CN104649600B - 一种水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺 - Google Patents

Abstract

一种水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺，属于富氧煅烧技术领域。装置的特征在于：回转窑（13）和分解炉（14）前的头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）的进风口均通过富氧风管（7）密封式连接富氧空气供给系统。工艺的特征在于：回转窑（13）和分解炉（14）分别由头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）完全利用富氧空气供给系统吹送的富氧空气进行煤的风送，回转窑（13）和分解炉（14）内同时进行富氧煅烧。利用本发明装置的煅烧工艺能够提高窑内火焰温度，使煤炭充分燃烧而降低煤耗，达到节煤和降低成本的效果。

Description

一种水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺

技术领域

一种水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺，属于富氧煅烧技术领域。

背景技术

采用富氧燃烧具有提高火焰温度、降低燃料的燃点、加快燃烧速度、增加热量利用率、降低空气过剩系数、减少燃烧后的烟气排气量、提高水泥质量等优点。水泥回转窑是水泥行业的一种高耗能设备，水泥回转窑采用富氧燃烧是提高生产效率、节能减排的有效途径。但现有的富氧燃烧系统与水泥回转窑的结合应用还存在较多的问题。一是现有的富氧燃烧系统的真空系统釆用水环式真空泵，水环式真空泵不但自身能耗高，还会使富氧空气中含有10%~15%的水分，这些水分在进入到水泥回转窑内后会严重影响煤粉的喷出，在实际使用时必需增加汽水分离装置，这就又导致投资的增加。二是现有的富氧燃烧系统与水泥回转窑结合应用时富氧气体是利用燃烧器二次风吹入窑内，这种形式应用时因二次风风量偏大，需要增加富氧发生器的气体量，才能达到富氧效果。但是这样不但加大成本投资，还会造成富氧总量过分吹入而浪费。三是为了富氧气体吹入水泥回转窑时尽可能小的影响窑内的温度环境，需要再吹入前将富氧气体加热，又需增加热能损耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种内耗低、充氧量适当的水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该水泥回转窑富氧煅烧装置，包括水泥煅烧用回转窑、送煤用的罗茨风机和回转窑窑尾连接的分解炉，其特征在于：所述的罗茨风机包括头煤风送罗茨风机和尾煤风送罗茨风机，头煤风送罗茨风机的煤吹送口通过头煤吹送管连接至窑头部位，尾煤风送罗茨风机的煤吹送口通过尾煤吹送管连接至分解炉，头煤风送罗茨风机和尾煤风送罗茨风机的进风口均通过富氧风管密封式连接富氧空气供给系统。

本装置的主要特点在于，水泥回转窑和分解炉的送煤用罗茨风机的送煤风完全密闭连接富氧空气供给系统，罗茨风机的送煤风可完全利用富氧空气吹送。

所述头煤风送罗茨风机的进风口处还密封设置有头煤调风阀，所述尾煤风送罗茨风机的进风口处还密封设置有尾煤调风阀。在罗茨风机前开始调风阀，可以利用空气进行富氧空气的氧含量调节。

所述的富氧空气供给系统包括依次连接的过滤器、风机、富氧发生器、干式真空泵和稳压罐，稳压罐的出风口密封连接富氧风管。本富氧空气供给系统的特点在于富氧发生器之后使用干式真空泵，干式真空泵不会增加富氧空气的水分含量，保持富氧空气干燥。这是富氧空气可以直接吹送煤料的关键，能够防止在吹送过程中煤料结团，同时减小回转窑和分解炉内燃烧气氛的影响。

所述的过滤器为初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器串接组成的三级过滤器，过滤器对大于0.5μm的灰尘除去率大于99.9%，阻力小于0.3KPa。在进入富氧发生器进行充分过滤，减少灰尘对富氧发生器的损害。当过滤器大于0.5μm的灰尘除去率大于99.9%，阻力小于0.3KPa才能既保证风机的鼓风量，又保证富氧发生器的安全长期应用。

所述的富氧发生器为膜式富氧发生器。膜式富氧发生器的占地面积小，且转化后的富氧空气适于回转窑和分解炉的氧含量需求。

所述的过滤器通过压力传感器连接PLC自动控制系统，所述富氧发生器的后方装有富氧浓度表并连接PLC自动控制系统，所述稳压罐的出风口处设有输出气流表并连接PLC自动控制系统。

