CN101851073A

CN101851073A - 干法水泥孰料烧成装备

Info

Publication number: CN101851073A
Application number: CN200910010939A
Authority: CN
Inventors: 刘建君
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-06

Abstract

干法水泥孰料烧成装备，有依次联通的孰料冷却机、回转窑、分解炉、预热器，与孰料冷却机换热器输出端连通三路风管分别通入回转窑、回转窑用喷煤管、分解炉，富氧源的输出富氧管输出端分别与喷煤管的一次风管侧向联通、与回转窑连通，与通入分解炉的三次风管连通、与分解炉连通。富氧加在窑头的二次风里和喷煤管一次风内，在主要燃烧阶段就保证供应充足的氧气，确保燃烧充分。富氧输出端与风管侧面连通，不改变原有的操作就调整到最佳的燃烧状态。

Description

干法水泥孰料烧成装备

技术领域：本发明涉及干法水泥孰料烧成装备，是水泥孰料烧成工艺所使用的烧成装备，主要是回转窑烧成装备及其配套的孰料冷却机、分解炉、预热器等。

背景技术：已有的干法水泥孰料烧成装备，有依次联通的孰料冷却机、回转窑、分解炉、预热器。其与孰料冷却机换热器输出端连通的风管通入回转窑、回转窑用喷煤管。这种装备输送的风管分布不合理。也有提出要用富氧气体通入热工反应设备，但并没有提出如何通入才能有效利用富氧气体，并不影响原有装备的使用和操作。

发明内容：

本发明目的是克服已有技术中，参与燃烧的氧份分配不合理，粉煤燃料燃烧不充分，生产效率比较地的技术问题，提供一种氧气参与燃烧充分合理，便于氧气通入操作，充分提高粉煤燃料燃烧效率的干法水泥孰料烧成装备。

本发明的干法水泥孰料烧成装备，有依次联通的孰料冷却机、回转窑、分解炉、预热器，与孰料冷却机换热器输出端连通三路风管分别通入回转窑、回转窑用喷煤管、分解炉，富氧源的输出富氧管输出端分别与喷煤管的一次风管侧向联通、与回转窑连通，与通入分解炉的三次风管连通、与分解炉连通。最好通入分解炉的三次风管还与预热器下端连通。

回转窑的窑头喷煤管主要为回转窑提供燃烧热量的，所以将富氧加在窑头的二次风里和喷煤管一次风内，在主要燃烧阶段就保证供应充足的氧气，确保燃烧充分。多余的氧气还可以在后续窑尾和分解炉与少量没有燃烧的煤粉反应。更主要是富氧输出端与风管侧面连通，不需要额外的动力就可以将富氧气体输送到窑内，不改变原有的操作，而且可以保证供给量。特别是只要在富氧源的输出富氧管带有调节阀门，就可以方便调整到最佳配比量和最佳的燃烧状态。这一措施通过初步试验也证明：富氧燃烧对燃料的燃烧速度和燃尽度的提高作用十分明显，为缩短烧成时间，提高煅烧产质量提供了必要保证和可能；这样既能提高火焰温度、火焰黑度和辐射热，又能减少空气过剩系数、延长烟气停留时间，使煤粉更充分、更完全的燃烧，从而能提高水泥质量、减少烟尘和有害气体等的排放并能降低排烟温度等。

这是因为，富氧燃烧不仅能使燃料的燃烧时间大大缩短，有利于提高燃料的完全燃烧程度，而且还能提高火焰温度和黑度，从而改善窑内的传热条件，使窑的产量提高，热耗下降。采用富氧空气助燃煤矸石生产水泥进行了技术经济分析；我们通过多年的调研和分析后也认为，富氧助燃技术，用于水泥窑的节能减排同样意义重大。如水泥回转窑的台时产量为26t/h。煤耗为0.25kg/kg熟料，每小时烧煤量6500kg，燃烧带的过剩空气系数为1.1。燃煤的理论空气量为6Nm3/kg(煤)。

由此看出，需含O2为21％的空气量：

V＝26000×0.25×6×1.1＝42900Nm3/h

在此空气中的含氧量＝42900×21％＝9009Nm3/h。当空气中氧气的浓度提高至25％时，所需的空气量则减少了16％。进入燃烧室的N2量相应下降20％，使得火焰的总体积下降，在燃料的加入量不变的情况下，火焰温度提高，提高的程度主要取决于空气中氧的浓度，当空气中氧气的浓度达到25％时，经计算，火焰温度可提高100℃左右。另外因入窑空气量减少，使得火焰中CO₂与H2O的体积百分比浓度升高。火焰的黑度也相应增大。根据计算得知，当助燃空气中氧含量为25％时，CO2的体积百分浓度提高17.5％，水蒸汽的体积百分浓度相应提高17.7％，由于CO2与H₂O的浓度均增加许多，火焰的黑度相应增大，当空气中氧气的浓度为21％时，火焰的黑度经计算为0.2104，当空气中氧气的浓度为25％时，火焰的黑度经计算为0.2245，增加的程度约6.7％。火焰对物料的辐射传热量提高的程度经计算应为20.4％，回转窑其他各带的辐射传热量都相应提高，提高的幅度不会相差很大。

