CN116332537A - 一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，涉及氨能源应用技术领域，该系统包括：分解炉单元，利用回转窑余热预热和分解水泥生料；回转窑单元，用于煅烧并输送水泥熟料；氨燃料储存与输送单元，用于氨燃料储存并将氨燃料分别供给分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元；分解炉氨燃烧单元，用于氨燃料在分解炉内燃烧，为分解水泥生料提供热能；回转窑氨燃烧单元，用于氨燃料在回转窑内燃烧，为煅烧水泥熟料提供热能；尾气处理单元，用于处理分解炉和回转窑产生的尾气；与现有技术相比，本发明的有益效果是：以不含碳的氨作燃料，替代水泥熟料生产中的煤，解决水泥生产行业清洁能源替代煤煅烧水泥熟料的技术难题。

Description

一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统

技术领域

本发明涉及氨能源应用技术领域，具体是一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统。

背景技术

水泥行业的清洁燃料替代技术研发处于起步阶段，多数研究课题以生物质燃料和中高热值垃圾替代煤为主，而生物质燃料由于生物生长特性，无法解决大规模工业能源替代的难题；中高热值垃圾替代煤会对水泥产品的质量造成影响，同样不易大规模工业化应用。

因此，有必要针对上述技术问题进行改进，以改变水泥行业燃料能源单一和碳排放量高的现状。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，包括：

分解炉，利用回转窑余热预热和分解水泥生料；

回转窑，用于煅烧并输送水泥熟料；

氨燃料储存与输送单元，用于通过管道将氨燃料分别供给分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元；

分解炉氨燃烧单元，用于氨燃料在分解炉内燃烧，为预热和分解水泥生料提供热能；

回转窑氨燃烧单元，用于氨燃料在回转窑内燃烧，为煅烧水泥熟料提供热能；

尾气处理单元，用于处理分解炉和回转窑产生的尾气；

监测单元与控制系统，用于检测氨燃料储存与输送单元的输送氨燃料速率信息，检测分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元氨燃料燃烧信息，检测尾气处理单元产生尾气信息，检测分解炉、回转窑水泥生产信息；并根据检测信息对各单元进行控制调节；

氨燃料储存输送单元连接分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元，分解炉氨燃烧单元连接分解炉、监测单元与控制系统，回转窑氨燃烧单元连接回转窑、监测单元与控制系统，尾气处理单元连接分解炉、监测单元与控制系统，分解炉连接回转窑、监测单元与控制系统，回转窑连接监测单元与控制系统。

作为本发明再进一步的方案：氨燃料储存与输送单元包括：

液氨卸车鹤管，用于提高液氨卸车输送的安全性；

液氨卸车加压罐，用于控制液氨卸车时的速度和液氨输送状态；

液氨储罐，用于存储液氨；

液氨输送泵，用于控制液氨储罐的存储液氨输出供给分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元；

第四液氨流量计，用于计量液氨储罐存储液氨输出流量；

液氨槽罐车连接液氨卸车鹤管、液氨卸车加压罐、液氨储罐，液氨储罐连接液氨输送泵，液氨输送泵连接第四液氨流量计，第四液氨流量计连接分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元。

作为本发明再进一步的方案：分解炉氨燃烧单元包括：

第一液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第一液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

第一液氨催化裂解反应器，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第一氨燃料气调节阀，用于调节氨燃料输出给分解炉的速率；

分解炉燃烧器，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第一液氨流量调节阀连接第一液氨流量计，第一液氨流量计连接第一液氨催化裂解反应器，第一液氨催化裂解反应器连接第一氨燃料气调节阀，第一氨燃料气调节阀连接分解炉燃烧器。

作为本发明再进一步的方案：回转窑氨燃烧单元包括:

第二液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第二液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

第二液氨催化裂解反应器，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第二氨裂解混合气体调节阀，用于调节氨燃料输出给分解炉的速率；

回转窑氨燃烧器，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第二液氨流量调节阀连接第二液氨流量计通过管道，第二液氨流量计通过管道连接第二液氨催化裂解反应器，第二液氨催化裂解反应器连接氨燃料气调节阀，氨燃料气调节阀连接回转炉氨燃烧器。

