一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置。本實(shí)用新型屬于干法水泥生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】。一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特點(diǎn)是：適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置包括空氣過(guò)濾器、離心風(fēng)機(jī)、膜分離器、真空泵、穩(wěn)壓緩沖罐以及連接管道；空氣過(guò)濾器通過(guò)離心風(fēng)機(jī)連接膜分離器，膜分離器連接真空泵，真空泵連通三路管道，第一路管道通過(guò)空氣冷卻器后連通窯頭煤風(fēng)管道，第二路管道通過(guò)一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道，第三路管道通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管連通分解爐。本實(shí)用新型能夠有效地降低水泥窯NOx排放濃度以及提高煤粉完全燃燒程度，達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的環(huán)保效果。
【專利說(shuō)明】一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于干法水泥生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在水泥行業(yè)中，一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)水泥窯富氧燃燒技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)期深入的研究，諸如像Lafarge Corporation-Alpena等美國(guó)水泥廠加裝了富氧助燃設(shè)備；國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了大批優(yōu)秀的制氧設(shè)備生產(chǎn)廠家并應(yīng)用于國(guó)內(nèi)一些水泥生產(chǎn)線上。
[0003]新型干法水泥生產(chǎn)工藝對(duì)原煤的設(shè)計(jì)有一定的要求，一般回轉(zhuǎn)窯煅燒用煤質(zhì)量要求:灰分Ad〈27%，揮發(fā)分Vdaf>25%，發(fā)熱量Qnet，ar>21000kJ/kg。然而在很多生產(chǎn)線上，由于原煤的灰分過(guò)高，熱值過(guò)低，往往導(dǎo)致燃料的不完全燃燒等一系列問(wèn)題，嚴(yán)重影響了熟料生產(chǎn)過(guò)程中的能耗水平。針對(duì)新型干法水泥生產(chǎn)的新工藝，在分解爐系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)分別加入富氧空氣以促進(jìn)燃料的充分燃燒，穩(wěn)定整個(gè)窯系統(tǒng)的熱工制度和提高水泥質(zhì)量已作為水泥窯富氧燃燒的主流方案應(yīng)用于一些水泥生產(chǎn)企業(yè)中。
[0004]但是，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外針對(duì)水泥窯富氧燃燒技術(shù)的大多停留在在如何降低單位熟料的煤耗上，基本沒(méi)有涉及到減少NOx的排放濃度。因此在好多生產(chǎn)線加裝富氧助燃設(shè)備后雖然在節(jié)能方面取得了一定的效果，但在降低NOx的排放濃度、特別在降低分解爐內(nèi)產(chǎn)生的NOx濃度并沒(méi)有取得良好的效果，在一些生產(chǎn)線上反而有一定程度的增加，產(chǎn)生了 NOx排放造成的環(huán)保新問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種適用于水泥窯的環(huán)保
型富氧燃燒裝置。
[0006]本實(shí)用新型根據(jù)新型干法水泥生產(chǎn)線的特點(diǎn)，在回轉(zhuǎn)窯和分解爐的相應(yīng)位置通入穩(wěn)定的富氧空氣，達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的目的。本實(shí)用新型的目的在于既能降低單位熟料煤耗、又能降低NOx排放濃度的基于膜法制氧的水泥窯環(huán)保型富氧燃燒方法。
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠有效的降低水泥窯特別是使用劣質(zhì)煤水泥窯的NOx排放濃度以及提高水泥窯煤粉的完全燃燒程度，從而達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的環(huán)保效果等特點(diǎn)的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置。
[0008]本實(shí)用新型適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置所采取的技術(shù)方案是:
[0009]一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特點(diǎn)是:適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置包括空氣過(guò)濾器、離心風(fēng)機(jī)、膜分離器、真空泵、穩(wěn)壓緩沖罐以及連接管道；空氣過(guò)濾器通過(guò)離心風(fēng)機(jī)連接膜分離器，膜分離器連接真空泵，真空泵連通三路管道，第一路管道通過(guò)空氣冷卻器后連通窯頭煤風(fēng)管道，第二路管道通過(guò)一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道，第三路管道通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管連通分解爐。