总之，本发明的富氧燃烧技术方案用于水泥窑，可改善煤的燃烧条件，缩短燃烧所需的时间，实现燃料的完全燃烧，同时也可使传热速率大幅度提高。此外，采用富氧燃烧，可使废气排放量及CO、NOx等有害气体的产生量下降，有利于节能减排。

附图说明：附图表示了一种本发明日产5000吨的干法水泥孰料烧成装备示意图。下面结合附图实例对本发明进一步说明。

具体实施方式：

一种本发明日产5000吨的的干法水泥孰料烧成装备，有依次联通的孰料冷却机1、回转窑3、分解炉8、预热器7，与孰料冷却机换热器输出端连通三路风管9、15分别通入回转窑、回转窑用喷煤管、分解炉，富氧源16的输出富氧管15、14、11、9输出端分别与喷煤管的一次风管13侧向联通、与回转窑3连通，与通入分解炉的三次风管10连通、与分解炉8连通。最好通入分解炉的三次风管10还与预热器7下端连通。回转窑通过窑头罩12与孰料冷却机连通，回转窑的窑尾烟室4通过管路与分解炉下端连通，分解炉的上端通过管路与预热器连通。根据现场考察的实际情况，设计了一套膜法富氧助燃系统作为富氧源，用于干法水泥孰料烧成装备。形成的的负压工艺流程具有能耗较低、前处理简单、操作方便和安全、仅机/泵需定期维护、其它设备均免维护、核心部分富氧膜组件不仅免维护而且寿命可达10年左右、总投资少、节能减排效益显著等优点。膜法富氧助燃系统的有关参数和主要技术经济考核指标如下：

◎富氧浓度：27-30％；

◎富氧流量：5000±10％Nm3/h；

◎富氧配电：437KW；

◎循环水量：42m3/hr(仅水环真空泵冷却用，基本不消耗)；

◎占地面积：50M²；

◎使用膜法富氧助燃装置、技术后，产品产量和质量均明显提高、单位合格产品能耗下降5-10％，氧含量提高1％，水泥回转窑燃烧带火焰对物料的辐射传热量提高的程度是5.1％、助燃风量和风压均减少6％以上、排烟温度下降7℃以上。

本发明的日产5000吨水泥生产，耗煤850吨左右。窑头和窑尾分别耗煤40和60％左右，窑头二次风大概占90％，风温达1000℃左右，排烟氧含量6-9％，排烟温度340℃左右，氮氧化物在280-400ppm范围内。

我国目前累计堆积二十多亿吨煤矸石，而且每年还增加一亿多吨。这既占据不少堆放场地，影响环境，造成污染，又致使大量能源与资源浪费。大规模采用富氧空气燃烧煤矸石生产水泥，完全替代水泥生产用优质煤。既利用煤矸石的含碳量，提供水泥生产过程需要的热量，又使煤矸石中的渣石成分(主要是SiO2等)转入水泥之中，代替粘土，成为水泥的有效成分。而且还使水泥的质量有所提高，节约能量，达到综合利用，是一举多得的大好事。

采用富氧空气助燃煤矸石来生产水泥，根据煤矸石的含碳量，选择合适的富氧空气浓度，既能保证燃烧过程稳定，不熄火，又能达到水泥生产过程需要的热量，是解决大量煤矸石出路的极好途径。随着富氧浓度的提高，煤粉的燃烧时间缩短。如富氧的浓度提高到25％时，煤粉的燃烧时间可缩短16％左右。在空间尺寸不变的情况下，由于煤粉燃尽时间的缩短，煤粉燃尽的程度自然提高，这就减少了煤粉的不完全燃烧所造成的热量损失，达到节能的目的。另外CO、NOx等有害气体生成量也相应减少，有利于环保。

在水泥回转窑内火焰向物料传热的主要方式是辐射传热，而窑内气流对物料的辐射传热速率又主要取决于气流的温度和气流的黑度，二者越高，辐射传热量就越多，这可以通过富氧燃烧来达到此目的。由于空气中氧气的浓度提高，相应可减少空气量，使得进入燃烧室的N2量下降，火焰的总体积下降(即火焰的体积流量下降)。在燃料的加入量不变的情况下，火焰的温度相应提高，提高的程度主要取决于空气中氧气的浓度。

Claims

1.一种干法水泥孰料烧成装备，有依次联通的孰料冷却机、回转窑、分解炉、预热器，其特征在于：与孰料冷却机换热器输出端连通三路风管分别通入回转窑、回转窑用喷煤管、分解炉，富氧源的输出富氧管输出端分别与喷煤管的一次风管侧向联通、与回转窑连通，与通入分解炉的三次风管连通、与分解炉连通。

2.如权利要求1所说的干法水泥孰料烧成装备，其特征在于：富氧源的输出富氧管带有调节阀门。

3.如权利要求1或2所说的干法水泥孰料烧成装备，其特征在于：通入分解炉的三次风管还与预热器下端连通。