CN116294640A - 一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二氧化碳富集技术领域，且公开了一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，包括熟料冷却机、窑尾系统、制氧系统和取水冷却系统，所述熟料冷却机供风区域包括固定端供风区、第一供风区、第二供风区和第三供风区，且固定端供风区和第一供风区冷却风为窑尾系统的循环烟气与制氧系统制备的氧气组成的混合气体，所述熟料冷却机出风口的一端设有回转窑和三次风管。本发明不仅能够将富含氧气与二氧化碳的气体通过熟料加热后送入回转窑与分解炉，实现整个烧成系统的全氧燃烧与二氧化碳富集，同时能够调节氧气量，从而控制整个水泥全氧燃烧系统需氧量的多少，还能够实现第二供风区的熟料篦冷机上方的气体屏障。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳富集技术领域，具体为一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统。
背景技术
作为二氧化碳较大排放源的水泥工业开始逐渐采取二氧化碳减排措施，其中熟料篦式冷却机得到广泛使用，现有的冷却机系统高温区料床上方升温后的混合气容易和中温区料床上方热风混合，若中温区上方热风即以氮气为主的热空气，容易流向高温区熟料上方，进而通过窑头罩进而回转窑与三次风管，进而降低进入回转窑和三次风管中气体中CO2和O2浓度，提升了氮气浓度，进而降低富氧或全氧燃烧后窑尾烟气中CO2浓度。
为提高水泥烧成系统烟气中二氧化碳浓度，降低空气带来的氮气含量，需尽量保证入窑头罩的热风没有热空气混入，本发明提供了一种解决熟料冷却机高温区和中温区料床上方气体容易混淆、进而降低水泥全氧燃烧与二氧化碳富集系统的二氧化碳含量的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，主要为解决现有的熟料冷却机高温区和中温区料床上方气体容易混淆、进而降低水泥全氧燃烧与二氧化碳富集系统的二氧化碳含量的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，包括熟料冷却机、窑尾系统、制氧系统和取水冷却系统，所述熟料冷却机供风区域包括固定端供风区、第一供风区、第二供风区和第三供风区，且固定端供风区和第一供风区冷却风为窑尾系统的循环烟气与制氧系统制备的氧气组成的混合气体，所述熟料冷却机出风口的一端设有回转窑和三次风管，三次风管出风口的一端固定连接有分解炉，所述第二供风区冷却风为窑尾循环烟气，第三供风区冷却风为空气。
进一步的，所述窑尾系统的出气口与去水冷却系统的进气口相连通，所述去水冷却系统的出气口的一端设有循环烟气主管道，且循环烟气主管道的出气口与熟料冷却机的固定端供风区、第一供风区和第二供风区进气管道的一侧相连通。
在前述方案的基础上，所述循环烟气主管道的一侧固定连接有第一流量阀。
作为本发明再进一步的方案，所述固定端供风区进气管道的一侧固定连接有第二流量阀，所述第一供风区进气管道的一侧固定连接有第三流量阀。
进一步的，所述第二供风区进气管道的一侧固定连接有第四流量阀。
在前述方案的基础上，所述制氧系统出风管道的一侧固定连接有第五流量阀。
作为本发明再进一步的方案，所述固定端供风区的一侧设有第一风机，所述第一供风区的一侧设有第二风机，所述第二供风区的一侧设有第三风机，所述第三供风区的一侧设有第四风机。
进一步的，所述第一风机、第二风机、第三风机和第四风机均由≥2台风机并联组成，所述窑尾循环烟气中二氧化碳体积比≥65％。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，具备以下有益效果：
1、本发明中熟料冷却机各段冷却风采用不同的气体，固定端、第一供风区供风采用富含二氧化碳与富含氧气的混合气体，混合气体由制备的氧气与水泥烧成系统窑尾富二氧化碳的循环烟气组成，这部分气体被熟料加热后入回转窑与分解炉，既提供了烧成系统燃料燃烧所需的氧气，又进行了二氧化碳富集，实现了整个烧成的全氧燃烧与二氧化碳富集，第二供风区采用富二氧化碳的循环烟气，充当“隔墙”，防止第三供风区的热空气入回转窑与分解炉，第三供风区采用空气，不用循环烟气，节省窑尾系统制备的富二氧化碳烟气，为窑尾富二氧化碳烟气的捕集、提纯与利用提供更多的外排量。
