CN112833678A - 一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置 - Google Patents

一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气体净化技术领域，具体地说，涉及一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置。包括调质配方、模拟优化配风控制、模拟优化脱硝技术、将优化工艺应用到生产及对成品砖进行质检测试等步骤。本发明设计通过探究氮氧化物的净化反应机理，调质烧结砖的制备配方，从源头减少氮氧化物的形成量，为尾气净化提供良好的基础条件，同时通过均匀通入一次风，保证烧结砖的充分燃烧和均布燃烧，提高烧结砖的制备效率和成品质量，另外通过热风循环化设置，减少热能损耗，对物料的温度进行控制，提高尾气净化的效率，实现低温、低能耗且高效率的尾气净化操作，降低尾气净化的成本。

Description

一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其 装置
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，具体地说，涉及一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置。
背景技术
砖瓦工业作为墙体材料行业的主体，是我国建材工业的重要组成部分，是国家重要的原材料和基础工业。砖瓦窑行业基本采用轮窑、隧道窑和旋转式隧道窑制备烧结砖工艺，恒业主要存在规模大、技术相对落后和管理水平不高等特点，烟气成分复杂及温度低等特征明显。我国现有的砖瓦窑尾气处理技术中，存在成本高、净化效果差、废水总氮含量高等状况，从而大幅度增加投资和运行成本，严重阻碍国家对燃煤污染物治理的进展步伐。因此，对现有砖瓦窑尾气处理工艺进行改良优化，开展低成本环境友好型氮氧化物净化技术的开发及应用迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，包括如下步骤：
S1、调质配方，源头治理；
S2、模拟优化配风控制；
S3、模拟优化脱硝技术；
S4、将优化工艺应用到生产；
S5、对成品砖进行质检测试。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，调质配方的方法包括如下步骤：
S1.1、利用热态试验装置性能表征试验，借助原位傅立叶红外光谱表征技术手段，探究氨基原料与粉煤灰、煤矸石等高温氮氧化物净化反应机理；
S1.2、根据反应机理，阻断NOX的形成，降低其排放浓度；
S1.3、考察氨基不同形态及种类对烧结砖结构、形态和物理性能的影响；
S1.4、试验并弄清氨基原料对烧结砖孔结构与物理性能的特征；
S1.5、优选并调质出低成本的环境友好型烧结砖制备配方。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，模拟优化配风控制的方法包括如下步骤：
S2.1、采用工艺过程控制技术手段，利用Fluent软件模拟技术，量化计算内燃砖配氧浓度计算；
S2.2、模拟内燃砖燃烧过程中氧浓度梯度变化规律；
S2.3、优化隧道窑内一次风和热风循环化的布置条件，科学统筹进窑砖坯的码砖方式；
S2.4、降低隧道窑中的空气过氧系数，提高内燃砖的燃烧效率。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，模拟优化脱硝技术的方法包括如下步骤：
S3.1、利用Fluent软件模拟内燃砖产生NOX浓度分布；
S3.2、利用网格法合理布置喷入氨喷嘴的位置；
S3.3、进行多次的模拟试验，探索喷氨量和工艺参数；
S3.4、结合一次风和热风循环的分布特点，进一步提高脱硝效率，降低排放中NOX的浓度。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，将优化工艺应用到生产的方法包括如下步骤：
