CN117229795A - 用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于利用固废制备可再生能源的清洁低碳能源高效利用技术领域，具体涉及一种用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，包括连续式旋转破拱沸腾气化炉装置、二次燃烧及气固分离装置、循环冷却装置和控制系统。在水泥窑停窑期间，固废替代燃料为有氧充分燃烧工作状态，燃烧后产生的残渣可作为水泥生产用混合材或水泥熟料生产原料。当固废替代燃料无氧或贫氧还原燃烧时产生具有还原性的高温可燃气体，高温可燃气体进入水泥窑分解炉及预分解系统内，减少水泥窑分解炉及预分解系统内氮氧化物的生成，同时，还原性气氛可在水泥窑系统燃烧产生热量，可减少燃煤用量。
Description
技术领域
本发明属于利用固废制备可再生能源的清洁低碳能源高效利用技术领域，具体涉及一种用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备。
背景技术
目前，对于固体废物的处理方案有如下几种：
(1)直接入窑燃烧：工艺相对简单、投资低，但固体废物复杂多变的组成，尤其是水含量和氯离子问题，在直接影响水泥窑的产量和质量稳定；
(2)有机固废成型后入窑燃烧：虽然能有一定的热能利用，但是相对较低，同时对氯离子指标的物料要求较高，存在物料挑剔的现象；
(3)有机固废通过外挂炉预燃后高温烟气再送入分解炉燃烧：水泥窑的稳定性虽有提高，但预燃空气过剩系数过大，造成烟气量过大、温度低，固废利用效率下降，因物料预燃不充分或超温结焦等问题，容易造成在窑内的积料堵塞，同时固废中大量的氯离子被带进水泥窑，对水泥正常生产影响较大。
综上，目前对于固体废物的处理方案无法满足节能环保的行业发展需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，本发明可降低氮氧化物排放，在处置固废的同时可节约煤耗，从而降低煤耗成本和脱硝成本，同时可实现过程除氯，从而减少了水泥窑分解炉内可燃性气体氯离子的带入，不仅增加了固态替代原料燃料的利用量，而且降低了氯离子对熟料质量的影响。
本方案是通过如下技术措施来实现的：用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，包括
连续式旋转破拱沸腾气化炉装置，作为固废的锻烧炉，用于实现固废物料的沸腾锻烧或堆积锻烧；其内部设置有防止固废物料结焦的破拱装置；在水泥窑停窑期间，该装置用于实现固废物料的沸腾锻烧，其炉体内形成有氧燃烧气氛；在水泥窑正常运行期间，该装置实现固废物料的堆积锻烧，其炉体内形成还原性气氛，实现水泥窑系统脱硝功能，同时，还原性气氛可在水泥窑系统燃烧产生热量，可减少燃煤用量；
二次燃烧及气固分离装置，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内排出可燃气体气的二次燃烧及气固分离，其进气端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的出气口连接，其出气口与循环冷却装置以及水泥窑分解炉连接；
循环冷却装置，位于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的底部，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置排出残渣及二次燃烧及气固分离装置和水泥窑排出的含氯离子烟气和导入水泥窑煅烧含氯离子冷凝，使含氯离子烟气中的氯离子凝结并随残渣排出，实现含氯离子烟气的除氯，应用于水泥熟料生产场景，可替代现有水泥窑旁路放风除氯技术；
控制系统，用于控制连续式旋转破拱沸腾气化炉装置、二次燃烧及气固分离装置、循环冷却装置和水泥窑协同工作，使连续式旋转破拱沸腾气化炉装置在沸腾锻烧和堆积锻烧两种燃烧气氛状态之间实现转换。
优选的，所述二次燃烧及气固分离装置上开设有脱硝催化剂投加口，脱硝催化剂为含氨碱成分的灰渣，在二次燃烧及气固分离装置内产生氨气，对热气进行脱硝。
优选的，所述二次燃烧及气固分离装置的出气口端连接有三通式高温还原可燃气体出风管，所述高温还原可燃气体出风管的一个出口通过安装有控制阀门的循环风管与循环冷却装置连接、另一个出气口通过管道与水泥窑系统连接，所述循环风管的中段通过热风导入管与水泥窑系统连接，可自水泥窑系统导入高温气体或含氯离子高温气体；所述高温还原可燃气体出风管内安装有实时在线氯离子检测仪，所述实时在线氯离子检测仪与控制系统连接，实时在线氯离子检测仪对出气口排出的含氯离子烟气中的氯离子浓度进行实时监测，并将监测结果实时反馈给控制系统。
