CN117367122A - 一种水泥制造脱硝用分解炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥制造脱硝用分解炉，属于水泥生产技术领域；包括第一分解炉、第二分解炉和第三分解炉；三者均具有的结构包括炉体、窑气入口、烟气排口；第一分解炉的炉体包括燃尽腔和燃烧腔，燃尽腔中部呈圆筒状，燃尽腔顶部呈圆台状，燃尽腔底部呈倒圆台状，燃尽腔底部与燃烧腔连接；第二分解炉的炉体中部呈圆筒状设置、上部呈圆台状，下部呈倒圆台状，第二分解炉的窑气入口为喉管结构；第三分解炉的炉体包括筒形腔、分解腔、分离腔和通入腔，筒形腔呈圆筒状水平设置，筒形腔底部分别连接有分解腔和分离腔，分解腔底部连接有通入腔；本发明可以根据不同的水泥脱硝需求选择不同的分解炉形状，解决了水泥制造脱硝分解炉脱硝效率低的问题。
Description
技术领域
本发明属于水泥生产技术领域，涉及一种水泥制造脱硝用分解炉。
背景技术
水泥在生产的过程中会排出大量的废气，目前，水泥行业已成为我国继热力发电和交通运输之后的第三大NOx排放源。随着水泥工业NOx排放标准的不断提高，燃煤水泥窑炉NOx低排放控制技术的发展越来越受到重视，因此水泥制造时的脱硝处理是水泥生产必不可少的步骤。
现有的脱硝方式是利用在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体，但是由于受到分解炉本身结构的影响，既要考虑脱硝效率，又要保证生产的稳定运行，而且不同形状的分解炉内部气流与物料受离心力作用，向炉壁运动的阻力不同，物料运动速度一旦与气流相差较大，就容易导致炉内反应不充分，温度达不到需求，降低脱硝效率。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出一种水泥制造脱硝用分解炉。解决分解炉脱硝效率低的问题。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。
一种水泥制造脱硝用分解炉，包括第一分解炉、第二分解炉和第三分解炉；所述第一分解炉、第二分解炉和第三分解炉均具有的结构包括：
炉体，炉体用于水泥窑尾烟气的脱硝处理；
窑气入口，炉体底部设置有用于烟气通入的窑气入口；
烟气排口，炉体顶部设置有用于处理后烟气排出的烟气排口；
所述第一分解炉的炉体包括燃尽腔和燃烧腔，燃尽腔中部呈圆筒状，燃尽腔顶部呈圆台状设置，燃尽腔底部呈倒圆台状设置，燃尽腔底部与燃烧腔连接，燃烧腔顶部呈圆台状设置，燃烧腔下部分呈倒圆台状设置。
所述第二分解炉的炉体中部呈圆筒状设置，所述第二分解炉的炉体上部分呈圆台状，所述第二分解炉的炉体下部分呈倒圆台状并与所述第二分解炉的窑气入口相连，第二分解炉的窑气入口为喉管结构。
所述第三分解炉的炉体包括筒形腔、分解腔、分离腔和通入腔，筒形腔呈圆筒状水平设置，筒形腔底部分别连接有分解腔和分离腔，且分解腔和分离腔均呈倒圆台状设置，分离腔底端设有排料口，分解腔底部连接有通入腔。
进一步的，所述第一分解炉的窑气入口设置在燃烧腔底端；所述第一分解炉的烟气排口设置在燃尽腔顶部。
进一步的，燃烧腔下部分外壁对称连接有用于添加还原剂的还原剂管，燃烧腔中部外壁对称连接有用于三级风通入的三级风管，燃烧腔顶部外壁一侧设有用于水泥生料通入的下料管，燃烧腔在位于下料管与三级风管之间还对称连接有用于煤粉通入的喷煤管。
更进一步，燃烧腔内壁位于喷煤管一端固定连接有用于引导煤粉流向的散粉壳；
更进一步，燃尽腔顶端外侧等距安装有用于还原剂喷淋的喷嘴。
进一步的，所述第二分解炉的炉体下部分外壁对称连接有用于燃料通入的燃料管，所述第二分解炉的炉体中部底端外壁对称连接有用于生料粉通入的生料粉管。
进一步的，所述第三分解炉的烟气排口连接在筒形腔顶部，所述第三分解炉的窑气入口连接在通入腔底端。
更进一步，通入腔顶端连接有接风入口。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明可以根据不同的水泥脱硝需求选择不同的分解炉形状，将炉体分为两个内腔，且中部通过缩口相连时，炉体能有效利用煤炭，降低耗煤量，减少成本开支。
将炉体更改成炉筒直径大，下部为锥体，锥体的底部边接有喉管的形状时，使燃料、物料能与气流充分混合，可形成物料滞后于气流运动速度的状态，有利于燃烧、传热及分解的进行。
炉体上部分呈水平圆筒状，并且下部分连接两个圆台状内腔时，有利于燃料的燃烧，气固相之间传热及物料的分解。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的水泥制造脱硝用分解炉的结构示意图；
图2为图1所示的炉体的结构剖视图；
图3为本发明实施例二中的炉体结构示意图；
图4为图3所示的炉体的结构剖视图；
图5为本发明实施例三中的炉体结构示意图；
图6为图5所示的炉体的结构剖视图。
图中标号：
1、炉体；101、燃尽腔；102、燃烧腔；103、筒形腔；104、分解腔；105、分离腔；106、通入腔；
