CN105605584B - 一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法 - Google Patents

一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，是通过在水泥回转窑上安装的燃烧器将预处理后的固废颗粒送入水泥回转窑内与富氧气体和煤粉混合燃烧，其方法是：首先从燃烧器将煤粉喷入燃烧，当水泥回转窑烧成带的温度达到一个设定的温度区间时，从燃烧器喷入固废颗粒和富氧气体，调节煤粉与固废颗粒的喷入比例，维持烧成带的温度在设定的温度区间内。本发明方法对固体废物的适应性强，对固废燃料的要求远远低于水泥窑用的煤粉。本发明能大大提高固废热值的利用效率，从而达到利用固废进行节煤降低能耗的目的。

Description

一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法
技术领域
本发明涉及水泥窑固废处置，具体涉及一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，是将中低热值固体废弃物（可燃性垃圾）经过预处理后做为燃料替代煤粉的方法。
背景技术
水泥生产是高能耗行业，建材行业燃煤消费量接近占动力煤总消费量的20%其中90%以上的建材行业用煤都是用于水泥生产；因此在我国如何把固体废物作为替代燃料是降低燃煤使用节约一次性能源的关键。
由于固废垃圾的热值低、水份高，而且均一性差，对水泥窑生产运行影响加大，导致水泥窑处置固废垃圾困难。制约着水泥窑处置固废的规模化和产业化应用。
水泥窑处置固废技术在国外有应用，但有些国家水泥窑处置固废使用的燃料是燃气，而我们国家水泥窑燃料几乎都是燃煤。我国利用水泥窑处置固体废弃物技术发展较晚，并且大都是将固体废弃物从窑尾预热器直接喂入窑系统，不但对窑系统的煅烧产生了很大的影响并且也很少起到替代燃煤的作用，有些工厂处置固废后不但没有节约燃煤甚至燃煤使用量更大了，不仅没有做到节能反而使能耗增加了。
发明内容
本发明的目的是提出一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，通过一个燃烧器将预处理后的固体废弃物与煤粉喷入水泥窑充分燃烧，把固废热值充分利用起到替代燃煤的作用，也只有能让固体废物充分燃烧才能做到水泥窑协同处置固废产业化规模化。是基于我国水泥生产燃料特点及传统工艺不能解决处置量和节煤的问题开发的一种方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，是通过在水泥回转窑上安装的燃烧器将预处理后的固废粉或颗粒送入水泥回转窑与富氧气体和煤粉混合燃烧，其中：首先从燃烧器将煤粉喷入燃烧，当水泥回转窑成烧成带的温度达到一个设定的温度区间时，从燃烧器喷入固废粉或颗粒和富氧气体，调节煤粉与固废粉或颗粒的喷入比例，维持烧成带的温度在设定的温度区间内。
方案进一步是：所述的固废粉或颗粒是通过气体经管道输送从燃烧器中心喷入水泥回转窑，所述富氧气体围绕喷入的固废粉或颗粒喷入，所述煤粉围绕富氧气体喷入，环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气；其中，所述富氧气体是由旋风带动与固废粉或颗粒混合，然后再与喷入的煤粉混合后燃烧。
方案进一步是：所述固废颗粒是热值大于2000Kcal/kg，水份小于20%的固体废物加工处理为灰分小于30%，粒度小于10*10*10mm的固废颗粒。
方案进一步是：所述旋风是围绕喷出的富氧气体和固废粉或颗粒圆周沿轴向从斜向设置的气嘴喷出的多股风束形成。
方案进一步是：所述煤粉喷入的风压是10~20 kpa，所述旋风的分压是15~30 kpa，所述环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气的压力是40~60 kpa。