2、本发明通过在第一供风区与第三供风区之间设计充当“隔墙角色”的第二供风区，实现第二供风区的熟料篦冷机上方的“气体屏障”，防止第三供风区的热空气进入固定端与第一供风区的上方，比在第一供风区后设置硬件挡墙更适应拉风与供风的波动。
3、本发明通过制氧装置提供氧气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统需氧量的多少，通过循环烟气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统料气比，以更好地与窑尾预热预分解系统相适应。
4、本发明中整个烧成的燃料燃烧用风绝大多数风量来自冷却机供风，通过制氧浓度、氧气量的调节，可以最大限度地降低烟气中氮气的含量，若将剩余入燃料燃烧系统的气体也更换为循环烟气、富氧或纯氧气体，如送燃料风、空气炮风等用循环烟气替代空气，将燃烧器一次风也用富氧或全氧替代，整个全氧燃烧系统可以更大程度地提高系统烟气中的二氧化碳浓度。
附图说明
图1为本发明提出的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统的系统工艺流程结构示意图；
图2为本发明提出的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统的带窑尾烟气去水冷却系统结构示意图；
图3为本发明提出的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统的各供风区流量阀控制结构示意图；
图4为本发明提出的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统的装置系统流量阀结构示意图；
图5为本发明提出的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统的多组风机结构示意图。
图中：1、熟料冷却机；1-1、固定端供风区；1-2、第一供风区；1-3、第二供风区；1-4、第三供风区；2、回转窑；3、三次风管；4、分解炉；5、第一流量阀；6、第二流量阀；7、第三流量阀；8、第四流量阀；9、第五流量阀；10-1、第一风机；10-2、第二风机；10-3、第三风机；10-4、第四风机；11、窑尾系统；12、制氧系统；13、取水冷却系统。
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。
实施例1
参照图1-图5，一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，熟料冷却机1供风区域分为固定端供风区1-1、第一供风区1-2、第二供风区1-3和第三供风区1-4，固定端供风区1-1和第一供风区1-2冷却风为窑尾系统11的循环烟气与制氧系统12制备的氧气组成的混合气体，混合气体中氧气体积比为25-35％，鼓入熟料冷却机1后与熟料以换热形成进入回转窑2热风和进入三次风管3热风，三次风管3热风送入分解炉4，进入回转窑2热风的氧气量满足回转窑2内燃料燃烧，进入三次风管3热风的氧气量满足分解炉4内燃料燃烧，第二供风区1-3冷却风为窑尾循环烟气，其中二氧化碳体积比67％，第三供风区1-4冷却风为空气，本发明中熟料冷却机各段冷却风采用不同的气体，固定端、第一供风区供风采用富含二氧化碳与富含氧气的混合气体，混合气体由制备的氧气与水泥烧成系统窑尾富二氧化碳的循环烟气组成，这部分气体被熟料加热后入回转窑与分解炉，既提供了烧成系统燃料燃烧所需的氧气，又进行了二氧化碳富集，实现了整个烧成的全氧燃烧与二氧化碳富集，第二供风区采用富二氧化碳的循环烟气，充当“隔墙”，防止第三供风区的热空气入回转窑与分解炉，第三供风区采用空气，不用循环烟气，节省窑尾系统制备的富二氧化碳烟气，为窑尾富二氧化碳烟气的捕集、提纯与利用提供更多的外排量。
尤其的，窑尾循环烟气经过去水汽冷却系统，将循环烟气降低至95℃后，供给熟料冷却机1的固定端供风区1-1、第一供风区1-2和第二供风区1-3，在循环烟气主管道上设置第一流量阀5，用于控制窑尾烟气中的总循环烟气流量，通过在第一供风区与第三供风区之间设计充当“隔墙角色”的第二供风区，实现第二供风区的熟料篦冷机上方的“气体屏障”，防止第三供风区的热空气进入固定端与第一供风区的上方，比在第一供风区后设置硬件挡墙更适应拉风与供风的波动。
