CN114199024A - 一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，包括分解炉，所述分解炉的底部设有还原管，所述分解炉的底部安装有三次风管，所述还原管通过连接机构与分解炉的底部相连接，所述还原管的底部安装有还原喂煤管，所述还原喂煤管的底部安装有窑尾烟室缩口管，所述窑尾烟室缩口管的下端安装有窑尾烟室，所述窑尾烟室的另一端连接有回转窑。本发明在窑尾烟室和分解炉之间增加一个还原管，其主要目的是通过煤粉在窑气低氧含量的环境下发生不完全燃烧，产生大量的CO和未燃烧的焦炭颗粒，在还原管内形成强还原气氛，利用这强还原性将窑气中的NOx还原为对环境无害的氮气。最终在不使用额外还原剂的情况下达到NOx源头治理的目的。
Description
技术领域
本发明涉及水泥工业烟气处理技术领域，尤其涉及一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统。
背景技术
由化石燃料的燃烧而排放的氮氧化物(NOx)目前仍是我国主要的大气污染物之一，NOx的排放不仅造成了生态和生活环境的严重恶化，更是严重地威胁到了人类健康。水泥生产行业目前也是工业氮氧化物的主要来源之一，随着国家对环保要求的不断提高，为水泥工业找到一种有效的降低NOx排放的方法至关重要。
现阶段常见的用于水泥工业的脱硝技术仍主要为选择性非催化还原技术(SNCR)和选择性催化还原技术(SCR)，这两种技术因为都要使用氨类的还原剂，所以增加了氨的运输，储存和喷射过程中的危险性，而且氨的泄漏会引发二次的污染问题。其中SNCR不需要使用催化剂，在高温下即可还原NOx，操作相对简单，但是脱硝率较低。相比于SNCR，SCR脱硝温度低且脱硝率可以达到85％以上，其中MnOx-CeOx/TiO2作为主要的催化剂体系之一，虽然可以在300℃的低温下获得高的脱硝率，但是因其抗中毒能力不强而出现了催化剂使用寿命短的问题。研究表明一些碳质材料比如煤炭、生物质炭等能够在高于700度的条件下，不需要使用氨的还原剂，利用自身的碳做还原剂还原NOx，一些催化活性组分(Cu，Ti，Fe，Mn等)可以催化碳对NOx的还原。结合水泥分解炉的工艺条件，研究在不使用任何氨的还原剂的条件下，将低温SCR用的Mn-Ce/TiO2催化剂用于高温的水泥分解炉中降低NOx的排放，对于拓宽这种催化剂的使用范围具有重要意义。
因此，我们设计了一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，包括分解炉，所述分解炉的底部设有还原管，所述分解炉的底部安装有三次风管，所述还原管通过连接机构与分解炉的底部相连接，所述还原管的底部安装有还原喂煤管，所述还原喂煤管的底部安装有窑尾烟室缩口管，所述窑尾烟室缩口管的下端安装有窑尾烟室，所述窑尾烟室的另一端连接有回转窑，所述分解炉的两侧安装有第一生料喂入设备和两个第二生料喂入设备，两个所述第一生料喂入设备的输出端均安装有第一喂入管和第二喂入管，两个所述第一喂入管均与分解炉连通，两个所述第二喂入管均与还原喂煤管连通，两个所述第二生料喂入设备的输出端均安装有第三喂入管，两个所述第三喂入管均与窑尾烟室连通，所述还原管内安装有混合机构。
优选地，所述第一喂入管靠近分解炉的底部设置，且所述第一喂入管位于三次风管的上方。
优选地，所述分解炉的直径大于还原管的直径。
优选地，所述连接机构包括固定在分解炉底部的第一法兰，所述还原管的上端安装有第二法兰，所述第一法兰的底部固定连接有多个连接柱，所述第二法兰上设有多个安装孔，多个所述连接柱分别安装在多个安装孔内且第一法兰与第二法兰相抵，所述第二法兰上安装有对连接柱限位的限位机构。
优选地，所述限位机构包括贯穿第二法兰并延伸至安装孔内的插杆，所述插杆与第二法兰之间滑动连接，所述连接柱上设有插槽，所述插杆插入插槽内，所述插杆的另一端固定连接有拉块，所述拉块与第二法兰之间固定连接有弹簧，所述弹簧套在插杆的外部。
优选地，所述混合机构包括固定在还原管内壁的固定杆，所述固定杆杆上下贯穿设有与其转动连接的圆杆，所述圆杆的上端固定连接有安装块，所述安装块上安装有多个扇叶，所述圆杆的底部设有矩形槽，所述矩形槽内滑动连接有矩形管，所述还原管的内壁固定连接有支撑杆，所述支撑杆与矩形管之间设有上下移动机构。
优选地，所述上下移动机构包括固定在支撑杆上端的竖杆，所述竖杆上设有往复丝杆，所述往复丝杆上套设有配合连接的套管，所述套管与矩形管固定连接，且所述矩形管套在往复丝杆的外部且不与其相抵，所述套管的外壁固定连接有多个横杆，多个所述横杆上固定连接有与其垂直设置的多个短板。
优选地，所述固定杆安装有轴承，所述圆杆贯穿轴承的内环并与其固定连接。
本发明的有益效果为：