S4.1、将调质后的制砖配方、配风控制及脱硝技术应用到制砖生产中，选取尿素作为还原剂氨基原料，配置尿素溶液；
S4.2、将砖坯均匀码放在窑车上，将窑车从预热带推进，经烧成带烧结成型后，从冷却带推出；
S4.3、烧制过程中，在烧成带均匀通入一次风，进行充分的均布燃烧；
S4.4、冷却过程中，在冷却带均匀通入二次风，二次风与窑车及砖坯交换热量后进入到烧成带；
S4.5、从冷却带前端抽出热风，部分热风循环到预热带内干燥砖坯，同时将另一部分热风循环到尿素溶液对氨基原料进行加热；
S4.6、设置在预热带的烟道抽出烟气，对氨基原料进行加热后的热风循环回到烟道，将烟道内的烟气温度调节至310～410℃；
S4.7、通过网格均布在烟道上的喷嘴对烟气进行均匀的喷氨操作，实现还原脱硝操作，降低排放中的氮氧化物含量。
作为本技术方案的进一步改进，所述S5中，对成品砖进行质检测试的方法包括如下步骤：
S5.1、随机抽取出窑的砖块样品，对样品的性能进行测试，检测砖块品质是否符合国家标准要求；
S5.2、若成品砖质量符合国家标准要求，则准许成品砖出厂；
S5.3、若成品砖性能不符合国家标准要求，则根据砖体存在不足问题的性能，逆向推断分析工艺过程中的不足；
S5.4、改进配方和烧制过程中的参数，重新烧制砖体，再次对成品砖进行质检，直到烧制出符合要求的成品砖。
本发明的目的之二在于，提供一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，包括隧道窑本体，所述隧道窑本体由从前至后依次分布的预热段、烧成段和冷却段组成，所述隧道窑本体的外侧设有热风循环组件，所述热风循环组件包括抽风机，所述抽风机的顶端连通有主风管，所述主风管的一端通过干燥管连通到所述预热段内，所述主风管的另一端通过物料管连接有脱硝组件，所述脱硝组件包括双层储液箱，所述双层储液箱的底端通过排液管连接有若干喷嘴，所述预热段远离所述干燥管的一端设有排烟管。
作为本技术方案的进一步改进，所述烧成段的侧壁上规则设有若干一次风进口。
作为本技术方案的进一步改进，所述抽风机的底端穿过所述冷却段的顶壁后连通到其内侧，所述物料管靠近所述双层储液箱的一端管口封闭，所述物料管密封端焊接固定有物料支管，所述物料支管的顶端连通到所述双层储液箱的夹层内。
作为本技术方案的进一步改进，所述双层储液箱的夹层一侧通过回风管连通到所述排烟管靠近预热段的一端内，所述排液管的部分管段从所述物料管内部穿过，所述喷嘴穿过所述排烟管远离预热段的一端侧壁后连通到其内侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺中，通过探究氮氧化物的净化反应机理，调质烧结砖的制备配方，从源头减少氮氧化物的形成量，为尾气净化提供良好的基础条件，同时通过均匀通入一次风，保证烧结砖的充分燃烧和均布燃烧，提高烧结砖的制备效率和成品质量，另外通过热风循环化设置，减少热能损耗，对物料的温度进行控制，提高尾气净化的效率，实现低温、低能耗且高效率的尾气净化操作，降低尾气净化的成本；
2.该基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置中，通过在隧道窑的烧成段上均匀设置若干一次风进口，提高均布燃烧的效果，同时设置热风循环组件，回收利用热风，提高对砖坯的干燥效果，并控制烟气排放的温度，降低能耗，提高尾气净化效果，促进国家对燃煤污染物治理的进展步伐。
附图说明
图1为本发明的整体方法流程图；
图2为本发明的局部方法流程图之一；
图3为本发明的局部方法流程图之二；
图4为本发明的局部方法流程图之三；
图5为本发明的局部方法流程图之四；
图6为本发明的局部方法流程图之五；
图7为本发明的装置局部结构示意图。
1、隧道窑本体；11、预热段；12、烧成段；121、一次风进口；13、冷却段；
2、热风循环组件；21、抽风机；22、主风管；23、干燥管；24、物料管；241、物料支管；