优选的，所述破拱装置包括设置在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内腔中的流化板，所述流化板为锥体结构或球拱结构，所述流化板由动力装置通过空心轴管驱动转动，所述流化板上开设有若干通气孔，连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔中位于流化板下方的腔体通过空心轴管和气管与流化风机连接，所述流化板的上表面设置有若干破拱凸起，所述流化板的周边与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内壁之间留有缝隙作为下料通道；
流化风机通过转动的流化板提供压力和流量分布均匀的流化气体，使进入连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内的物料在沸腾区处于悬浮状态，流化板转动时通过破拱凸起对残渣进行破拱打散，防止残渣结焦，且流化板可对残渣进行导流，使残渣可沿流化板向下料通道处汇集，并通过下料通道排入冷却风箱。
优选的，所述循环冷却装置包括与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置底部连通的冷却风箱，所述冷却风箱的内部安装有水冷盘管，所述冷却风箱的底部连接有冷却风机，所述循环风管的出口端通过高温循环风机与冷却风箱连接，所述冷却风箱与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的腰风管进口端连接，所述腰风管的出口端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔连通或接旁路与高温还原可燃气体出风管中与水泥窑系统连接的出气口连通。
优选的，所述冷却风箱还连接有料封管，所述料封管的出口端为排渣口，所述冷却风箱内还安装有倾斜导料布风板，所述倾斜导料布风板位于水冷盘管的下方，且倾斜导料布风板上开设有通风孔，所述倾斜导料布风板的最低端与料封管进口端内壁下边沿平齐。
优选的，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内腔底部位于流化板上方的区域为沸腾区，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔自下向上依次分为低温区、高温区和恒温区三部分，所述低温区、高温区和恒温区均设有实时的温度压力监测仪，所述温度压力监测仪与控制系统连接；所述低温区的温度为600-700℃，所述高温区的温度为1000-1100℃，所述恒温区的温度为900-950℃。
优选的，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的上端开设有进料口，所述进料口内安装有布料器，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的中段连接有料床布料器和流体喷管，所述循环风管中靠近其出口端的位置开设有除氯催化剂投加口。
优选的，所述二次燃烧及气固分离装置的输出温度为800℃-900℃。
优选的，所述二次燃烧及气固分离装置的出渣口通过螺旋喂料器与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置连接或者与下料溜管连接。
优选的，在水泥窑停窑状态下，固废中掺入质量百分比为5％-10％的石灰石，在有氧条件下石灰石与固废一起在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内煅烧，中和酸性气体，产生中性高温气体，产生的中性高温气体进入水泥窑余热锅炉用于发电，适用于在水泥窑停窑和冶金停炉状态下将闲置的余热发电设备重新利用；产生的中性高温气体还可单独用于制备高温蒸汽。
优选的，通过进料口向连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内投放固废物料的同时，通过除氯催化剂投加口投加除氯催化剂，所述除氯催化剂为稀土基催化剂，含镍、钯、铑成分，按质量百分比计，镍、钯、铑成分的含量分别为1.5％、0.3％、0.1％，稀土含量为5％，除氯催化剂的加入量是固废物料投加量的0.1％。
优选的，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置可独立应用于无机非金属矿物的煅烧，所述无机非金属矿物包括铝矾土、石墨矿、煤矸石、褐煤、钾长石、铝渣、赤泥、黄金氰化尾渣、锯泥及污染土、飞灰。
本发明的有益效果：
本发明通过连续式旋转破拱沸腾气化炉装置在无氧或贫氧状态下进行分级气化反应产生的高温可燃气体作为一种还原剂进入水泥窑分解炉内，通过降低水泥窑分解炉及预分解系统内的氮氧化物生成，降低氮氧化物排放，实现水泥窑系统脱硝功能，同时还原性气氛可在水泥窑系统燃烧产生热量，可减少燃煤用量，可达到降低氮氧化物排放、节约煤耗及处置固废的多重效果，从而降低煤耗成本和脱硝成本，同时产生的还原性可燃气体经循环冷却装置后冷凝除氯，减少了水泥窑分解炉内可燃性气体氯离子的带入，不仅增加固态替代原料燃料的利用量，而且降低氯离子对熟料质量的影响。