[0010]本實(shí)用新型適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置還可以采取如下技術(shù)措施:[0011]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特點(diǎn)是:真空泵為干式羅茨真空泵，干式羅茨真空泵為膜分離器提供負(fù)壓。
[0012]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特點(diǎn)是:膜分離器的數(shù)量為2-6組，每組膜分離器分別安裝閘閥，吹掃管道和放空管道所采用的閘閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
[0013]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特點(diǎn)是:三路管道均裝有調(diào)節(jié)閥，第一路管道通過(guò)空氣冷卻器首先進(jìn)入穩(wěn)壓緩沖罐，然后連通窯頭煤風(fēng)管道；第二路管道通過(guò)穩(wěn)壓緩沖罐后用一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道。
[0014]本發(fā)明提供一種具有能夠有效的降低水泥窯特別是使用劣質(zhì)煤水泥窯的NOx排放濃度以及提高水泥窯煤粉的完全燃燒程度，從而達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的環(huán)保效果，能實(shí)現(xiàn)熱量回收利用等特點(diǎn)的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法。
[0015]本發(fā)明適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法所采取的技術(shù)方案是:
[0016]一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法包括以下工藝步驟:
[0017](I)制備富氧空氣
[0018]采用膜法制氧方式，使用膜分離器產(chǎn)生富氧空氣；
[0019](2)富氧助燃
[0020]制備的富氧空氣分三部分進(jìn)行富氧助燃，第一路通過(guò)空氣冷卻器后進(jìn)入窯頭煤風(fēng)管道，第二路通過(guò)一次風(fēng)機(jī)送入窯頭凈風(fēng)管道，第三路通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管送入分解爐。
[0021]本發(fā)明適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法還可以采取如下技術(shù)措施:
[0022]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:膜法制氧時(shí)，過(guò)濾后的干凈空氣通過(guò)離心風(fēng)機(jī)送入膜分離器產(chǎn)生25-30%的富氧空氣。
[0023]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:膜法制氧時(shí)，膜分離器的負(fù)壓由干式羅茨真空泵提供，出口富氧空氣溫度為110-150°C。
[0024]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:富氧空氣三部分進(jìn)行富氧助燃時(shí)，第一路進(jìn)入窯頭煤風(fēng)管道、第二路送入窯頭凈風(fēng)管道、第三路送入分解爐的富氧空氣的體積比為1:1-3:2-3，分解爐的主燃區(qū)空氣過(guò)剩系數(shù)為0.5-0.9。
[0025]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:富氧空氣三部分進(jìn)行富氧助燃時(shí)，每一路的流量采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0026]所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:第一路富氧空氣通過(guò)空氣冷卻器降至50-90°C后進(jìn)入穩(wěn)壓緩沖罐，然后送入窯頭煤風(fēng)管道；第二路富氧氣體通過(guò)穩(wěn)壓緩沖罐后用一次風(fēng)機(jī)送入窯頭凈風(fēng)管道內(nèi)。
[0027]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0028]適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置由于采用了本實(shí)用新型全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠有效的降低水泥窯特別是使用劣質(zhì)煤水泥窯的NOx排放濃度以及提高水泥窯煤粉的完全燃燒程度，從而達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的環(huán)保效果。此夕卜，本實(shí)用新型裝置充分利用了在制氧過(guò)程中所消耗的部分熱量，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用。