3、脱硝组件；31、双层储液箱；32、回风管；33、排液管；331、喷嘴；
4、排烟管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。
工艺实施例
如图1-图6所示，本实施例的目的在于，提供一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺及其装置，包括如下步骤：
S1、调质配方，源头治理；
S2、模拟优化配风控制；
S3、模拟优化脱硝技术；
S4、将优化工艺应用到生产；
S5、对成品砖进行质检测试。
本实施例中，S1中，调质配方的方法包括如下步骤：
S1.1、利用热态试验装置性能表征试验，借助原位傅立叶红外光谱表征技术手段，探究氨基原料与粉煤灰、煤矸石等高温氮氧化物净化反应机理；
S1.2、根据反应机理，阻断NOX的形成，降低其排放浓度；
S1.3、考察氨基不同形态及种类对烧结砖结构、形态和物理性能的影响；
S1.4、试验并弄清氨基原料对烧结砖孔结构与物理性能的特征；
S1.5、优选并调质出低成本的环境友好型烧结砖制备配方。
本实施例中，S2中，模拟优化配风控制的方法包括如下步骤：
S2.1、采用工艺过程控制技术手段，利用Fluent软件模拟技术，量化计算内燃砖配氧浓度计算；
S2.2、模拟内燃砖燃烧过程中氧浓度梯度变化规律；
S2.3、优化隧道窑内一次风和热风循环化的布置条件，科学统筹进窑砖坯的码砖方式；
S2.4、降低隧道窑中的空气过氧系数，提高内燃砖的燃烧效率。
本实施例中，S3中，模拟优化脱硝技术的方法包括如下步骤：
S3.1、利用Fluent软件模拟内燃砖产生NOX浓度分布；
S3.2、利用网格法合理布置喷入氨喷嘴的位置；
S3.3、进行多次的模拟试验，探索喷氨量和工艺参数；
S3.4、结合一次风和热风循环的分布特点，进一步提高脱硝效率，降低排放中NOX的浓度。
本实施例中，S4中，将优化工艺应用到生产的方法包括如下步骤：
S4.1、将调质后的制砖配方、配风控制及脱硝技术应用到制砖生产中，选取尿素作为还原剂氨基原料，配置尿素溶液；
S4.2、将砖坯均匀码放在窑车上，将窑车从预热带推进，经烧成带烧结成型后，从冷却带推出；
S4.3、烧制过程中，在烧成带均匀通入一次风，进行充分的均布燃烧；
S4.4、冷却过程中，在冷却带均匀通入二次风，二次风与窑车及砖坯交换热量后进入到烧成带；
S4.5、从冷却带前端抽出热风，部分热风循环到预热带内干燥砖坯，同时将另一部分热风循环到尿素溶液对氨基原料进行加热；
S4.6、设置在预热带的烟道抽出烟气，对氨基原料进行加热后的热风循环回到烟道，将烟道内的烟气温度调节至310～410℃；
S4.7、通过网格均布在烟道上的喷嘴对烟气进行均匀的喷氨操作，实现还原脱硝操作，降低排放中的氮氧化物含量。
本实施例中，S5中，对成品砖进行质检测试的方法包括如下步骤：
S5.1、随机抽取出窑的砖块样品，对样品的性能进行测试，检测砖块品质是否符合国家标准要求；
S5.2、若成品砖质量符合国家标准要求，则准许成品砖出厂；
S5.3、若成品砖性能不符合国家标准要求，则根据砖体存在不足问题的性能，逆向推断分析工艺过程中的不足；
S5.4、改进配方和烧制过程中的参数，重新烧制砖体，再次对成品砖进行质检，直到烧制出符合要求的成品砖。
对比实施例
本实施例中对排放烟气的温度调节做出以下三组实验：
实验1
不进行烟气循环加热，直接按流程排放温度为150～260℃的烟气。
实验2
对烟气进行循环加热，将烟气温度控制在310～410℃后再进行排放。
实验3
对烟气进行循环加热，将烟气温度加热到850～1100℃的高温后再排放。
将上述三组实验在氮氧化物含量、能耗量、还原剂用量以及催化剂用量进行对比，具体如下表所示：
指标 氮氧化物含量 能耗量 还原剂用量 催化剂用量
实验1 高 低 较高 较高
实验2 低 低 适量 适量
实验3 较低 高 适量 无
