CN112546826A - 水泥回转窑系统脱硫装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水泥回转窑系统脱硫装置及方法，包括TTF分解炉、PH锅炉、鹅颈管、脱硫管道、高温风机入口管道、入口管道；脱硫管道为一体式结构，包括倾斜部、水平部，倾斜部的左端与鹅颈管竖直部分的侧壁连通，水平部的右端与高温风机入口管道的侧壁连通。本发明通过脱硫管道引入热的水泥生料来脱除预热器一级旋风筒出口废气中的SO2，在不增加额外成本的情况下，降低SO2的排放量；减少了原有脱硫税基及脱硫粉剂的用量，显著降低了脱硫的成本；满足超低排放需求，减少对大气环境的污染。
Description
技术领域
本发明属水泥生产技术领域，特别是涉及水泥回转窑系统脱硫装置及方法。
背景技术
水泥是一种细磨材料，它加入适量水后，成为塑性浆体，这种浆体既能在空气中硬化，又能在水中硬化（硬化后达到一定强度），并能把砂、石等材料牢固的胶结在一起的水硬性胶凝材料。长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。
水泥生产的过程是要经过“二磨一烧”：即生料磨、水泥窑、水泥磨。其中水泥窑系统是将水泥生料在高温下烧成为水泥熟料的热工设备，是水泥生产中的一个极为重要的关键环节。水泥窑系统又分为回转窑系统与立窑系统，现多用回转窑系统来进行熟料的生产。
水泥回转窑系统在对水泥进行生产加工的过程中不可避免会产生SO2废气，水泥回转窑系统中的硫是由原料和燃料带入的。原料中的硫与燃料中的硫在300-600℃被氧化生成SO2气体。原料中的硫氧化产生的SO2在通过上级旋风筒时会被部分吸收，其余则随废气一道从预热器排出。
因此SO2是水泥生产过程中产生的主要大气污染物之一,国内外对水泥行业SO2排放浓度进行了严格限定。2014年国家实施《水泥工业大气污染排放标准》GB4915-2013：河南省根据规定执行大气污染物特别排放限值，即水泥生产的SO2排放应小于100㎎/m³。根据河南省政府的相关文件精神，河南省水泥企业污染物排放要实现超低排放，其中SO2排放浓度要低于35㎎/m3。由于干法水泥窑废气量大、SO2排放浓度高，怎样使SO2排放浓度达标，是水泥企业面临的重要难题。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有的技术问题，提供了水泥回转窑系统脱硫装置及方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
水泥回转窑系统脱硫装置，脱硫装置用于对水泥窑进行脱硫，所述脱硫装置包括TTF分解炉、PH锅炉；还包括鹅颈管、脱硫管道、高温风机入口管道、入口管道；
所述鹅颈管的头部与TTF分解炉的出口连通，鹅颈管的尾部与五级旋风筒连接；高温风机入口管道的头部与预热器一级旋风筒的出口连通，高温风机入口管道的尾部与高温风机连通；入口管道的尾部与PH锅炉的入口连通；入口管道的头部与高温风机入口管道的侧壁连通；
所述脱硫管道为一体式结构，包括倾斜部、水平部，倾斜部的左端与鹅颈管竖直部分的侧壁连通，水平部的右端与高温风机入口管道的侧壁连通；所述脱硫管道的水平部上安装有阀门。
优选的，所述脱硫管道的倾斜部倾斜指向下方；倾斜部与鹅颈管竖直部分之间的夹角为30°～60°；所述脱硫管道上的阀门为闸板阀。
优选的，所述脱硫管道的倾斜部上安装有金属膨胀节。
优选的，所述脱硫管道直径为850mm；所述脱硫管道有内衬；所述内衬的壁厚为100mm。
优选的，高温风机入口管道的下方安装有旁路阀；所述旁路阀的安装位置低于入口管道及脱硫管道的安装位置。
本发明还包括水泥回转窑系统脱硫的方法，包括以下步骤：
（1）根据水泥回转窑系统窑尾SO2的排放浓度，预热器一级旋风筒出口与PH锅炉入口之间的温度差，对脱硫管道上的阀门进行调节，控制高温风机对鹅颈管的抽风量；
（2）当窑尾SO2的排放浓度超过35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差在10℃以下时，增大阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将降低；若SO2的排放浓度仍然高于35mg/m3，可增大阀门开度至50%～100%；
