CN105864815A - 一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺 - Google Patents

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宋亮
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Abstract

本发明提供了一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，通过膜法富氧技术制造出的含氧量28％的高氧量空气，10％～15％的高氧量空气经送风管送入窑头喷煤管中供窑内煤粉燃烧；20％～25％的高氧量空气经送风管送入窑尾喷煤管的输送空气中供分解炉煤粉燃烧；60％～70％的高氧量空气经送风管送入篦冷机高温段冷却风机的出气口，与冷却空气一起送入篦冷机，通过热交换，产生的含氧量较高的高温二次风供窑头煤粉燃烧。本发明的优点是，能快速提高水泥窑炉的温度，降低煤粉燃点温度，加快煤粉燃烧速度，促进煤粉充分燃烧，能提高煤粉燃尽率，降低排烟量，节约燃料。改善了窑炉煤粉燃烧环境，提高了水泥质量，具有良好的经济效益与社会环保效益。

Description

一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺
技术领域：
本发明涉及一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，属于水泥生产技术领域。
背景技术：
目前国内使用的各种工业锅炉、窑炉其热效率一般在60～80％，这就意味着工业窑炉节能减排的任务还任重而道远。随着各地政府对节能减排的紧迫要求和膜法富氧节能改造项目十分显著的经济效益，将会有越来越多的企业逐步认识到进行膜法富氧节能改造所具有的独特的经济效益和社会效益。富氧空气参与燃烧给燃烧提供了足够的氧气，使可燃物充分燃烧，减少了由过量空气系数造成的热能损失。富氧助燃还能够降低燃料燃点温度，提高燃烧强度，加快燃烧速度，有利于燃烧反应完全，增加热量释放，获得较好的热效率，并从根本上消除污染，降低排烟林格曼黑度，减少SO2、CO和烟尘排放，节约燃料，具有十分显著的节能和环保效应。目前富氧空气可以通过深冷分离法、变压吸附法及膜渗透法获得。膜法富氧技术与其他方法相比，具有流程简单、体积小、自身能耗低、使用寿命长、投资较少等特点，被工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。
在已有的技术中，煤粉燃烧所需氧含量是由大气中20％氧含量提供，氧量的偏低导致煤粉燃尽率偏低。国内外研究者们通过理论计算，发现提高空气中的含氧量可以改善煤粉的燃尽率。目前国内个别火电企业已经将高氧量燃烧空气作为助燃空气应用于工业实践中，并取得了不错的经济效益。但水泥工业窑炉中因单位燃料用量比较火电企业较少，而且燃烧条件要求极为苛刻，目前没有水泥企业完全成功应用该项理论成果。本发明结合新型干法水泥窑炉内煤粉燃烧的特点，从理论计算上进行了大量的推导认证，合理的工艺布局，成功将一定比例的高氧量燃烧空气作为助燃空气应用在新型干法工业窑炉上，节煤率达8％～10％，获得了可观的经济与社会环保效益。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能提高煤粉燃尽率，改善窑炉煤粉燃烧环境，提高水泥质量的利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，通过膜法富氧技术制造出的含氧量28％的高氧量空气先储存在空气储存罐中，再通过空气储存罐分三部分送入新型干法水泥生产线中。高氧量空气分配通过空气储存罐的出口流量阀门控制，10％～15％的高氧量空气经送风管送入窑头喷煤管中供窑内煤粉燃烧；20％～25％的高氧量空气经送风管送入窑尾喷煤管的输送空气中供分解炉煤粉燃烧；60％～70％的高氧量空气经送风管送入篦冷机高温段冷却风机的出气口，与冷却空气一起送入篦冷机，通过热交换，产生的含氧量较高的高温二次风供窑头煤粉燃烧。
因制氧模块制造出的高氧量空气含有微量水分，会影响煤粉燃烧速率，故将送入窑头喷煤管10％～15％的高氧量空气输送管先经过窑头罩加热升温，然后送入窑头喷煤管的燃烧空气中助燃，此方法不但能减少高氧量空气中的水分，而且利用加热后的空气助燃，能降低煤粉燃烧形成热，一定程度上降低了煤粉的用量。