作为本发明再进一步的方案：尾气处理单元包括：

第三液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第三液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

液氨气化器，用于将液氨转化为氨气；

氨气调节阀，用于调节氨气输出给氨喷枪的速率；

氨喷枪，用来喷射氨气与尾气中的氮氧化物反应，将尾气中的氮氧化物脱除，降低水泥熟料煅烧系统排放尾气的氮氧化物含量；

液氨流量调节阀连接液氨流量计，液氨流量计连接液氨气化器相连接，液氨气化器连接氨气调节阀，氨气调节阀连接氨喷枪。

作为本发明再进一步的方案：第一液氨催化裂解反应器/第二氨裂解反应器包括：

液氨气化装置，用于将液氨转化为氨气；

液氨催化裂解装置，用于对氨气进行催化裂解，形成氨燃料；

液氨气化装置连接液氨催化裂解装置。

作为本发明再进一步的方案：监测单元与控制系统包括：

监测单元，用于监测各单元信息；

监测单元由现场状态信号监测和阀组类执行机构组成，包括：附属氨燃料储存与输送单元、分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元以及水泥熟料煅烧生产系统中原有的分解炉和回转窑装置的温度计、流量计、压力传感显示器、液位传感显示器、气体探测仪；

控制系统，用于将监测单元信号集中采集、记录、统计、分析、计算、警告、控制执行和辅助决策；

控制系统包括物理网络、信号集中采集处理器、上位机工控软件系统以及DCS系统。

一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产方法，应用于如上所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，该氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产方法包括以下步骤：

步骤1，氨燃料储存与输送单元做好送料准备工作；

步骤2，分解炉氨燃烧操作控制，①先用氮气对分解炉氨燃烧单元进行吹扫和气密试压；②将分解炉尾气和三次风分别引至分解炉氨燃烧单元；③为分解炉氨燃烧单元供氨燃料；④以小幅度增减原则，控制氨调节每次增加或减少的用量，保证氨氢燃料在分解炉内稳定燃烧；

步骤3，回转窑氨燃烧操作控制，①先用氮气对回转窑氨燃烧单元进行吹扫和气密试压；②将分解炉尾气和三次风分别引至回转窑氨燃烧单元；③为回转窑氨燃烧单元供氨燃料；④根据回转窑内的温度场变化调节氨燃烧器的氨燃料供应量，稳定氨燃料在回转窑内的燃烧；

步骤4，尾气处理系统喷氨操作流程，①将分解炉尾气引至尾气处理单元进行氨气化升温预热；②用氮气对尾气处理单元进行吹扫和气密试压；③尾气处理单元供氨气输出至分解炉；④以尾气中氨逃逸量控制在≤10mg/m³，氮氧化物含量≤50mg/m³的控制指标调节氨气供应量；

步骤5，监测与控制流程，①监测单元按科学方式布置多种采样装置；②利用下位机现场采集实时信号数据，并通讯给上位机进行逻辑和数据计算；③上位机将控制指令下发到下位机，下位机执行控制指令，反馈执行结果；④上位机接受DCS系统任务，将实时数据、执行状态、任务结果上传至DCS系统，用于统计、展示和辅助决策。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明以不含碳的氨作燃料，替代水泥熟料生产中的煤，解决水泥生产行业清洁能源替代煤煅烧水泥熟料的技术难题；

（2）本发明通过氨燃料替代煤煅烧水泥熟料生产，实现水泥生产行业燃料能源结构的改变，由单一的煤燃料颠覆性的改为清洁能源替代；

（3）本发明采用催化剂和瞬态催化燃烧技术，解决了氨在常温常压下难以点燃的技术瓶颈问题，实现氨催化裂解后的稳定燃烧；

（4）本发明解决了清洁能源在水泥生产行业规模化应用的技术问题，通过氨燃料替代煤，减少了水泥熟料生产线煤的用量，达到了水泥生产过程二氧化碳减排的效果；

（5）基于氨燃料替代的水泥熟料生产装置生产线的运行，充分回收和利用水泥煅烧熟料生产线上不同品位的热量对液氨气化并催化裂解液氨，挖掘了水泥熟料煅烧生产生产线的余热资源潜力，使氨燃替代煤的技术路线更具有经济性。

