CN220018211U - 一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，包括分解炉、窑尾脱硝反应器、三次风管、煤粉喷管、下料管和氨水喷枪，窑尾脱硝反应器的进风口设置有第一变径管，窑尾脱硝反应器的出风口通过第二变径管与分解炉的进风口连通，且第一变径管、窑尾脱硝反应器、第二变径管和分解炉同轴连通形成整体，使从第一变径管进入的回转窑烟气往分解炉移动中依次经过还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区后排出；本申请通过改变三次风管入炉内的位置、角度，并煤粉分开进行喷入，有利用煤粉的充分利用和回转窑的煅烧，通过对熟料生产工艺优化、节能降耗起到积极作用，同时又能达到氮氧化物超低排放的目的，稳定可靠。
Description
技术领域：
本实用新型涉及环保技术领域，特别是涉及一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统。
背景技术：
水泥行业在发展的同时也面临着严峻的环保问题。新型干发水泥生产要求较高的温度，使得化学反应能够充分的进行，但是高温也使得氮氧化物的排放大幅提升，相关的检测结果也显示，随着新型技术的应用，水泥工业氮氧化物的排放量也是连年提升。而国家节能减排的战略发展目标，势必要求对这些重污染企业进行整治，而水泥工业的氮氧化物排放量也将成为企业整治的关键指标。所以水泥企业要积极的进行工艺改进，对生产过程中产生的氮氧化物进行控制，降低污染物的排放，加强环境保护，SNCR脱硝技术能够有效的对氮氧化物进行处理，从而使得水泥企业排放达标，这对于水泥企业，甚至于我国水泥行业的发展都具有重要的意义。
目前较为成熟的氮氧化物源头治理方案有：富氧燃烧、分级燃烧技术、选择性催化还原技术(SCR)和德国洪堡技术。但以上技术改造成本比较高，给企业带来了巨大的资金压力。
我国水泥行业脱硝技术工业化应用已开始起步，结合我国现阶段的国情，随着对氮氧化物产生更加深入的研究和认识，以优化熟料生产工艺为前提，结合SNCR技术、或分级燃烧与SNCR复合技术作为水泥窑主要脱硝技术，已成为大多数从事脱硝工作的单位和水泥企业的共识。
现有技术中，由于三次风管与分解炉的中部连通，三次风进入分解炉的阻力小，降低分解炉内流场的稳定性，同时煤粉喷管直接把煤粉喷入主燃烧区，影响高浓度的CO与三次风管带入的新风混合燃烧，不利于煤粉的充分利用和回转窑的煅烧。
实用新型内容：
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，解决三次风进入降低分解炉内流场的稳定性及煤粉直接喷入主燃烧区不利于煤粉的充分利用的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种技术方案是：一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，包括分解炉、窑尾脱硝反应器、三次风管、煤粉喷管、下料管和氨水喷枪，所述氨水喷枪置于五级旋风筒的锥部，其特征是：所述窑尾脱硝反应器的进风口设置有第一变径管，所述窑尾脱硝反应器的出风口通过第二变径管与分解炉的进风口连通，且第一变径管、窑尾脱硝反应器、第二变径管和分解炉同轴连通形成整体，并在其内部由第一变径管往分解炉依次分为还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区，使通过五级旋风筒从第一变径管进入的回转窑烟气依次经过还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区后排出，所述三次风管设置在变径管处并与主燃区连通，使三次风管内的三次风沿所述变径管的切线水平进入，所述煤粉喷管包括上部喷煤管和下部喷煤管，所述下部喷煤管的一端与处于所述第一变径管内的燃烧器连通，所述上部喷煤管的一端与处于主燃烧区内的燃烧器连通，所述下料管与窑尾脱硝反应器连通，将生料分至还原区内。
进一步的，所述上部喷煤管的另一端和下部喷煤管的另一端通过煤粉分配器与煤粉供应管道连通。
进一步的，所述下部喷煤管为四路，且围绕所述第一变径管均匀设置，上部喷煤管为两路，且围绕所述分解炉均匀设置。
进一步的，所述下料管为至少两个，且围绕所述窑尾脱硝反应器均匀设置。
进一步的，所述氨水喷枪为侧喷式双流体喷枪。
本实用新型的有益效果为：