固废替代燃料还可在水泥窑停窑状态下在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内进行有氧充分燃烧，产生中性高温气体，中性高温气体进入水泥窑余热锅炉用于发电，实现了在停窑状态下的固废资源化利用和处置，实现全年运转，大幅度提高了处置能力。经验证，二次燃烧及气固分离装置作为脱硝装置可在现有工艺基础上减少氨水用量15％，固废热值利用率能提高85％以上，脱硝成本和节煤效果显著，同时处置能力可提高2.0倍以上。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为图1中A点的放大图。
图中，1-进料口、2-布料器、3-观察口、4-连续式旋转破拱沸腾气化炉装置、5-气化区、6-高温热解区、7-流体喷管、8-腰风管、9-沸腾区、10-破拱装置、11-旁路、12-料封管、13-排渣口、14-冷却风机、15-动力装置、16-流化风机、17-循环冷却装置、18-高温循环风机、19-除氯催化剂投加口、20-点火口、21-螺旋喂料器、22-热风导入管、23-料床布料器、24-循环风管、25-二次燃烧及气固分离装置、26-脱硝催化剂投加口、27-实时在线氯离子检测仪、28-高温还原可燃气体出风管、29-冷却风箱、30-倾斜导料布风板、31-空心轴管、32-水冷盘管、33-流化板、34-通气孔、35-破拱凸起、36-下料通道。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，包括连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4、二次燃烧及气固分离装置25、循环冷却装置17和控制系统。
连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4，作为固废的锻烧炉，用于实现固废物料的沸腾锻烧或堆积锻烧；其内部设置有防止固废物料结焦的破拱装置10；在水泥窑停窑期间，该装置用于实现固废物料的沸腾锻烧，其炉体内形成有氧燃烧气氛，燃烧后产生的残渣可作为水泥生产用混合材或水泥熟料生产原料；在水泥窑正常运行期间，该装置实现固废物料的堆积锻烧，堆积锻烧反应的反应形式如下：
C+O2→CO2
C+O2→CO
C+H2O→CO+H2
CO+H2O→CO2+H2
CnHmOp→C+H2+CO+CH4+C2H4+C2H6+CnHn
堆积锻烧后，连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的炉体内形成还原性气氛，产生具有还原性的高温可燃气体CO、CH4和/或H2，为水泥窑提供还原性气体，高温可燃气体CO、CH4和/或H2进入水泥窑分解炉及预分解系统内，减少水泥窑分解炉及预分解系统内的氮氧化物生成，降低氮氧化物排放，实现水泥窑系统脱硝功能，同时还原性气氛可在水泥窑系统燃烧产生热量，可减少燃煤用量，可达到降低氮氧化物排放、节约煤耗及处置固废的多重效果，应用于水泥窑、冶金及燃煤发电场景。连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4可独立应用于无机非金属矿物的煅烧，所述无机非金属矿物包括铝矾土、石墨矿、煤矸石、褐煤、钾长石、铝渣、赤泥、黄金氰化尾渣、锯泥及污染土、飞灰。
所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的上端开设有进料口1，所述进料口1内安装有布料器2，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的中段连接有料床布料器23和流体喷管7，所述循环风管24中靠近其出口端的位置开设有除氯催化剂投加口19。进料前通过料床布料器23向连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内加入底料，对连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内腔进行预热，通过进料口1和布料器2可实现固体固废及泥浆状固废的连续式给料，通过流体喷管7实现废油等流体固废的连续式给料，在进料的同时，可通过除氯催化剂投加口19投加除氯催化剂，以达到更好的除氯效果。