附图说明

图1为一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统的原理图。

图2为氨燃料储存与输送单元的原理图。

图3为分解炉氨燃烧单元的原理图。

图4为回转窑氨燃烧单元的原理图。

图5为尾气处理单元的原理图。

图6为液氨催化裂解反应器的原理图。

图中：A1-氨燃料储存与输送单元、A2-分解炉氨燃烧单元、A3-回转窑氨燃烧单元、A4-尾气处理单元、A5-监测单元与控制系统、A6-分解炉、A7-回转窑、B1-液氨卸车鹤管、B2-液氨卸车加压罐、B3-液氨储罐、B4-液氨输送泵、B5-第四液氨流量计、C1-第一液氨流量调节阀、C2-第一液氨流量计、C3-第一液氨催化裂解反应器、C4-第一氨燃料气调节阀、C5-分解炉燃烧器、D1-第二液氨流量调节阀、D2-第二液氨流量计、D3-第二液氨催化裂解反应器、D4-第二氨裂解混合气体调节阀、D5-回转窑氨燃烧器、E1-第三液氨流量调节阀、E2-第三液氨流量计、E3-液氨气化器、E4-氨气调节阀、E5-氨喷枪、F1-液氨气化装置、F2-液氨催化裂解装置。

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。

请参阅图1，一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，包括：

分解炉A6，用于利用回转窑余热预热和分解水泥生料并且均匀进入回转窑A7；

回转窑A7，用于煅烧和输送水泥熟料；分解炉A6和回转窑A7为现有水泥熟料煅烧生产生产系统的设备。

氨燃料储存与输送单元A1，用于通过管道将氨燃料分别供给分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3、尾气处理单元A4；

分解炉氨燃烧单元A2，用于分解炉A6内氨燃料燃烧，为分解炉A6提供热能；

回转窑氨燃烧单元A3，用于回转窑A7内氨燃料燃烧，为回转窑A7提供热能；

尾气处理单元A4，用于处理氨燃料燃烧产生的尾气；

监测单元与控制系统A5，用于检测氨燃料储存与输送单元A1的输送氨燃料速率信息，检测分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3氨燃料燃烧信息，检测尾气处理单元A4产生尾气信息，检测分解炉A6、回转窑A7水泥生产信息；并根据检测信息对各单元进行控制调节；

氨燃料储存输送单元连接分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3、尾气处理单元A4，分解炉氨燃烧单元A2连接分解炉A6、监测单元与控制系统A5，回转窑氨燃烧单元A3连接回转窑A7、监测单元与控制系统A5，尾气处理单元A4连接分解炉A6、监测单元与控制系统A5，分解炉A6连接回转窑A7、监测单元与控制系统A5，回转窑A7连接监测单元与控制系统A5。

在本实施例中，请参阅图2，氨燃料储存与输送单元A1包括：

液氨卸车鹤管B1，用于提高液氨卸车输送的安全性；

液氨卸车加压罐B2，用于控制液氨卸车时的速度和液氨输送状态；

液氨储罐B3，用于存储液氨；

液氨输送泵B4，用于控制液氨储罐B3的存储液氨输出供给分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3、尾气处理单元A4；

第四液氨流量计B5，用于计量液氨储罐B3存储液氨输出流量；

液氨槽罐车连接液氨卸车鹤管B1、液氨卸车加压罐B2、液氨储罐B3，液氨储罐B3连接液氨输送泵B4，液氨输送泵B4连接第四液氨流量计B5，第四液氨流量计B5连接分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3、尾气处理单元A4。

液氨储罐B3通过管线与分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3和尾气处理单元A4相连通，根据各单元的需求量将氨燃料分别输送至分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3和尾气处理单元A4。

在本实施例中，请参阅图3，分解炉氨燃烧单元A2包括：

第一液氨流量调节阀C1，用于调节输入液氨流量；

第一液氨流量计C2，用于检测输入液氨流量；

第一液氨催化裂解反应器C3，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第一氨燃料气调节阀C4，用于调节氨燃料输出给分解炉A6的速率；

