【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于水泥工業(yè)煙氣脫硝，尤其涉及一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)與工藝。
技術(shù)介紹
1、氮氧化物是化石燃料與空氣在高溫燃燒時產(chǎn)生的氣體，具有很強(qiáng)的毒性。氮氧化物排放影響大氣質(zhì)量，對人類生存環(huán)境與健康有嚴(yán)重的危害。水泥工業(yè)是居火力發(fā)電、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放大戶。目前，煤粉是水泥窯爐煅燒的常用燃料，水泥窯煙氣中nox主要是回轉(zhuǎn)窯和分解爐內(nèi)煤粉燃燒過程中產(chǎn)生的。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)nox的類型主要為熱力型nox，即高溫下助燃空氣中的n2氧化產(chǎn)生的nox。當(dāng)燃燒過程中，煙氣溫度越高，熱力學(xué)nox的生成速度越快。水泥熟料的煅燒溫度一般高達(dá)1350～1450℃，出窯煙氣中nox的濃度往往較高，一般為800～1500ppm。回轉(zhuǎn)窯煙氣出窯后通過窯尾煙室進(jìn)入分解爐，降低出窯煙氣中nox濃度對于整體上提高自脫硝效率非常重要。
2、分解爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的nox以燃料型nox為主，燃料nox包括揮發(fā)分中的n生成的nox和殘留在焦炭中的n生成的nox兩個部分。燃料型nox主要與煤粉中n含量和燃燒氣氛相關(guān)，當(dāng)煤粉中n含量高時，燃料型nox往往較高。煤粉燃燒過程中，揮發(fā)分先快速釋放，隨后是焦炭的燃燒。揮發(fā)分n主要包括hcn、nh3等初期產(chǎn)物，是nox生成的主要前驅(qū)物；還有一部分殘留在焦碳中的氮，稱為焦碳n，它隨煤焦的燃燒而釋放，一部分直接氧化生成nox，一部分可能以hcn/nh3形式釋放后進(jìn)一步轉(zhuǎn)化生成nox。分解爐內(nèi)煤粉約占燒成系統(tǒng)總煤粉的60％，燃燒溫度一般為900～1100℃，因此熱力型nox的生成量可以忽略不計(jì)，燃料型n
3、燃料燃燒自脫硝技術(shù)為在不外加還原劑(一般為氨水、尿素等氨基還原劑)的條件下，利用控制燃料燃燒特性參數(shù)，通過燃燒過程中形成的中間產(chǎn)物抑制nox形成的燃燒技術(shù)。隨著環(huán)保要求的提高，水泥企業(yè)脫硝運(yùn)營成本進(jìn)一步增加，提高燃料燃燒自脫硝效率，降低脫硝運(yùn)行成本減少二次污染是水泥行業(yè)當(dāng)務(wù)之急，通過燃燒過程的中間產(chǎn)物還原nox是一種源頭減排的環(huán)保治理方式，有利于脫硝整體運(yùn)行成本的降低。中國專利公開號cn111750683a公開了一種可調(diào)節(jié)還原區(qū)氧濃度的分解爐分區(qū)組織燃燒自脫硝系統(tǒng)及工藝，其采用部分煤粉在過氧系數(shù)小于0.8的強(qiáng)還原區(qū)窯氣煙道內(nèi)燃燒產(chǎn)生co，還原出窯煙氣中的熱力型nox。然而出還原區(qū)煤粉中的焦炭和另一部分煤粉在燃盡區(qū)發(fā)生燃燒，焦炭n隨著焦炭燃燒在燃盡區(qū)沿程持續(xù)轉(zhuǎn)化為nox，而燃盡區(qū)已無還原性氣氛，使得nox濃度在燃盡區(qū)又再次抬升，無法進(jìn)一步降低nox的排放。
4、能夠用于水泥工業(yè)替代燃料的固體廢物一般為具有一定熱值的廢棄物，包括廢舊紡織品、廢皮革制品、廢木制品、廢紙、廢橡膠制品、廢塑料制品、廢復(fù)合包裝等。但入分解爐的廢棄物熱值往往較低，且粒度較大，水分較大，燃燒和放熱速率較慢，使用替代燃料將對碳酸鹽分解產(chǎn)生影響，影響入窯分解率；不完全燃燒易產(chǎn)生co。使用替代燃料時，不完全燃燒會對窯況產(chǎn)生影響，如預(yù)熱器結(jié)皮堵塞、窯內(nèi)結(jié)圈、窯內(nèi)出大球等問題。這些問題不僅影響熟料的正常生產(chǎn)，還可能增加污染物氣體的排放。
5、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：
6、(1)分解爐分級燃燒方法可以還原絕大部分回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型nox進(jìn)行還原，但不能還原分解爐內(nèi)煤粉自身燃燒產(chǎn)生的燃料型nox。
7、(2)煤粉熱解后產(chǎn)生揮發(fā)分和焦炭，在貧氧條件下，焦炭起燃和燃燒困難，焦炭隨后會在燃盡區(qū)繼續(xù)燃燒，焦炭n又繼續(xù)生成nox，導(dǎo)致燃料型nox在分解爐延程逐步釋放而難以深度脫除。
8、(3)分解爐內(nèi)使用替代燃料容易造成不完全燃燒，對窯況產(chǎn)生影響，如預(yù)熱器結(jié)皮堵塞、窯內(nèi)結(jié)圈、窯內(nèi)出大球等問題，不僅影響熟料的正常生產(chǎn)，還可能增加污染物氣體的排放。
9、隨著環(huán)保要求的提高，水泥企業(yè)脫硝運(yùn)營成本進(jìn)一步增加，提高燃料燃燒自脫硝效率、降低脫硝運(yùn)行成本、減少二次污染是水泥行業(yè)當(dāng)務(wù)之急。且通過燃燒過程的中間產(chǎn)物還原nox是一種源頭減排的環(huán)保治理方式，有利于脫硝整體運(yùn)行成本的降低。為此提出可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)與工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)與工藝，將分解爐分為氣化爐與兩級燃燒爐，并通過三次風(fēng)、燃料、生料的分級設(shè)計(jì)，不僅徹底還原了出回轉(zhuǎn)窯煙氣中的熱力型nox，還使分解爐中部分燃料提前釋放nox并被還原，大幅降低了出爐nox的濃度，實(shí)現(xiàn)了深度自脫硝，解決了燃料型nox在分解爐延程逐步釋放而難以深度脫除的問題，既提高了自脫硝效率，也不降低分解爐燃料的燃燒速度和生料的完全分解。使用替代燃料降低了燃料煤粉的使用，降低了系統(tǒng)能耗，對于水泥窯煙氣高效、低成本脫硝技術(shù)推廣應(yīng)用具有重要意義。
