CN210625308U

CN210625308U - 独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉

Info

Publication number: CN210625308U
Application number: CN201921581127.1U
Authority: CN
Inventors: 蔡军; 任强强
Original assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Current assignee: Institute of Engineering Thermophysics of CAS
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-05-26
Anticipated expiration: 2029-09-20

Abstract

一种独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉，所述独立煤粉输送系统包括：独立煤粉仓，用于存放辅助煤粉，所述独立煤粉仓上设置有独立煤粉仓入口和独立煤粉仓出口；给煤器，包括给煤器入口和给煤器出口，所述给煤器入口与所述独立煤粉仓出口相连通，用于输送所述独立煤粉仓内的辅助煤粉；加速室，包括加速室入口和加速室出口，所述加速室入口与所述给煤器出口相连通，用于接收给煤器输送的辅助煤粉；风机，通过送粉风管道与所述加速室相连通，用于向所述加速室中通入送粉风。该实用新型不但可以根据实际需要对辅助煤粉输送量进行定量的控制和调节，达到NO_x减排目的；而且对水泥生产线原有的煤粉输送系统不会造成任何影响。

Description

独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉

技术领域

本实用新型涉及水泥工业领域，尤其涉及一种独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉。

背景技术

目前，国内外普遍采用的水泥生产工艺为新型干法水泥生产工艺，其中回转窑和分解炉是其工艺环节中的主要设备。回转窑是水泥熟料烧成装置，由于回转窑内为气固堆积式传热，传热效果较差，为了得到高质量水泥熟料，需要将窑头煅烧气体温度提高到1600℃以上，造成回转窑热力型NO_x排放极高，这部分热力型NO_x占到所有热力型NO_x排放的80％以上，而且鉴于回转窑高温煅烧工艺的特点，此部分热力型NO_x的生成无法避免。分解炉是水泥生料分解装置，水泥生料在分解炉内分解需要吸收大量热量，这部分热量依靠煤粉燃烧提供，因此分解炉内燃烧需要的给煤量高于回转窑燃烧所需的给煤量(占所有给煤量的60％左右)，使得分解炉内的燃料型NO_x排放较高(分解炉内燃烧温度在900℃左右，热力型NO_x较少)。回转窑和分解炉是目前新型干法水泥生产工艺NO_x排放的两大主要来源，原始排放超过1000mg/Nm³。统计数据显示，我国水泥工业2017年的NO_x排放量占到了全国NO_x排放总量的10～12％，是我国雾霾天气的重要成因之一，严重危害大气环境和人类健康。

目前，水泥工业采用的低氮脱硝技术包括低氮燃烧器、选择性非催化还原(SNCR)、燃烧与流场优化以及分级燃烧等技术，另外还有仍处在研究和示范阶段的选择性催化还原(SCR)技术。在这些技术当中，分级燃烧是较为经济的氮氧化物减排方法，该方法将分解炉所用煤粉燃料进行分级多点配送，在保证燃料燃烧效率的情况下尽可能多地营造出还原性气氛区域，一方面降低NO_x的生成，另一方面将来自回转窑的NO_x还原成N₂，以达到NO_x减排目的。传统的燃料分级燃烧技术主要面向分解炉本体和窑尾烟室，具体做法为：从水泥厂现有的分解炉煤粉输送主管路接出一路分支煤粉输送管路，并将其引入窑尾烟室或者分解炉中部(或上部)，从而营造还原区，对烟气中的NO_x进行还原。

对于目前传统燃料分级燃烧技术采用的煤粉输送方式，主要存在以下技术缺陷：

(1)分级燃烧技术采用的煤粉输送方式较为粗犷，直接从分解炉主煤粉输送管道上引出，仅通过设置在管路上的闸阀进行控制，调节余地非常有限，缺少定量或者半定量计量装置；(2)由于管路阻力不同以及风量分配不同，分级燃烧煤粉输送管道和主煤粉输送管道容易出现沉粉现象，造成管道堵塞。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为达到上述目的，本实用新型提供一种独立煤粉输送系统，包括：