所述破拱装置10包括设置在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内腔中的流化板33，所述流化板33为锥体结构或球拱结构，所述流化板33由动力装置15通过空心轴管31驱动转动，动力装置15采用现有技术，如动力装置15包括电机和齿轮传动机构，电机通过齿轮传动机构驱动空心轴管31及流化板33转动。所述流化板33上开设有若干通气孔34，连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的内腔中位于流化板33下方的腔体通过空心轴管31和气管与流化风机16连接，所述流化板33的上表面设置有若干破拱凸起35，所述流化板33的周边与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的内壁之间留有缝隙作为下料通道36。流化风机16通过转动的流化板33提供压力和流量分布均匀的流化气体，使进入连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内的物料在沸腾区9处于悬浮状态，流化板33转动时通过破拱凸起35对残渣进行破拱打散，防止残渣结焦，且流化板33可对残渣进行导流，使残渣可沿流化板33向下料通道36处汇集，并通过下料通道36排入冷却风箱29。
上述结构形式的破拱装置中，通过动力装置15驱动流化板33处于连续转动的工作状态，可防止进入沸腾区9的物料和燃烧后产生的残渣结焦。流化风机16通过通气孔34连续供风，使物料处于悬浮状态，而锥体结构或球拱结构的流化板33，一方面流化板33转动时通过其上的破拱凸起35对这一区域的残渣进行破拱打散，防止残渣结焦，另一方面，锥体结构或球拱结构的流化板33可对残渣进行导流，使残渣可沿流化板33向下料通道36处汇集，并通过下料通道36排入冷却风箱29。
所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内腔底部位于流化板33上方的区域为沸腾区9，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的内腔自下向上依次分为低温区、高温区和恒温区三部分，所述低温区、高温区和恒温区均设有实时的温度压力监测仪，所述温度压力监测仪与控制系统连接；所述低温区的温度为600-700℃，所述高温区的温度为1000-1100℃，所述恒温区的温度为900-950℃，这种分区式的炉体结构便于监控连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的炉体温体。
二次燃烧及气固分离装置25，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内排出可燃气体气的二次燃烧及气固分离，其进气端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的出气口连接，其出气口与循环冷却装置17以及水泥窑分解炉连接，二次燃烧及气固分离装置25的输出温度为800℃-900℃，优选二次燃烧及气固分离装置25的输出温度为850℃。二次燃烧及气固分离装置25的出渣口通过螺旋喂料器21与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4连接或者与下料溜管连接，通过螺旋喂料器21将二次燃烧及气固分离装置25内分离出的残渣输送到连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内进行重复燃烧，致使烧结烧透，或者直接通过下料溜管排出。
所述二次燃烧及气固分离装置25上开设有脱硝催化剂投加口26，脱硝催化剂为含氨碱成分的灰渣(如电解铝、铝加工生产过程中产生的铝灰)，在二次燃烧及气固分离装置25内产生氨气，对热气进行脱硝，有助于水泥窑分解炉及预分解系统的脱硝效果的提升，进一步减少SNCR脱硝模式的氨水用量。
所述二次燃烧及气固分离装置25的出气口端连接有三通式高温还原可燃气体出风管28，所述高温还原可燃气体出风管28的一个出口通过安装有控制阀门的循环风管24与循环冷却装置17连接、另一个出气口通过管道与水泥窑系统连接，可通过控制阀门控制循环风管24的通断，所述循环风管24的中段通过热风导入管22与水泥窑系统连接，可自水泥窑系统导入高温气体或含氯离子高温气体；所述高温还原可燃气体出风管28内安装有实时在线氯离子检测仪27，所述实时在线氯离子检测仪27与控制系统连接，实时在线氯离子检测仪27对出气口排出的含氯离子烟气中的氯离子浓度进行实时监测，并将监测结果实时反馈给控制系统。当水泥窑和/或二次燃烧及气固分离装置25内氯离子的浓度达到预设值时，控制阀门打开，循环风管24启用，实现水泥窑的放风和/或二次燃烧及气固分离装置25内热风(含氯离子烟气)的除氯和循环，具体的，当水泥窑内氯离子浓度超标致使水泥窑需要放风时和/或二次燃烧及气固分离装置25分离出的气体中氯离子浓度超标时，控制系统控制控制阀门打开，使水泥窑窑尾烟室的含氯离子烟气可通过热风导入管22进入循环风管24，经循环冷却装置17进行除氯后，再经连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4排入二次燃烧及气固分离装置25进行二次燃烧及气固分离后，二次燃烧及气固分离装置25出气口排出的一部分热风进入循环风管24实现循环，另一部分热风进入水泥窑实现循环，如此，使水泥窑和二次燃烧及气固分离装置25内的热风中氯离子浓度维持在正常范围内。