方案进一步是：所述富氧气体的送气量是通过窑尾的氧气剩余量进行控制，当窑尾的氧气剩余量高于设定的上限阈值时降低富氧气体送气量，当窑尾的氧气剩余量低于设定的下限阈值时提高富氧气体送气量。
方案进一步是：所述上限阈值是3.5%，所述下限阈值是1.5%。
方案进一步是：所述燃烧器包括多种燃料喷嘴和与多种燃料喷嘴连接的燃料输送管道，在所述管道上设置有控制阀门，所述燃料输送管道为多层环绕结构，中心层是固废粉或颗粒输送管道，在固废粉或颗粒输送管道外环绕有富氧输送管道，在富氧输送管道外环绕有旋风输送管道，在旋风输送管道外环绕有煤粉输送管道，在煤粉输送管道外环绕有轴流风输送管道；在燃烧器前端面中心是与固废粉或颗粒输送管道连通的固废颗粒喷出口，环绕固废粉或颗粒喷出口均匀分布有多个与富氧输送管道连通的富氧喷嘴，环绕多个富氧喷嘴均匀分布有多个与旋风输送管道连通的旋风喷嘴，旋风喷嘴沿圆周倾斜，使其喷出的风搅动固废粉或颗粒和富氧及煤粉充分混合，环绕多个旋风喷嘴是与煤粉输送管道连通的环形煤粉喷口，环绕环形煤粉喷口有多个与轴流风输送管道连通的轴流风喷嘴。
方案进一步是：所述旋风喷嘴沿圆周倾斜的倾斜出角是30度至45度。
方案进一步是：所述中心层固废粉或颗粒输送管道是两个或三个，与其对应，在燃烧器前端面中心的固废粉或颗粒喷出口是两个或三个，不同的固废粉或颗粒输送管道用于输送不同热值的固废粉或颗粒。
本发明的具有以下的特点：
1.解决了水泥窑协同处置固废的燃烧问题。
2.解决了处置固废量低不能规模化的问题。
3.解决了处置固废时影响水泥熟料产量和质量的问题。
4.解决了垃圾处理过程中的臭气及城市环境污染问题。
5.本发明方法对固体废物的适应性强，对固废燃料的要求远远低于水泥窑用的煤粉。热值不低于2000 Kcal/kg，水份小于30%；灰分小于30%；粒度小于10*10*10mm即可。
6.本发明开发了一套先对固体废物进行预处理，然后将处理过的固体废物稳定的通过燃烧器喷入水泥窑内进行煅烧的工艺，该工艺在向燃烧器内喷入固体废物时同时喷入氧气。
7. 本发明开发了一种能使供入的氧气同内旋风、轴流风及喷入的固体废弃物及煤粉均匀混合的燃烧器，该燃烧器能保持良好的火焰形状和合理的煅烧温度是水泥窑协同处置固废的重要装备。
8. 本发明和燃烧装备能大大提高固废热值的利用效率，从而达到利用固废进行节煤降低能耗的目的。
下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
附图说明
图1 为燃烧器前端面及轴侧断面结构示意图；
图2为燃烧器内管道剖面局部示意图；
图3为燃烧器使用状态示意图；
图4为固废利用的整体流程示意图。
具体实施方式
一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，是通过在水泥回转窑上安装的燃烧器将预处理后的固废粉或小颗粒送入水泥回转窑与富氧气体和煤粉混合燃烧，其中：首先从燃烧器将煤粉喷入燃烧，当水泥回转窑成烧成带段的温度达到一个设定的温度区间时，从燃烧器喷入固废粉或小颗粒和富氧气体，调节煤粉与固废粉或小颗粒的喷入比例，维持烧成带段的温度在设定的温度区间内；其中：固废与煤粉的比值控制根据实际的情况通常是在1/4上下调节；一般窑内成烧带的温度在1700--到2000摄氏度。
实施例中：所述的固废粉或小颗粒是通过气体经管道输送从燃烧器中心喷入水泥回转窑，所述富氧气体围绕喷入的固废粉或小颗粒喷入，所述煤粉围绕富氧气体喷入，环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气；其中，所述富氧气体是由旋风带动与固废粉或小颗粒混合，然后再与喷入的煤粉混合后燃烧。
实施例中：所述固废经过预处理后成为粉或小颗粒是热值大于2000Kcal/kg，水份小于20%的固体废物加工处理为灰分小于30%，颗粒的粒度小于10*10*10mm的固废颗粒。
实施例中：所述旋风是围绕喷出的富氧气体和固废粉或小颗粒圆周沿轴向从斜向设置的气嘴喷出的多股风束形成。