本发明在窑尾烟室和分解炉之间增加一个还原管，其主要目的是通过煤粉在窑气低氧含量的环境下发生不完全燃烧，产生大量的CO和未燃烧的焦炭颗粒，在还原管内形成强还原气氛，利用这强还原性将窑气中的NOx还原为对环境无害的氮气。最终在不使用额外还原剂的情况下达到NOx源头治理的目的。
附图说明
图1为本发明提出的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统的结构示意图；
图2为本发明提出的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统中部分结构示意图；
图3为本发明提出的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统中部分结构截面图；
图4为本发明提出的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统中A处结构示意图。
图中：1分解炉、2第一生料喂入设备、3第二生料喂入设备、4第一喂入管、5第二喂入管、6第三喂入管、7三次风管、8还原管、9还原喂煤管、10窑尾烟室缩口管、11窑尾烟室、12回转窑、13第一法兰、14第二法兰、15固定杆、16轴承、17安装块、18扇叶、19矩形槽、20矩形管、21竖杆、22往复丝杆、23横杆、24短板、25套管、26安装孔、27连接柱、28插槽、29插杆、30拉块、31弹簧、32圆杆、33支撑杆。
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。
参照图1-4，一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，包括分解炉1，分解炉1的底部设有还原管8，分解炉1的直径大于还原管8的直径；分解炉1的底部安装有三次风管7，还原管8通过连接机构与分解炉1的底部相连接，连接机构包括固定在分解炉1底部的第一法兰13，还原管8的上端安装有第二法兰14，第一法兰13的底部固定连接有多个连接柱27，第二法兰14上设有多个安装孔26，多个连接柱27分别安装在多个安装孔26内且第一法兰13与第二法兰14相抵。
第二法兰14上安装有对连接柱27限位的限位机构，限位机构包括贯穿第二法兰14并延伸至安装孔26内的插杆29，插杆29与第二法兰14之间滑动连接，连接柱27上设有插槽28，插杆29插入插槽28内，插杆29的另一端固定连接有拉块30，拉块30与第二法兰14之间固定连接有弹簧31，弹簧31套在插杆29的外部；具体的，拉动拉块30可以实现插杆29的移动，从而可以插杆29脱离插槽28，连接柱27不再被限位，从而可以将第一法兰13和第二法兰14分离；相反操作，可以实现第一法兰13和第二法兰14的安装，即分解炉1与还原管8的安装。
还原管8的底部安装有还原喂煤管9，还原喂煤管9的底部安装有窑尾烟室缩口管10，窑尾烟室缩口管10的下端安装有窑尾烟室11，窑尾烟室11的另一端连接有回转窑12，分解炉1的两侧安装有第一生料喂入设备2和两个第二生料喂入设备3，两个第一生料喂入设备2的输出端均安装有第一喂入管4和第二喂入管5，第一喂入管4靠近分解炉1的底部设置，且第一喂入管4位于三次风管7的上方。
两个第一喂入管4均与分解炉1连通，两个第二喂入管5均与还原喂煤管9连通，两个第二生料喂入设备3的输出端均安装有第三喂入管6，两个第三喂入管6均与窑尾烟室11连通，还原管8内安装有混合机构，混合机构包括固定在还原管8内壁的固定杆15，固定杆15上下贯穿设有与其转动连接的圆杆32，固定杆15安装有轴承16，圆杆32贯穿轴承16的内环并与其固定连接；圆杆32的上端固定连接有安装块17，安装块17上安装有多个扇叶18，圆杆32的底部设有矩形槽19，矩形槽19内滑动连接有矩形管20，还原管8的内壁固定连接有支撑杆33。
支撑杆33与矩形管20之间设有上下移动机构，上下移动机构包括固定在支撑杆33上端的竖杆21，竖杆21上设有往复丝杆22，往复丝杆22上套设有配合连接的套管25，套管25与矩形管20固定连接，且矩形管20套在往复丝杆22的外部且不与其相抵，套管25的外壁固定连接有多个横杆23，多个横杆23上固定连接有与其垂直设置的多个短板24。
具体的，流动的空气通过扇叶18时可以驱动扇叶18转动，扇叶18转动带动圆杆32、矩形管20、套管25转动，如此套管25转动在往复丝杆22上上下移动，同时带动横杆23和短板24转动，从而可以对气体混合，使得还原效果更佳。
本发明中，该系统是在新型干法水泥窑分解炉的基础上进行改造设计。将三次风管7接入分解炉1的进口提高到分解炉1的底部上方，保证窑气在通过还原管8即窑尾烟室缩口管10到三次风管7中间有2s以上的停留时间；窑气在还原管8的风速不能低于8m/s，为了保持还原管8的风速，还原管8的直径要小于分解炉1的直径；