独立煤粉仓，用于存放辅助煤粉，所述独立煤粉仓上设置有独立煤粉仓入口和独立煤粉仓出口；

给煤器，包括给煤器入口和给煤器出口，所述给煤器入口与所述独立煤粉仓出口相连通，用于输送所述独立煤粉仓内的辅助煤粉；

加速室，包括加速室入口和加速室出口，所述加速室入口与所述给煤器出口相连通，用于接收给煤器输送的辅助煤粉；

风机，通过送粉风管道与所述加速室相连通，用于向所述加速室中通入送粉风，以对所述加速室内的辅助煤粉提供自所述加速室出口向外输送的动力。

优选的，所述独立煤粉输送系统还包括排气管道，所述排气管道设置于所述独立煤粉仓顶部，用于避免所述独立煤粉仓出现窜气。

优选的，所述给煤器为旋转给煤器，所述给煤器与电机相连，通过所述电机提供输送动力。

优选的，所述独立煤粉输送系统还包括：

压力传感器，设置于所述送粉风管道上，用于测量所述送粉风管道内的风压；以及

流量计，设置于所述送粉风管道上，用于测量所述送粉风管道内的送粉风量。

优选的，所述独立煤粉输送系统还包括安全泄压阀，所述安全泄压阀设置于所述送粉风管道上，用于避免超压。

作为本实用新型的另一个方面，还提供一种应用上述的独立煤粉输送系统的水泥窑炉，包括回转窑、分解炉和悬浮预热器，所述独立煤粉输送系统的加速室出口通过辅助煤粉输送管道连接至回转窑的窑尾烟室、悬浮预热器的旋风筒出口烟道上和/或分解炉的中上部。

优选的，所述辅助煤粉输送管道的拐角处，其内壁内衬耐磨陶瓷层。

优选的，所述水泥窑炉还包括主煤粉仓，所述主煤粉仓通过煤粉仓管道与所述独立煤粉仓入口相连通，用于将主煤粉仓的部分煤粉作为辅助煤粉从所述主煤粉仓输送到独立煤粉仓。

优选的，在所述煤粉仓管道上设置闸阀，用于控制所述主煤粉仓与独立煤粉仓之间的连通或隔离。

从上述技术方案可以看出，本实用新型的独立煤粉输送系统和应用其的水泥窑炉相对于现有技术至少具有以下有益效果其中之一或者其中一部：

a、该独立煤粉输送系统可以根据实际需要，通过给煤器和风机的设置，精准控制辅助煤粉的给入量以及送粉风量，有利于水泥厂精细管理，提高能源利用效率，达到节能减排效果；

b、该独立煤粉输送系统从水泥厂现有主煤粉仓直接引出，与原有的分解炉或者回转窑的煤粉输送系统不相干，不管是调整给煤量，还是调整输送风量，都不会对原有煤粉输送系统造成任何影响，具有完全独立性，避免了传统燃料分级输送技术中，因为两路管路阻力不同以及风量分配不同引起的沉粉现象。

附图说明

图1为本实用新型实施例的独立煤粉输送系统；

图2为本实用新型的实施例的一种应用独立煤粉输送系统的水泥窑炉示意图。

上述附图中，附图标记如下所示：

11-主煤粉仓，21-第五级旋风筒，22-分解炉，23-回转窑，24-窑尾烟室，25-第四级旋风筒，31-独立煤粉仓，32-给煤器，33-加速室，34-电机，41-风机，42-安全泄压阀，43-压力传感器，44-流量计，L-煤粉仓管道，L1-送粉风管道，L2-辅助煤粉输送管道，L3-排气管道，V1-闸阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

针对传统分级燃烧技术的煤粉输送系统存在的固有技术缺陷，本实用新型提出一种应用独立煤粉输送系统的水泥窑炉。该水泥窑炉可将待输送的煤粉与水泥窑炉的主煤粉(一般为输送至回转窑和分解炉的煤粉)隔离开。该独立煤粉输送系统可用于输送水泥窑炉中除主煤粉外的其他煤粉，称之为辅助煤粉，用于还原分解炉和回转窑产生的NO_x。该独立煤粉输送系统不但可以根据实际需要对辅助煤粉输送量进行定量的控制和调节，而且对水泥生产线原有的煤粉输送系统不会造成任何影响。