实施例中：所述煤粉喷入的风压是10~20 kpa，所述旋风的分压是15~30 kpa，所述环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气的压力是40~60 kpa。
实施例中：所述富氧气体的送气量是通过窑尾的氧气剩余量进行控制，当窑尾的氧气剩余量高于设定的上限阈值时降低富氧气体送气量，当窑尾的氧气剩余量低于设定的下限阈值时提高富氧气体送气量。
实施例中：所述上限阈值是3.5%，所述下限阈值是1.5%。
富氧使用量根据窑尾烟室的氧气含量进行调节，保持窑尾氧气含量在1.5~3.5%；如果窑尾氧气含量低于1.5%时开大富氧阀门，当窑尾氧气含量高于3.5%时减小富氧阀门开度。始终保持燃烧器喷出的固体废弃物及煤粉在回转窑内充分燃烧。
上述方法当固废富氧燃烧器推力达8~15 N.h/Gcal ；旋流比达0.2~0.5时，预计可在日产水泥熟料5000吨的生产线上每天处置热值在2000~4000 Kcal/kg，水份小于20%；灰分小于30%；粒度小于10*10*10mm的固体废物50吨以上，所处置的固体废弃物可替代燃煤，折合节约标煤近30吨/天。其中的旋流比概括的说（因其中有很多系数和孔径之间的关系)就是内旋风产生的冲力与（轴流风+内旋风+送煤风）产的冲力之合的比值。燃烧器推力指的是送出的煤燃烧产生的能量和（轴流风+内旋风+送煤风）产生的能量经过一系列计算得出的对火焰的推动力。
实施例中：为了将固废与煤粉充分混合燃烧，如图3所示，燃烧器1被设置在水泥回转窑2上，冷却离心风机3经篦冷机4为熟料降温.通过窑头罩5为窑系统提供二、三次风温；如图1和图2所示，所述燃烧器包括多种燃料喷嘴和与多种燃料喷嘴连接的燃料输送管道，在所述管道上设置有控制阀门，其中，所述燃料输送管道为多层环绕结构，中心层是固废颗粒输送管道101，在固废颗粒输送管道外环绕有氧气输送管道102，在氧气输送管道外环绕有旋风输送管道103，在旋风输送管道外环绕有煤粉输送管道104，在煤粉输送管道外环绕有轴流风输送管道105；固废颗粒输送管道101连接有固废喂料输送机6，固废垃圾罗茨风机7将固废喂料输送机送来的固废颗粒通过固废管路送入固废颗粒输送管道101，在固废管路上设置有固废颗粒输送控制阀门8；氧气输送管道102连接有氧气汽化器9，氧气汽化器将氧气通过氧气管路送入氧气输送管道102，在氧气管路上设置有氧气输送控制阀门10；旋风输送管道103连接有内旋风罗茨风机11，旋风罗茨风机将用于旋风的风通过旋风管路送入旋风输送管道103，在旋风管路上设置有旋风输送控制阀门12；煤粉输送管道104连接有煤粉输送罗茨风机13，煤粉输送罗茨风机将煤粉通过煤粉管路送入煤粉输送管道104，在煤粉管路上设置有煤粉输送控制阀门14；轴流风输送管道105连接有轴流罗茨风机15，轴流罗茨风机将轴流风通过轴流风管路送入轴流风输送管道105，在轴流风管路上设置有轴流风控制阀门16。
在燃烧器前端面中心是与固废粉或颗粒输送管道连通的固废颗粒喷出口101-1，环绕固废粉或颗粒喷出口均匀分布有多个与氧气输送管道连通的氧气喷嘴，环绕多个氧气喷嘴均匀分布有多个与旋风输送管道连通的旋风喷嘴，旋风喷嘴沿圆周倾斜，使其喷出的风搅动固废颗粒和氧气充分混合，环绕多个旋风喷嘴是与煤粉输送管道连通的环形煤粉喷口，环绕环形煤粉喷口有多个与轴流风输送管道连通的轴流风喷嘴。
实施例中：所述旋风喷嘴沿圆周倾斜的倾斜出角是30度至45度。
实施例中：所述旋风喷嘴的孔径是12*15mm。
实施例中：所述中心层固废粉或颗粒输送管道是两个或三个，与其对应，在燃烧器前端面中心的固废粉或颗粒喷出口是两个或三个，不同的固废粉或颗粒输送管道用于输送不同热值的固废粉或颗粒。
实施例中：所述的环形煤粉喷口为圆环形，4个支撑均匀分布在圆环端口，保证环形煤粉喷口的间隙稳定，。
实施例中：所述轴流风喷嘴有三套，孔径分别是10mm、12mm 、14mm。