本申请在分解炉、窑尾脱硝反应器、三次风管、煤粉喷管、下料管和氨水喷枪之间的配合使用连接形成一个整体，通过改变三次风管入炉内的位置、角度，实现三次风切线水平入炉，即减少了入分解炉的阻力使整个系统的流场更流畅，并通过上下设置的喷煤管对煤粉分开进行喷入，减小直接进入主燃烧区的煤粉量，让高浓度的CO与三次风管带入的新风混合燃烧，在燃烧区完全燃烧，有利用煤粉的充分利用和回转窑的煅烧，通过对熟料生产工艺优化、节能降耗起到积极作用，同时又能达到氮氧化物超低排放的目的，稳定可靠。
为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点更能明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
附图说明：
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的其中五幅，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请的主视图；
图2为本申请的右视图；
图3为本申请的仰视图；
图4为本申请的立体图；
图5为本申请的燃烧区域分布划分图。
图中，1-第一变径管、2-窑尾脱硝反应器、3-第二变径管、4-分解炉、5-三次风管、6-上部喷煤管、7-下部喷煤管、8-下料管、9-煤粉分配器、10-煤粉供应管道；A-还原区、B-主燃区、C-中部还原区、D-燃尽区。
具体实施方式：
下面将参照附图详细地描述本实用新型的实施例。虽然附图中显示了本实用新型的某些实施例，然而应当理解的是，本实用新型可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本实用新型。应当理解的是，本实用新型的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本实用新型的保护范围。
应当理解，本实用新型的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤省略执行示出的步骤。本实用新型的范围在此方面不受限制。
本实用新型实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
实施例
如图1-图3所示，一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，包括分解炉4、窑尾脱硝反应器2、三次风管5、煤粉喷管、下料管8和氨水喷枪，所述氨水喷枪置于五级旋风筒的锥部(氨水喷枪和五级旋风筒图中未画出)，窑尾脱硝反应器2的进风口设置有第一变径管1，窑尾脱硝反应器2的出风口通过第二变径管3与分解炉4的进风口连通，且第一变径管1、窑尾脱硝反应器2、第二变径管3和分解炉4同轴连通形成整体，并在其内部由第一变径管1往分解炉4依次分为还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区(窑尾脱硝反应器2处于还原区，第二变径管3与分解炉4的连接区域为主燃区，分解炉4内由主燃区往上依次为中部还原区和燃尽区)，使通过五级旋风筒从第一变径管1进入的回转窑烟气依次经过还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区后排出；通过以上系统的组合，充分利用现场的条件，减少项目投资，能实现新型干法水泥窑NOX的超低排放要求，实现脱硝超低排放的目的。
其中，窑尾脱硝反应器2使回转窑内生成的热力型NOX(占整个NOX排放值的80％)通过脱硝反应器在缺氧情况下煤粉与高温烟气充分混合并进行热解，热解产生大量H2、CH4、C2H4、CO等气体，CO在高温工况下会和NOx发生化学反应：CO+NOx→N2+CO2(反应过程比较复杂，此处为简易表达)，窑尾脱硝反应器2的大小设计依据使用时的风量和风速进行确定，以充分发生反应为前提，增加NOX在炉内的反应时间和生成CO的多少，使其回转窑内生成的热力型NOX有充的时间去反应，达到完全或者大部分发生反应，生成N2的目，实现脱硝的超低排放。
其中，三次风管5设置在变径管处并与主燃区连通，使三次风管5内的三次风沿变径管的切线水平进入，减少了入分解炉4的阻力使整个系统的流场更流畅，并还可以根据使用情况适当改大进口接口径，适当降阻，具体尺寸以实际使用为准。