（3）当窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差超过40℃时，减小阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将升高。
优选的，若窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3时，减小阀门的开度至0%～10%。
优选的，所述PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差保持在50℃以下。
本发明作用原理如下：
本发明的TTF分解炉，将水泥生料中的碳酸钙等分解为氧化钙，以便接下来与其它矿物反应生成水泥熟料。鹅颈管将分解炉内分解完成的生料输送至五级旋风筒（C5旋风筒），五级旋风筒将经分解炉分解后的生料收集后送入窑内。
PH锅炉可以回收利用预热器废气中的余热，并将余热通过PH锅炉的来进行发电。高温风机入口管道连接预热器一级出口与高温风机入口；PH锅炉入口管道将PH锅炉与高温风机入口管道连接起来。预热器一级旋风筒将入窑生料与废气进行分离，高温风机为入窑的生料在预热器系统内的悬浮提供足够的风压和风量。旁路阀在PH锅炉停用或故障开启，以保证高温风机正常拉风，维持窑系统的正常运行。
膨胀节可以防止脱硫管道受热膨胀，避免受热对脱硫装置整体结构造成损害。脱硫管道上的阀门优先选择闸板阀，闸板阀能够方便且灵活调节分解炉热生料抽取量，且闸板阀能够很清楚的观察到闸板的开合度，方便控制。
本发明在TFF分解炉上的鹅颈管以及PH锅炉之间加装了脱硫管道，通过高温风机将TTF分解炉中的部分热的水泥生料从鹅颈管中抽出，引入到脱硫管道中，并进入高温风机入口管道中。从分解炉内引出的热生料中含有大量新生成的高活性氧化钙，它与烟气中的SO2接触后起中和反应，生成稳定的亚硫酸钙，从而可以脱除预热器一级旋风筒出口废气中的SO2，起到脱硫作用,从而减少预热器一级旋风筒出口废气中的减少SO2的含量，整体上减少了整个水泥回转窑系统排出的SO2废气，进一步减少了原脱硫水剂及脱硫粉剂的使用量。
在未使用脱硫管道引入热的水泥生料时，采用脱硫水剂及脱硫粉剂在水泥回转窑系统中进行脱硫，此时脱硫水剂及脱硫粉剂用量分别为3.83kg/t（吨熟料）、0.77kg/t（吨熟料）；使用本发明的脱硫装置之后，脱硫水剂及脱硫粉剂用量分别为3.69kg/t（吨熟料）、0.35kg/t（吨熟料）；若按照5000吨窑线，年产熟料1800000吨计算，则每年可节约脱硫粉剂用量756吨，节约水剂用量252吨，显著降低脱硫成本。本发明结合原有水剂脱硫及粉剂脱硫设施，使SO2排放浓度稳定达到了35㎎/m3以下，实现超低排放目标。
本发明达到了以下有益效果：
本发明通过脱硫管道引入热的水泥生料来脱除预热器一级旋风筒出口废气中的SO2，在不增加额外成本的情况下，降低SO2的排放量；减少了原有脱硫水剂及脱硫粉剂的用量，显著降低了脱硫的成本；满足超低排放需求，减少对大气环境的污染。
附图说明
图1为本发明的示意图。
图中：1、TTF分解炉；2、PH锅炉；3、鹅颈管 ；4、脱硫管道；5、高温风机入口管道； 6、入口管道；7、五级旋风筒；8、预热器一级旋风筒 ；9、高温风机；10、倾斜部；11、水平部；12、闸板阀；13、旁路阀；14、金属膨胀节。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，水泥回转窑系统脱硫装置，脱硫装置用于对水泥窑进行脱硫，脱硫装置包括TTF分解炉1、PH锅炉2，还包括鹅颈管3、脱硫管道4、高温风机入口管道5、入口管道6。
鹅颈管3的头部与TTF分解炉1的出口连通，鹅颈管3的尾部与五级旋风筒7连接；高温风机入口管道5的头部与预热器一级旋风筒8的出口连通，高温风机入口管道5的尾部通过高温风机入口管道5与高温风机9连通；高温风机入口管道5的下方安装有旁路阀13；旁路阀13的安装位置低于入口管道6及脱硫管道4的安装位置。入口管道6的尾部与PH锅炉2的入口连通；入口管道6的头部与高温风机入口管道5的侧壁连通。
脱硫管道4为一体式结构，包括倾斜部10、水平部11，倾斜部10的左端与鹅颈管3竖直部分的侧壁连通，水平部11的右端与高温风机入口管道5的侧壁连通；倾斜部10倾斜指向下方；倾斜部10与鹅颈管3竖直部分之间的夹角为60°；倾斜部10上安装有金属膨胀节14，水平部11上安装有闸板阀12；脱硫管道4直径为850mm，且有内衬，内衬的壁厚为100mm。脱硫管道安装在鹅颈管尾部上方12m处。
水泥回转窑系统脱硫的方法，包括以下步骤：