窑尾烟室11处通过第三喂入管6的喂入，大部分窑尾煤粉(55-80％)通过窑尾烟室缩口管10上的4个喷煤管喂入，少量的窑尾煤粉(20-45％)从分解炉1下部三次风管7的上面两个第一喂入管4喂入分解炉1；
在窑尾烟室11和分解炉1之间增加一个还原管8，其主要目的是通过煤粉在窑气低氧含量的环境下发生不完全燃烧，产生大量的CO和未燃烧的焦炭颗粒，在还原管8内形成强还原气氛，利用这强还原性将窑气中的NOx还原为对环境无害的氮气。最终在不使用额外还原剂的情况下达到NOx源头治理的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，包括分解炉(1)，其特征在于，所述分解炉(1)的底部设有还原管(8)，所述分解炉(1)的底部安装有三次风管(7)，所述还原管(8)通过连接机构与分解炉(1)的底部相连接，所述还原管(8)的底部安装有还原喂煤管(9)，所述还原喂煤管(9)的底部安装有窑尾烟室缩口管(10)，所述窑尾烟室缩口管(10)的下端安装有窑尾烟室(11)，所述窑尾烟室(11)的另一端连接有回转窑(12)，所述分解炉(1)的两侧安装有第一生料喂入设备(2)和两个第二生料喂入设备(3)，两个所述第一生料喂入设备(2)的输出端均安装有第一喂入管(4)和第二喂入管(5)，两个所述第一喂入管(4)均与分解炉(1)连通，两个所述第二喂入管(5)均与还原喂煤管(9)连通，两个所述第二生料喂入设备(3)的输出端均安装有第三喂入管(6)，两个所述第三喂入管(6)均与窑尾烟室(11)连通，所述还原管(8)内安装有混合机构。
2.根据权利要求1所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述第一喂入管(4)靠近分解炉(1)的底部设置，且所述第一喂入管(4)位于三次风管(7)的上方。
3.根据权利要求1所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述分解炉(1)的直径大于还原管(8)的直径。
4.根据权利要求1所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述连接机构包括固定在分解炉(1)底部的第一法兰(13)，所述还原管(8)的上端安装有第二法兰(14)，所述第一法兰(13)的底部固定连接有多个连接柱(27)，所述第二法兰(14)上设有多个安装孔(26)，多个所述连接柱(27)分别安装在多个安装孔(26)内且第一法兰(13)与第二法兰(14)相抵，所述第二法兰(14)上安装有对连接柱(27)限位的限位机构。
5.根据权利要求4所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述限位机构包括贯穿第二法兰(14)并延伸至安装孔(26)内的插杆(29)，所述插杆(29)与第二法兰(14)之间滑动连接，所述连接柱(27)上设有插槽(28)，所述插杆(29)插入插槽(28)内，所述插杆(29)的另一端固定连接有拉块(30)，所述拉块(30)与第二法兰(14)之间固定连接有弹簧(31)，所述弹簧(31)套在插杆(29)的外部。
6.根据权利要求1所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述混合机构包括固定在还原管(8)内壁的固定杆(15)，所述固定杆(15)上下贯穿设有与其转动连接的圆杆(32)，所述圆杆(32)的上端固定连接有安装块(17)，所述安装块(17)上安装有多个扇叶(18)，所述圆杆(32)的底部设有矩形槽(19)，所述矩形槽(19)内滑动连接有矩形管(20)，所述还原管(8)的内壁固定连接有支撑杆(33)，所述支撑杆(33)与矩形管(20)之间设有上下移动机构。
7.根据权利要求6所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述上下移动机构包括固定在支撑杆(33)上端的竖杆(21)，所述竖杆(21)上设有往复丝杆(22)，所述往复丝杆(22)上套设有配合连接的套管(25)，所述套管(25)与矩形管(20)固定连接，且所述矩形管(20)套在往复丝杆(22)的外部且不与其相抵，所述套管(25)的外壁固定连接有多个横杆(23)，多个所述横杆(23)上固定连接有与其垂直设置的多个短板(24)。
8.根据权利要求6所述的一种水泥窑分解炉增加大还原区的脱硝系统，其特征在于，所述固定杆(15)安装有轴承(16)，所述圆杆(32)贯穿轴承(16)的内环并与其固定连接。
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