循环冷却装置17，位于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的底部，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4排出残渣及二次燃烧及气固分离装置25和水泥窑排出的含氯离子烟气和导入水泥窑煅烧含氯离子冷凝，使含氯离子烟气中的氯离子凝结并随残渣排出，实现含氯离子烟气的除氯，应用于水泥熟料生产场景，可替代现有水泥窑旁路放风除氯技术，可减少水泥窑分解炉内可燃性气体氯离子的带入，不仅增加了固态替代原料燃料的利用量，而且降低了氯离子对熟料质量的影响。
所述循环冷却装置17包括与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4底部连通的冷却风箱29，所述冷却风箱29的内部安装有水冷盘管32，所述冷却风箱29的底部连接有冷却风机14，所述循环风管24的出口端通过高温循环风机18与冷却风箱29连接，所述冷却风箱29与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的腰风管8进口端连接，所述腰风管8的出口端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4的内腔连通或接旁路11与高温还原可燃气体出风管28中与水泥窑系统连接的出气口连通。所述冷却风箱29还连接有料封管12，所述料封管12的出口端为排渣口13，所述冷却风箱29内还安装有倾斜导料布风板30，所述倾斜导料布风板30位于水冷盘管32的下方，且倾斜导料布风板30上开设有通风孔，这种结构形式的倾斜导料布风板30既可保证残渣的正常排出，也不会影响冷却风机14为冷却风箱29供风，且冷风自下向上吹送，可保证残渣不会进入通风孔。所述倾斜导料布风板30的最低端与料封管12进口端内壁下边沿平齐，可防止料封管12进口端处有出料死角而出现残渣遗留的情况。
上述结构形式的循环冷却装置17中，冷却风机14为冷却风箱29提供冷却用风，再加之水冷盘管32的冷却作用，可对循环风管24输送至冷却风箱29内的含氯离子烟气进行冷却，使含氯离子烟气经冷却后冷凝，使含氯离子烟气中的氯离子凝结并随残渣排出，达到除氯的目的。
控制系统，用于控制连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4、二次燃烧及气固分离装置25、循环冷却装置17和水泥窑协同工作，使连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4在沸腾锻烧和堆积锻烧两种燃烧气氛状态之间实现转换。在水泥窑正常运行期间，固废替代燃料为堆积锻烧(即无氧或贫氧还原燃烧)工作状态。在水泥窑停窑期间，固废替代燃料为有氧充分燃烧工作状态，燃烧后产生的残渣可作为水泥生产用混合材或水泥熟料生产原料，达到水泥生产原料替代的目的。当固废替代燃料在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内无氧或贫氧还原燃烧时产生具有还原性的高温可燃气体CO、CH4和/或H2，高温可燃气体CO、CH4和/或H2进入水泥窑分解炉及预分解系统内，减少水泥窑分解炉及预分解系统内氮氧化物的生成，达到降低氮氧化物排放、实现减少SNCR脱硝模式的氨水用量的目的。同时，具有还原性的高温可燃气体CO、CH4和H2的燃烧可释放大量热能，可为水泥窑分解炉补充热量，减少喷煤量，实现能源替代，减少二氧化碳排放。
本发明中，在水泥窑停窑状态下，固废中掺入质量百分比为5％-10％的石灰石，在有氧条件下石灰石与固废一起在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内煅烧，中和酸性气体，产生中性高温气体，产生的中性高温气体进入水泥窑余热锅炉用于发电，适用于在水泥窑停窑和冶金停炉状态下将闲置的余热发电设备重新利用；产生的中性高温气体还可单独用于制备高温蒸汽。
本发明中，通过进料口1向连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内投放固废物料的同时，通过除氯催化剂投加口19投加除氯催化剂，所述除氯催化剂为稀土基催化剂，含镍、钯、铑成分，按质量百分比计，镍、钯、铑成分的含量分别为1.5％、0.3％、0.1％，稀土含量为5％，除氯催化剂的加入量是固废物料投加量的0.1％。
