CN115676865B - 悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，涉及焙烧炉领域，包括与干燥系统连接的预热系统、焙烧炉、分别与预热系统及焙烧炉连接的冷却器系统以及收尘系统；预热系统包括第一预热器及第二预热器，第一预热器及第二预热器分别包括中心筒，其中第一预热器及第二预热器的中心筒的下端分别设置第一延长段及第二延长段，第一延长段的底端设置有裙边；冷却器系统包括与焙烧炉连通的第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，收尘系统连通第一冷却器。还公开一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法。本发明降低燃料消耗的装置，有效降低焙烧炉燃料单耗及氮氧化物排放，实现绿色低碳低氮发展环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及焙烧炉技术领域，尤其涉及一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置及方法。
背景技术
氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中最后一道工序，合格的氢氧化铝经过气态悬浮焙烧炉进行高温焙烧，得到合格的氧化铝。目前所用的主要燃料是天然气，在能源日益紧缺、环保管控愈加严格的状况下，如何在不大幅增加改造资金投入下，保持焙烧炉的稳产高产、降低焙烧炉天然气消耗显得尤为重要。
氧化铝焙烧的产量受氢氧化铝物料供应、燃气供应、环保管控等多重因素的影响。虽然天然气供应的问题、氢氧化铝物料供应都能得到了有效解决，但焙烧炉在环保管控期间稳定排放、达标排放、有效降低排放总量成为制约焙烧炉稳产高产的关键因素。如何持续降低焙烧炉燃气单耗和氮氧化物排放总量，实现绿色低碳低氮发展，且焙烧炉不停炉不减产，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，该装置可有效降低焙烧炉燃料单耗及氮氧化物排放。另外，还提供一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，包括与干燥系统连接的预热系统、与预热系统连接的焙烧炉、分别与预热系统及焙烧炉连接的冷却器系统以及与冷却器系统连通的收尘系统；
所述预热系统包括第一预热器及第二预热器，所述第一预热器及第二预热器分别包括中心筒，其中第一预热器及第二预热器的中心筒的下端分别设置第一延长段及第二延长段，所述第一延长段的底端设置有裙边；
所述冷却器系统包括与焙烧炉连通的第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，所述收尘系统连通所述第一冷却器。
进一步地，所述第一延长段的长度为400毫米。
进一步地，所述第二延长段的长度为200毫米。
进一步地，所述焙烧炉内间隔设置两层喷枪，两层所述喷枪为上下交错设置。
进一步地，所述喷枪包括喷头，所述喷头包括柱状筒部及设置在柱状筒部一端的头部，所述头部为空心圆台状或空心圆锥，所述头部的壁面上沿周向均匀设有与内部空心连通的通孔。
进一步地，每层所述喷枪的数量为四个。
进一步地，所述收尘系统包括电收尘装置及与电收尘装置连接的送料装置；
所述第一冷却器为一级冷却器，所述一级冷却器连通焙烧炉；所述送料装置连通一级冷却器。
该悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，相比于现有技术中收尘系统的返灰物料与第二冷却器C02连通，本申请方案中收尘系统的返灰物料由第二冷却器C02改入第一冷却器C01，以此提高返灰的焙烧温度，降低返灰灼减，同时达到降低主炉温度的目的。同时，在第一预热器P01中心筒底部增设第一延长段，在第一延长段的底端加装裙边，从而减少细颗粒进入收尘系统，减少收尘返灰量；在第二预热器C02中心筒下部增设第二延长段，增加物料在筒体内停留时间，减少第二预热器C02细颗粒跟系统风进入第一预热器P01系统，提高旋风分离效果。
此外，将现有技术中喷枪单层分布改为交叉双层分布，实现交叉分段燃烧。通过调整开枪的方位和个数来调整天然气火焰长度、降低燃烧室热强度，使燃料与空气缓慢混合减少氮氧化物生成。在此基础上，喷嘴采用多喷口均匀布置式结构，使燃料分布更均匀，温度场不至于过于集中，火焰长度也较短，有利于控制火焰的燃烧状态，同时火焰分布面更广，不会产生局部温度过高区域，可以有效抑制热力型氮氧化物生成。本发明悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，有效降低焙烧炉燃料单耗及氮氧化物排放，实现绿色低碳低氮发展环保要求。
基于同一思路，还提供一种悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，包括如下步骤：
S1、延长预热系统中第一预热器及第二预热器的中心筒长度，并在第一预热器的延长段的底端设置裙边；