本實(shí)用新型扣除富氧設(shè)備產(chǎn)生的電耗后，凈節(jié)煤率至少在3%以上，NOx的排放量降低30%以上，具有明顯的積極效果?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中，1.空氣過(guò)濾器，2.離心風(fēng)機(jī)，3.手動(dòng)閥，4.手動(dòng)閥，5.離心風(fēng)機(jī)，6.手動(dòng)閥，7.手動(dòng)閥，8.膜分離器，9.電動(dòng)閥，10.調(diào)節(jié)閥，11.干式羅茨真空泵，12.放空閥，13.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，14.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，15.脫硝管，16.調(diào)節(jié)閥，17.緩沖罐，18.調(diào)節(jié)閥，19.空冷換熱器，20.緩沖罐，21.煤風(fēng)管道，22.凈風(fēng)管道，23.調(diào)節(jié)閥，24.調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0032]參照附圖1。
[0033]實(shí)施例1
[0034]一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，包括空氣過(guò)濾器1、離心風(fēng)機(jī)2和離心風(fēng)機(jī)5、膜分離器8、干式羅茨真空泵11、穩(wěn)壓緩沖罐以及連接管道。膜分離器8的數(shù)量為4組，每組膜分離器分別安裝閘閥，吹掃管道和放空管道所采用的閘閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥?？諝膺^(guò)濾器通過(guò)離心風(fēng)機(jī)連接膜分離器8，膜分離器8連接干式羅茨真空泵11，干式羅茨真空泵11為膜分離器8提供負(fù)壓。干式羅茨真空泵8連通三路管道，三路管道均裝有手動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量分派調(diào)節(jié)。第一路管道通過(guò)空氣冷卻器首先進(jìn)入穩(wěn)壓緩沖罐20，然后連通窯頭煤風(fēng)管道21 ;第二路管道通過(guò)穩(wěn)壓緩沖罐17后用一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道22 ;第三路管道通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管15連通分解爐。
[0035]實(shí)施例2
[0036]一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法，其特點(diǎn)是:適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒方法包括以下工藝步驟:
[0037]1.制備富氧空氣
[0038]采用膜法制氧方式，使用膜分離器產(chǎn)生富氧空氣；膜法制氧時(shí)，過(guò)濾后的干凈空氣通過(guò)離心風(fēng)機(jī)送入膜分離器，分離器的負(fù)壓由干式羅茨真空泵提供。過(guò)濾后的干凈空氣通過(guò)離心風(fēng)機(jī)在接近常壓狀態(tài)下送入膜分離器后產(chǎn)生27±1%的富氧空氣，出口氧含量27±1%的富氧空氣溫度為130°C左右。
[0039]2.富氧助燃
[0040]制備的富氧空氣分三部分進(jìn)行富氧助燃，每一路的流量采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。第一路富氧空氣通過(guò)空氣冷卻器降至50-90°C后進(jìn)入穩(wěn)壓緩沖罐，然后送入窯頭煤風(fēng)管道；第二路富氧氣體通過(guò)穩(wěn)壓緩沖罐后用一次風(fēng)機(jī)送入窯頭凈風(fēng)管道內(nèi)；第三路通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管送入分解爐。富氧空氣三部分進(jìn)行富氧助燃時(shí)，第一路進(jìn)入窯頭煤風(fēng)管道、第二路送入窯頭凈風(fēng)管道、第三路送入分解爐的富氧空氣的體積比為1:1-3:2-3。
[0041]本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)及實(shí)施過(guò)程:
[0042]一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，可減少NOx排放，降低單位熟料煤耗。本實(shí)用新型由高性能、低阻力空氣過(guò)濾器1，離心風(fēng)機(jī)2、離心風(fēng)機(jī)5，檢測(cè)用手動(dòng)閥3、檢測(cè)用手動(dòng)閥4、檢測(cè)用手動(dòng)閥6、檢測(cè)用手動(dòng)閥7，膜組件8，吹掃用電動(dòng)閥9、流量調(diào)節(jié)閥10、流量調(diào)節(jié)閥16、流量調(diào)節(jié)閥18、流量調(diào)節(jié)閥23和流量調(diào)節(jié)閥24，干式羅茨真空泵11，放空閥12，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥14，脫氮管15，空冷換熱器19、富氧空氣緩沖罐17和富氧空氣緩沖罐20以及輸送管道組成。其中，上述空氣過(guò)濾器為水洗過(guò)濾器或過(guò)濾效果更好的其它類型過(guò)濾器，過(guò)濾器和膜之間的氣體輸送采用離心風(fēng)機(jī)完成，此離心風(fēng)機(jī)所提供的壓能要能夠克服輸送管道的阻力，并以接近大氣壓的壓力通入膜組件中。上述富氧裝置出口分為3個(gè)支路，第一路通過(guò)降溫后進(jìn)入窯頭煤粉通道，第二路通入窯頭凈風(fēng)管道，第三路通過(guò)脫氮管通入分解爐內(nèi)。
