专利名称：一种高效降氮脱硝的水泥生产方法
技术领域：
本发明属于水泥生产领域，具体地涉及一种高效降氮脱硝的水泥生产方法。
背景技术：
水泥工业是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物(NOx)排放大户。氮氧化物排放影响大气质量，是水泥工业可持续发展的制约因素之一，因此降低水泥窑的氮氧化物排放成为当前水泥行业及环保部门必须重视并设法解决的热门问题之一。氮氧化物在水泥生产中由煤燃烧过程产生。煤燃烧过程中，依据氮氧化物形成机理的不同区分为三种类型(1)燃料与空气中的N2在高温条件下氧化形成的热力NOx ； (2) 燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中被氧化形成的燃料NOx ;C3)在碳氢基团反应过程中形成的中间产物和N2反应形成的快速NOx。水泥生产过程中，回转窑和分解炉是水泥窑生产水泥中的两个主要的生产设备。 分解炉主要完成生料的分解过程，分解后的产物进入回转窑，进行高温煅烧，形成水泥熟料。在整个水泥生产过程中，大约60%的煤粉进入分解炉，炉内的温度一般在850-1000°C 范围内，在此温度下，基本可以不考虑热力NOx的形成，主要是燃料NOx。回转窑内主要是煅烧时物料的熔融和重结晶过程，物料温度必须超过1400°C，因此通常水泥窑主燃烧器形成的火焰温度控制在1800 2200°C之间，这样在回转窑内热力NOx和燃料NOx均有较多的形成比例，其中尤以热力NOx为主。目前，国内水泥窑比较常用的降氮脱硝技术有采用低氮窑头燃烧器的技术、采用分解炉助燃空气分级燃烧技术等；国外采用较多的有选择性非催化还原法(SNCR)等。低氮窑头燃烧器的主要技术特点是通过特殊设计的燃烧器结构以及配风方式，通过降低着火区域氧气的浓度，适当降低火焰温度，以达到抑制氮氧化物生成的目的；同时， 通过燃烧器形成合理的空气动力场，在满足热工制度的同时减少局部高温区的形成，从而最大限度的抑制氮氧化物的生成。但按照目前的整体技术水平，采用低氮窑头燃烧器的实际效果并不理想，降氮效率约为0 10%。分解炉助燃空气分级燃烧是目前使用最为普遍的低氮氧化物燃烧技术之一，其主要应用方式为设置三次风上行管道将部分三次空气(约20% )在分解炉的上端加入，而在分解炉的主燃烧区，把三次风空气量减少到80%的理论空气量。主燃烧区三次风空气量的降低，使燃烧在“富燃料燃烧”(第一级燃烧)的条件下进行，抑制氮氧化物的生成，并产生还原气氛，使氮氧化物还原分解。然后通过三次风上行管道注入分解炉内的其余三次风再与第一级“富燃料燃烧”的烟气混合(第二级燃烧)，使燃尽过程在空气过剩系数α > 1的条件下进行，从而完成整个燃烧过程。但目前，在水泥窑系统的分解炉进行分级燃烧降低氮氧化物浓度的效果也不十分理想，降氮效率约为10 20%。选择性非催化还原法(SNCR)是使用尿素等作为还原剂，通过向分解炉内连续加入这类还原剂，达到有效地降低废气中的NOx排放的目的，其降氮效率比较高，可达到 50 %，但其投资大，运行成本高，同时对水泥生产也存在减产和增加能耗的负面影响，大面积推广使用的难度较大。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种高效降氮脱硝的水泥生产方法。解决上述技术问题的技术方案如下一种高效降氮脱硝的水泥生产方法，主要包括有分解炉分解和回转窑高温煅烧， 所述分解炉设有干化生活污泥的喂料口，该喂料口的位置高于炉高的20%且低于炉高 50% (优选位于炉高1/3处)，所述分解炉中燃烧的为含水量为25wt% -35wt%的干化生活污泥，干化生活污泥的平均颗粒直径小于1mm。优选地，干化生活污泥用量为每小时用量为回转窑小时投料量的0. 5 2. 5%, 更优选为0.5% 1.67%。优选地，分解炉还采用分解炉助燃空气分级燃烧。即通过三次风上行管道在分解炉的上端加入部分三次风(约总三次风量的20% )，而在分解炉的主燃烧区，把三次风空气量减少到80%的理论空气量。优选地，所述干化污泥通过计量工具(优选皮带秤)来控制喂入量。优选地，所述干化污泥的主要成份重量百分比含量为水25-35 %、分析水 1.25-2. 5%、挥发份:35-52 %、固定碳3. 5-15 %、热值9. 8-18. 5MJ/kg;更优选为水 27-30%、分析水1. 25-1. 8%、挥发份:40-52 %、固定碳:8_12%、灰份:37-45. 5% ；热值 14-17. 5MJ/kg。本发明是通过在水泥窑分解炉内处置干化后的生活污泥达到水泥生产中高效降低氮氧化物的目的。其主要原理是其一，干化后的生活污泥具有较高的氢含量和挥发份含量，其挥发份占可燃物比例高达90%以上，氢元素也显著高于普通烟煤，污泥在进入分解炉后，燃烧过程中释放出大量的CHi基团及NH3基团等具有一定还原能力的基团，这些基团可以与NOx发生反应，将其还原为N2 ；其二，干化污泥喂料口一定要选在分解炉中部偏下位置开设，太低，则干化污泥喂入后在富氧状态下燃烧，不能形成足够的还原气氛；太高，则分解炉高度难以满足干污泥燃尽需要，干化污泥燃烧不完全将对水泥窑的安全、稳定运行带来比较大的负面影响。