分解炉燃烧器C5，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第一液氨流量调节阀C1连接第一液氨流量计C2，第一液氨流量计C2连接第一液氨催化裂解反应器C3，第一液氨催化裂解反应器C3连接第一氨燃料气调节阀C4，第一氨燃料气调节阀C4连接分解炉燃烧器C5。

液氨储罐B3中的氨燃料经过分解炉氨燃烧单元A2、第一氨流量调节阀、第一氨流量计调节计量后进入第一液氨催化裂解反应器，经催化裂解反应后的氨/氢混合燃料气经过混第一氨燃料气调节阀C4和分解炉燃烧器C5进入分解炉A6内燃烧放热进行水泥生料的预分解。

所述的分解炉氨燃烧单元A2中分解炉燃烧器C5需满足以下要求：

（1）根据分解炉燃烧器C5布置安装位置和氨燃料需用量不同，每条燃烧器的功能不同；

（2）分解炉燃烧器C5的安装采取分层布置，每一层燃烧器根据分解炉A6温度场的分布和生产工况需求进行定位安装；

（3）不同功能的分解炉燃烧器C5，规格、样式和配件不相同，具体是燃烧器的长度、管径、燃烧孔孔径、燃烧孔数量、配风三通管孔径、反吹三通管孔径都不相同；

（4）不同功能的分解炉燃烧器C5，供应氨燃料的压力、氨燃料的混合比例及氨燃料的流量各不相同。

在本实施例中，请参阅图4，回转窑氨燃烧单元A3包括:

第二液氨流量调节阀D1，用于调节输入液氨流量；

第二液氨流量计D2，用于检测输入液氨流量；

第二液氨催化裂解反应器D3，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第二氨裂解混合气体调节阀D4，用于调节氨燃料输出给分解炉A6的速率；

回转窑氨燃烧器D5，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第二液氨流量调节阀D1连接第二液氨流量计D2通过管道，第二液氨流量计D2通过管道连接第二液氨催化裂解反应器D3，第二液氨催化裂解反应器D3连接氨燃料气调节阀，氨燃料气调节阀连接回转炉氨燃烧器。

回转窑氨燃烧单元A3工作方式和分解炉氨燃烧单元A2类似，在此不在赘述，其和分解炉氨燃烧单元A2的区别在于，回转窑氨燃烧单元A3中回转窑氨燃烧器D5需要满足以下要求：

（1）回转窑氨燃烧器D5的燃烧控制方式为比例调节方式；

（2）回转窑氨燃烧器D5的氨氢混合气燃料的雾化方式为以热空气为介质进行雾化；

（3）回转窑氨燃烧器D5的构造为分体式燃烧器，燃料燃烧设备、热风设备和控制系统装置分解安装。

在本实施例中，请参阅图5，尾气处理单元A4包括：

第三液氨流量调节阀E1，用于调节输入液氨流量；

第三液氨流量计E2，用于检测输入液氨流量；

液氨气化器E3，用于将液氨转化为氨气；

氨气调节阀E4，用于调节氨气输出给氨喷枪E5的速率；

氨喷枪E5，用来喷射氨水与锅炉里面有害气体发生反应，将废气中的二氧化碳、二氧化硫脱除；

液氨流量调节阀连接液氨流量计，液氨流量计连接液氨气化器E3相连接，液氨气化器E3连接氨气调节阀E4，氨气调节阀E4连接氨喷枪E5。

液氨储罐B3中的液氨经过尾气处理单元A4第三液氨流量调节阀E1和第三液氨流量计E2调节计量后进入液氨气化器E3，经加热充分气化后的氨气经过氨气调节阀E4和双通道氨/空气复合氨喷枪E5进入分解炉A6中上部对尾气进行处理。

