一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置，包括回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室、分解爐、旋風預熱器、雙旋風分離器、分層冷卻脫硫塔、袋式收塵器；回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室與分解爐連接；回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室通過旁路煙氣管道與雙旋風分離器連接；旋風預熱器的下料管熱生料一分為二，一部分按原路進入窯尾煙室，另一部分進入從窯尾煙室抽出的旁路煙氣；雙旋風分離器與分層冷卻脫硫塔頂部連接；分層冷卻脫硫塔底部與袋式收塵器連接，其中部通過還原風管與分解爐連接；分解爐從上至下分別設燃盡區(qū)、強還原區(qū)、弱還原區(qū)。本實用新型氨水降低率可達80％，達到零噴氨降氮的效果，減輕生產(chǎn)成本和環(huán)境壓力。
【專利說明】
一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及水泥生產(chǎn)及水泥窯協(xié)同垃圾處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種在水泥生產(chǎn)過程中采用旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，原、燃料資源日趨緊張，越來越多的水泥廠需要采用含高揮發(fā)性組分(K20、Na20、S03、Cl_)低品位的原、燃料煅燒水泥熟料；同時，越來越多的水泥廠采用替代燃料以及利用窯系統(tǒng)處理廢棄物，而替代燃料、廢棄物中所含氯、硫都偏高。
[0003]利用新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市垃圾，是焚燒處理垃圾的方式之一，作為水泥生產(chǎn)企業(yè)，廢棄物的處置必須以不影響水泥生產(chǎn)為前提。從生產(chǎn)工藝控制的角度來看，廢棄物的有害元素(硫、氯和堿金屬)屬于揮發(fā)性組分，由于生料充分懸浮于熱氣體中，當氣體溫度達到堿、硫、氯的熔點溫度時，它們便冷凝在生料粉顆粒表面，隨生料又重新回到窯內(nèi)，在高溫帶再次揮發(fā)，揮發(fā)性組分就這樣在窯與預熱器之間經(jīng)過多次揮發(fā)、冷凝，使得預熱器、窯內(nèi)生料含有害成分顯著提高，從預分解窯測試結(jié)果來看，一般入窯熱生料中K2O含量是生料的2?4倍、Na2O為1.5?2倍、Cl-為20?30倍、而SO3主要受燃料影響較大，由此可以看出，揮發(fā)組分在預熱器內(nèi)循環(huán)相當嚴重。揮發(fā)組分的循環(huán)富集常會發(fā)生窯內(nèi)結(jié)圈或窯尾煙室、旋風筒錐體等部位結(jié)皮，嚴重時將無法進行正常生產(chǎn)，對大氣污染物排放也有一定的影響。
[0004]旁路放風系統(tǒng)是解決原、燃料中過量鉀、鈉、氯排出系統(tǒng)的有效措施，可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量。然而，目前的旁路放風技術(shù)，多采用放風與冷風混合的方式進行驟冷，然后旋風分離器或者沉降室進行塵氣分離，200°C左右的廢氣進入窯尾余熱發(fā)電系統(tǒng)，雖有部分熱量回收，但仍然浪費了大量的熱能，而且煙氣中的大量灰塵會對余熱鍋爐的運行造成影響，也未考慮廢氣中氮氧化物和二氧化硫等污染物的處理，未真正減輕燒成系統(tǒng)煙氣處理的壓力。
[0005]此外，國內(nèi)水泥熟料生產(chǎn)線的脫硝技術(shù)仍以SNCR選擇性非催化還原法為主，而分級燃燒技術(shù)處于起步階段，脫硝率低于25%，脫硝效果很不穩(wěn)定，易造成預熱器系統(tǒng)的結(jié)皮堵塞，不能適應各種工況。對煤質(zhì)要求嚴格，只適用于揮發(fā)分高的煙煤，對使用無煙煤作為燃料的水泥企業(yè)，則需要外進適宜的再燃燃料，很多企業(yè)的分級燃燒裝置處于閑置狀態(tài)，不能真正運用到生產(chǎn)中去。而SNCR氨法脫硝依靠還原劑氨水或尿素進行氮氧化物的脫除，消耗大量還原劑。無論從國家節(jié)能減排的大局出發(fā)，還是從節(jié)約水泥生產(chǎn)成本出發(fā)，改進分級燃燒技術(shù)，降低氨水(或尿素)噴量，都顯得尤為急迫。