2、窑气入口；3、烟气排口；4、喷嘴；5、还原剂管；6、三级风管；7、喷煤管；8、下料管；9、散粉壳；10、生料粉管；11、燃料管；12、接风入口；13、排料口。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
请参阅图1至图6，一种水泥制造脱硝用分解炉包括三种炉型，可以根据不同的水泥脱硝需求选择不同的分解炉形状，这三种炉型均包括：
炉体1，炉体1用于水泥窑尾烟气的脱硝处理；
窑气入口2，炉体1底部设置有用于烟气通入的窑气入口2；
烟气排口3，炉体1顶部设置有用于处理后烟气排出的烟气排口3。
实施例一
本实施例采用第一种炉型，请参阅图1和图2，炉体1包括燃尽腔101和燃烧腔102，燃尽腔101中部呈圆筒状，燃尽腔101顶部呈圆台状设置，烟气排口3设置在燃尽腔101顶部，燃尽腔101底部呈倒圆台状设置，燃尽腔101底部连接有燃烧腔102，燃烧腔102顶部呈圆台状设置，燃烧腔102顶端与燃尽腔101底端相连，燃烧腔102下部分呈倒圆台状设置，窑气入口2设置在燃烧腔102底端。
请参阅图1和图2，燃烧腔102下部分外壁对称连接有用于添加还原剂的还原剂管5，燃烧腔102中部外壁对称连接有用于三级风通入的三级风管6，燃烧腔102顶部外壁一侧设有用于水泥生料通入的下料管8，燃烧腔102在位于下料管8和三级风管6之间还对称连接有用于煤粉通入的喷煤管7。
需要说明的是：从喷煤管7将煤粉通入燃烧腔102内，利用燃烧腔102对煤粉进行一次燃烧，之后进入燃尽腔101内燃烧，为水泥生料分解提供热量，水泥生料通过下料管8通入燃烧腔102上方，随着窑气进入燃尽腔101内，使水泥生料在分解炉内进行分解。
请参阅图1和图2，燃烧腔102内壁位于喷煤管7一端固定连接有用于引导煤粉流向的散粉壳9，燃尽腔101顶端外侧等距安装有用于还原剂喷淋的喷嘴4。
需要说明的是：将炉体1分为两个内腔，且中部通过缩口相连，使炉体1自下到上分为四个区域，分别是燃烧腔102内部的主燃烧区、再燃区和燃尽腔101内的燃尽区和SNCR（选择性非催化还原）区，烟气通入的窑气入口2，依次经过两个腔内腔，使氮氧化物先充分氧化，再同相及异相还原，将一定量的燃料通过喷煤管7送入主燃区，该区域空气过剩系数大于一，燃料中的氮尽可能的转化为NOx，其余燃料送入主燃区上部的再燃区，在空气过剩系数小于一的条件下形成还原性气氛，使得在窑内和主燃区中生成的NOx在再燃区中被还原成氮分子，同时抑制新的NOx的生成，使NOx的排放浓度进一步降低，借助在再燃区上方布置的“火上风” 喷口形成的燃尽区，使在再燃区的未完全燃烧产物得以燃尽，最后通过喷嘴4喷洒还原剂，对尾气进一步进行中和，这种结构的炉体1能有效化的利用煤炭资源，降低耗煤量，减少成本开支。
实施例二
本实施例采用第二种炉型，请参阅图3和图4，炉体1中部呈圆筒状设置，炉体1上部分呈圆台状与烟气排口3相连，炉体1下部分呈倒圆台状与窑气入口2相连，炉体1下部分外壁对称连接有用于燃料通入的燃料管11，炉体1中部底端外壁对称连接有用于生料粉通入的生料粉管10。
需要说明的是：相对于实施例一，将炉体1更改成炉筒直径大，下部为锥体，锥体的底部边接有喉管形状的窑气入口2，其直径较炉筒体小得多，烟气从窑气入口2入炉，气流以二十五米到三十米每秒的流速通过喉部，由于惯性，这股高速气流入炉后在炉中央部分一定高度内形成一上升的流股，将炉内四周的流体及燃料、物料不断裹挟进来，造成许多涡流而形成喷腾层，燃料及三级预热器来的物料则在炉的锥部及炉下部适当地方加入，由于炉喷腾层的作用，使燃料、物料能与气流充分混合，并造成物料滞后于气流的运动速度，这有利于燃烧、传热及分解的进行。
实施例三
本实施例采用第三种炉型，请参阅图5和图6，炉体1包括筒形腔103、分解腔104、分离腔105和通入腔106，筒形腔103呈圆筒状水平设置，烟气排口3连接在筒形腔103顶部，筒形腔103底部分别连接有分解腔104和分离腔105，且分解腔104和分离腔105均呈倒圆台状设置，分离腔105底端设有排料口13，分解腔104底部连接有通入腔106，窑气入口2连接在通入腔106底端，通入腔106顶端连接有接风入口12。
需要说明的是：相对于实施例一和二，炉体1上部分呈水平圆筒状，并且下部分连接两个圆台状内腔，气体沿炉壁经窑气入口2入炉或经涡壳入炉，在炉内的气流及物料旋转上升，由于气流与物料受离心力作用，向炉壁运动的阻力不同，物料运动速度滞后于气流，因而炉内气流中的料粉浓度大为增高，物料在炉内停留时间较气体大为延长，且这种方式造成炉内气流的紊流状态，横截面上的炉温较均匀，有利于燃料的燃烧，以及气固相间传热及物料的分解。气流在分解炉内形成旋转运动，并不断改变方向，因而炉的流体阻力较大，这种结构的炉其燃料加入点常在炉的锥体下部，料粉加入点可在炉的锥体部分。