所述的尾气处理单元A4的氨喷枪E5需要满足以下要求：

（1）尾气处理氨喷枪E5根据分解炉A6尾气中氮氧化物的含量和分解炉A6运行工况需求进行定位安装，安装位置不同的氨喷枪E5功能也不相同；

（2）不同位置的氨喷枪E5，供应氨气的压力、和流量各不相同；

（3）不同功能的尾气处理氨喷枪E5，其规格，样式和配件不相同，具体是氨喷枪E5的长度、喷咀的结构等各不相同。

在本实施例中，请参阅图,6，第一液氨催化裂解反应器C3/第二氨裂解反应器包括：

液氨气化装置F1，用于将液氨转化为氨气；

液氨催化裂解装置F2，用于对氨气进行催化裂解，形成氨燃料；

液氨气化装置F1连接液氨催化裂解装置F2。

第一/第二液氨催化裂解反应器D3，其构成包括液氨气化装置F1和液氨催化裂解装置F2，液氨气化装置F1以水泥熟料煅烧生产生产线的尾气余热为热源进行加热，液氨催化裂解装置F2以回转窑A7三次风余热为热源进行加热，来自液氨储罐B3的液氨先经过液氨气化装置F1加热气化，气化后的氨进入第一液氨催化裂解装置F2，在催化剂作用下进行催化裂解反应，裂解反应后的氨/氢混合气体分别供给分解炉燃烧器C5在分解炉A6内燃烧分解水泥生料。

在本实施例中，请参阅图1到图6，监测单元与控制系统A5包括：

监测单元，用于监测各单元信息；

监测单元由现场状态信号监测和阀组类执行机构组成，包括：附属氨燃料储存与输送单元A1、分解炉氨燃烧单元A2、回转窑氨燃烧单元A3、尾气处理单元A4以及水泥熟料煅烧生产系统中原有的分解炉A6和回转窑A7装置的温度计、流量计、压力传感显示器、液位传感显示器、气体探测仪；

控制系统，用于将监测单元信号集中采集、记录、统计、分析、计算、警告、控制执行和辅助决策；

控制系统包括物理网络、信号集中采集处理器、上位机工控软件系统以及DCS系统。

所述的监测单元包括但不限于：位于储氨罐上的温度、压力、液位传感器，位于各管道上的流量计、比例阀、控制阀，位于分解炉A6和回转窑A7内的温度、压力传感器，位于多个取样点的取样装置及氢气、氧气、氨气、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫含量检测仪，用于环境安全检测的传感器包括但不限于氨气、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物气体检测仪；

所述的控制系统包括：优选的采用PLC集中采集检测单元信号和执行控制指令，根据各传感器分布距离分别选用RS485、以太网和5G智能模块组建物理网络，独立开发专用工控软件系统记录存储和计算，使用DCS进行集散控制；

进一步的，利用DCS系统向工控软件系统下发控制任务，工控软件系统收集PLC现场采集实时信号数据进行逻辑和数据计算，并根据计算结果向PLC下发控制指令，PLC执行控制指令，向工控软件系统反馈执行结果，工控软件系统将实时数据、执行状态、任务结果上传至DCS系统，用于统计、展示、警告、自保和辅助决策。

进一步的，储运单元提供自适应输送控制，PLC接受上位机工控软件系统或DCS指令，通过控制管路阀开关向分支管路输送液氨，并实时计量液氨输出总量，当分支管道压力超过正常值时关闭相应分支阀，并产生堵塞报警信号，可选复位和停止分支输送指令。罐体装有安全阀机械应急管路，同时根据温度压力液位信号，利用独有的SIS(安全仪表监控)进行应急排放控制。

进一步的，分解炉A6和回转窑A7燃烧单元控制接受上位机工控软件系统或DCS的控制指令和设置参数运行，控制指令包括但不限于各分层燃烧器的启停指令、标准温度值、温度上下限值；设置参数包括但不限于氢、氧、氨含量设定值，氨氢供应压力值、混合比例、流量设定值，采用闭环PID等科学算法，智能自适应地调节各层燃烧器氨氢供应压力、氨氢燃料的混合配比、氨氢燃料流量和供氧流量，使得窑炉内温度快速准确地匹配到设定值；

进一步的，除皮管路通有高压空气用于间断吹气除皮，系统通过统合燃料管路和供氧管路的压力流量变化、炉内温度变化，采用独有算法实时计算各管路通畅程度，智能调节除皮频率和时长，发出警告和维护提示；