2、本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯、連接回轉(zhuǎn)窯窯尾的窯尾煙室、分解爐、三次風(fēng)管、替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)；
3、所述分解爐包括一級燃燒爐、氣化爐、二級燃燒爐，所述一級燃燒爐底部與窯尾煙室連接，所述氣化爐底部與一級燃燒爐出口連接，所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口與氣化爐出口連接；所述一級燃燒爐上設(shè)置一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)和一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)，所述氣化爐上設(shè)置氣化爐煤粉喂料點(diǎn)和氣化爐生料喂料點(diǎn)，所述二級燃燒爐上設(shè)置二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)；
4、所述三次風(fēng)管包括三次風(fēng)下支管與三次風(fēng)上支管，所述三次風(fēng)下支管與一級燃燒爐下部側(cè)面連接，所述三次風(fēng)上支管與二級燃燒爐底部連接；
5、所述替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)的出口分別與一級燃燒爐、氣化爐連接，喂入一級燃燒爐的替代燃料為高氮替代燃料，高氮替代燃料中n含量高于1％；喂入氣化爐的替代燃料為低氮替代燃料，低氮替代燃料中n含量為0～1％。
6、優(yōu)選的，所述一級燃燒爐包括由下至上依次連接的一級燃燒爐底部縮口、一級燃燒爐錐體、一級燃燒爐柱體，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于三次風(fēng)管下支管上方，一級燃燒爐喂入的煤粉和高氮替代燃料在足量空氣中完全燃燒，生成燃料型nox；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)上方。
7、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐錐體上，一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
8、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐柱體下部或一級燃燒爐錐體上；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)的數(shù)量為1個或2個。
9、優(yōu)選的，所述氣化爐包括由下至上依次連接的氣化爐錐體、氣化爐柱體、氣化爐出口風(fēng)管，所述氣化爐生料喂料點(diǎn)位于氣化爐煤粉喂料點(diǎn)上方，氣化爐喂入的煤粉和低氮替代燃料在極度貧氧高溫條件下產(chǎn)生還原性氣體，使氣化爐形成強(qiáng)還原氣氛，還原出回轉(zhuǎn)窯煙氣中的nox和一級燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料型nox。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)位于氣化爐錐體上或氣化爐柱體底部，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
11、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述氣化爐生料喂料點(diǎn)位于氣化爐柱體底部，數(shù)量為1個。...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯、連接回轉(zhuǎn)窯窯尾的窯尾煙室、分解爐、三次風(fēng)管、替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)；其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐包括由下至上依次連接的一級燃燒爐底部縮口、一級燃燒爐錐體、一級燃燒爐柱體，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于三次風(fēng)管下支管上方，一級燃燒爐喂入的煤粉和高氮替代燃料在足量空氣中完全燃燒，生成燃料型NOx；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐錐體上，一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐柱體下部或一級燃燒爐錐體上；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)的數(shù)量為1個或2個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐包括由下至上依次連接的氣化爐錐體、氣化
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)位于氣化爐錐體上或氣化爐柱體底部，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐生料喂料點(diǎn)位于氣化爐柱體底部，數(shù)量為1個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述二級燃燒爐包括由下至上依次連接的二級燃燒爐底部縮口、二級燃燒爐錐體、二級燃燒爐柱體，以及二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼；所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼與氣化爐出口風(fēng)管連接；所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼的包角為360°，所述二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)與二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼的相對位置為：立面上二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼中部位置，水平面上二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼順時針90-270°位置；所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼處的蝸殼式進(jìn)風(fēng)，使撒入二級燃燒爐的生料在旋流的出氣化爐煙氣作用下，先在二級燃燒爐截面上混合均勻，再向上運(yùn)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于二級燃燒爐錐體上或二級燃燒爐柱體底部或二級燃燒爐錐體與二級燃燒爐柱體連接處，所述二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)的數(shù)量為1個。