[0043]實(shí)驗(yàn)表明，揮發(fā)分形成的NO是燃料型NOx主要組成部分，基本和煤粉揮發(fā)分釋放燃燒同步進(jìn)行，出現(xiàn)在距離煤粉燃燒器很近的位置。因此，通過(guò)改變運(yùn)行工況，控制煤粉在火焰初期和空氣的混合程度，就可以很好的控制揮發(fā)分NOx的形成。由于氧氣的濃度與煤粉的燃燒有很大的關(guān)系，單位體積內(nèi)氧濃度越高，燃料的燃盡時(shí)間越短，燃燒越充分。本實(shí)用新型利用上述煤粉燃燒的特點(diǎn)，采用以下的方式:
[0044]1.空氣通過(guò)過(guò)濾器后，潔凈的空氣通過(guò)離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入膜分離器，在膜分離器中，由干式羅茨真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓(約_50KPa)在膜系統(tǒng)中分離出27±1%的富氧空氣。
[0045]2.產(chǎn)生的富氧空氣形成三個(gè)支路。第一路通過(guò)窯頭煤風(fēng)風(fēng)機(jī)送入窯頭煤粉燃燒器。由于膜法制氧系統(tǒng)的負(fù)壓由干式真空泵產(chǎn)生，因此產(chǎn)生的富氧氣體的溫度在130°C左右。而在煤粉的輸送過(guò)程中，過(guò)高的空氣溫度會(huì)造成煤粉的爆燃。因此，在通入煤粉通道之前，在此支路加裝了一臺(tái)空氣冷卻器。經(jīng)過(guò)空氣冷卻器，富氧氣體的溫度達(dá)到煤粉輸送要求后，用富氧空氣代替原窯頭送煤風(fēng)。當(dāng)穩(wěn)壓罐的壓力超過(guò)壓力容器最高壓力限額時(shí)，排氣閥自動(dòng)打開(kāi)，維持穩(wěn)壓罐安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
[0046]3.第二路的高溫富氧空氣通過(guò)穩(wěn)壓罐的穩(wěn)壓作用后，由一次羅茨風(fēng)機(jī)送入窯頭燃燒器內(nèi)。類似步驟2，當(dāng)穩(wěn)壓罐的壓力超過(guò)壓力容器最高壓力限額時(shí)，排氣閥自動(dòng)打開(kāi)，維持穩(wěn)壓罐安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
[0047]4.第三路的高溫富氧空氣通過(guò)分解爐空氣分級(jí)燃燒脫硝管，直接通入分解爐內(nèi)，通過(guò)三次風(fēng)管和脫硝管閘閥的調(diào)節(jié)，使分解爐的主燃區(qū)空氣過(guò)剩系數(shù)在0.7左右，使主燃區(qū)處于“富燃料燃燒”狀態(tài)，并保證還原區(qū)域內(nèi)的燃料停留時(shí)間為0.4-1.4s左右，氣流停留時(shí)間在0.1-0.3s左右。促使燃料先在缺氧的富氧燃料條件下燃燒，利用不完全燃燒過(guò)程中形成的還原性中間產(chǎn)物還原部分已經(jīng)形成的N0X，并通過(guò)燃燒氣氛的控制抑制NOx的生成。煙氣通過(guò)還原區(qū)反應(yīng)后進(jìn)一步補(bǔ)入富氧空氣，從而提高了爐內(nèi)煤粉的完全燃燒程度。這樣在不增加爐容的情況下達(dá)到減少NOx排放，節(jié)能降耗的目的。
[0048]本實(shí)施例能夠有效地降低水泥窯特別是使用劣質(zhì)煤水泥窯的NOx排放濃度以及提高水泥窯煤粉的完全燃燒程度，從而達(dá)到節(jié)能降耗及降低NOx排放濃度的環(huán)保效果。本工藝充分利用了在制氧過(guò)程中所消耗的部分熱量，實(shí)現(xiàn)了熱量的回收利用，具有所述的各種積極效果。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特征是:適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置包括空氣過(guò)濾器、離心風(fēng)機(jī)、膜分離器、真空泵、穩(wěn)壓緩沖罐以及連接管道；空氣過(guò)濾器通過(guò)離心風(fēng)機(jī)連接膜分離器，膜分離器連接真空泵，真空泵連通三路管道，第一路管道通過(guò)空氣冷卻器后連通窯頭煤風(fēng)管道，第二路管道通過(guò)一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道，第三路管道通過(guò)分解爐分級(jí)燃燒脫硝管連通分解爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特征是:真空泵為干式羅茨真空泵，干式羅茨真空泵為膜分離器提供負(fù)壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特征是:膜分離器的數(shù)量為2-6組，每組膜分離器分別安裝閘閥，吹掃管道和放空管道所采用的閘閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的適用于水泥窯的環(huán)保型富氧燃燒裝置，其特征是:三路管道均裝有調(diào)節(jié)閥，第一路管道通過(guò)空氣冷卻器首先進(jìn)入穩(wěn)壓緩沖罐，然后連通窯頭煤風(fēng)管道；第二路管道通過(guò)穩(wěn)壓緩沖罐后用一次風(fēng)機(jī)連通窯頭凈風(fēng)管道。
【文檔編號(hào)】F23D1/02GK203810400SQ201420148107
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】陶從喜, 董蕊, 李小金, 陳宏艷 申請(qǐng)人:中材裝備集團(tuán)有限公司