进一步的，尾气单元监控窑炉内气体组成及含量，包括实时采集、尾气处理、热能回用；优选的，采用PLC集中记录实时采集数据，利用实时采集数据、液氨比例阀、液氨流量形成闭环控制，精确地调节喷枪的氨喷压力和流量，快速完成尾气达标处理，进一步的，热能回用包括但不限于连接窑炉和多个裂解单元的回用管路，回用管路上安装有开关阀和压力传感器，PLC通过压力传感器实时值智能打开分支回用管路。

在本实施例中，请参阅图1到图6，一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产方法，应用于如上所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，该氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产方法包括以下步骤：

步骤1，将液氨卸车鹤管B1的液相管接口和气相管接口分别于液氨槽罐车的液氨出料阀门、氨气排空阀门连接，液氨卸车鹤管B1通过液氨管线和氨气管线与液氨卸车加压罐B2、液氨储罐B3连通，形成密闭系统，通过液氨液氨槽罐车内的压力和卸车加压罐的压力，将液氨由液氨槽罐车输送至液氨储罐B3内；

步骤2，分解炉A6氨燃烧操作控制，①先用氮气对分解炉氨燃烧单元A2进行吹扫和气密试压；②将分解炉A6尾气和三次风分别引至第一液氨催化裂解反应器C3；③开启液氨储罐B3的出料阀，根据第一液氨催化裂解反应器C3内的温度变化控制液氨裂解反应程度向分解炉燃烧器C5供氨燃料；④以小幅度增减原则，控制氨调节每次增加或减少的用量，保证氨氢燃料在分解炉A6内稳定燃烧；

步骤3，回转窑A7氨燃烧操作控制，①先用氮气对回转窑氨燃烧单元A3进行吹扫和气密试压；②将分解炉A6尾气和三次风分别引至第二液氨催化裂解反应器D3；③开启液氨储罐B3的出料阀和回转窑氨燃烧单元A3的液氨调节阀，根据第二液氨催化裂解反应器D3内的温度变化控制液氨裂解反应程度向回转窑氨燃烧器D5供燃料；④根据回转窑A7内的温度场变化调节氨燃烧器的氨燃料供应量，稳定氨燃料在回转窑A7内的燃烧；

步骤4，尾气处理系统喷氨操作流程，①将分解炉A6尾气引至液氨气化器E3进行氨气化升温预热；②用氮气对尾气处理单元A4进行吹扫和气密试压；③开启液氨储罐B3出料阀和尾气处理单元A4的第三液氨流量调节阀E1，根据液氨气化器E3内的温度变化控制液氨完全气化，向分解炉A6尾气处理氨喷枪E5（为尾气处理单元A4部件，设于分解炉A6内）供氨气；④以尾气中氨逃逸量控制在≤10mg/m³，氮氧化物含量≤50mg/m³的控制指标调节氨喷枪E5的氨气供应量；

步骤5，监测与控制流程，①监测单元按科学方式布置多种采样装置；②利用下位机现场采集实时信号数据，并通讯给上位机进行逻辑和数据计算；③上位机将控制指令下发到下位机，下位机执行控制指令，反馈执行结果；④上位机接受DCS系统任务，将实时数据、执行状态、任务结果上传至DCS系统，用于统计、展示和辅助决策。

步骤2的具体工作流程为：

①用氮气对分解炉氨燃烧单元A2进行吹扫和气密试压，确认液氨储罐B3到分解炉A6氨燃烧器所有连接密封点均密封良好，达到开车运行条件；

②将分解炉A6尾气引至液氨催化裂解反应器中的液氨气化装置F1部分，将三次风引至氨气催化裂解反应器装置部分，对液氨催化裂解反应器升温预热，预热温度达到液氨气化和催化裂解反应温度条件时进行保温；

③开启液氨储罐B3的出料阀，根据液氨流量计的流量显示数值调节液氨流量调节阀的开度，通过液氨催化裂解反应器的温度变化判断液氨裂解反应的程度，缓慢开启氨燃料调节阀开始向分解炉燃烧器C5供燃料，在分解炉A6内燃烧；