一种利用上述装置进行富氧煅烧的工艺，其特征在于：水泥煅烧的回转窑和分解炉分别由头煤风送罗茨风机和尾煤风送罗茨风机完全利用富氧空气供给系统吹送的富氧空气进行煤的风送，回转窑和分解炉内同时进行富氧煅烧，其中回转窑的富氧空气送煤量占总耗煤量的40%，分解炉的富氧空气送煤量占总耗煤量的60%，总耗煤量为35t~45t/台·时；所述富氧空气的氧气体积浓度为30±2%，富氧空气的风量10000Nm³/h~15000Nm³/h。

本发明的工艺中利用富氧空气直接吹送煤料，彻底改变了原来普通空气送煤在吹入富养风的二次风煅烧工艺，去除了普通空气对燃烧气氛的损坏作用，减少了氮气带走的热能，增加了煤料的燃烧值，增加放热量，由原来的60t~80t/台·时的耗煤量降低到本工艺的35t~45t/台·时的耗煤量，能够充分满足回转窑和分解炉的热需求。同时因为煤料燃烧更充分，减少了尾气和废渣的排放。本发明利用富氧空气代替送煤自然风，不需要加热，直接用体积浓度30±2%的富氧空气将燃煤送入窑内，在窑内高温条件下迅速燃烧，达到节煤效果。富氧气体量仅为传统燃烧器二次风的70%；总体设备投资节约30%~40%；能耗节约达到30%。

所述的头煤风送罗茨风机和尾煤风送罗茨风机可分别通过头煤调风阀或尾煤调风阀调节富氧空气的氧气体积浓度至30±2%。富氧空气的氧气体体积浓度是与送煤量搭配的关键技术特征，需要同时保证风量可以出送足够的煤料，又要保证富氧空气的氧气含量恰好保证煤料的充分燃烧，而不至于氧富余或氧不足。

所述的富氧空气供给系统中风机输出全压为2KPa~3KPa，风机的输出风量为稳压罐输出富氧空气量的9~15倍，干式真空泵提供的真空度为-0.068MPa~-0.078MPa。风机输出全压和干式真空泵的真空度的配合在能够强党的调节富氧空气送风量和含氧量。本发明釆用气冷式干式真空泵，电机功率仅为水环真空泵的60%；富氧空气中不再含有水分，无需增加增加汽水分离装置。

与现有技术相比，本发明的水泥回转窑富氧煅烧装置及工艺所具有的有益效果是：利用本发明装置的煅烧工艺能够提高火焰温度，使煤炭充分燃烧而降低煤耗，可改用低热值煤炭，达到节煤和降低成本的效果，综合节煤率无论煤种的不同均可达到8%以上，在高原和高寒地区效果尤为明显。同时由于煤炭燃料得以充分燃烧，生产水泥的生料在分解炉和回转窑内物化和分解加快，根据不同的窑型和产能，熟料单位时间产量可提高5%~10%。另外由于煤炭得以充分燃烧，热效率提高，减少了氮气带走的热能，因此烟尘排放均降低10%~30%左右，同时达到节能、减排、综合利用的循环经济模式，实现社会和经济的双重效益。

附图说明

图1是本发明的一种水泥回转窑富氧煅烧装置的示意图。

其中：1、过滤器101、初效过滤器102、中效过滤器103、高效过滤器2、风机3、膜式富氧发生器4、真空表5、干式真空泵6、稳压罐7、富氧风管8、头煤风送罗茨风机9、尾煤风送罗茨风机10、头煤吹送管11、尾煤吹送管12、窑头13、回转窑14、分解炉15、头煤调风阀16、尾煤调风阀。

