CN203731858U - 一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置 - Google Patents

Abstract

一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征在于其特征在于分别设置一级三次风管（2）入口、二级三次风管（7）入口、一级尾煤管（4）入口、二级尾煤管（5）入口，一级生料管（6）、二级生料管（8）、辅助燃烧还原区（13）、低氧气化燃烧还原区（14）；并分别设置分配调节阀（3），根据具体需要调节各级风煤料量，通过调节风煤料量改变分解炉的功能区。本专利的设计装置不仅增大了燃烧空间，且有利于煤粉气化和燃烧，对碳酸钙的分解确定了极大的改善作用，使烟气中的NOx得到有效还原，极大地减少NOx的排放，削减率高于60%,NOx的排放可低于350mg/Nm3，达到国家新标准的要求。

Description

一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置

技术领域

本实用新型专利涉及的是用于水泥熟悉生产线装置的技术领域，具体涉及的是水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置的技术领域。 

背景技术

我国水泥行业氮氧化物的排放占总排放量的10%左右，是我国氮氧化物排放的第三大来源。目前全国共有约1600条新型干法水泥熟料生产线，熟料产能约10亿吨/年。随着国家对NOx排放控制的政策与污染物排放标准将越来越严：现行GB4915-2004 水泥工业大气污染物排放标准，水泥窑NOx 排放量应小于800mg/Nm3，而正在修改将实施的新标准将更加严格，将低于400 mg/Nm3以下。目前全国新型干法水泥熟料生产线NOx实际排放约700~1000 mg/Nm3。 

NOx已被国家列入“十二五”规划的控制性目标，要求 2015 年NOx比 2010 年下降10％ ；工业和信息化部发布的《水泥行业准入条件》（工原[2010]第127 号文件）“对水泥行业大气污染物实行总量控制，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目须配置脱除NOx 效率不低于60%的烟气脱氮装置”。 

我国乃至国际上现有水泥窑脱硝——降低NOx排放的主要技术措施有：分级燃烧法、降低烧成温度法、低NOx燃烧器、非选择性催化还原法（SNCR）和选择性催化还原法（SCR）等。(1) 低NOx燃烧器在国内外已经广泛应用，但一般NOx的减排量仅为10 %左右，减排有限。(2) 燃料分级燃烧技术，分级燃烧脱氮的基本原理是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 等无污染的气体。此外，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，此技术在实际运用中不增加成本，无二次污染，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成。一定程度可有效地降低NOx的排放，但时至今日，NOx减排效率仅为30%左右，单独使用达不到国家排放标准的要求。(3) 空气分级燃烧技术。在原三次风管上部，增加一三次风管，将窑尾三次风分为两级，下管为一级，上管为二级，总风量不变。煤粉在空气过剩系数小于 1的环境下燃烧，生成大量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 等无污染的气体。此外，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，但时至今日，NOx减排效率仅为20%左右，单独使用同样达不到国家排放标准的要求。（4）降低烧成温度的方法，通过调整配料、加矿化剂等方法降低窑内的最高温度以减少热力型NOx的形成，但实际过程中受方面因素影响此类措施并非普遍适用。（5）SCR法是在催化剂作用下,还原剂 NH3 (液氨、氨水、尿素等)与烟气 中的 NOX 反应,将烟气中的NOx还原为无害的N2、O2、H2O,等，此技术具有脱氮效率高的优势，在电厂锅炉脱氮被广泛应用，运行成本高，在水泥行业还不具备使用条件。（6）SNCR法将氨水（质量浓度20%～25%）通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域，雾化后的氨与 NOx（NO、NO2等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx 转化成无污染的N2，在欧洲水泥工业已应用20多年，效果较好，目前在全国广泛使用和推广，但运行成本较高，吨熟料成本将增加4~7元。（7）以上多种技术的组合技术，近来较为推广使用的技术措施为分级燃烧和SNCR法相结合的脱氮技术，利用SNCR技术作为分级燃烧技术的补充从而降低NOx的排放。 