④根据分解炉A6内的温度场变化，以小幅度增减原则，控制氨调节每次增加或减少的用量不超过总煤量的0.5-1%，保证氨氢燃料在分解炉A6内的稳定燃烧。

步骤3的具体工作流程为：

①用氮气对回转窑氨燃烧单元A3进行吹扫和气密试压，确认液氨储罐B3到回转窑氨燃烧器D5所有连接密封点均密封良好，达到开车运行条件；

②将分解炉A6尾气引至液氨催化裂解反应器中的液氨气化装置F1部分，将三次风引至氨气催化裂解反应器装置部分，对液氨催化裂解反应器升温预热，预热温度达到液氨气化和催化裂解反应温度条件时进行保温；

③开启液氨储罐B3的出料阀，根据液氨流量计的流量显示数值调节液氨流量调节阀的开度，通过液氨催化裂解反应器的温度变化判断液氨裂解反应的程度，缓慢开启氨燃料调节阀开始向回转窑A7燃烧器供燃料，在回转炉内燃烧；

④根据回转窑A7内的温度场变化，以小幅度增减原则，控制氨调节每次增加或减少的用量不超过总煤量的0.5-1%，保证氨氢燃料在回转窑A7内的稳定燃烧。

步骤4的具体工作流程为：

①用氮气对尾气处理单元A4进行吹扫和气密试压，检查液氨储罐B3到分解炉A6尾气处理氨喷枪E5所有连接密封点均密封良好无泄漏后准备供液氨；

②将分解炉A6尾气引至氨气化器进行氨气化器升温预热，预热温度达到液氨气化温度要求时进行保温；

③开启液氨储罐B3的出料阀，开启尾气处理单元A4的液氨调节阀，根据液氨流量计的流量显示调节液氨流量调节阀的开度，通过液氨气化器E3内的温度变化判断液氨气化程度，结合分解炉A6尾气氮氧化物含量的变化，以及尾气中氨逃逸量控制在≤10mg/m³和氮氧化物含量≤50mg/m³两个控制指标，调节氨喷枪E5的氨气供应量，向分解炉A6尾气处理喷枪供氨气在分解炉A6内进行尾气中氮氧化物的处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，包括：

分解炉，利用回转窑余热预热和分解水泥生料；

回转窑，用于煅烧并输送水泥熟料；

其特征在于：该氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统还包括：

氨燃料储存与输送单元，用于氨燃料储存并将氨燃料分别供给分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元；

分解炉氨燃烧单元，用于氨燃料在分解炉内燃烧，为预热和分解水泥生料提供热能；

回转窑氨燃烧单元，用于氨燃料在回转窑内燃烧，为煅烧水泥熟料提供热能；

尾气处理单元，用于处理分解炉和回转窑产生的尾气；

监测单元与控制系统，用于检测氨燃料储存与输送单元的输送氨燃料速率信息，检测分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元氨燃料燃烧信息，检测尾气处理单元产生尾气信息，检测分解炉、回转窑水泥生产信息；并根据检测信息对各单元进行控制调节；

氨燃料储存输送单元连接分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元，分解炉氨燃烧单元连接分解炉、监测单元与控制系统，回转窑氨燃烧单元连接回转窑、监测单元与控制系统，尾气处理单元连接分解炉、监测单元与控制系统，分解炉连接回转窑、监测单元与控制系统，回转窑连接监测单元与控制系统。

2.根据权利要求1所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，氨燃料储存与输送单元包括：

液氨卸车鹤管，用于提高液氨卸车输送的安全性；

液氨卸车加压罐，用于控制液氨卸车时的速度和液氨输送状态；

液氨储罐，用于存储液氨；

液氨输送泵，用于控制液氨储罐的存储液氨输出供给分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元；

第四液氨流量计，用于计量液氨储罐存储液氨输出流量；

液氨槽罐车连接液氨卸车鹤管、液氨卸车加压罐、液氨储罐，液氨储罐连接液氨输送泵，液氨输送泵连接第四液氨流量计，第四液氨流量计连接分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元。

3.根据权利要求1所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，分解炉氨燃烧单元包括：

第一液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第一液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

第一液氨催化裂解反应器，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第一氨燃料气调节阀，用于调节氨燃料输出给分解炉的速率；

分解炉燃烧器，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第一液氨流量调节阀连接第一液氨流量计，第一液氨流量计连接第一液氨催化裂解反应器，第一液氨催化裂解反应器连接第一氨燃料气调节阀，第一氨燃料气调节阀连接分解炉燃烧器。