其中，煤粉喷管包括上部喷煤管6和下部喷煤管7，下部喷煤管7的一端与处于第一变径管1内的燃烧器连通，上部喷煤管6的一端与处于主燃烧区内的燃烧器连通，上部喷煤管6为两路，且围绕分解炉4均匀设置，利用煤粉燃烧的特性，喷入的煤粉和烟气混合向上流入，在脱硝反应器内形成高浓度的CO，为化学反应提供条件；下料管8与窑尾脱硝反应器2连通，将生料分至还原区内，下部喷煤管7为四路，且围绕第一变径管1均匀设置，煤粉喷入后，让高浓度的CO与三次风管5带入的新风混合燃烧，在燃烧区完全燃烧，有利用煤粉的充分利用和回转窑的煅烧，喷入的煤粉使用燃烧器无死角喷入分解炉4，更容易形成煤粉和生料粉的贴壁燃烧，可避免大量煤粉在生料稀相区燃烧，避免分解炉4局部高温。
其中，上部喷煤管6的另一端和下部喷煤管7的另一端通过煤粉分配器9与煤粉供应管道10连通；根据下部喷煤管7处生成CO的量的多少，通过煤粉分配器9上面安装的调节阀，调整上部喷煤管6和下部喷煤管7分煤量的多少；具体的为，生成CO的量越多，下部喷煤管7喷出的煤粉量越多，具体以实际生产为准。
其中，下料管8为至少两个，且围绕窑尾脱硝反应器2均匀设置；以实现更为合理的分解炉4内生料的扩散或分布，将部分生料分至分解炉4下脱硝反应器还原区内，可以调节下锥体还原区温度，防止高温结皮现象的产生。
其中，氨水喷枪为侧喷式双流体喷枪；减少过多重叠面积，同时减少喷式盲区，改变喷入点的位置，减少生料料对氨水的固化吸附能力，从而提高喷入氨水的利用效率；同时，氨水喷枪与水冷管连通进行水冷降温；降温速度更快，枪体不容易发生变形。
工作时，回转窑的烟气通过五级旋风筒进入第一变径管1，经过窑尾脱硝反应器2时与下部喷煤管7喷入的煤粉混合进行热解，产生的气体向带动从下料管8进入的生料向上进入主燃区，在燃烧区上层喷煤管喷入的煤粉、高浓度的CO与三次风管5带入的新风混合完全燃烧，气体并向上依次进入中部还原区和燃尽区后排出分解炉4。
在本申请中，喷煤管采用专利号为ZL202222485241.2所公开的一种新型干法水泥窑尾专用喷煤管。因煤粉扩散方式改进，燃烧速度加快，燃尽率提升，分解炉4出口CO会降低，即分解炉4内CO分压降低,CaCO3的分解速率会提高，能有效地提高入窑分解率，降低煤耗。其相优点已在专利中描述，这里不在赘述。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (5)
1.一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，包括分解炉、窑尾脱硝反应器、三次风管、煤粉喷管、下料管和氨水喷枪，所述氨水喷枪置于五级旋风筒的锥部，其特征是：所述窑尾脱硝反应器的进风口设置有第一变径管，所述窑尾脱硝反应器的出风口通过第二变径管与分解炉的进风口连通，且第一变径管、窑尾脱硝反应器、第二变径管和分解炉同轴连通形成整体，并在其内部由第一变径管往分解炉依次分为还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区，使通过五级旋风筒从第一变径管进入的回转窑烟气依次经过还原区、主燃区、中部还原区和燃尽区后排出，所述三次风管设置在变径管处并与主燃区连通，使三次风管内的三次风沿所述变径管的切线水平进入，所述煤粉喷管包括上部喷煤管和下部喷煤管，所述下部喷煤管的一端与处于所述第一变径管内的燃烧器连通，所述上部喷煤管的一端与处于主燃烧区内的燃烧器连通，所述下料管与窑尾脱硝反应器连通，将生料分至还原区内。
2.根据权利要求1所述的一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，其特征是：所述上部喷煤管的另一端和下部喷煤管的另一端通过煤粉分配器与煤粉供应管道连通。
3.根据权利要求2所述的一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，其特征是：所述下部喷煤管为四路，且围绕所述第一变径管均匀设置，上部喷煤管为两路，且围绕所述分解炉均匀设置。
4.根据权利要求3所述的一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，其特征是：所述下料管为至少两个，且围绕所述窑尾脱硝反应器均匀设置。
5.根据权利要求4所述的一种新型干法水泥窑脱硝超低排放系统，其特征是：所述氨水喷枪为侧喷式双流体喷枪。
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