[0006]鑒于上述的原因，現(xiàn)有的旁路放風技術(shù)和分級燃燒技術(shù)都有待改進。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒進行窯尾煙氣處理的裝置，將旁路放風技術(shù)與分級燃燒技術(shù)有機結(jié)合起來，氨水降低率可達80%，甚至可以達到零噴氨降氮的效果，減少回轉(zhuǎn)窯內(nèi)有害成分的揮發(fā)循環(huán)量，提高熟料質(zhì)量，提升燒成設備運轉(zhuǎn)率，減輕生產(chǎn)成本和環(huán)境壓力。
[0008]本實用新型為了解決上述技術(shù)問題，采用如下的技術(shù)方案:
[0009]—種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置，包括:回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室、分解爐、旋風預熱器、雙旋風分離器、分層冷卻脫硫塔、袋式收塵器;所述回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室與分解爐連接；回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室通過旁路煙氣管道與雙旋風分離器連接;旋風預熱器的下料管的熱生料一分為二，一部分按原路進入回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室，另一部分進入從窯尾煙室抽出的旁路煙氣;雙旋風分離器與分層冷卻脫硫塔頂部連接;分層冷卻脫硫塔底部與袋式收塵器連接;分層冷卻脫硫塔中部通過還原風管與分解爐連接;所述分解爐從上至下分別設燃盡區(qū)、強還原區(qū)、弱還原區(qū)。
[0010]作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分解爐下柱體與三次風管連接，所述分解爐上柱體與火上風管連接，所述分解爐中部與還原風管連接，還原風管另一端與分層冷卻脫硫塔連接;所述還原風管上設有電動風閥和離心風機;所述三次風管上設有三次風閥；所述火上風管上設有火上風閥。
[0011 ]作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述旁路煙氣管道上設有電動旁路放風閥。
[0012]作為本實用新型優(yōu)選的技術(shù)方案，所述分層冷卻脫硫塔底部設置有兩臺冷卻風機;所述分層冷卻脫硫塔內(nèi)設有兩層噴水層;所述分層冷卻脫硫塔排出的干灰，經(jīng)第一 FU輸送機和雙層重錘鎖風閥落入第三FU輸送機;所述袋式收塵器收集的粉塵，經(jīng)電動回轉(zhuǎn)下料器落入第二 FU輸送機，然后和分層冷卻脫硫塔排出的干灰一起被第三FU輸送機輸送至混合材庫，不適宜摻入水泥的物料則出廠處理;所述分層冷卻脫硫塔和袋式收塵器的連接管道上設有冷風閥和電動風閥；所述袋式收塵器通過排風機與煙囪連接;所述分層冷卻脫硫塔通過設有電動風閥的煙氣管道與窯尾余熱鍋爐或原材料烘干車間連接;所述旋風預熱器的下料管的熱生料通過高溫分料鎖風閥一分為二。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0014]1、本實用新型中旁路放風經(jīng)過旋風除塵和煙氣增濕兩道工序進行循環(huán)揮發(fā)分的收集，以及從旋風預熱器下料管分料進入旁路煙氣進行循環(huán)揮發(fā)分的分離，有效減少了有害元素在燒成系統(tǒng)中的循環(huán)富集，從根源上減輕了煙室、分解爐和預熱器結(jié)皮的可能性，為生產(chǎn)低堿水泥奠定了基礎(chǔ)，為熟料煅燒制度的穩(wěn)定保駕護航。
[0015]2、本實用新型中利用旋風預熱器下料管中未分解的Ca⑶3對窯尾放風煙氣進行吸熱降溫，然后利用高度分解的CaCO3生成的CaO對旁路放風煙氣進行脫硫處理，既能減少煙氣冷卻中的熱量損失，又能減少污染氣體的排放。