根据本实用新型的一个实施例，提出一种用于水泥窑炉的独立煤粉输送系统，如图1所示，该独立煤粉输送系统包括：

独立煤粉仓31，适于存放辅助煤粉，独立煤粉仓31上设置有独立煤粉仓入口和独立煤粉仓出口；给煤器32，包括给煤器入口和给煤器出口，给煤器入口与独立煤粉仓出口相连通，适于将独立煤粉仓31内的辅助煤粉输送至加速室33；加速室33，包括加速室入口和加速室出口，加速室入口与给煤器32的出口相连通，适于接收给煤器32输送的辅助煤粉；风机41，通过送粉风管道L1与加速室33相连通，适于向加速室33中通入送粉风；辅助煤粉输送管道L2，一端与加速室出口相连通，另一端与需要辅助煤粉的送入点相连通，适于将加速室33内的风粉混合物输送至水泥窑炉需要辅助煤粉处(例如窑尾烟室、分解炉中上部、或者悬浮预热器的旋风筒出口烟道上)。独立煤粉仓31顶部设置排气管道L3，防止送粉风窜入独立煤粉仓31中，影响煤粉的输送。

独立煤粉仓31通过煤粉仓管道L与水泥厂现有主煤粉仓11相连通，该煤粉仓管道L为密封的管路，其上设置有闸阀V1，用于控制辅助煤粉的通入和切断，保证独立煤粉输送系统的独立性。

在本实用新型可选的实施例中，送粉风管道L1上设置有压力传感器和流量计，用于准确测量送粉风量，进而实现送粉风速的准确控制。

下面，结合图1和图2详细说明本实用新型的应用上述独立煤粉输送系统的水泥窑炉的具体实施过程。

主煤粉仓11为水泥窑炉煤粉存储仓，用于向回转窑窑头或者分解炉内通入正常燃烧所需的煤粉(统称为主煤粉，对应的煤粉输送管道称之为主煤粉输送管道)。主煤粉仓11内的煤粉通过煤粉仓管道L进入独立煤粉仓31，并在给煤器32的作用下进入加速室33内；风机41(例如罗茨风机)通过送粉风管道L1将送粉风送入加速室33内；在加速室33内，辅助煤粉和送粉风充分混合，送粉风携带辅助煤粉，共同以煤粉气力输送的速度，进入辅助煤粉输送管道L2。

在煤粉仓管道L上设置的闸阀V1可控制独立煤粉输送系统中辅助煤粉的通入和切断，使主煤粉的输送不受辅助煤粉输送的影响，实现辅助煤粉输送和主煤粉输送的隔离。

在本实用新型的一个可选的实施例中，该独立煤粉输送系统通过辅助煤粉输送管道L2直接将辅助煤粉输送至水泥窑炉悬浮预热器末级旋风筒出口烟道(即辅助煤粉送入点A，见图2)，辅助煤粉将参与末级旋风筒出口烟道内烟气的还原反应，对烟气中的NO_x进行直接还原。除此之外，还可以向悬浮预热器除第一级外的各级旋风筒出口烟道中通入辅助煤粉，即这些位置也可以是辅助煤粉送入点，通过在多个悬浮预热器旋风筒出口烟道设置煤粉送入点，可进一步控制氮氧化物排放，增强控制的灵活性。

在可选的实施例中，辅助煤粉输送管道L2可同时与多个辅助煤粉送入点相连通，同时对多个点输送辅助煤粉。

在可选的实施例中，送粉风管道L1上设置有压力传感器43和流量计44，分别用于监控独立煤粉输送系统的压力和送粉风量。压力传感器43和流量计44可与水泥生产线的控制系统关联，实现自动调节控制。例如对输送压力和输送风量设置报警上下限，实时监测、精准控制。该水泥生产线的控制系统为本领域的一般技术人员可以理解的，该控制系统与本实用新型的创新之处无关，在此不再赘述。

可选的，在送粉风管道L1上、风机41的出口，设置有安全泄压阀42，当输送载荷过大(即煤粉过多)超压时自动泄压，以保证风机的运行安全。

在可选的实施例中，给煤器32可用高精度煤粉秤代替。

为防止送粉风窜入辅助煤粉独立煤粉仓31中，影响辅助煤粉的输送，在独立煤粉仓31的顶部设置排气管道，该排气管道可连接至尾部除尘管道，如此，确保辅助煤粉顺利从独立煤粉仓31通过给煤器32送入加速室33内。