4.根据权利要求3所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，回转窑氨燃烧单元包括:

第二液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第二液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

第二液氨催化裂解反应器，用于对液氨进行催化裂解反应，输出氨燃料；

第二氨裂解混合气体调节阀，用于调节氨燃料输出给分解炉的速率；

回转窑氨燃烧器，用于氨燃料反应燃烧提供热能；

第二液氨流量调节阀连接第二液氨流量计通过管道，第二液氨流量计通过管道连接第二液氨催化裂解反应器，第二液氨催化裂解反应器连接氨燃料气调节阀，氨燃料气调节阀连接回转炉氨燃烧器。

5.根据权利要求1所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，尾气处理单元包括：

第三液氨流量调节阀，用于调节输入液氨流量；

第三液氨流量计，用于检测输入液氨流量；

液氨气化器，用于将液氨转化为氨气；

氨气调节阀，用于调节氨气输出给氨喷枪的速率；

氨喷枪，用来喷射氨气与尾气中的氮氧化物反应，将尾气中的氮氧化物脱除，降低水泥熟料煅烧系统排放尾气的氮氧化物含量；

液氨流量调节阀连接液氨流量计，液氨流量计连接液氨气化器相连接，液氨气化器连接氨气调节阀，氨气调节阀连接氨喷枪。

6.根据权利要求4所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，第一液氨催化裂解反应器/第二氨裂解反应器包括：

液氨气化装置，用于将液氨转化为氨气；

液氨催化裂解装置，用于对氨气进行催化裂解，形成氨燃料；

液氨气化装置连接液氨催化裂解装置。

7.根据权利要求1所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，其特征在于，监测单元与控制系统包括：

监测单元，用于监测各单元信息；

监测单元由现场状态信号监测和阀组类执行机构组成，包括：附属氨燃料储存与输送单元、分解炉氨燃烧单元、回转窑氨燃烧单元、尾气处理单元以及水泥熟料煅烧生产系统中原有的分解炉和回转窑装置的温度计、流量计、压力传感显示器、液位传感显示器、气体探测仪；

控制系统，用于将监测单元信号集中采集、记录、统计、分析、计算、警告、控制执行和辅助决策；

控制系统包括物理网络、信号集中采集处理器、上位机工控软件系统以及DCS系统。

8.一种氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产方法，应用于权利要求1所述的氨燃料替代煤掺混煅烧水泥熟料的生产系统，该氨燃料替代煤的水泥熟料煅烧生产方法包括以下步骤：

步骤1，氨燃料储存与输送单元做好送料准备工作；

步骤2，分解炉氨燃烧操作控制，①先用氮气对分解炉氨燃烧单元进行吹扫和气密试压；②将分解炉尾气和三次风分别引至分解炉氨燃烧单元；③为分解炉氨燃烧单元供氨燃料；④以小幅增减原则，控制氨调节每次增加或减少的用量，保证氨氢燃料在分解炉内稳定燃烧；

步骤3，回转窑氨燃烧操作控制，①先用氮气对回转窑氨燃烧单元进行吹扫和气密试压；②将分解炉尾气和三次风分别引至回转窑氨燃烧单元；③为回转窑氨燃烧单元供氨燃料；④根据回转窑内的温度场变化调节氨燃烧器的氨燃料供应量，稳定氨燃料在回转窑内的燃烧；

步骤4，尾气处理系统喷氨操作流程，①将分解炉尾气引至尾气处理单元进行氨气化升温预热；②用氮气对尾气处理单元进行吹扫和气密试压；③尾气处理单元供氨气输出至分解炉；④以尾气中氨逃逸量控制在≤10mg/m³，氮氧化物含量≤50mg/m³的控制指标调节氨气供应量；

步骤5，监测与控制流程，①监测单元按科学方式布置多种采样装置；②利用下位机现场采集实时信号数据，并通讯给上位机进行逻辑和数据计算；③上位机将控制指令下发到下位机，下位机执行控制指令，反馈执行结果；④上位机接受DCS系统任务，将实时数据、执行状态、任务结果上传至DCS系统，用于统计、展示和辅助决策。

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