生活污泥由分解炉中部偏下(喂料口的位置高于炉高的20%且低于炉高50% ) 位置喂入，因生活污泥存在大量可燃挥发份，相当于在分解炉中部增加了一个二次燃料供应点，由分解炉中部偏下(最优选为喂料口的位于炉高1/3处)喂入的干化污泥在分解炉中部燃烧形成再燃区，并在空气过剩系数α < 1的条件下形成还原性气氛，具有燃料分级燃烧的降氮脱硝效果，使得窑及分解炉内产生的NOx在再燃区中被还原成队，同时抑制新的 NOx的生成。从而可以使整个水泥窑系统的NOx排放浓度得到大幅度降低，其降氮效率约为 40 60%。因使用干化后的生活污泥进行降氮脱硝，与其它水泥生产中的降氮技术相比， 除了具有可以高效降氮脱硝(40%以上)的优点之外，其还具有投资少，效率高，低碳环保， 节能降耗，废物再利用的特点。另外，根据本发明的高效降氮脱硝的水泥生产方法，当降氮效率达到60%以上时， 随着干化污泥量的增加有可能出现干化污泥不能完全燃尽的情况，将导致水泥窑废气中出现较高的C0，影响水泥窑的安全运行。故为避免废气中产生过多的C0，往往需要适当减少干化污泥的喂入量，从而限制了进一步发挥分解炉处置干化污泥的降氮效率。但采用联合使用空气分级燃烧技术后，通过三次风上行管道在分解炉的上端加入部分三次风(约总三次风量的20%)，则整个水泥窑系统的降氮效果将更佳。除了能带来空气分级燃烧技术的降氮效应外，还能解决干化污泥量增加后难以燃尽的问题，使处置干化污泥量得以增大，实现更高的降氮效率。一般情况下，联合采用上述两项技术的降氮效率可达70%以上。
具体实施例方式本发明所述高效降氮脱硝的水泥生产方法中，使用到生活污泥，因为生活污泥具有一定的可燃成份，包括存在大量可燃挥发份和少量固定碳，而且挥发份燃烧过程中可以释放出大量的CHi基团及NH3基团等具有一定还原能力的基团。常规的生活污泥其都可以应用于本发明，其常规工业分析的主要成份为水25-35%、分析水1. 25-2. 5%、挥发份 35-52%、固定碳3. 5-15%、灰份37-45. 5% ；热值9. 8-18. 5MJ/kg。举例结果见下表(表1)表1生活污泥工业分析
权利要求
1.一种高效降氮脱硝的水泥生产方法，主要包括有分解炉分解和回转窑高温煅烧，其特征是，所述分解炉上设有干化生活污泥的喂料口，该喂料口的位置高于炉高的20 %且低于炉高50%，所述分解炉中燃烧的为含水量为25wt% -35wt%的干化生活污泥。
2.根据权利要求1所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，所述干化生活污泥的每小时用量为回转窑每小时投料量的0. 5 2. 5wt%。
3.根据权利要求1所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，干化生活污泥的平均颗粒直径小于1mm。
4.根据权利要求1所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，所述喂料口位于炉高1/3处。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，分解炉采用分解炉助燃空气分级燃烧。
6.根据权利要求1-4任一项所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，所述干化生活污泥通过皮带秤来控制喂入量。
7.根据权利要求1-4任一项所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，所述干化污泥的主要成份的重量百分比为水25-35%、分析水1. 25-2. 5%、挥发份35-52%、 固定碳3. 5-15%、灰份:37-45. 5% ；热值9. 8-18. 5MJ/kg。
8.根据权利要求7所述的高效降氮脱硝的水泥生产方法，其特征是，所述干化污泥的主要成份的重量百分比为水27-30 %、分析水1. 25-1. 8 %、挥发份40-52 %、固定碳 8-12%、灰份37-45. 5% ；热值14-17. 5MJ/kg。
全文摘要
本发明公开了一种高效降氮脱硝的水泥生产方法，主要包括有分解炉分解和回转窑高温煅烧，所述分解炉设有干化生活污泥的喂料口，该喂料口的位置高于炉高的20％且低于炉高50％，所述分解炉中燃烧的为含水量为25wt％-35wt％的干化生活污泥。本发明所述的生产方法，除了具有可以高效降氮脱硝的优点之外，其还具有投资少，效率高，低碳环保，节能降耗，废物再利用的特点。
文档编号C04B7/36GK102211887SQ20111006814
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者冼财全, 吴齐跃, 徐灿洪, 曾钜键, 罗辉, 黄金文 申请人:广州市越堡水泥有限公司