为了防止煤粉对于管壁的磨损，在辅助煤粉输送管道L2存在弯角的地方，辅助煤粉输送管道L2内壁均可内衬耐磨陶瓷层。

下面以五级悬浮预热水泥生产线为例，结合图2，具体说明本实用新型的应用独立煤粉输送系统的水泥窑炉。图2中，第五级旋风筒(末级旋风筒)21和第四级旋风筒(次末级旋风筒)25为悬浮预热器的一部分，第一级至第三级旋风筒图中省略未示出。独立煤粉输送系统所输送的辅助煤粉，通过辅助煤粉输送管道L2进入到煤粉送入点，例如末级旋风筒出口烟道(图2中所示的A点)。一方面，本独立煤粉输送系统将主煤粉仓11的煤粉引入独立煤粉仓31，同时通过闸阀V1与主煤粉仓11隔离，另一方面，将煤粉稳定输送至辅助煤粉的煤粉送入点，如图2中第五级旋风筒21的出口烟道中。给煤器32为旋转给煤器，通过电机34带动旋转，利用容积实现给煤。

在本实用新型的另一个可选的实施例中，该独立煤粉输送系统直接将辅助煤粉输送至窑尾烟室，辅助煤粉与来自回转窑窑尾的烟气接触，对烟气中的NO_x进行还原。由于本煤粉输送系统独立与现有的煤粉输送系统，送粉风单独控制，可同时保证煤粉量和送粉风量的稳定，因此易于控制，管道不会出现沉粉现象。

传统分级燃烧技术往往直接从主煤粉输送管道上引出一路煤粉用于分级燃烧，仅通过设置在管路上的闸阀进行控制，调节余地非常有限，缺少定量或者半定量计量装置。另外，由于主煤粉输送管道与引出管道的阻力不同以及风量分配的不同，分级燃烧煤粉输送管道和主煤粉输送管道极易出现沉粉现象，造成管道堵塞。采用本实用新型的技术方案，通过设置独立煤粉输送系统，可实现辅助煤粉的单独控制和与主煤粉的隔离，从而保证辅助煤粉和主煤粉之间互不影响。

在现有的分解炉分级燃烧技术中，在分解炉内将燃料向上分级，即将燃料靠近分解炉上方出口处通入，易造成分解炉内燃料燃烧时间不足，燃料燃烧不充分的问题。将辅助煤粉送入末级悬浮预热器出口烟道(即A点所示)处，可以有效避免该问题，未反应完全的燃料，将在悬浮预热器上一级旋风筒的分离作用下返回到分解炉下部继续参与燃烧。通过该技术方案，可实现氮氧化物的有效控制。除第一级悬浮预热器出口外的其他悬浮预热器出口，也可作为辅助煤粉送入点，提高了系统控制氮氧化物的灵活性。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种独立煤粉输送系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的独立煤粉输送系统，其特征在于，所述独立煤粉输送系统还包括排气管道，所述排气管道设置于所述独立煤粉仓顶部，用于避免所述独立煤粉仓出现窜气。

3.根据权利要求1所述的独立煤粉输送系统，其特征在于，所述给煤器为旋转给煤器，所述给煤器与电机相连，通过所述电机提供输送动力。

4.根据权利要求1所述的独立煤粉输送系统，其特征在于，所述独立煤粉输送系统还包括：

5.根据权利要求4所述的独立煤粉输送系统，其特征在于，所述独立煤粉输送系统还包括安全泄压阀，所述安全泄压阀设置于所述送粉风管道上，用于避免超压。

6.一种应用如权利要求1-5任一项所述的独立煤粉输送系统的水泥窑炉，包括回转窑、分解炉和悬浮预热器，其特征在于，所述独立煤粉输送系统的加速室出口通过辅助煤粉输送管道连接至回转窑的窑尾烟室、悬浮预热器的旋风筒出口烟道上和/或分解炉的中上部。

7.根据权利要求6所述的水泥窑炉，其特征在于，所述辅助煤粉输送管道的拐角处，其内壁内衬耐磨陶瓷层。

8.根据权利要求6所述的水泥窑炉，其特征在于，所述水泥窑炉还包括主煤粉仓，所述主煤粉仓通过煤粉仓管道与所述独立煤粉仓入口相连通，用于将主煤粉仓的部分煤粉作为辅助煤粉从所述主煤粉仓输送到独立煤粉仓。

9.根据权利要求8所述的水泥窑炉，其特征在于，在所述煤粉仓管道上设置闸阀，用于控制所述主煤粉仓与独立煤粉仓之间的连通或隔离。