[0016]3、本實用新型中將增濕后的旁路煙氣作為分級燃燒中“強還原區(qū)”的助燃空氣，利用水煤氣的發(fā)生原理增強該區(qū)的還原氣氛，為脫硝和降低氨水噴量提供了強而有力的保障，將旁路放風技術(shù)和分級燃燒技術(shù)有機結(jié)合起來，突破再燃技術(shù)對再燃燃料的苛刻要求，在使用無煙煤的情況下脫硝效率仍可達90%以上，氨水降低率可達80%。在現(xiàn)有環(huán)保排放要求下，甚至可以達到零噴氨降氮的效果。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0018]圖1是本實用新型一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖1中:I是回轉(zhuǎn)窯，2是窯尾煙室，3是分解爐，4是電動旁路放風閥，5是雙旋風分離器，6是分層冷卻脫硫塔，7是冷卻風機，8是第一FU輸送機，9是雙層重錘鎖風閥，10是電動風閥，11是袋式收塵器，12是電動回轉(zhuǎn)下料器，13是第二FU輸送機，14是第三FU輸送機，15是排風機，16是煙囪，17是電動風閥，18是電動風閥，19是離心風機，20是高溫分料鎖風閥，21是三次風閥，22是火上風閥，23是三次風管，24是火上風管，25是還原風管，26是冷風閥，C5是旋風預熱器。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明:
[0021]如圖1所示，一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理的工藝，在排風機15的作用下，通過電動旁路放風閥4從回轉(zhuǎn)窯I與分解爐3的連接部位即窯尾煙室2中抽出1%到15%的窯尾煙氣作為旁路煙氣。旁路煙氣在上升煙氣管道中與從旋風預熱器C5中經(jīng)高溫分料鎖風閥20分尚的部分熱生料充分混合，進行氣料換熱。
[0022]氣料換熱后的煙氣經(jīng)雙旋風分離器5，將90%的熱生料分離后作為脫硫劑進入分層冷卻脫硫塔6底部，煙氣則進入分層冷卻脫硫塔6中進行分層冷卻。
[0023]煙氣由分層冷卻脫硫塔6頂部進入，分層冷卻脫硫塔6對煙氣進行第一輪的噴水降溫，溫度控制在5500C?650°C之間。噴水系統(tǒng)采用自動溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)煙氣出口溫度變化自動調(diào)節(jié)噴水量。煙氣繼續(xù)下行，接收第二輪的噴水降溫，煙氣溫度控制在150 0C?300 0C之間，然后與來自雙旋風分離器5的熱生料混合，形成堿性氛圍，對煙氣進行脫硫除氮。分層冷卻脫硫塔6底部設置有兩臺冷卻風機7，一方面補充冷風以輔助降溫，一方面加強煙氣、蒸汽和熱生料三者的充分混合。分層冷卻脫硫塔6的中上部采用多層噴水的方式對窯尾放風煙氣進行分層冷卻，下部水氣與雙旋風分離器5來料混合，形成堿性氛圍，底部設置冷卻風機7和干濕物料輸送設備。
[0024]經(jīng)過分層冷卻脫硫塔6處理后的煙氣，根據(jù)生產(chǎn)要求，低于150°C的煙氣進入袋式收塵器11凈化后通過排風機15經(jīng)煙囪16排入大氣；高于300°C的煙氣則可以進入窯尾余熱鍋爐進行發(fā)電，或者作為熱風來源進入原材料烘干車間，取風量則通過電動風閥17的開度進行調(diào)整；150°C?300°C之間的煙氣則可通過調(diào)節(jié)冷風閥26的開度，降溫后通過電動風閥10進入袋式收塵器11。
[0025]分層冷卻脫硫塔6排出的干灰，經(jīng)第一FU輸送機8和雙層重錘鎖風閥9落入第三FU輸送機14，濕渣則外排處理。袋式收塵器11收集的粉塵，經(jīng)電動回轉(zhuǎn)下料器12落入第二 FU輸送機13，然后和分層冷卻脫硫塔6排出的干灰一起被第三FU輸送機14輸送至混合材庫，不適宜摻入水泥的物料則出廠處理。
[0026]如圖1所示，以上部分為水泥窯窯尾旁路放風的煙氣走向和粉塵處理流程。
[0027]如圖1所示，以下部分為水泥窯分解爐的分級燃燒煙氣處理過程:
[0028]如圖1所示，對窯尾煤粉輸送管道進行改造，利用分風分煤分料的方式，在分解爐3內(nèi)部內(nèi)自下而上建立三個燃燒區(qū)域，即“弱還原區(qū)”、“強還原區(qū)”和“燃盡區(qū)”。從分層冷卻脫硫塔6引入650°C左右的富含水蒸氣的旁路風，進入“強還原區(qū)”，利用水煤氣發(fā)生原理形成還原性氣體CO和H2,進而把NOx還原成N2;窯尾旁路放風煙氣經(jīng)分層冷卻脫硫塔6分層降溫后，一部分進入余熱發(fā)電或作為烘干熱源，一部分由袋式收塵器11凈化后排入大氣，收集的物料則根據(jù)干濕情況選擇外排或者作為生產(chǎn)水泥的混合材。分解爐3內(nèi)三個燃燒區(qū)域的具體分級燃燒步驟包括如下:
[0029]來自回轉(zhuǎn)窯I的煙氣，除去1%到15%的旁路煙氣外，大部分進入分解爐3，并在分解爐3錐部或下柱體與來自三次風管23的三次風匯合后作為分解爐3“弱還原區(qū)”的助燃空氣。三次風的風量可以通過三次風閥21的開度進行調(diào)節(jié)，過?？諝庀禂?shù)控制在0.9左右。用煤量(即圖1中的主煤)則控制在分解爐3總用煤量的三分之二，煤粉均分兩路送入三次風管23入爐點上部，和C4生料(即圖1中的C4物料)充分混合。該區(qū)(即圖1中的弱還原區(qū))的C4生料量與分解爐3用煤比例相協(xié)調(diào)，約占C4生料總量的三分之二。
[0030]在離心風機19的作用下，通過調(diào)整電動風閥18的開度，從分層冷卻脫硫塔6中抽取650°C左右的富含水蒸氣的窯尾旁路風，在分解爐3中部進入“強還原區(qū)”，還原風與爐中煙氣混合，作為該區(qū)的助燃空氣，過剩空氣系數(shù)控制在0.7左右。用煤量(即圖1中的主煤)則控制在分解爐3總用煤量的三分之一，煤粉均分兩路送入還原風管25入爐點上部，和C4生料(即圖1中的C4物料)充分混合。該區(qū)(即圖1中的強還原區(qū))的C4生料量與分解爐3用煤比例相協(xié)調(diào)，約占C4生料總量的三分之一。在氧含量低于5%時，混合氣體中加入I %左右的水蒸氣，既能抑制NO的生成，又能縮短煤粉的燃盡時間，同時利用水煤氣的發(fā)生原理產(chǎn)生的大量⑶和出以及再燃煤揮發(fā)分中的還原物質(zhì)，降低回轉(zhuǎn)窯中產(chǎn)生的熱力型NO，同時抑制還原區(qū)燃料型NO的形成。
[0031]為了保證分解爐3“強還原區(qū)”煤粉的燃盡及CO的消除，保證分解爐的發(fā)熱能力，從三次風管23中引出一部分風(即圖1中的火上風)，于分解爐3頂部切向進入“燃盡區(qū)”，火上風量的大小可以通過火上風閥22進行調(diào)節(jié)。
[0032]如圖1所示，通過設置還原風管25的方式，將旁路放風與分級燃燒兩個系統(tǒng)有機聯(lián)系起來。一方面減少傳統(tǒng)旁路放風驟冷技術(shù)的熱量損失，一方面作為分解爐3的還原風進行煙氣脫硝。
[0033]如圖1所示，本實用新型一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置，包括:回轉(zhuǎn)窯I的窯尾煙室2、分解爐3、旋風預熱器C5、雙旋風分離器5、分層冷卻脫硫塔6、袋式收塵器11。其中，回轉(zhuǎn)窯I的窯尾煙室2與分解爐3連接(回轉(zhuǎn)窯I與分解爐3的連接部位即窯尾煙室2);回轉(zhuǎn)窯I的窯尾煙室2通過旁路煙氣管道與雙旋風分離器5連接;旋風預熱器C5的下料管的熱生料一分為二，一部分按原路進入回轉(zhuǎn)窯I的窯尾煙室2，另一部分進入從窯尾煙室2抽出的旁路煙氣，經(jīng)換熱分解后進入分層冷卻脫硫塔6底部與水氣混合，利用形成的堿性氛圍進行降氮脫硫除堿;雙旋風分離器5與分層冷卻脫硫塔6頂部連接;分層冷卻脫硫塔6底部與袋式收塵器11連接;分層冷卻脫硫塔6中部通過還原風管25與分解爐3連接；
[0034]所述分解爐3從上至下分別設燃盡區(qū)、強還原區(qū)、弱還原區(qū)；三次風管23與分解爐3下柱體連接;火上風管24與分解爐3上柱體連接;還原風管25—端與分解爐3中部連接，另一端與分層冷卻脫硫塔6連接。在還原風管25上設有電動風閥18和離心風機19。三次風管23上設有三次風閥21。火上風管24上設有火上風閥22。