本发明中，流化风机16通过旋转的流化板33提供沸腾燃烧所需料床压力和流量分布均匀的流化气体，使进入连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4内的物料在沸腾区9处于悬浮状态，同时燃烧后产生的残渣落在流化板33后从流化板33周边的下料通道36落入冷却风箱29内，残渣经水冷盘管32和冷却风机14提供的冷风冷却后，经风冷和水冷盘管32的冷却后通过料封管12和排渣口13排出，这一过程中，循环风管24输送至冷却风箱29内的含氯离子烟气冷凝，使含氯离子烟气中的氯离子凝结并随残渣排出，实现烟气除氯，破拱凸起35可对残渣起到破拱打散的作用，防止残渣结焦，倾斜导料布风板30起到导料的作用，利于残渣的快速排出，防止残渣在冷却风箱29内堆积。
本发明提高了固废物料的利用率，物料热值利用率能提高85％以上，不仅能减少水泥企业的燃煤用量，还可减少二氧化碳的排放量，在现有工艺基础上减少氨水用量15％，最终实现水泥熟料生产成本的大幅度降低。
本发明不受制于水泥窑的停窑限制，可大幅度提高固废的处置能力和效率，减少配套主机设备的闲置，满足其他物料处置的功能，涵盖于水泥窑、冶金、燃煤发电等多种行业应用场景，特别是在水泥窑应用中，通过连续式旋转破拱沸腾气化炉装置4分级气化后形成的高温可燃气体作为一种还原剂连通到水泥窑分解炉内，通过降低水泥窑分解炉及预分解系统内的氮氧化物生成，达到降低氮氧化物排放，节约煤耗及处置固废的多重效果，最终实现降低节约煤耗成本和脱硝成本的目的，同时产生的还原性可燃气体经循环冷却装置17后冷凝除氯，减少了水泥窑分解炉内可燃性气体氯离子的带入，不仅增加固态替代原料燃料的利用量，而且降低氯离子对熟料质量的影响。
本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (14)
1.用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，包括
连续式旋转破拱沸腾气化炉装置，作为固废的锻烧炉，用于实现固废物料的沸腾锻烧或堆积锻烧；其内部设置有防止固废物料结焦的破拱装置；在水泥窑停窑期间，该装置用于实现固废物料的沸腾锻烧，其炉体内形成有氧燃烧气氛；在水泥窑正常运行期间，该装置实现固废物料的堆积锻烧，其炉体内形成还原性气氛，实现水泥窑系统脱硝功能，同时，还原性气氛可在水泥窑系统燃烧产生热量，可减少燃煤用量；
二次燃烧及气固分离装置，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内排出可燃气体气的二次燃烧及气固分离，其进气端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的出气口连接，其出气口与循环冷却装置以及水泥窑分解炉连接；
循环冷却装置，位于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的底部，用于连续式旋转破拱沸腾气化炉装置排出残渣及二次燃烧及气固分离装置和水泥窑排出的含氯离子烟气和导入水泥窑煅烧含氯离子冷凝，使含氯离子烟气中的氯离子凝结并随残渣排出，实现含氯离子烟气的除氯。
2.根据权利要求1所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，还包括控制系统，用于控制连续式旋转破拱沸腾气化炉装置、二次燃烧及气固分离装置、循环冷却装置和水泥窑协同工作，使连续式旋转破拱沸腾气化炉装置在沸腾锻烧和堆积锻烧两种燃烧气氛状态之间实现转换。
3.根据权利要求1所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述二次燃烧及气固分离装置上开设有脱硝催化剂投加口，脱硝催化剂为含氨碱成分的灰渣，在二次燃烧及气固分离装置内产生氨气，对热气进行脱硝。
4.根据权利要求1所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述二次燃烧及气固分离装置的出气口端连接有三通式高温还原可燃气体出风管，所述高温还原可燃气体出风管的一个出口通过安装有控制阀门的循环风管与循环冷却装置连接、另一个出气口通过管道与水泥窑系统连接，所述循环风管的中段通过热风导入管与水泥窑系统连接，可自水泥窑系统导入高温气体或含氯离子高温气体；所述高温还原可燃气体出风管内安装有实时在线氯离子检测仪，所述实时在线氯离子检测仪与控制系统连接，实时在线氯离子检测仪对出气口排出的含氯离子烟气中的氯离子浓度进行实时监测，并将监测结果实时反馈给控制系统。