具体实施方式

图1是本发明的最佳实施例，下面结合附图1对本发明的水泥回转窑富氧煅烧装置做进一步说明。

参照附图1：本发明一种水泥回转窑富氧煅烧装置，包括过滤器1、风机2、膜式富氧发生器3、真空表4、干式真空泵5、稳压罐6、富氧风管7、头煤风送罗茨风机8、尾煤风送罗茨风机9、头煤吹送管10、尾煤吹送管11、窑头12、回转窑13和分解炉14。过滤器1由初效过滤器101、中效过滤器102和高效过滤器103三级串接组成，过滤器1后连接风机2，风机2选用离心式高压风机，风机2出风口连接膜式富氧发生器3的进风口，膜式富氧发生器3的富氧空气出口管路连接干式真空泵5，该管路上装设有真空表4，干式真空泵5的富氧空气出口连接稳压罐6，稳压罐6的富氧空气出口通过富氧风管7密封连接头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9的进风口，头煤风送罗茨风机8的进风口处开口并密封设置有头煤调风阀15，尾煤风送罗茨风机9的进风口处开口并密封设置有尾煤调风阀16，头煤风送罗茨风机8通过头煤吹送管10连接至回转窑13的窑头12部位，尾煤风送罗茨风机9则通过尾煤吹送管11直接连接至分解炉14，分解炉14连接至回转窑13的窑尾。

下面通过具体实施例对本发明的水泥回转窑富氧煅烧工艺做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

实施例1

经初效过滤器101、中效过滤器102和高效过滤器103三级过滤器的空气在风机2输出全压为2.5KPa，风机2的输出风量为稳压罐6输出富氧空气量的12倍，干式真空泵5提供的真空度为-0.072MPa。空气经过膜式富氧发生器3后得到富氧空气，在送入头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9前，通过头煤调风阀15或尾煤调风阀16调解富氧空气的氧气体积浓度至30%。头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9完全利用富氧空气进行煤的风送，回转窑13和分解炉14内同时进行富氧煅烧，其中回转窑13的送煤量为16t/台·时，分解炉14的送煤量为24t/台·时。

完成回转窑和分解炉的水泥煅烧，富氧空气的总风量消耗仅为12000Nm³/h。相比非富氧助燃水泥回转窑，燃煤节约15%，熟料单位时间产量提高10%。烟尘排放降低30%。

实施例2

经初效过滤器101、中效过滤器102和高效过滤器103三级过滤器的空气在风机2输出全压为2.8KPa，风机2的输出风量为稳压罐6输出富氧空气量的10倍，干式真空泵5提供的真空度为-0.07MPa。空气经过膜式富氧发生器3后得到富氧空气空气，在送入头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9前，通过头煤调风阀15或尾煤调风阀16调解富氧空气的氧气体体积浓度至32%。头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9完全利用富氧空气进行煤的风送，回转窑13和分解炉14内同时进行富氧煅烧，其中回转窑13的送煤量为16t/台·时，分解炉的送煤量为24t/台·时。

完成回转窑和分解炉的水泥煅烧，富氧空气的总风量消耗仅为10000Nm³/h。相比非富氧助燃水泥回转窑，燃煤节约14.8%以上，熟料单位时间产量提高8%。烟尘排放降低25%。

实施例3

经初效过滤器101、中效过滤器102和高效过滤器103三级过滤器的空气在风机2输出全压为3KPa，风机2的输出风量为稳压罐6输出富氧空气量的9倍，干式真空泵5提供的真空度为-0.078MPa。空气经过膜式富氧发生器3后得到富氧空气空气，在送入头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9前，通过头煤调风阀15或尾煤调风阀16调解富氧空气的氧气体体积浓度至28%。头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9完全利用富氧空气进行煤的风送，回转窑13和分解炉14内同时进行富氧煅烧，其中回转窑13的送煤量为18t/台·时，分解炉的送煤量为27t/台·时。

完成回转窑和分解炉的水泥煅烧，富氧空气的风量仅消耗为15000Nm³/h。相比非富氧助燃水泥回转窑，燃煤节约12%，熟料单位时间产量提高8%。烟尘排放均降低15%。

实施例4

经初效过滤器101、中效过滤器102和高效过滤器103三级过滤器的空气在风机2输出全压为2KPa，风机2的输出风量为稳压罐6输出富氧空气量的15倍，干式真空泵5提供的真空度为-0.068MPa。空气经过膜式富氧发生器3后得到富氧空气空气，在送入头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9前，通过头煤调风阀15或尾煤调风阀16调解富氧空气的氧气体体积浓度至32%。头煤风送罗茨风机8和尾煤风送罗茨风机9完全利用富氧空气进行煤的风送，回转窑13和分解炉14内同时进行富氧煅烧，其中回转窑13的送煤量为14t/台·时，分解炉的送煤量为21t/台·时。