图4是固废利用的整体流程，固废放置在密封的厂房车间，该厂房设有通风换气和除臭系统，在厂房内将垃圾用剪切式破碎机破碎，达到粒度要求的固废颗粒经过步进式给料机喂入双辊给料机，由双辊给料机将固废碎料稳定的喂入燃烧器，在燃烧器的固废通道上配有罗茨风机将固废颗粒喷入回转窑内进行煅烧。在燃烧器上配有煤风、一次风和供氧气通道，一次风的部分轴流风引人氧气通道。除臭系统总管道由一台轴流风机带动送入篦冷机二室风机，臭气经过篦冷机被送入回转窑内煅烧，进行无害化处理；最终有害臭气经过回转窑和预热器后成为排放达标的无害气体排入大气。

Claims (9)

1.一种在水泥窑中利用富氧处置固废的方法，是通过在水泥回转窑上安装的燃烧器将预处理后的固废粉或固废颗粒送入水泥回转窑与富氧气体和煤粉混合燃烧，其特征在于：首先从燃烧器将煤粉喷入燃烧，当水泥回转窑烧成带的温度达到一个设定的温度区间时，从燃烧器喷入固废粉或固废颗粒和富氧气体，调节煤粉与固废粉或固废颗粒的喷入比例，维持烧成带的温度在设定的温度区间内；所述燃烧器包括多种燃料喷嘴和与多种燃料喷嘴连接的燃料输送管道，在所述燃料输送管道上设置有控制阀门，所述燃料输送管道为多层环绕结构，中心层是固废粉或固废颗粒输送管道，在固废粉或固废颗粒输送管道外环绕有富氧输送管道，在富氧输送管道外环绕有旋风输送管道，在旋风输送管道外环绕有煤粉输送管道，在煤粉输送管道外环绕有轴流风输送管道；在燃烧器前端面中心是与固废粉或固废颗粒输送管道连通的固废粉或固废颗粒喷出口，环绕固废粉或固废颗粒喷出口均匀分布有多个与富氧输送管道连通的富氧喷嘴，环绕多个富氧喷嘴均匀分布有多个与旋风输送管道连通的旋风喷嘴，旋风喷嘴沿圆周倾斜，使其喷出的风搅动固废粉或固废颗粒和富氧气体及煤粉充分混合，环绕多个旋风喷嘴是与煤粉输送管道连通的环形煤粉喷口，环绕环形煤粉喷口有多个与轴流风输送管道连通的轴流风喷嘴。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的固废粉或固废颗粒是通过气体经管道输送从燃烧器中心喷入水泥回转窑，所述富氧气体围绕喷入的固废粉或固废颗粒喷入，所述煤粉围绕富氧气体喷入，环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气；其中，所述富氧气体是由旋风带动与固废粉或固废颗粒混合，然后再与喷入的煤粉混合后燃烧。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固废颗粒是热值大于2000Kcal/kg，水份小于20%的固体废物加工处理为灰分小于30%，粒度小于10*10*10mm的固废颗粒。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述旋风是围绕喷出的富氧气体和固废粉或固废颗粒圆周沿轴向从斜向设置的气嘴喷出的多股风束形成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述煤粉喷入的风压是10~20 kpa，所述旋风的风压是15~30 kpa，所述环绕所述喷入的煤粉喷入轴流空气的压力是40~60 kpa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述富氧气体的送气量是通过窑尾的氧气剩余量进行控制，当窑尾的氧气剩余量高于设定的上限阈值时降低富氧气体送气量，当窑尾的氧气剩余量低于设定的下限阈值时提高富氧气体送气量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上限阈值是3.5%，所述下限阈值是1.5%。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋风喷嘴沿圆周倾斜的倾斜出角是30度至45度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中心层固废粉或固废颗粒输送管道是两个或三个，与其对应，在燃烧器前端面中心的固废粉或固废颗粒喷出口是两个或三个，不同的固废粉或固废颗粒输送管道用于输送不同热值的固废粉或固废颗粒。
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