由上表可以看出，本实施例中基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，通过设置合理的热风循环化分布，提高砖坯干燥效率，从而提高成品砖的烧制效率，有效回收利用热能，减少热能损耗，同时减少有害气体的排放，提高脱硝效率，提高尾气净化的效果，符合我国节能减排、清洁排放的要求。
装置实施例
如图7所示，本实施例的目的在于，提供一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，包括隧道窑本体1，隧道窑本体1由从前至后依次分布的预热段11、烧成段12和冷却段13组成，隧道窑本体1的外侧设有热风循环组件2，热风循环组件2包括抽风机21，抽风机21的顶端连通有主风管22，主风管22的一端通过干燥管23连通到预热段11内，主风管22的另一端通过物料管24连接有脱硝组件3，脱硝组件3包括双层储液箱31，双层储液箱31的底端通过排液管33连接有若干喷嘴331，预热段11远离干燥管23的一端设有排烟管4。
本实施例中，烧成段12的侧壁上规则设有若干一次风进口121，可以均匀地通入一次风，提高烧成段12内部内燃砖均布燃烧的效果。
其中，各一次风进口121处均设有阀门，可以根据需求控制一次风的进量和进速。
本实施例中，抽风机21的底端穿过冷却段13的顶壁后连通到其内侧，便于抽吸热风，提高冷却效率。
进一步地，物料管24靠近双层储液箱31的一端管口封闭，物料管24密封端焊接固定有物料支管241，物料支管241的顶端连通到双层储液箱31的夹层内。
进一步地，双层储液箱31内盛放尿素溶液，经物料支管241通入双层储液箱31的夹层内的热风可以对尿素溶液进行预热，对物料的温度进行控制，减轻尿素溶液与排放烟气之间可能因温差过大影响反应效果的情况。
本实施例中，双层储液箱31的夹层一侧通过回风管32连通到排烟管4靠近预热段11的一端内，使循环热风可以回到排烟管4内进行以进行净化后再排放，减轻直接排放对环境的污染。
进一步地，排液管33的部分管段从物料管24内部穿过，即尿素溶液从排液管33排放出来时，溶液流向与热风流向相对，提高热风对尿素溶液的预热效果。
进一步地，喷嘴331穿过排烟管4远离预热段11的一端侧壁后连通到其内侧，通过喷嘴331向排烟管4内侧均匀喷洒尿素溶液，提高脱硝效果，进而提高尾气净化效果。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、调质配方，源头治理；
S2、模拟优化配风控制；
S3、模拟优化脱硝技术；
S4、将优化工艺应用到生产；
S5、对成品砖进行质检测试。
2.根据权利要求1所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：所述S1中，调质配方的方法包括如下步骤：
S1.1、利用热态试验装置性能表征试验，借助原位傅立叶红外光谱表征技术手段，探究氨基原料与粉煤灰、煤矸石等高温氮氧化物净化反应机理；
S1.2、根据反应机理，阻断NOX的形成，降低其排放浓度；
S1.3、考察氨基不同形态及种类对烧结砖结构、形态和物理性能的影响；
S1.4、试验并弄清氨基原料对烧结砖孔结构与物理性能的特征；
S1.5、优选并调质出低成本的环境友好型烧结砖制备配方。
3.根据权利要求1所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：所述S2中，模拟优化配风控制的方法包括如下步骤：
S2.1、采用工艺过程控制技术手段，利用Fluent软件模拟技术，量化计算内燃砖配氧浓度计算；
S2.2、模拟内燃砖燃烧过程中氧浓度梯度变化规律；
S2.3、优化隧道窑内一次风和热风循环化的布置条件，科学统筹进窑砖坯的码砖方式；
S2.4、降低隧道窑中的空气过氧系数，提高内燃砖的燃烧效率。
4.根据权利要求1所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：所述S3中，模拟优化脱硝技术的方法包括如下步骤：