综上所述现有的分级燃烧技术仅能实现20~30%的减排量，使用此技术后NOx的排放量任然高于500~700mg/Nm3,单一使用此技术，不能实现新的逐渐严格的国家标准，所以推广使用受限。主要存在以下缺点：燃料分级燃烧的主要缺点：1、窑尾、窑头用煤量比例不变，约为6:4，头、尾煤粉分配比例不恰当，造成窑头产生大量热力型NOx,而窑尾不能生成足够的还原成分：CO 、CH₄、H₂、HCN和固定碳等还原剂与NOx发生还原反应，导致NOx还原效率低；窑尾上下两根煤管用煤量比例不合理，导致NOx还原效率低。2、下煤管入口与三次风管入口间距过小，没有考虑形成煤粉气化燃烧空间和足够的还原区，含NOx烟气在缺氧条件下停留时间过短，小于0.1s，没有足够的时间还原NOx。3、无空气分级，难以对风煤进行有效的调节，煤质适应性差，不可调节。4、风、煤、料的入口相对位置不合理，燃烧过于分散，不合理，多数煤粉是在与物料混合的状态下燃烧，造成总体燃烧效率不高。空气分级燃烧的主要缺点：1、利用三次风燃烧窑尾煤粉，无论如何分风均在较高的氧含量条件下燃烧。2、煤粉燃烧在充满生料粉的环境下燃烧，燃烧受干扰较大，影响燃烧效率。其他确定与燃料分级燃烧一致。 

经过本申请人多年的研究，已经解决现有技术的问题，该技术方案目前未见报道。 

发明内容

为了解决改善新型干法水泥熟料生产线煤粉燃烧方式，提高煤粉燃烧效率，大幅度降低新型干法水泥熟料生产线工业窑炉NOx（氮氧化物）排放，使水泥工业窑炉实现达标排放,水泥行业NOx排放小于300mg/Nm3的问题。本实用新型专利提供新的技术方案，一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，主要由分料阀（1）、二级三次风管（2）、调节阀（3）、一级尾煤管（4）、二级尾煤管（5）、一级生料管（6）、一级三次风管（7）、二级生料管（8）、三次风管（9）、二次风管（10）、一次风管（11）、煤粉仓（12）、辅助燃烧还原区（13）、低氧气化燃烧还原区（14）构成，其特征是调节阀（3）设置在不同风管的中间位置；所述的一级三次风管（7）、二级三次风管（2）、一级尾煤管（4）分别设有入口，一级尾煤管（4）入口设有一级生料管（6）和低氧气化燃烧还原区（14）。 

所述的分料阀（1），在原有的基础上增设一个入口，其设置在煤粉仓（12）的下端部位。 

所述的调节阀（3），分别设置在一级三次风管（7）、二级三次风管（2）、一级尾煤管（4）、二级尾煤管（5）的中间位置，调节煤粉用量。 

所述的一级尾煤管（4）入口，设置在烟室上部缩口处，且一级尾煤管（4）为主煤管；煤量调节范围0~100%。 

所述的二级尾煤管（5）入口，设置在不低于一级三次风管（7）边缘上的适当位置，且二级尾煤管（5）为副煤管；各级煤管喂煤量调节范围0~100%。 

所述的一级三次风管（7）入口，其主要设置位于一级尾煤管（4）入口上，且一级三次风管（7）为主风管，通过调节阀（3）调节风量，风量调节范围约为三次风管（9）中风量的0~100%； 

所述的二级三次风管（2）入口，设置在一级三次风管（7）上部适当位置，且二级三次风管（2）为次风管，通过调节阀（3）调节风量，风量调节范围为三次风管（9）中风量的0~100%。

所述的一级生料管（6）入口，其主要设置低氧气化燃烧还原区（14）的内部中间位置，且一级生料管（6）为次料管。 

所述的二级生料管（8）为主料管，其主要设置在一级三次风管（7）入口上部。 

所述的低氧气化燃烧还原区（14），设置于一级尾煤管（4）入口与一级三次风管（7）入口之间。 

所述的辅助燃烧还原区（13）是通过调节二级三次风管（2）的比例使缺氧燃烧区域加大，增加还原区后，可将其范围调大一倍，继而生产辅助燃烧还原区。 

所述的煤粉仓（12），其特征在于储存煤粉。 

本实用新型专利的有益效果：一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置主要有以下作用：1、增大了燃烧空间，且煤粉在燃烧还原区内燃烧时生料较少或无；2、燃烧不受或很少受物料的干扰影响；3、气化燃烧环境好，有利于煤粉气化和燃烧，使得煤粉的燃烧得到极大的改善；4、提高了燃烧效率，炉内燃烧能力得到提高，热力强度加大，对碳酸钙的分解确定了极大的改善作用；5、降低煤耗；6、提高了分解炉的分解率以及产能；7、改善了窑尾分解炉系统燃烧条件，使烟气中的NOx得到有效还原，极大地减少NOx的排放，削减率高于60%,NOx的排放可低于350mg/Nm3，达到国家新标准的要求。 