[0035]所述旁路煙氣管道上設有電動旁路放風閥4。分層冷卻脫硫塔6底部設置有兩臺冷卻風機7，一方面補充冷風以輔助降溫，一方面加強煙氣、蒸汽和熱生料三者的充分混合。分層冷卻脫硫塔6內(nèi)設有兩層噴水層;分層冷卻脫硫塔6排出的干灰，經(jīng)第一 FU輸送機8和雙層重錘鎖風閥9落入第三FU輸送機14。袋式收塵器11收集的粉塵，經(jīng)電動回轉(zhuǎn)下料器12落入第二 FU輸送機13，然后和分層冷卻脫硫塔6排出的干灰一起被第三FU輸送機14輸送至混合材庫，不適宜摻入水泥的物料則出廠處理。分層冷卻脫硫塔6和袋式收塵器11的連接管道上設有冷風閥26和電動風閥1。袋式收塵器11通過排風機15與煙囪16連接。分層冷卻脫硫塔6通過設有電動風閥17的煙氣管道與窯尾余熱鍋爐或原材料烘干車間連接。所述旋風預熱器C5的下料管的熱生料通過高溫分料鎖風閥20—分為二。
[0036]以上所述的【具體實施方式】，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】而已，并不用于本實用新型的保護范圍，發(fā)在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、同等替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種水泥窯旁路放風聯(lián)合分級燃燒窯尾煙氣處理裝置，其特征在于，包括:回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室、分解爐、旋風預熱器、雙旋風分離器、分層冷卻脫硫塔、袋式收塵器;所述回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室與分解爐連接；回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室通過旁路煙氣管道與雙旋風分離器連接;旋風預熱器的下料管的熱生料一分為二，一部分按原路進入回轉(zhuǎn)窯的窯尾煙室，另一部分進入從窯尾煙室抽出的旁路煙氣;雙旋風分離器與分層冷卻脫硫塔頂部連接;分層冷卻脫硫塔底部與袋式收塵器連接;分層冷卻脫硫塔中部通過還原風管與分解爐連接;所述分解爐從上至下分別設燃盡區(qū)、強還原區(qū)、弱還原區(qū)。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分解爐下柱體與三次風管連接，所述分解爐上柱體與火上風管連接，所述分解爐中部與還原風管連接，還原風管另一端與分層冷卻脫硫塔連接。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述還原風管上設有電動風閥和離心風機；所述三次風管上設有三次風閥；所述火上風管上設有火上風閥。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旁路煙氣管道上設有電動旁路放風閥。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分層冷卻脫硫塔底部設置有兩臺冷卻風機。6.如權(quán)利要求1或5所述的裝置，其特征在于，所述分層冷卻脫硫塔內(nèi)設有兩層噴水層。7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分層冷卻脫硫塔排出的干灰，經(jīng)第一FU輸送機和雙層重錘鎖風閥落入第三FU輸送機;所述袋式收塵器收集的粉塵，經(jīng)電動回轉(zhuǎn)下料器落入第二 FU輸送機，然后和分層冷卻脫硫塔排出的干灰一起被第三FU輸送機輸送至混合材庫;所述分層冷卻脫硫塔和袋式收塵器的連接管道上設有冷風閥和電動風閥；所述袋式收塵器通過排風機與煙囪連接;所述分層冷卻脫硫塔通過設有電動風閥的煙氣管道與窯尾余熱鍋爐或原材料烘干車間連接。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旋風預熱器的下料管的熱生料通過高溫分料鎖風閥一分為二。
【文檔編號】F23L7/00GK205425856SQ201521058886
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月16日
【發(fā)明人】張雁忠, 曾賜福
【申請人】上海三橙能源科技有限公司, 上海三融環(huán)保工程有限公司