根据新型干法水泥窑炉内煤粉燃烧所需的空气理论计算量，利用膜分离法制造出的高氧量空气送入水泥工业窑炉中助燃，煤粉燃烧在经过水分蒸发和燃料挥发分的燃烧放热后，焦炭开始高温燃烧放热，然后未燃尽的少量固体炭在高氧含量空气的助燃作用下继续燃烧，直到燃尽。新型干法水泥熟料煅烧时煤粉燃烧所需的空气量80％～90％由篦冷机系统高温段冷却风机鼓入的气体量决定，而窑头喷煤管的一次空气量只占10％～15％，故将60％～70％的高氧量空气送入篦冷机高温段冷却风机出气口，通过与出窑炽热熟料热交换产生的高温二次风供煤粉完全燃烧。高氧含量空气助燃使得熟料煅烧火焰温度提高100～150℃，火焰温度的提高，加速了煤粉燃烧的速度，火焰爆发力强，窑内火焰长度相对于之前缩短0.5～0.8m，火焰长度的缩短导致烧成带前移，在很大程度上减少了熟料矿物成分中硅酸三钙晶体在烧成带的过度发育，提高了熟料水化活性，熟料抗压强度相对于之前增加1.0～1.5Mpa。熟料煅烧温度的提高，提高了煤粉燃尽率，熟料标煤耗下降8％～10％。由于高氧量空气助燃煤粉燃料完全，相应的空气量减少，从而降低烟气生成量，CO2排放量降低，粉尘污染大大降低，减少环境污染。
所述10％～15％的高氧量空气在送入窑头喷煤管中之前先经过窑头罩内，进行高温热气流加热，去除高氧量空气中的水分并提高高氧量空气温度，以此来提高煤粉燃尽率。
本发明的优点是，能快速提高水泥窑炉的温度，降低煤粉燃点温度，加快煤粉燃烧速度，促进煤粉充分燃烧，能提高煤粉燃尽率，降低排烟量，节约燃料。改善了窑炉煤粉燃烧环境，提高了水泥质量，具有良好的经济效益与社会环保效益。
具体实施方式：
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，应用于2500t/d新型干法水泥生产线，该生产线所需空气量为81000Nm3/h，由正常空气中氧含量的20％增加至28％的氧含量需要膜法富氧技术制出6480Nm3/h的高氧量空气，将6480Nm3/h高氧量空气由空气压缩罐的出口流量阀门控制气体流量，分三部分进入生产系统，10％的高氧量空气先经过窑头罩内高温气体加热后送入窑头喷煤管中供煤粉燃烧；20％的高氧量空气送入窑尾喷煤管中供分解炉煤粉燃烧；70％的高氧量空气送入篦冷机高温段冷却风机出气口，与冷却空气一起送入篦冷机，通过热交换，产生的含氧量较高的高温二次风供窑头煤粉燃烧。高氧量的空气助燃提高了煤粉燃尽率，改善了窑炉煤粉燃烧环境，火焰温度提高100～150℃，火焰变短，熟料强度提高1.3Mpa，标煤耗下降8.3kg/t，CO2排放量每年减少9500t。由此可见，本发明具有良好的经济效益与社会环保效益。
实施例2
一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，应用于5000t/d新型干法水泥生产线，其所需空气量为182000Nm3/h，由正常空气中氧含量的20％增加至28％的氧含量需要膜法富氧技术制出14560Nm3/h的高氧量空气，将14560Nm3/h高氧量空气由空气压缩罐的出口流量阀门控制气体流量，分三部分进入生产系统，15％的高氧量空气先经过窑头罩内高温气体加热后送入窑头喷煤管中供煤粉燃烧；25％的高氧量空气送入窑尾喷煤管中供分解炉煤粉燃烧，60％的高氧量空气送入篦冷机高温段冷却风机出气口，与冷却空气一起送入篦冷机，通过热交换，产生的含氧量较高的高温二次风供窑头煤粉燃烧。高氧量的空气助燃提高了煤粉燃尽率，改善了窑炉煤粉燃烧环境，火焰温度提高100～150℃，火焰变短，熟料强度提高1.1Mpa，标煤耗下降7.7kg/t，CO2排放量每年减少11000t。由此可见，本发明具有良好的经济效益与社会环保效益。

Claims (2)

1.一种利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，通过膜法富氧技术制造出的含氧量28％的高氧量空气先储存在空气储存罐中，再通过空气储存罐分三部分送入新型干法水泥生产线中，其特征在于：高氧量空气分配通过空气储存罐的出口流量阀门控制，10％～15％的高氧量空气经送风管送入窑头喷煤管中供窑内煤粉燃烧；20％～25％的高氧量空气经送风管送入窑尾喷煤管的输送空气中供分解炉煤粉燃烧；60％～70％的高氧量空气经送风管送入篦冷机高温段冷却风机的出气口，与冷却空气一起送入篦冷机，通过热交换，产生的含氧量较高的高温二次风供窑头煤粉燃烧。
2.根据权利要求1所述的利用高氧量空气提高水泥窑炉燃烧效率的工艺，其特征在于：所述10％～15％的高氧量空气在送入窑头喷煤管中之前先经过窑头罩内，进行高温热气流加热，去除高氧量空气中的水分并提高高氧量空气温度，以此来提高煤粉燃尽率。
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