需要说明的是，固定端供风区1-1进气管道设置有第二流量阀6、第一供风区1-2进气管道设置有第三流量阀7，用于控制进入固定端供风区1-1和第一供风区1-2的风量，第二供风区进气管道设置有第四流量阀8，用于控制进入第二供风区1-3循环烟气的流量，制氧系统12出风管道的一侧设置有第五流量阀9，用于控制入固定端供风区1-1、第一供风区1-2总的氧气流量，制氧装置提供氧气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统需氧量的多少，通过循环烟气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统料气比，以更好地与窑尾预热预分解系统相适应，固定端供风区1-1通过第一风机10-1供风，第一供风区1-2通过第二风机10-2供风、第二供风区1-3通过第三风机10-3供风，第三供风区1-4通过第四风机10-4供风，第一风机10-1、第二风机10-2、第三风机10-3、第四风机10-4均由2台风机并联组成，本发明中整个烧成的燃料燃烧用风绝大多数风量来自冷却机供风，通过制氧浓度、氧气量的调节，可以最大限度地降低烟气中氮气的含量，若将剩余入燃料燃烧系统的气体也更换为循环烟气、富氧或纯氧气体，如送燃料风、空气炮风等用循环烟气替代空气，将燃烧器一次风也用富氧或全氧替代，整个全氧燃烧系统可以更大程度地提高系统烟气中的二氧化碳浓度。
工作原理：本发明供风系统分为四个供风区：固定端供风区1-1、第一供风区1-2、第二供风区1-3和第三供风区1-4，当需要使用装置时，第一供风区1-2、第二供风区1-3、第三供风区1-4沿活动床按前后顺序排列，将窑尾系统11的循环烟气分两路送至熟料冷却机1，循环烟气中二氧化碳体积比≥65％，第一路循环烟气与制氧系统12制备的氧气混合后组成混合气体送入固定端供风区1-1、第一供风区1-2，第二路循环烟气送入第二供风区1-3，第一路循环烟气与制备的氧气组成的混合气体中氧气体积比为25-35％，混合气体供风量为窑系统的二次风本文件指回转窑2内燃料燃烧用热风，指循环烟气、制备氧气的混合气体与熟料换热后形成的热烟气，通过窑头罩1-5进入回转窑2、三次风即本文件指分解炉内燃料燃烧用热风，指循环烟气、制备氧气的混合气体与熟料换热后形成的热烟气，通过窑头罩1-5、三次风管3进入分解炉4之和，鼓入熟料冷却机1后与熟料换热形成热风后进入回转窑2和三次风管3，再通过三次风管3进入分解炉4，作为燃料燃烧主要用风，第三供风区1-4通入空气作为冷却熟料气体，这部分空气经过熟料换热后由熟料冷却机1的废气口排出，不进入回转窑2与分解炉4。
为了避免第三供风区1-4料床上方热空气因为窑头、窑尾风机拉风波动而入固定端供风区1-1、第一供风区1-2料床上方，进而影响进入回转窑2与分解炉4系统中CO2、N2浓度，将第二路窑尾循环烟气作为第一供风区1-2与第三供风区1-4之间的隔断风送至第二供风区1-3来冷却熟料。当窑尾风机拉风过大时，在第二供风区1-3循环烟气隔断作用下，第三供风区1-2熟料上方热空气不会进入第一供风区1-2熟料上方，只有第二供风区1-4的循环烟气进入第一供风区1-3熟料上方，不会带来热空气而影响第一供风区1-2熟料上方的气体，进入回转窑2与分解炉4的混合烟气只是多引入部分循环烟气，入回转窑与分解炉内的氧气总量不会减少，二氧化碳含量也不会减少，当窑头风机拉风过大时，在第二供风区1-3循环烟气隔断作用下，第一供风区1-2熟料上方混合气会部分进入第二供风区1-3，不会进入第三供风区1-3熟料上方，第一供风区1-2气体量与氧气总量会适当减少，只需适当增大制备氧气的供给量即可满足回转窑2、分解炉4燃料燃烧用氧气量，另外，会有部分第二供风区1-3熟料上方循环烟气进入第三供风区1-4，第三供风区1-4熟料上方热风会稍多些循环烟气，而熟料冷却机1废气口抽取的热风对二氧化碳浓度无特别要求，多些二氧化碳量不会影响这部分热风烘干或发电性能，因此在熟料冷却机1第一供风区1-2与第三供风区1-4之间设施第二供风区1-3，且以循环烟气作为第二供风区1-3的供风，可以有效保护入回转窑2、分解炉4的氧气与二氧化碳体积分数基本不发生波动，进而保证全氧燃烧系统的燃前气氛的稳定，对于全氧燃烧与二氧化碳富集是有利的，也是全氧燃烧熟料冷却机1的核心技术之一。
实施例2