5.根据权利要求1所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述破拱装置包括设置在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内腔中的流化板，所述流化板为锥体结构或球拱结构，所述流化板由动力装置通过空心轴管驱动转动，所述流化板上开设有若干通气孔，连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔中位于流化板下方的腔体通过空心轴管和气管与流化风机连接，所述流化板的上表面设置有若干破拱凸起，所述流化板的周边与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内壁之间留有缝隙作为下料通道。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述循环冷却装置包括与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置底部连通的冷却风箱，所述冷却风箱的内部安装有水冷盘管，所述冷却风箱的底部连接有冷却风机，所述循环风管的出口端通过高温循环风机与冷却风箱连接，所述冷却风箱与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的腰风管进口端连接，所述腰风管的出口端与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔连通或接旁路与高温还原可燃气体出风管中与水泥窑系统连接的出气口连通。
7.根据权利要求6所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述冷却风箱还连接有料封管，所述料封管的出口端为排渣口，所述冷却风箱内还安装有倾斜导料布风板，所述倾斜导料布风板位于水冷盘管的下方，且倾斜导料布风板上开设有通风孔，所述倾斜导料布风板的最低端与料封管进口端内壁下边沿平齐。
8.根据权利要求7所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内腔底部位于流化板上方的区域为沸腾区，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的内腔自下向上依次分为低温区、高温区和恒温区三部分，所述低温区、高温区和恒温区均设有实时的温度压力监测仪，所述温度压力监测仪与控制系统连接；所述低温区的温度为600-700℃，所述高温区的温度为1000-1100℃，所述恒温区的温度为900-950℃。
9.根据权利要求8所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的上端开设有进料口，所述进料口内安装有布料器，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置的中段连接有料床布料器和流体喷管，所述循环风管中靠近其出口端的位置开设有除氯催化剂投加口。
10.根据权利要求9所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述二次燃烧及气固分离装置的输出温度为800℃-900℃。
11.根据权利要求10所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述二次燃烧及气固分离装置的出渣口通过螺旋喂料器与连续式旋转破拱沸腾气化炉装置连接或者与下料溜管连接。
12.根据权利要求11所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，在水泥窑停窑状态下，固废中掺入质量百分比为5％-10％的石灰石，在有氧条件下石灰石与固废一起在连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内煅烧，中和酸性气体，产生中性高温气体，产生的中性高温气体进入水泥窑余热锅炉用于发电，适用于在水泥窑停窑和冶金停炉状态下将闲置的余热发电设备重新利用；产生的中性高温气体还可单独用于制备高温蒸汽。
13.根据权利要求12所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，通过进料口向连续式旋转破拱沸腾气化炉装置内投放固废物料的同时，通过除氯催化剂投加口投加除氯催化剂，所述除氯催化剂为稀土基催化剂，含镍、钯、铑成分，按质量百分比计，镍、钯、铑成分的含量分别为1.5％、0.3％、0.1％，稀土含量为5％，除氯催化剂的加入量是固废物料投加量的0.1％。
14.根据权利要求13所述的用于燃煤窑炉原料燃料替代除氯脱硝及协同固废处置多功能于一体的装备，其特征是，所述连续式旋转破拱沸腾气化炉装置可独立应用于无机非金属矿物的煅烧，所述无机非金属矿物包括铝矾土、石墨矿、煤矸石、褐煤、钾长石、铝渣、赤泥、黄金氰化尾渣、锯泥及污染土、飞灰。
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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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