附图说明

下面将对本专利进一步进行附图说明； 

图1，为本专利的结构系统流程图。

具体实施方式

按图1所示，一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，主要由分料阀（1）、二级三次风管（2）、调节阀（3）、一级尾煤管（4）、二级尾煤管（5）、一级生料管（6）、一级三次风管（7）、二级生料管（8）、三次风管（9）、二次风管（10）、一次风管（11）、煤粉仓（12）、辅助燃烧还原区（13）、低氧气化燃烧还原区（14）构成。 

具体的实施方式为，来自于煤粉仓窑头煤粉通过燃烧器高速喷出后在一次风管（11）内的风和二次风管（10）内的风的作用下燃烧。窑头中生成的低氧（氧含量2~4%）、含NOx烟气经过窑内到达烟室，然后进入低氧气化燃烧还原区（14）；一级尾煤管（4）的煤粉通过新增的燃烧器喷入烟室上方，与窑头过来的烟气相遇，产生燃烧气化，烟气进入低氧气化燃烧还原区（14），烟气通过低氧气化燃烧还原区（14），变成含大量可燃气体的可燃烟气，与含氧20~21%，温度850度左右的一级三次风管（7）内的风相遇，燃烧效率大幅度提高。烟气与一级三次风管（7）内的风混合燃烧后，形成高温气体，进入碳酸钙分解及辅助燃烧还原区（13）。烟气流经低氧气化燃烧还原区（14）后，通过调节一级三次风管（7）和二级三次风管（2）的调节阀（3）调整风量及比例，进一步还原NOx。一级三次风管（7）风量减少，则可燃烟气仍处于缺氧状况，仍有不完全燃烧成分CO等还原剂存在，有利于NOx的还原。若低氧气化燃烧还原区（14）还原效果较好，可增加一级三次风管（7）的风量，减少二级三次风管（2）的风量，甚至全部关闭二级三次风管（2）。当二级三次风管（2）全关时，三次风管（9）全部由一级三次风管（7）入口进入，两级风管之间部分即为分解区；当两级三次风都各自进风时两级风管增加为分解及辅助燃烧还原区（13）。烟气通过分解及辅助燃烧还原区（13）后，成为低NOx烟气进入分解区。二级尾煤在一级尾煤管（4）有效气化燃烧的条件下进行调节。若一级尾煤得到有效气化燃烧，则可调加一级尾煤量，减少二级尾煤量或者为零；若煤值变化，如使用无烟煤或煤粉细度较大易烧性差的煤，则减少一级尾煤量，增加二级尾煤量。两级尾煤管的设置大大增加了系统对煤的适应性。当二级尾煤量增加时，必须配合调整一级三次风管（7）及二级三次风管（2）内的风的比例，使燃烧还原有效实现。烟气通过分解区后进入C5、C4、C3、C2、C1…最后排出。 

Claims (7)

1.一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，主要由分料阀（1）、二级三次风管（2）、调节阀（3）、一级尾煤管（4）、二级尾煤管（5）、一级生料管（6）、一级三次风管（7）、二级生料管（8）、三次风管（9）、二次风管（10）、一次风管（11）、煤粉仓（12）、辅助燃烧还原区（13）、低氧气化燃烧还原区（14）构成，其特征在于所述的调节阀（3）设置在不同风管的中间位置；所述的二级三次风管（2）、一级三次风管（7）、一级尾煤管（4）分别设有入口，一级尾煤管（4）入口设有一级生料管（6）和低氧气化燃烧还原区（14）。

2.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的调节阀（3），分别设置在一级三次风管（7）、二级三次风管（2）、一级尾煤管（4）、二级尾煤管（5）的中间位置。

3.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的一级尾煤管（4）入口，设置在烟室上部缩口处，且一级尾煤管（4）为主煤管，煤量调节范围0~100%。

4.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的二级三次风管（2）入口，设置在一级三次风管（7）上部位置，且二级三次风管（2）为次风管，通过调节阀（3）调节风量，风量调节范围为三次风管（9）中风量的0~100%。

5.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的一级生料管（6）为次料管，其主要设置在一级尾煤管（4）入口上部的燃烧还原区（14）内部中间位置。

6.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的低氧气化燃烧还原区（14）设置于一级尾煤管（4）入口与一级三次风管（7）入口之间。

7.根据权利要求1所述一种新型的水泥熟料生产线的窑尾分解炉装置，其特征是所述的辅助燃烧还原区（13）是通过调节二级三次风管（2）的比例使缺氧燃烧区域加大，增加还原区后，可将其范围调大一倍，继而生产辅助燃烧还原区。