参照图1-图5，一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，熟料冷却机1供风区域分为固定端供风区1-1、第一供风区1-2、第二供风区1-3和第三供风区1-4，固定端供风区1-1和第一供风区1-2冷却风为窑尾系统11的循环烟气与制氧系统12制备的氧气组成的混合气体，混合气体中氧气体积比为25-35％，鼓入熟料冷却机1后与熟料以换热形成进入回转窑2热风和进入三次风管3热风，三次风管3热风送入分解炉4，进入回转窑2热风的氧气量满足回转窑2内燃料燃烧，进入三次风管3热风的氧气量满足分解炉4内燃料燃烧，第二供风区1-3冷却风为窑尾循环烟气，其中二氧化碳体积比70％，第三供风区1-4冷却风为空气，本发明中熟料冷却机各段冷却风采用不同的气体，固定端、第一供风区供风采用富含二氧化碳与富含氧气的混合气体，混合气体由制备的氧气与水泥烧成系统窑尾富二氧化碳的循环烟气组成，这部分气体被熟料加热后入回转窑与分解炉，既提供了烧成系统燃料燃烧所需的氧气，又进行了二氧化碳富集，实现了整个烧成的全氧燃烧与二氧化碳富集，第二供风区采用富二氧化碳的循环烟气，充当“隔墙”，防止第三供风区的热空气入回转窑与分解炉，第三供风区采用空气，不用循环烟气，节省窑尾系统制备的富二氧化碳烟气，为窑尾富二氧化碳烟气的捕集、提纯与利用提供更多的外排量。
尤其的，窑尾循环烟气经过去水汽冷却系统，将循环烟气降低至98℃后，供给熟料冷却机1的固定端供风区1-1、第一供风区1-2和第二供风区1-3，通过在第一供风区与第三供风区之间设计充当“隔墙角色”的第二供风区，实现第二供风区的熟料篦冷机上方的“气体屏障”，防止第三供风区的热空气进入固定端与第一供风区的上方，比在第一供风区后设置硬件挡墙更适应拉风与供风的波动，在循环烟气主管道上设置第一流量阀5，用于控制窑尾烟气中的总循环烟气流量。
需要说明的是，固定端供风区1-1进气管道设置有第二流量阀6、第一供风区1-2进气管道设置有第三流量阀7，用于控制进入固定端供风区1-1和第一供风区1-2的风量，第二供风区进气管道设置有第四流量阀8，用于控制进入第二供风区1-3循环烟气的流量，制氧系统12出风管道的一侧设置有第五流量阀9，用于控制入固定端供风区1-1、第一供风区1-2总的氧气流量，固定端供风区1-1通过第一风机10-1供风，通过制氧装置提供氧气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统需氧量的多少，通过循环烟气量的调节，可以控制整个水泥全氧燃烧系统料气比，以更好地与窑尾预热预分解系统相适应，第一供风区1-2通过第二风机10-2供风、第二供风区1-3通过第三风机10-3供风，本发明中整个烧成的燃料燃烧用风绝大多数风量来自冷却机供风，通过制氧浓度、氧气量的调节，可以最大限度地降低烟气中氮气的含量，若将剩余入燃料燃烧系统的气体也更换为循环烟气、富氧或纯氧气体，如送燃料风、空气炮风等用循环烟气替代空气，将燃烧器一次风也用富氧或全氧替代，整个全氧燃烧系统可以更大程度地提高系统烟气中的二氧化碳浓度，第三供风区1-4通过第四风机10-4供风，第一风机10-1、第二风机10-2、第三风机10-3、第四风机10-4均由3台风机并联组成。
工作原理：当需要使用装置时，第一供风区1-2、第二供风区1-3、第三供风区1-4沿活动床按前后顺序排列，将窑尾系统11的循环烟气分两路送至熟料冷却机1，循环烟气中二氧化碳体积比≥65％，第一路循环烟气与制氧系统12制备的氧气混合后组成混合气体送入固定端供风区1-1、第一供风区1-2，第二路循环烟气送入第二供风区1-3，第一路循环烟气与制备的氧气组成的混合气体中氧气体积比为25-35％，混合气体供风量为窑系统的二次风本文件指回转窑2内燃料燃烧用热风，指循环烟气、制备氧气的混合气体与熟料换热后形成的热烟气，通过窑头罩1-5进入回转窑2、三次风即本文件指分解炉内燃料燃烧用热风，指循环烟气、制备氧气的混合气体与熟料换热后形成的热烟气，通过窑头罩1-5、三次风管3进入分解炉4之和，鼓入熟料冷却机1后与熟料换热形成热风后进入回转窑2和三次风管3，再通过三次风管3进入分解炉4，作为燃料燃烧主要用风，第三供风区1-4通入空气作为冷却熟料气体，这部分空气经过熟料换热后由熟料冷却机1的废气口排出，不进入回转窑2与分解炉4。