（1）根据水泥回转窑系统窑尾SO2的排放浓度，预热器一级旋风筒出口与PH锅炉入口之间的温度差，对脱硫管道上的阀门进行调节，控制高温风机对鹅颈管的抽风量；
（2）当窑尾SO2的排放浓度超过35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差在10℃以下时，增大阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将降低；若SO2的排放浓度仍然高于35mg/m3，可增大阀门开度至50%～100%；
（3）当窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差超过40℃时，减小阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将升高；
（4）若窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3时，减小阀门的开度至0%～10%。
其中，PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差保持在50℃以下。
本实施例以及本发明展示出来的脱硫装置主要应用于水泥回转窑系统，仅展示出脱硫装置的关键部件，其余未提到的装置则均为现有技术中水泥回转窑系统常用的。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.水泥回转窑系统脱硫装置，脱硫装置用于对水泥窑进行脱硫，所述脱硫装置包括TTF分解炉、PH锅炉；其特征在于：还包括鹅颈管、脱硫管道、高温风机入口管道、入口管道；
所述鹅颈管的头部与TTF分解炉的出口连通，鹅颈管的尾部与五级旋风筒连接；高温风机入口管道的头部与预热器一级旋风筒的出口连通，高温风机入口管道的尾部与高温风机连通；入口管道的尾部与PH锅炉的入口连通；入口管道的头部与高温风机入口管道的侧壁连通；
所述脱硫管道为一体式结构，包括倾斜部、水平部，倾斜部的左端与鹅颈管竖直部分的侧壁连通，水平部的右端与高温风机入口管道的侧壁连通；所述脱硫管道的水平部上安装有阀门。
2.根据权利要求1所述的水泥回转窑系统脱硫装置，其特征在于：所述脱硫管道的倾斜部倾斜指向下方；倾斜部与鹅颈管竖直部分之间的夹角为30°～60°；所述脱硫管道上的阀门为闸板阀。
3.根据权利要求2所述的水泥回转窑系统脱硫装置及方法，其特征在于：所述脱硫管道的倾斜部上安装有金属膨胀节。
4.根据权利要求3所述的水泥回转窑系统脱硫装置，其特征在于：所述脱硫管道直径为850mm；所述脱硫管道有内衬；所述内衬的壁厚为100mm。
5.根据权利要求1所述的水泥回转窑系统脱硫装置，其特征在于：高温风机入口管道的下方安装有旁路阀；所述旁路阀的安装位置低于入口管道及脱硫管道的安装位置。
6.使用权利要求1-5任一项水泥回转窑系统脱硫装置进行水泥回转窑系统脱硫的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）根据水泥回转窑系统窑尾SO2的排放浓度，预热器一级旋风筒出口与PH锅炉入口之间的温度差，对脱硫管道上的阀门进行调节，控制高温风机对鹅颈管的抽风量；
（2）当窑尾SO2的排放浓度超过35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差在10℃以下时，增大阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将降低；若SO2的排放浓度仍然高于35mg/m3，可增大阀门开度至50%～100%；
（3）当窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3，且PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差超过40℃时，减小阀门的开度至10%～50%，此时窑尾SO2的排放浓度将升高。
7.根据权利要求6所述的水泥回转窑系统脱硫的方法，其特征在于：若窑尾SO2的排放浓度低于35mg/m3时，减小阀门的开度至0%～10%。
8.根据权利要求7所述的水泥回转窑系统脱硫的方法，其特征在于：所述PH锅炉入口与预热器一级旋风筒出口之间的温度差保持在50℃以下。
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