S3.1、利用Fluent软件模拟内燃砖产生NOX浓度分布；
S3.2、利用网格法合理布置喷入氨喷嘴的位置；
S3.3、进行多次的模拟试验，探索喷氨量和工艺参数；
S3.4、结合一次风和热风循环的分布特点，进一步提高脱硝效率，降低排放中NOX的浓度。
5.根据权利要求1所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：所述S4中，将优化工艺应用到生产的方法包括如下步骤：
S4.1、将调质后的制砖配方、配风控制及脱硝技术应用到制砖生产中，选取尿素作为还原剂氨基原料，配置尿素溶液；
S4.2、将砖坯均匀码放在窑车上，将窑车从预热带推进，经烧成带烧结成型后，从冷却带推出；
S4.3、烧制过程中，在烧成带均匀通入一次风，进行充分的均布燃烧；
S4.4、冷却过程中，在冷却带均匀通入二次风，二次风与窑车及砖坯交换热量后进入到烧成带；
S4.5、从冷却带前端抽出热风，部分热风循环到预热带内干燥砖坯，同时将另一部分热风循环到尿素溶液对氨基原料进行加热；
S4.6、设置在预热带的烟道抽出烟气，对氨基原料进行加热后的热风循环回到烟道，将烟道内的烟气温度调节至310～410℃；
S4.7、通过网格均布在烟道上的喷嘴对烟气进行均匀的喷氨操作，实现还原脱硝操作，降低排放中的氮氧化物含量。
6.根据权利要求1所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化工艺，其特征在于：所述S5中，对成品砖进行质检测试的方法包括如下步骤：
S5.1、随机抽取出窑的砖块样品，对样品的性能进行测试，检测砖块品质是否符合国家标准要求；
S5.2、若成品砖质量符合国家标准要求，则准许成品砖出厂；
S5.3、若成品砖性能不符合国家标准要求，则根据砖体存在不足问题的性能，逆向推断分析工艺过程中的不足；
S5.4、改进配方和烧制过程中的参数，重新烧制砖体，再次对成品砖进行质检，直到烧制出符合要求的成品砖。
7.一种基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，其特征在于：包括隧道窑本体(1)，所述隧道窑本体(1)由从前至后依次分布的预热段(11)、烧成段(12)和冷却段(13)组成，所述隧道窑本体(1)的外侧设有热风循环组件(2)，所述热风循环组件(2)包括抽风机(21)，所述抽风机(21)的顶端连通有主风管(22)，所述主风管(22)的一端通过干燥管(23)连通到所述预热段(11)内，所述主风管(22)的另一端通过物料管(24)连接有脱硝组件(3)，所述脱硝组件(3)包括双层储液箱(31)，所述双层储液箱(31)的底端通过排液管(33)连接有若干喷嘴(331)，所述预热段(11)远离所述干燥管(23)的一端设有排烟管(4)。
8.根据权利要求7所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，其特征在于：所述烧成段(12)的侧壁上规则设有若干一次风进口(121)。
9.根据权利要求7所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，其特征在于：所述抽风机(21)的底端穿过所述冷却段(13)的顶壁后连通到其内侧，所述物料管(24)靠近所述双层储液箱(31)的一端管口封闭，所述物料管(24)密封端焊接固定有物料支管(241)，所述物料支管(241)的顶端连通到所述双层储液箱(31)的夹层内。
10.根据权利要求7所述的基于均布燃烧和物料温控的砖瓦制作尾气净化装置，其特征在于：所述双层储液箱(31)的夹层一侧通过回风管(32)连通到所述排烟管(4)靠近预热段(11)的一端内，所述排液管(33)的部分管段从所述物料管(24)内部穿过，所述喷嘴(331)穿过所述排烟管(4)远离预热段(11)的一端侧壁后连通到其内侧。
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