/预煅烧器包括：

(i)固定容器；

(ii)喷射器，所述喷射器可操作以大约2psi到大约100psi的压力引入高压空气流到固定容器中；和

(iii)具有出口的SNCR还原剂源，所述出口定位为将一定量SNCR还原剂引入到高压空气流中；和

进料组件，所述进料组件可操作为使矿物行进到回转容器的上端，使得矿物在行进到倾斜回转容器之前通过所述固定容器。

36.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述喷射器定位为以垂直于固定容器的方向引入高压空气流。

37.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：

所述固定容器具有三次空气进口，且

所述喷射器定位为在所述固定容器上所述三次空气进口上方的位置处引入高压空气流。

38.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述喷射器定位为在所述固定容器上所述进料组件下面的位置处引入高压空气流。

39.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述喷射器定位为在所述固定容器上所述进料组件上方的位置处引入高压空气流。

40.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述喷射器定位在所述进料组件内。

41.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：

所述固定容器具有燃料进口，且

所述喷射器定位为在所述固定容器上所述燃料进口上方的位置处引入高压空气流。

42.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述SNCR还原剂源包括气体SNCR还原剂源。

43.根据权利要求42所述的矿物处理窑，其特征在于：所述气体SNCR还原剂包括无水氨。

44.根据权利要求35所述的矿物处理窑，其特征在于：所述SNCR还原剂源包括液体SNCR还原剂源。

45.一种操作具有倾斜回转容器的矿物处理窑的方法，包括：

旋转所述回转容器，以使矿物从所述倾斜回转容器的上端向所述倾斜回转容器的下端行进；

在回转容器的上端和回转容器的下端之间的位置处通过回转容器的壁中的开口引入高压空气流；和

将气体SNCR还原剂引入到高压空气流中。

46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：引入高压空气流的步骤包括引入所述矿物处理窑消耗的燃烧空气质量速率的大约1％到大约15％的质量流率。

47.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中，且

引入高压空气流的步骤包括通过所述空气喷嘴引入高压空气。

48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于：

所述空气喷嘴具有联接到其上的空气增压器；且

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器通过所述空气喷嘴引入高压空气。

49.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：引入气体SNCR还原剂的步骤还包括：

在充气室中热解液体SNCR还原剂，和

从充气室抽吸热解后的SNCR还原剂，并将热解后的SNCR还原剂引入到高压空气流中。

50.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：引入气体SNCR还原剂的步骤还包括：

在充气室中热解固体SNCR还原剂，和

从充气室抽吸热解后的SNCR还原剂，并将热解后的SNCR还原剂引入到高压空气流中。

51.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有：

(i)空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中；和

(ii)空气增压器，所述空气增压器具有：

(a)进口；和

(b)联接到所述空气喷嘴的输出，

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器的进口抽吸空气并用空气增压器通过空气喷嘴引入高压空气，且

引入气体SNCR还原剂到高压空气流中的步骤包括在空气增压器的输出和空气喷嘴之间的位置处将气体SNCR还原剂引入到高压空气流中。

52.根据权利要求45所述的方法，其特征在于：

所述矿物处理窑还具有：

(i)空气喷嘴，所述空气喷嘴通过容器的壁中的开口延伸进入到回转容器中；和

(ii)空气增压器，所述空气增压器具有：

(a)进口；和

(b)流体联接到所述空气喷嘴的输出，

引入高压空气流的步骤包括从所述空气增压器的进口抽吸空气并用空气增压器通过空气喷嘴引入高压空气，且

引入气体SNCR还原剂到高压空气流中的步骤包括在空气增压器进口的上游位置处引入气体SNCR还原剂，以便气体SNCR还原剂被抽吸到空气增压器的进口中。

53.一种矿物处理窑，包括：

倾斜回转容器，所述倾斜回转容器具有上端和下端；

燃烧器，所述燃烧器位于倾斜回转容器的下端附近；

空气喷嘴，所述空气喷嘴可操作为在回转容器的上端和回转容器的下端之间的位置处引入高压空气流；和

SNCR还原剂源，在所述矿物处理窑的操作期间，所述SNCR还原剂源与所述空气喷嘴流体连通，所述SNCR还原剂源远离所述倾斜回转容器。

54.根据权利要求53所述的矿物处理窑，其特征在于还包括：

空气增压器，所述空气增压器具有与所述空气喷嘴流体连通的出口；

固定供应管，所述固定供应管与所述SNCR还原剂源流体连通；

旋转供应管，所述旋转供应管与所述空气喷嘴流体连通；和

旋转联接件，所述旋转联接件将所述固定管联接到所述旋转管。

55.根据权利要求53所述的矿物处理窑，其特征在于还包括充气室，所述充气室具有：

(i)联接到所述空气喷嘴的出口；和

(ii)联接到所述SNCR还原剂源的进口，

其中，所述空气增压器可操作为从所述充气室抽吸空气和SNCR还原剂，并通过所述空气喷嘴将所述空气和SNCR还原剂引入到回转容器中。

56.根据权利要求53所述的矿物处理窑，其特征在于：所述SNCR还原剂源包括液体SNCR还原剂源。

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