CN111288792A - 一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺，其中包括依次连接的空气净化装置、富氧产生装置、富氧输送管及煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器连接有一次风罗茨风机的出口以及煤粉风罗茨风机的出口；所述一次风罗茨风机的进口以及煤粉风罗茨风机的进口均连接至所述富氧输送管的输出端；所述煤粉燃烧器的出火口连接所述水泥回转窑。使用本发明技术方案，水泥回转窑煅烧所用风即煤粉燃烧器所用风全部采用富氧气体替代，使燃煤的低位发热值提高而使火焰温度提高，可使火焰温度提高180℃～200℃，达到最佳节约燃煤的效果，节煤率可达到10％以上。

Description

一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺

技术领域

本发明涉及富氧煅烧技术领域，特别涉及水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺。

背景技术

当前水泥生产的回转窑普遍使用普通空气助燃，在窑外预热分解、熟料烧成过程中进行，通常燃烧过程都存在着不足之处，局部的缺氧极易产生不完全燃烧，火焰温度偏低也会产生不完全燃烧，可燃物质变成烟尘排掉，浪费能源并造成大气污染。公知的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，可增加热量利用率并燃烧后的烟气排气量从而提高水泥质量等优点。

如专利号为CN201410801108.0的发明专利，其提出了通过在回转窑及分解炉的前均通过富氧空气进行煤的风送，从而提高燃烧效率并节约燃煤。但是其仅仅是直接通过富氧空气进行煤风送到回转窑，无法有效提高回转窑内温度及煤的彻底燃烧。

发明内容

为克服现有技术中回转窑煅烧中煤燃烧不充分，且热利用率不高的缺陷，本发明提出了一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺，通过改善煤粉燃烧器的煤粉燃烧的稳定性使其有效的燃烧尽煤粉，以稳定回转窑的熟料质量，提高了系统产量并降低污染。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，包括依次连接的空气净化装置、富氧发生器、富氧输送管及煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器连接有一次风罗茨风机的出口以及煤粉风罗茨风机的出口；所述一次风罗茨风机的进口以及煤粉风罗茨风机的进口均连接至所述富氧输送管的输出端；所述煤粉燃烧器的出火口连接所述水泥回转窑。

进一步，所述煤粉燃烧器具有直流风通道、旋流风通道、中心风通道及煤风通道；所述一次风罗茨风机的出口连通所述直流风通道、旋流风通道及中心风通道；所述煤粉风罗茨风机的出口连通所述煤风通道。由此使得送煤通道中具有富氧的同时，可以使得煤粉燃烧器的直流风通道、旋流风通道、中心风通道中均具有富氧空气流入，再次提高煤粉燃烧器的充分燃烧及热量使用率。

进一步，所述空气净化装置通过离心式通风机连接所述富氧发生器。

进一步，所述富氧发生器通过螺杆式真空泵连接至富氧气体缓冲罐，所述富氧气体缓冲罐连至所述富氧输送管的进气端。以使得煤粉燃烧器中可以具有充足的富氧气体使用。

进一步，所述富氧发生器为膜法富氧发生器，使得结构紧凑，并延长使用寿命。

进一步，所述空气净化装置为初级、中级及高级过滤器组成的三级空气过滤器，所述三级空气过滤器过滤大于0.3微米的灰尘，过滤效率99.99％；从而可以能使膜分离器使用寿命达到10年以上。

进一步，所述螺杆式真空泵提供的系统真空度为-0.076MPa～-0.080Mpa，螺杆式真空泵的极限真空度可达到3Pa，能使系统真空度达到-0.080MPa，进而使分离出的富氧气体达到31％以上。螺杆式真空泵为干式真空泵，电机功率可仅为水环真空泵的60％，使得富氧气体中不再含有水分，无需增加汽水分离装置，简化了整体装置的同时提高了效率。

进一步，所述一次风罗茨风机的进口与所述富氧输送管的输出端之间设置有一次风调风阀，所述一次风调风阀调节所述富氧输送管向一次风罗茨风机的进口输送的空气量；所述煤粉风罗茨风机的进口与所述富氧输送管的输出端之间设置有煤粉风调风阀，所述煤粉风调风阀调节所述富氧输送管向煤粉风罗茨风机的进口输送的富氧气体量。从而可以有效控制富氧气体的输入量并实现煤的重复燃烧，提高煤的利用率，降低能耗。

进一步，所述煅烧装置还包括控制器，所述控制器依据所述煤粉燃烧器的燃烧情况控制所述一次风调风阀与所述煤粉风调风阀的开合程度。

更进一步，本发明还提出了一种前述局部富氧煅烧装置进行富氧煅烧的工艺，包括如下步骤：

1)空气经过三级空气过滤器过滤后得到净化后的空气；

2)离心式通风机将净化后的空气抽取至膜法富氧发生器进行制氧，其中所述离心式通风机的输出全压为3000Pa～3500Pa，膜法富氧发生器制取氧气含量为30％的富氧气体；