本发明提供的水泥制造脱硝用分解炉的工作原理如下：水泥制造脱硝的加工是通过分解炉锥部空间建立脱硝还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂，这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体，此外，分解炉中的煤粉在缺氧条件下燃烧，也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。
参考图1和图2，实施例一所提供的炉体1能有效化的利用煤炭资源，降低耗煤量，减少成本开支。
参考图3和图4，实施例二相对于实施例一，将炉体1更改成炉筒直径大，下部为锥体，锥体的底部边接有喉管的形状，其直径较炉筒体小得多，在炉体1内可以产生许多涡流而形成喷腾层，燃料及三级预热器来的物料则在炉的锥部及炉下部适当地方加入，由于炉喷腾层的作用，使燃料、物料能与气流充分混合，并造成物料滞后于气流运动速度，这有利于燃烧、传热及分解的进行。
参考图5和图6，实施例三相对与实施例一和二，可以使炉内气流形成紊流的状态，横截面上的炉温较均匀，有利于燃料的燃烧，以及气固相之间的传热及物料的分解，在分解炉内的气流及物料旋转上升，并不断改变方向，因而炉的流体阻力较大。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (8)
1.一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，包括第一分解炉、第二分解炉和第三分解炉；所述第一分解炉、第二分解炉和第三分解炉均具有的结构包括：
炉体（1），炉体（1）用于水泥窑尾烟气的脱硝处理；
窑气入口（2），炉体（1）底部设置有用于烟气通入的窑气入口（2）；
烟气排口（3），炉体（1）顶部设置有用于处理后烟气排出的烟气排口（3）；
所述第一分解炉的炉体（1）包括燃尽腔（101）和燃烧腔（102），燃尽腔（101）中部呈圆筒状，燃尽腔（101）顶部呈圆台状设置，燃尽腔（101）底部呈倒圆台状设置，燃尽腔（101）底部与燃烧腔（102）连接，燃烧腔（102）顶部呈圆台状设置，燃烧腔（102）下部分呈倒圆台状设置；
所述第二分解炉的炉体（1）中部呈圆筒状设置，所述第二分解炉的炉体（1）上部分呈圆台状，所述第二分解炉的炉体（1）下部分呈倒圆台状并与所述第二分解炉的窑气入口（2）相连，第二分解炉的窑气入口（2）为喉管结构；
所述第三分解炉的炉体（1）包括筒形腔（103）、分解腔（104）、分离腔（105）和通入腔（106），筒形腔（103）呈圆筒状水平设置，筒形腔（103）底部分别连接有分解腔（104）和分离腔（105），且分解腔（104）和分离腔（105）均呈倒圆台状设置，分离腔（105）底端设有排料口（13），分解腔（104）底部连接有通入腔（106）。
2.根据权利要求1所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，所述第一分解炉的窑气入口（2）设置在燃烧腔（102）底端；所述第一分解炉的烟气排口（3）设置在燃尽腔（101）顶部。
3.根据权利要求1所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，燃烧腔（102）下部分外壁对称连接有用于添加还原剂的还原剂管（5），燃烧腔（102）中部外壁对称连接有用于三级风通入的三级风管（6），燃烧腔（102）顶部外壁一侧设有用于水泥生料通入的下料管（8），燃烧腔（102）在位于下料管（8）与三级风管（6）之间还对称连接有用于煤粉通入的喷煤管（7）。
4.根据权利要求3所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，燃烧腔（102）内壁位于喷煤管（7）一端固定连接有用于引导煤粉流向的散粉壳（9）。
5.根据权利要求3所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，燃尽腔（101）顶端外侧等距安装有用于还原剂喷淋的喷嘴（4）。
6.根据权利要求1所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，所述第二分解炉的炉体（1）下部分外壁对称连接有用于燃料通入的燃料管（11），所述第二分解炉的炉体（1）中部底端外壁对称连接有用于生料粉通入的生料粉管（10）。
7.根据权利要求1所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，所述第三分解炉的烟气排口（3）连接在筒形腔（103）顶部，所述第三分解炉的窑气入口（2）连接在通入腔（106）底端。
8.根据权利要求7所述的一种水泥制造脱硝用分解炉，其特征在于，通入腔（106）顶端连接有接风入口（12）。
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