S2、将收尘系统的返灰物料改入第一冷却器；其中，冷却器系统包括第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，第一冷却器还与焙烧炉连通；
S3、在焙烧炉内间隔设置两层喷枪，两层所述喷枪上下交错设置；
S4、调整工作喷枪的方位和个数，并获取火焰长度及焙烧炉热强度，调整燃料及空气混合，进行分段燃烧。
进一步地，步骤S1中延长预热系统中第一预热器及第二预热器的中心筒长度，包括
第一预热器中心筒的延长400毫米，第二预热器中心筒延长200毫米。
进一步地，步骤S3中所述喷枪包括喷头，所述喷头包括柱状筒部及设置在柱状筒部一端的头部，所述头部为空心圆台状或空心锥形，所述头部的壁面上沿周向均匀布设有与内部空心连通的通孔。
该悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，收尘系统的返灰物料由第二冷却器C02改入第一冷却器C01，以此提高返灰的焙烧温度，降低返灰灼减，同时达到降低主炉温度的目的，同时焙烧炉喷枪采用交叉双层分布，实现交叉分段燃烧。通过调整开枪的方位和个数来调整天然气火焰长度、降低燃烧室热强度，使燃料与空气缓慢混合减少氮氧化物生成。本发明悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，有效降低焙烧炉燃料单耗及氮氧化物排放，工艺流程简单、操作方便、能耗低、成本低。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例第一预热器的结构示意图；
图3是本发明实施例喷枪的燃烧效果图；
图4是本发明实施例喷枪的分布图；
图5是本发明一实施例喷头的剖视图；
图6是本发明另一实施例喷头的剖视图；
图7是本发明实施例悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法的流程图；
图8是本发明实施例悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法的流程框图。
附图标记说明：
1、干燥系统；2、预热系统；3、冷却器系统；4、收尘系统；5、中心筒；51、裙边；6、喷头；61、筒部；62、头部；63、通孔。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-6所示，该悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，包括与干燥系统1连接的预热系统2、与预热系统2连接的焙烧炉、分别与预热系统2及焙烧炉连接的冷却器系统3以及与冷却器系统3连通的收尘系统4。该干燥系统1包括文丘里干燥器，文丘里干燥器的一侧设置有输料漏斗及传送带，用于为文丘里干燥器输送氢氧化铝物料。
预热系统2包括第一预热器及第二预热器，第一预热器及第二预热器分别包括中心筒5，其中第一预热器及第二预热器的中心筒5的下端分别设置第一延长段及第二延长段，第一延长段的底端设置有裙边51。本实施例中，第一延长段的长度为400毫米，由3730毫米延长至4130毫米，中心筒5下部加装裙边51，从而减少细颗粒进入收尘系统4，减少收尘返灰量。第二延长段的长度为200毫米，由2100毫米延长至2300毫米，增加物料在筒体内停留时间，减少第二预热器中细颗粒跟系统风进入第一预热器，提高旋风分离效果。
该第一预热器为旋风筒P01，第一预热器与干燥系统1中的文丘里干燥器连接，第二预热器为预热旋风筒P02，预热系统2还包括一个第三预热器，即旋风分离筒P03，该第三预热器与第二预热器连接，第一预热器连接在第三预热器与第二预热器的连接管路上。
冷却器系统3包括与焙烧炉连通的第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，收尘系统4连通第一冷却器。本实施例中，收尘系统4包括电收尘装置及与电收尘装置连接的送料装置，送料装置中物料利用压缩空气的压缩风吹送。该第一冷却器为一级冷却器C01，一级冷却器C01连通焙烧炉P04，第二冷却器及耳机冷却器C02，第一冷却器与第二冷却器连接；冷却系统还包括三级冷却器C03及四级冷却器C04；送料装置连通一级冷却器。本实施例中，电收尘装置返灰物料由C02(500℃)改入C01700℃，提高返灰的焙烧温度，降低返灰灼减，同时达到降低主炉温度的目的。采用本申请的方案，焙烧炉氮氧化物排放浓度从85mg/Nm3 降至35mg/Nm3 左右，一台焙烧炉排烟量每小时170000mg/Nm3 年减排氮氧化物74.4吨，能保证良好的社会效益。
如图7-8所示的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，包括如下步骤：
S1、延长预热系统2中第一预热器及第二预热器的中心筒5长度，并在第一预热器的延长段的底端设置裙边51；该第一预热器中心筒5的延长400毫米，第二预热器中心筒5延长200毫米；