3)螺杆式真空泵将富氧气体抽取至富氧气体缓冲罐，富氧气体缓冲罐内的富氧气体通过富氧输送管输送至煤粉燃烧器；

其中，煤粉燃烧器的中心风通道、旋流风通道、直流风通道及煤粉风通道均输入30％的富氧气体。

使用本发明技术方案，水泥回转窑煅烧所用风(即煤粉燃烧器所用风)全部采用富氧气体替代，因而，使燃煤的低位发热值提高而使火焰温度提高，可使火焰温度提高180℃～200℃，达到最佳节约燃煤的效果，节煤率可达到10％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例中的煅烧装置结构示意图；

图2为本发明具体实施例中的煤粉燃烧器的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1所示，一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置100，包括依次连接的空气净化装置1、富氧产生装置2、富氧输送管3及煤粉燃烧器4，所述煤粉燃烧器4连接有一次风罗茨风机5的出口51以及煤粉风罗茨风机6的出口61；所述一次风罗茨风机5的进口52以及煤粉风罗茨风机6的进口62均连接至所述富氧输送管3的输出端31；所述煤粉燃烧器4的出火口41连接所述水泥回转窑7。

本发明具体实施例中，如图2所示，煤粉燃烧器4具有直流风通道42、旋流风通道43、中心风通道44及煤风通道45；所述一次风罗茨风机5的出口51连通所述直流风通道42、旋流风通道43及中心风通道44；所述煤粉风罗茨风机6的出口61连通所述煤风通道45。由此使得送煤通道中具有富氧的同时，可以使得煤粉燃烧器4的直流风通道42、旋流风通道43、中心风通道中44中均具有富氧气体流入，再次提高煤粉燃烧器4的充分燃烧及热量使用率。

本发明具体实施例中，如图1所示，空气净化装置1优选通过离心式通风机8连接至所述富氧产生装置2。

如图1所示，富氧产生装置2通过螺杆式真空泵9连接至富氧气体缓冲罐10，所述富氧气体缓冲罐10连至所述富氧输送管3的进气端32。

优选地，富氧产生装置2为膜法富氧发生器，其中，本发明具体实施例中膜法富氧发生器采用卷式膜组件，膜法富氧发生器可制取氧气含量为30％的富氧气体。

优选地，本发明具体实施例中，空气净化装置1为初级、中级及高级过滤器组成的三级空气过滤器，其中，三级空气过滤器可过滤大于0.3微米的灰尘，过滤效率99.99％；其中，三级空气过滤器中的初级和中级过滤器可以过滤颗粒较大的灰尘，并且设置成简单易拆卸的网板等形状即可，从而便于初级及中级过滤元件更换便捷，提高整个空气净化装置1的使用寿命。

优选地，螺杆式真空泵9提供的系统真空度为-0.076MPa～-0.080MPa。螺杆式真空泵的极限真空度可达到3Pa,因而使系统真空度可达到-0.080MPa，由此，是经过螺杆式真空泵9分离出的富氧气体浓度达到31％以上，且其分离出的富氧气体不再含有水分，无需增加气水分离装置，从而提高了效率的同时简化了整个装置。

优选地，一次风罗茨风机5的进口52与所述富氧输送管3的输出端31之间设置有一次风调风阀53，所述一次风调风阀53调节所述富氧输送管3向一次风罗茨风机5的进口52输送的富氧气体量；所述煤粉风罗茨风机6的进口62与所述富氧输送管3的输出端31之间设置有煤粉风调风阀63，所述煤粉风调风阀63调节所述富氧输送管3向煤粉风罗茨风机6的进口62输送的富氧气体量。从而可以有效控制富氧气体的输入量并实现煤的重复燃烧，提高煤的利用率，降低能耗。

本发明具体实施例中，所述煅烧装置100还包括控制器，所述控制器依据所述煤粉燃烧器4的燃烧情况控制所述一次风调风阀53与所述煤粉风调风阀63的开合程度。从而可以有效控制富氧气体的进入量与煤混合进行充分燃烧，降低污染，提高热能。

本发明局部富氧煅烧装置的工作原理为：水泥炉窑参与煅烧的分为分解炉和回转窑，所采用的燃煤为5500Kcal，回转窑的吨熟料耗煤为108Kg。其中，回转窑煅烧用空气分为一次风和二次风，一次风即为煤粉燃烧器4用风(包括煤粉风、中心风、旋流风、直流风)，其中一次风的风量为全部燃料用风的10％～12％。本发明具体实施例中，富氧空气是向一次风中供应富氧气体，即向煤粉燃烧器的煤粉风通道45、中心风通道44、旋流风通道43以及直流风通道42中均供应富氧气体，从而提高煤粉燃烧器内煤的燃烧效率及能量转化率。

本发明具体实施例中，水泥回转窑局部全富氧煅烧装置100的煅烧工艺，包括以下步骤：

1)空气经过三级空气过滤器2过滤后得到净化后的空气；

2)离心式通风机8将净化后的空气抽取至膜法富氧发生器2进行制氧，其中所述离心式通风机8的输出全压为3000Pa～3500Pa，膜法富氧发生器2制取氧气含量为30％的富氧气体；

