預煅燒水泥窯、減少NOx排放并提高燃燒效率的方法技術

描述了一種減少ＮＯ↓［ｘ］排放并在礦物處理期間內在回轉窯（１２）內提高能效的方法。該方法包括把高速／高動能空氣（３２）噴入窯內以減少或消除窯氣分層。該方法可以被用于在回轉窯爐內或在預熱／預煅燒爐內混合氣體。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于提高工作效率并減少礦物處理窯，尤其是那些處理后的礦物在熱處理期間內釋放氣體的窯的排放的方法和裝置。本專利技術的目標尤其是將高速/高能空氣噴入窯氣流中以混合氣流成分并驅散覆蓋礦層的釋放氣體，由此允許更有效地傳熱到正處理的礦物中并同時減少窯廢氣流中的污染物。
技術介紹
在廣泛使用的水泥生產工業(yè)方法中，通過使包括石灰質礦、硅石和礬土的細分原料經過一個被加熱的傾斜回轉爐或窯來完成水泥原料的干燥、煅燒以及熟燒。在很早就被稱為干法或濕法長窯中，在通常被稱為“回轉爐”的加熱回轉窯圓爐內實施整個礦物加熱方法。該回轉爐通常直徑為10英尺-15英尺、長200英尺-700英尺并且是傾斜的，所以當爐回轉時，注入窯體上端的原料在重力作用下朝下“燒制”端移動，在“燒制”端發(fā)生了最終的熟燒過程并且水泥熟料產品被排出以進行冷卻及隨后的處理。窯的燒制熟燒區(qū)的窯氣溫度范圍從約1300℃(～2400°F)到2200℃(～4000°F)。窯氣出口溫度在所謂濕法窯頂部的礦物接收端低至約250℃(～400°F)-350℃(～650°F)。高達1100℃(～2000°F)的窯氣溫度位于干法回轉窯的頂端。通常，當原料從冷卻氣出口礦物供給端流向回轉窯爐的燒制/熟燒下出口端時，專業(yè)技術人員認為在回轉窯內的水泥制造過程分幾個階段發(fā)生。當礦料沿窯長度向下移動時，它經歷了升高的窯氣溫度。因此，在窯氣溫度最低的窯體頂部內，正處理的礦物首先經歷干燥/預熱過程，隨后沿窯體向下移動，直到溫度被升高到煅燒溫度。礦物正經歷煅燒過程(釋放二氧化碳)的窯段被指定為煅燒區(qū)。正處理的礦物最后沿窯體向下移入氣體溫度最高區(qū)域，即在窯體燒制下端的熟燒區(qū)內。窯氣流與正處理的礦物流相反地從熟燒區(qū)經中間煅燒區(qū)及礦物干燥/預熱區(qū)并經窯頂部的氣體出口端流出進入到窯塵收集系統(tǒng)中。通過位于窯廢氣流中的抽風通風機，可以從一定程度上控制流經窯的窯氣流。在過去的十到二十年里，預熱/預煅燒水泥窯被證實在能效方面要比傳統(tǒng)的長窯更有效。在落入被加熱的回轉爐以進行高溫熟燒反應之前，在預煅燒窯內，供應原料在一個靜止逆流預煅燒爐內被加熱到煅燒溫度。
技術實現(xiàn)思路
響應于環(huán)保方面和更嚴格的控制排放標準，礦物處理業(yè)已投資致力于減少水泥和其它礦物處理窯排放的研究。本專利技術提供在制造熱處理礦物產品如水泥和石灰石期間內提高熱效并減少廢氣排放的方法和裝置。本專利技術被用于所謂的礦物處理長窯以及在制造水泥情況下被用于預煅燒窯，其熟燒水泥的高能效制造已得到了人們的認可。本專利技術提供了減少排放并提高補充燃料能效的優(yōu)勢，釋放氣體的熱處理礦物包括但不局限于鐵燧巖、石灰石、水泥原料以及用于制造輕型骨料的粘土。在本專利技術的一個方面中，高能/高速空氣被噴入窯氣流中以減少或消除在熱處理期間內的窯內氣體分層，所述熱處理在對礦物進行處理時釋放氣體。在本專利技術的另一個方面中，通過把空氣高速噴入回轉窯內，把旋轉動量賦予回轉窯內的窯氣，從而把窯氣混合能量傳給窯氣流。已經發(fā)現(xiàn)，用于促進礦物處理窯內的橫截面混合的高速氣體噴射有效地通過促成能量輸入礦層而提高了能效，伴隨著這種空氣噴射，在主燃燒區(qū)內的燃燒化學計算及溫度剖面分布改變了，從而減少副產品氮氧化物的形成。根據本專利技術的一個方面，提供一種減少NOx排放并且在進行礦物處理期間在回轉窯內提高能效的方法。窯包括一個傾斜的回轉爐，所述回轉爐有一個主燃燒器和在底端與頂端處的一個燃燒氣體入口以便供給輸入原料。該方法特別用于這樣的用途，即在回轉爐內礦層中的礦物在爐窯內熱處理期間里經歷了釋放氣體的化學反應。該方法包括以約100英尺/秒-1000英尺/秒的高速把空氣通常從提供大于約0.15個大氣壓的空氣壓縮源噴入回轉爐的步驟，而在本專利技術的一個方面中，是在沿回轉爐的下半段的某處，在那里，窯氣與礦物之間的溫差最大，以使礦物所釋放的氣體與來自主燃燒器的燃燒氣體混合。被噴射的空氣的質量流量最好約是窯用助燃空氣的質量流量的約1％-15％。