完成回转窑和分解炉的水泥煅烧，富氧空气的风量仅消耗为10000Nm³/h。相比非富氧助燃水泥回转窑，燃煤节约11%，熟料单位时间产量提高7%。烟尘排放均降低30%。

对比例1

将实施例1相同风量的富氧空气以二次风的形式直接鼓入回转窑窑头。窑头部位的罗茨风机仍利用空气进行送煤。此种工艺，相比非富氧助燃水泥回转窑，燃煤节约5%，熟料单位时间产量提高3%。烟尘排放基本不减少，但整体废气排放增加12%。在富氧助燃效率上远不如本发明的工艺。同时需要额外增加二次风的能量消耗。

对比例2

将实施例1所用的装置中的干式真空泵5用水环真空泵代替。使用相同工艺进行水泥熟料煅烧。在相同量的富氧空气消耗和煤耗下，与非富氧助燃水泥回转窑相较，熟料单位时间产量仅提高6%。这是因为富氧空气中的水分使煤料结块，吹送过程中煤料没有落入最适当的位置，煤料燃烧的热量没有得到很好的利用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种水泥回转窑富氧煅烧装置，包括水泥煅烧用回转窑（13）、送煤用的罗茨风机和与回转窑（13）窑尾连接的分解炉（14），其特征在于：所述的罗茨风机包括头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9），头煤风送罗茨风机（8）的煤吹送口通过头煤吹送管（10）连接至窑头（12）部位，尾煤风送罗茨风机（9）的煤吹送口通过尾煤吹送管（11）连接至分解炉（14），头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）的进风口均通过富氧风管（7）密封式连接富氧空气供给系统；

所述的富氧空气供给系统包括依次连接的过滤器（1）、风机（2）、富氧发生器、干式真空泵（5）和稳压罐（6），稳压罐（6）的出风口密封连接富氧风管（7）。

2.根据权利要求1所述的一种水泥回转窑富氧煅烧装置，其特征在于：所述头煤风送罗茨风机（8）的进风口处还密封设置有头煤调风阀（15），所述尾煤风送罗茨风机（9）的进风口处还密封设置有尾煤调风阀（16）。

3.根据权利要求1所述的一种水泥回转窑富氧煅烧装置，其特征在于：所述的过滤器（1）为初效过滤器（101）、中效过滤器（102）、高效过滤器（103）串接组成的三级过滤器，过滤器（1）对大于0.5μm的灰尘除去率大于99.9%，阻力小于0.3KPa。

4.根据权利要求1所述的一种水泥回转窑富氧煅烧装置，其特征在于：所述的富氧发生器为膜式富氧发生器（3）。

5.根据权利要求1所述的一种水泥回转窑富氧煅烧装置，其特征在于：所述的过滤器（1）通过压力传感器连接PLC自动控制系统，所述富氧发生器的后方装有富氧浓度表并连接PLC自动控制系统，所述稳压罐（6）的出风口处设有输出气流表并连接PLC自动控制系统。

6.一种利用权利要求1~5任一项所述装置进行富氧煅烧的工艺，其特征在于：水泥煅烧的回转窑（13）和分解炉（14）分别由头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）完全利用富氧空气供给系统吹送的富氧空气进行煤的风送，回转窑（13）和分解炉（14）内同时进行富氧煅烧，其中回转窑（13）的富氧空气送煤量占总耗煤量的40%，分解炉（14）的富氧空气送煤量占总耗煤量的60%，总耗煤量为35~45t/台·时；所述富氧空气的氧气体积浓度为30±2%，富氧空气的风量10000Nm³/h~15000Nm³/h。

7.根据权利要求6所述的一种进行富氧煅烧的工艺，其特征在于：所述的头煤风送罗茨风机（8）和尾煤风送罗茨风机（9）可分别通过头煤调风阀（15）和尾煤调风阀（16）调节富氧空气的氧气体积浓度至30±2%。

8.根据权利要求6所述的一种进行富氧煅烧的工艺，其特征在于：所述的富氧空气供给系统中风机（2）输出全压为2KPa~3KPa，风机（2）的输出风量为稳压罐（6）输出富氧空气量的9~15倍，干式真空泵（5）提供的真空度为-0.068MPa~-0.078MPa。