为了避免第三供风区1-4料床上方热空气因为窑头、窑尾风机拉风波动而入固定端供风区1-1、第一供风区1-2料床上方，进而影响进入回转窑2与分解炉4系统中CO2、N2浓度，将第二路窑尾循环烟气作为第一供风区1-2与第三供风区1-4之间的隔断风送至第二供风区1-3来冷却熟料。当窑尾风机拉风过大时，在第二供风区1-3循环烟气隔断作用下，第三供风区1-2熟料上方热空气不会进入第一供风区1-2熟料上方，只有第二供风区1-4的循环烟气进入第一供风区1-3熟料上方，不会带来热空气而影响第一供风区1-2熟料上方的气体，进入回转窑2与分解炉4的混合烟气只是多引入部分循环烟气，入回转窑与分解炉内的氧气总量不会减少，二氧化碳含量也不会减少，当窑头风机拉风过大时，在第二供风区1-3循环烟气隔断作用下，第一供风区1-2熟料上方混合气会部分进入第二供风区1-3，不会进入第三供风区1-3熟料上方，第一供风区1-2气体量与氧气总量会适当减少，只需适当增大制备氧气的供给量即可满足回转窑2、分解炉4燃料燃烧用氧气量，另外，会有部分第二供风区1-3熟料上方循环烟气进入第三供风区1-4，第三供风区1-4熟料上方热风会稍多些循环烟气，而熟料冷却机1废气口抽取的热风对二氧化碳浓度无特别要求，多些二氧化碳量不会影响这部分热风烘干或发电性能，因此在熟料冷却机1第一供风区1-2与第三供风区1-4之间设施第二供风区1-3，且以循环烟气作为第二供风区1-3的供风，可以有效保护入回转窑2、分解炉4的氧气与二氧化碳体积分数基本不发生波动，进而保证全氧燃烧系统的燃前气氛的稳定，对于全氧燃烧与二氧化碳富集是有利的，也是全氧燃烧熟料冷却机1的核心技术之一。
在该文中的描述中，需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (8)
1.一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，包括熟料冷却机(1)、窑尾系统(11)、制氧系统(12)和取水冷却系统(13)，其特征在于，所述熟料冷却机(1)供风区域包括固定端供风区(1-1)、第一供风区(1-2)、第二供风区(1-3)和第三供风区(1-4)，且固定端供风区(1-1)和第一供风区(1-2)冷却风为窑尾系统(11)的循环烟气与制氧系统(12)制备的氧气组成的混合气体，所述熟料冷却机(1)出风口的一端设有回转窑(2)和三次风管(3)，三次风管(3)出风口的一端固定连接有分解炉(4)，所述第二供风区(1-3)冷却风为窑尾循环烟气，第三供风区(1-4)冷却风为空气。
2.根据权利要求1所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述窑尾系统(11)的出气口与去水冷却系统(13)的进气口相连通，所述去水冷却系统(13)的出气口的一端设有循环烟气主管道，且循环烟气主管道的出气口与熟料冷却机(1)的固定端供风区(1-1)、第一供风区(1-2)和第二供风区(1-3)进气管道的一侧相连通。
3.根据权利要求2所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述循环烟气主管道的一侧固定连接有第一流量阀(5)。
4.根据权利要求1所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述固定端供风区(1-1)进气管道的一侧固定连接有第二流量阀(6)，所述第一供风区(1-2)进气管道的一侧固定连接有第三流量阀(7)。
5.根据权利要求1所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述第二供风区(1-3)进气管道的一侧固定连接有第四流量阀(8)。
6.根据权利要求1所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述制氧系统(12)出风管道的一侧固定连接有第五流量阀(9)。
7.根据权利要求2所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述固定端供风区(1-1)的一侧设有第一风机(10-1)，所述第一供风区(1-2)的一侧设有第二风机(10-2)，所述第二供风区(1-3)的一侧设有第三风机(10-3)，所述第三供风区(1-4)的一侧设有第四风机(10-4)。
8.根据权利要求7所述的一种全氧燃烧熟料冷却机供风系统，其特征在于，所述第一风机(10-1)、第二风机(10-2)、第三风机(10-3)和第四风机(10-4)均由≥2台风机并联组成，所述窑尾循环烟气中二氧化碳体积比≥65％。
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