3)螺杆式真空泵9将膜法富氧发生器2制取的富氧气体抽取至富氧气体缓冲罐10，富氧气体缓冲罐10内的富氧气体通过富氧输送管3输送至煤粉燃烧器4；其中，煤粉燃烧器4的中心风通道44、旋流风通道43、直流风通道42及煤粉风通道45均输入30％的富氧气体。

本发明具体实施例中，水泥煅烧的回转窑煤粉风罗茨风机6与一次风送风罗茨风机5完全利用富氧输送管3所输送的富氧气体进行煤粉输送及一次风输送，进行煤粉燃烧器4富氧煅烧，其中富氧气体的氧气体积浓度达到30％，富氧气体的风量根据一次风送风罗茨风机5的风量和煤粉风罗茨风机6的风量确定。本发明具体实施例中，利用富氧气体替代空气直接吹入煤粉燃烧器进行一次风的煅烧工艺，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，提高了燃料的低位发热值，增加放热量，能够更加充分满足回转窑热需求。同时因为煤料燃烧更充分，减少了尾气和废渣的排放。本发明利用富氧气体代替送入的普通一次风(正常空气)，不需要加热，直接用体积浓度30％的富氧气体参与煤粉燃烧器的煤粉燃烧，在窑内高温条件下迅速燃烧，达到节煤效果。

一次风送风罗茨风机5与煤粉风送风罗茨风机6可分别通过一次风调风阀53与煤粉风调风阀63来调节煤粉燃烧器4所需的风量，当回转窑加大熟料煅烧而富氧发生器产出的富氧气体不能满足煤粉燃烧器4煅烧所需时，通过风量的调节能够保证煤粉燃烧器4的煅烧风量而达到燃料的充分燃烧。

与现有技术相比，本发明技术方案中的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置及工艺所具有的有益效果是：利用本发明技术方案中的煅烧装置的煅烧工艺能够提高煤粉燃烧器4的火焰温度，使煤炭充分燃烧而降低煤耗，由此，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，熟料单位时间产量可提高5％～10％。且，煤炭得以充分燃烧使得热效率提高，减少了氮气带走的热能，因此烟尘排放均降低10％～30％左右，同时达到了节能、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。

以上所述，只是本发明的一个具体实施例，并非对本发明作出任何形式上的限制，在不脱离本发明的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，包括依次连接的空气净化装置、富氧产生装置、富氧输送管及煤粉燃烧器，其特征在于：所述煤粉燃烧器连接有一次风罗茨风机的出口以及煤粉风罗茨风机的出口；所述一次风罗茨风机的进口以及煤粉风罗茨风机的进口均连接至所述富氧输送管的输出端；所述煤粉燃烧器的出火口连接所述水泥回转窑。

2.根据权利要求1所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述煤粉燃烧器具有直流风通道、旋流风通道、中心风通道及煤风通道；所述一次风罗茨风机的出口连通所述直流风通道、旋流风通道及中心风通道；所述煤粉风罗茨风机的出口连通所述煤风通道。

3.根据权利要求2所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述空气净化装置通过离心式通风机连接所述富氧产生装置。

4.根据权利要求3所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述富氧产生装置通过螺杆式真空泵连接至富氧气体缓冲罐，所述富氧气体缓冲罐连至所述富氧输送管的进气端。

5.根据权利要求4所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述富氧产生装置为膜法富氧发生器。

6.根据权利要求5所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述空气净化装置为初级、中级及高级过滤器组成的三级空气过滤器，所述三级空气过滤器过滤大于0.3微米的灰尘，过滤效率99.99％。

7.根据权利要求6所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述螺杆式真空泵提供的系统真空度为-0.076MPa～-0.080MPa。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述一次风罗茨风机的进口与所述富氧输送管的输出端之间设置有一次风调风阀，所述一次风调风阀调节所述富氧输送管向一次风罗茨风机的进口输送的空气量；所述煤粉风罗茨风机的进口与所述富氧输送管的输出端之间设置有煤粉风调风阀，所述煤粉风调风阀调节所述富氧输送管向煤粉风罗茨风机的进口输送的空气量。

9.根据权利要求8所述的水泥回转窑局部全富氧煅烧装置，其特征在于：所述煅烧装置还包括控制器，所述控制器依据所述煤粉燃烧器的燃烧情况控制所述一次风调风阀与所述煤粉风调风阀的开合程度。

10.一种权利1～9任意一项所述的煅烧装置进行富氧煅烧的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)空气经过三级空气过滤器过滤后得到净化后的空气；

2)离心式通风机将净化后的空气抽取至膜法富氧发生器进行制氧，其中所述离心式通风机的输出全压为3000Pa～3500Pa，膜法富氧发生器制取氧气含量为30％的富氧气体；

3)螺杆式真空泵将富氧气体抽取至富氧气体缓冲罐，富氧气体缓冲罐内的富氧气体通过富氧输送管输送至煤粉燃烧器；

其中，煤粉燃烧器的中心风通道、旋流风通道、直流风通道及煤粉风通道均输入30％的富氧气体。

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