在一個實施例中，空氣最好是經過一個空氣噴射管被噴入回轉爐內，空氣噴射管從回轉爐壁上的一個開口伸入回轉爐并且終止在一個用于在回轉爐內沿預定路徑輸入被噴射的空氣的噴嘴處。通常，空氣經至少兩個或多個離回轉爐壁約H-2H距離、在回轉爐內的噴嘴被噴入回轉爐里，其中“H”為爐內的礦層最大深度。噴射空氣的預定路徑最好是為了把旋轉動量賦予流過回轉爐的燃燒氣體。在本專利技術的一個方面中，該方法進一步包括使補充燃料燃燒的步驟，所述燃料在窯內相對窯氣流從空氣入窯點被輸入回轉爐的下游。在本專利技術的另一個實施例中，該方法進一步包括以約100英尺/秒-1000英尺/秒的高速在相對窯內氣流的下游點把空氣從補充燃料輸入口噴入回轉爐的步驟，從而使礦層和燃燒的補充燃料所釋放的氣體與來自主燃燒器的燃燒氣體混合。空氣噴入窯內的速度通常約為窯運轉期間內的單位時間所需要的助燃空氣總量的1％-15％并最好為1％-7％。在本專利技術的一個特殊實施例中，空氣噴嘴有一個長寬比大于1的口，如一個矩形或橢圓形橫截面的口。在本專利技術的另一個方面中，提供一種減少NOx排放并提高預熱窯/預煅燒(PH/PC)水泥窯內的燃燒效率的方法。預煅燒窯包括一個有一個主燃燒器燃燒區(qū)的回轉爐部分以及一個有第二燃燒器燃燒區(qū)的固定不動的預煅燒爐部分。每個主燃燒器和預煅燒部分都充滿了數量受到控制的預熱助燃空氣。在運轉中，來自主燃燒區(qū)的燃燒氣體不斷流過回轉爐、預煅燒爐部分并且與礦物供應流相反地流入一連串氣漩中。在被用于預煅燒窯時，本專利技術的方法包括在第一氣漩前的某處以對應于爐窯所需的單位時間總助燃空氣的約1％-7％的質量速率把壓縮空氣注入爐窯的預煅燒爐部分的步驟。最好是通過至少兩個空氣噴嘴以約100英尺/秒-1000英尺/秒的速度注入空氣。在一個實施例中，空氣在被噴入預煅燒爐部分之前被壓縮到約4-150個大氣壓，更典型地約為每平方英寸40磅-100磅。噴嘴最好是朝著預煅燒容器，以優(yōu)化包含氣體與流態(tài)化礦物的橫截面混合。在一個實施例中，這些噴嘴被安置成能促進容器內的紊流，而在另一個實施例中，這些噴嘴指向預煅燒容器，以促進其中的旋轉流動或漩流。在本專利技術的一個替換實施例中，提供一個改進型預煅燒水泥窯，其中該改進方案包括一個位于固定預煅燒爐之內或之上的空氣噴嘴以及把壓縮空氣輸送給噴嘴并以約100英尺/秒-1000英尺/秒的線速度輸入爐的裝置。改進型爐窯最好裝有許多被安置用來把壓縮空氣傳輸到預煅燒爐內的噴嘴。在本專利技術的另一個實施例中，提供一個減少NOx排放并提高能效的改進型礦物處理窯。該窯包括一個有一個主燃燒器且下端有燃燒氣體入口的傾斜回轉爐。該窯尤其被用于熱處理在熱處理期間內經歷了放氣化學反應的礦物。爐窯被改造成包括一個以約100英尺/秒-1000英尺/秒的速度把空氣噴入回轉爐的空氣噴射管。空氣噴射管自容器壁上的一個開口伸入回轉爐內并且終止于一個在容器內沿預定路徑引導被噴射的空氣的噴嘴內。所述開口最好位于沿回轉爐下半段的某點上，以使礦層釋放的氣體與來自主燃燒器的燃燒氣體混合。爐窯的附加改進點包括一個與空氣噴射管空氣流通的風機或壓縮機以及一個調整空氣噴入窯內的速度的風機或壓縮機控制器。風機或壓縮機可以是固定的并且通過如一個在該爐旋轉期間里與開口流道對準的環(huán)形壓力通風腔與在容器壁上的開口空氣流通。或者本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在礦物處理窯的回轉爐內混合高溫窯氣流的方法，所述窯爐有一個圓柱形壁、一個燃燒氣體入口／燃燒器端以及一個窯氣出口端，所述窯氣流有許多氣體成分，這些氣體成分基本上由在包括含氧的氣體內燃燒的燃料的燃燒產物組成，所述含氧的氣體包括助燃空氣、未燃盡燃料以及含氧氣體，所述方法有效減少了窯排放的氣態(tài)污染物質并且包括經一個空氣噴射管把空氣噴入氣流中的步驟，所述空氣噴射管終止于與爐壁和轉軸間隔開的噴射口，以約為窯使用助燃空氣的質量速率的１％－１５％的質量流速且在每磅被噴射的空氣約為１０瓦特／小時的輸入能量水平時噴射所述空氣，并且沿回轉爐的長度在窯氣溫度大于１８００°Ｆ之處把空氣引入窯氣流中從而把旋轉動量賦予窯內的窯氣流。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：ER漢森，RA蘇佩拉克，JR圖特，PF維，
申請(專利權)人：凱登絲環(huán)境能源有限公司，阿什格羅夫水泥公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]