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼位于二級燃燒爐錐體上或二級燃燒爐錐體與柱體連接處。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)包括螺旋輸送機(jī)、分格輪下料器、下料溜子，所述螺旋輸送機(jī)出口與分格輪下料器進(jìn)口連接，分格輪下料器出口與下料溜子連接；所述下料溜子包括下料溜子上支管和下料溜子下支管，下料溜子上支管與氣化爐柱體底部連接，下料溜子下支管與一級燃燒爐柱體底部連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)還包括儲庫、替代燃料倉，螺旋輸送機(jī)與替代燃料倉連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述三次風(fēng)管還包括三次風(fēng)渦流室，所述三次風(fēng)渦流室位于二級燃燒爐底部縮口下方，三次風(fēng)上支管出口與三次風(fēng)渦流室進(jìn)口連接，三次風(fēng)渦流室為360°蝸殼，出氣化爐煙氣與進(jìn)二級燃燒爐的三次風(fēng)在二級燃燒爐錐體匯合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述三次風(fēng)渦流室下方設(shè)卸料倉和與卸料倉連接的料管，所述料管另一端與窯尾煙室連接，料管上設(shè)置鎖風(fēng)閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述三次風(fēng)上支管和三次風(fēng)下支管上均設(shè)三次風(fēng)閥門。
16.一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝工藝，采用權(quán)利要求1～15中任一項(xiàng)所述的自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，工藝如下：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，包括回轉(zhuǎn)窯、連接回轉(zhuǎn)窯窯尾的窯尾煙室、分解爐、三次風(fēng)管、替代燃料儲存運(yùn)輸系統(tǒng)；其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐包括由下至上依次連接的一級燃燒爐底部縮口、一級燃燒爐錐體、一級燃燒爐柱體，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于三次風(fēng)管下支管上方，一級燃燒爐喂入的煤粉和高氮替代燃料在足量空氣中完全燃燒，生成燃料型nox；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐錐體上，一級燃燒爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)位于一級燃燒爐柱體下部或一級燃燒爐錐體上；所述一級燃燒爐生料喂料點(diǎn)的數(shù)量為1個或2個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐包括由下至上依次連接的氣化爐錐體、氣化爐柱體、氣化爐出口風(fēng)管，所述氣化爐生料喂料點(diǎn)位于氣化爐煤粉喂料點(diǎn)上方，氣化爐喂入的煤粉和低氮替代燃料在極度貧氧高溫條件下產(chǎn)生還原性氣體，使氣化爐形成強(qiáng)還原氣氛，還原出回轉(zhuǎn)窯煙氣中的nox和一級燃燒爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料型nox。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)位于氣化爐錐體上或氣化爐柱體底部，所述氣化爐煤粉喂料點(diǎn)的數(shù)量為1～4支。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化爐生料喂料點(diǎn)位于氣化爐柱體底部，數(shù)量為1個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可使用替代燃料的分解爐深度自脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述二級燃燒爐包括由下至上依次連接的二級燃燒爐底部縮口、二級燃燒爐錐體、二級燃燒爐柱體，以及二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼；所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼與氣化爐出口風(fēng)管連接；所述二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼的包角為360°，所述二級燃燒爐生料喂料點(diǎn)與二級燃燒爐進(jìn)風(fēng)口蝸殼的相對位置為：立面上二級燃燒爐生料喂料...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林敏燕，陳昌華，彭學(xué)平，武曉萍，萬夫偉，
申請(專利權(quán))人：天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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