S2、将收尘系统4的返灰物料改入第一冷却器；其中，冷却器系统3包括第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，第一冷却器还与焙烧炉连通；
S3、在焙烧炉内间隔设置两层喷枪，两层喷枪上下交错设置；喷枪包括喷头6，喷头6包括柱状筒部61及设置在柱状筒部61一端的头部62，头部62为空心圆台状如图6所示，或空心锥形如图5所示，头部62的壁面上沿周向均匀布设有与内部空心连通的通孔63。
S4、调整工作喷枪的方位和个数，并获取火焰长度及焙烧炉热强度，调整燃料及空气混合，进行分段燃烧。
该悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，收尘系统4的返灰物料由第二冷却器C02改入第一冷却器C01，以此提高返灰的焙烧温度，降低返灰灼减，同时达到降低主炉温度的目的，同时焙烧炉喷枪采用交叉双层分布，实现交叉分段燃烧。通过调整开枪的方位和个数来调整天然气火焰长度、降低燃烧室热强度，使燃料与空气缓慢混合减少氮氧化物生成。本发明悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，有效降低焙烧炉燃料单耗及氮氧化物排放，工艺流程简单、操作方便、能耗低、成本低。
以某公司某焙烧炉为例，焙烧炉经过改造后2021年10月1日至12月31日，氮氧化物排放浓度从55mg/Nm3 降至15mg/Nm3 左右；天然气单耗从82.5 Nm3/T.AO降到了79.86 Nm3/T.AO。减排氮氧化物16.89吨；节约天然气65.58万立方米。既有较好的经济效益，又有良好的社会效益。
Claims (7)
1.悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，其特征在于，包括与干燥系统（1）连接的预热系统（2）、与预热系统（2）连接的焙烧炉、分别与预热系统（2）及焙烧炉连接的冷却器系统（3）以及与冷却器系统（3）连通的收尘系统（4）；
所述预热系统（2）包括第一预热器及第二预热器，所述第一预热器及第二预热器分别包括中心筒（5），其中第一预热器及第二预热器的中心筒（5）的下端分别设置第一延长段及第二延长段，所述第一延长段的底端设置有裙边（51）；
所述冷却器系统（3）包括与焙烧炉连通的第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，所述收尘系统（4）连通所述第一冷却器，所述第一冷却器为一级冷却器，所述一级冷却器连通焙烧炉；
所述焙烧炉内间隔设置两层喷枪，两层所述喷枪为上下交错设置；
所述喷枪包括喷头（6），所述喷头（6）包括柱状筒部（61）及设置在柱状筒部（61）一端的头部（62），所述头部（62）为空心圆台状或空心圆锥，所述头部（62）的壁面上沿周向均匀布设有与内部空心连通的通孔（63）。
2.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，其特征在于，所述第一延长段的长度为400毫米。
3.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，其特征在于，所述第二延长段的长度为200毫米。
4.根据权利要求1所述的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，其特征在于，每层所述喷枪的数量为四个。
5.根据权利要求1-4任一项所述的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的装置，其特征在于，所述收尘系统（4）包括电收尘装置及与电收尘装置连接的送料装置；所述送料装置连通一级冷却器。
6.悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、延长预热系统（2）中第一预热器及第二预热器的中心筒（5）长度，并在第一预热器的延长段的底端设置裙边（51）；
S2、将收尘系统（4）的返灰物料改入第一冷却器；其中，冷却器系统（3）包括第一冷却器及与第一冷却器连通的第二冷却器，第一冷却器还与焙烧炉连通；
S3、在焙烧炉内间隔设置两层喷枪，两层所述喷枪上下交错设置；所述喷枪包括喷头（6），所述喷头（6）包括柱状筒部（61）及设置在柱状筒部（61）一端的头部（62），所述头部（62）为空心圆台状或空心锥形，所述头部（62）的壁面上沿周向均匀布设有与内部空心连通的通孔（63）；
S4、调整工作喷枪的方位和个数，并获取火焰长度及焙烧炉热强度，调整燃料及空气混合，进行分段燃烧。
7.根据权利要求6所述的悬浮焙烧炉降低燃料消耗及氮氧化合物排放的方法，其特征在于，步骤S1中延长预热系统（2）中第一预热器及第二预热器的中心筒（5）长度，包括
第一预热器中心筒（5）的延长400毫米，第二预热器中心筒（5）延长200毫米。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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