风煤料分级低氮燃烧设备与工艺及水泥熟料烧成系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建材工业中水泥生产技术领域，具体涉及风煤料分级低氮燃烧设备与工艺及水泥熟料烧成系统。
【背景技术】
[0002]为应对全球气候变化问题，我国发布了 GB4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》，要求水泥企业氮氧化物(N0X)排放标准低于400mg/Nm3，重点地区^^^排放控制在320mg/Nm3以内。新标准制定后，由于新型干法水泥熟料烧成过程排放的废气中NO x含量在800-1600mg/Nm3,其低氮燃烧技术的结果还没有达到新标准，因此，不得不采用大量消耗氨水的后续处理方法来降低排放量，也就是氨水脱硝技术(即目前广泛使用的SNCR方法)。SNCR方法不足之处是显著增加了企业的运行成本(约5元/吨熟料)，而且，还不可避免地存在氨的逃逸及氨水挥发问题，氨水挥发会产生易燃、易爆和有毒的气体，相应的安全管理费用也会增加，此外，氨水的制造过程中的能耗及污染排放问题也转移到了水泥生产过程中。
[0003]现阶段，应用于新型干法水泥熟料烧成系统分解炉中的放控制技术有空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术和SNCR(选择性非催化还原)技术等。在实际生产中观察，SNCR技术虽然N0X还原效率较高，为60-80%，但在运行成本、氨的逃逸及氨水挥发、能耗、安全等方面存在严重的不足。空气分级燃烧技术N0X还原效率只有15-25%，受操作控制影响大。燃料分级燃烧技术N0X还原效率只有15-30%，而且还存在分解炉锥体和烟室的边壁上粘料的问题，导致不能连续正常生产。空气分级燃烧技术和燃料分级燃烧技术的N0X还原效率低，还需要联合SNCR技术提高N0X还原效率，因此，均不能大幅度地降低SNCR技术中氨水的使用量。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是:提供一种风煤料分级低氮燃烧设备与工艺及水泥熟料烧成系统。该设备中引入耐高温锁风螺旋输送机和罗茨风机对还原分解区输送生料，提高了生料的分散效果，使料量更稳定，且在经过三次风阀之后的三次风总管道上设三次风支路管道，不会改变回转窑和分解炉用风量平衡的控制方法，没有增加操作控制的难度，能耗低，操作控制简单，能显著提高N0X还原效率，更适合在水泥熟料烧成系统中进行推广应用；
[0005]该工艺高效地发挥了煤燃烧过程还原机理，将空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术与物料分级燃烧技术相结合，并将其综合运用于新型干法水泥熟料烧成系统的分解炉内，即将三次风、煤粉和入分解炉生料同时进行分级的低氮燃烧工艺；该工艺的优点是使煤粉燃烧过程中在分解炉内形成一个用来还原区域，NOx还原效率达到60-80%，显著提高了 N0X的还原效率，可以停止使用SNCR技术降低N0.排放浓度的方法；
[0006]该水泥熟料烧成系统中连接风煤料分级低氮燃烧设备，并应用风煤料分级低氮燃烧工艺，能够显著降低N0X的排放量，实现低氮燃烧，成本低，且更加环保，有利于水泥企业的进一步推广应用，显著增加经济效益。
[0007]本发明解决所述设备技术问题采用的技术方案是:提供一种风煤料分级低氮燃烧设备，包括分解炉、三次风阀、旋风筒、回转窑和翻板阀；其特征在于该设备还包括耐高温锁风螺旋输送机、罗茨风机、新增三次风阀和分料阀，所述分解炉上设有三次风进口和被分出去的三次风新进口，三次风总管道经过三次风阀与分解炉上的三次风进口连接；在经过三次风阀之后的三次风总管道上设三次风支路管道，在三次风支路管道上设置新增三次风阀，三次风支路管道经新增三次风阀与被分出去的三次风新进口连接；分解炉锥体的下端面和三次风进口的下边缘之间区域为还原分解区，三次风进口的下边缘与被分出去的三次风新进口的下边缘之间区域为还原抑制区，被分出去的三次风新进口的下边缘至与分解炉顶部出口连接的旋风筒的进口之间区域为完全燃烧区，还原分解区和还原抑制区的总高度不小于6m ；
[0008]在不与分解炉连接的旋风筒的下料管上经过翻板阀后连接有分料阀，所述分料阀通过下料管为还原抑制区和完全燃烧区提供生料；在从分料阀进入还原抑制区的下料管上开有支路，该支路的下端与耐高温锁风螺旋输送机的进口连接，耐高温锁风螺旋输送机的出口与还原分解区的下料管进口连接，还原分解区的下料管出口连接有喷料管；所述罗茨风机与耐高温锁风螺旋输送机的出口连接；在原煤粉输送管道上安装有分配阀，经过分配阀的煤粉输送管道的输出端均连接有喷煤管，还原分解区和还原抑制区分别连接相应的喷煤管。
[0009]本发明解决所述工艺技术问题采用的技术方案是:提供一种风煤料分级低氮燃烧工艺，该工艺使用上述风煤料分级低氮燃烧设备，具体工艺步骤是:
[0010](1)三次风通过三次风阀后被分级，由新增三次风阀控制，一部分进入还原抑制区，一部分进入完全燃烧区，调节新增三次风阀，控制进入完全燃烧区的三次风量占总三次风量的20-40%，实现三次风的分级；
[0011](2)煤粉通过原煤粉输送管道上的分配阀，分别分配到还原分解区和还原抑制区，通过分配阀控制分配到还原分解区的煤粉量不小于50%，通过喷煤管将煤粉分别喷入至两个区内，实现煤粉的分级；
[0012](3)不与分解炉连接的旋风筒所收集的生料在该旋风筒的下料管上分成三部分分别进入还原分解区、还原抑制区和完全燃烧区，分料阀对进入还原抑制区和完全燃烧区的生料进行分配，在从分料阀进入还原抑制区的下料管上的支路部分，通过耐高温锁风螺旋输送机，将生料输送到还原分解区的下料管进口处，并通过罗茨风机送到喷料管，生料采用喷入方式进入还原分解区内，实现物料的分级；
[0013](4)回转窑内的煤粉燃烧产生的烟气经烟室从分解炉锥体的下端面进入还原分解区，烟气中的NOJ^煤粉热解的产物还原分解后，烟气与煤粉和生料向上进入还原抑制区；在还原抑制区内，煤粉在过剩空气系数为0.7-0.9的低氧条件下燃烧，含少量气体同生料和部分未燃尽的煤粉继续向上进入完全燃烧区；在完全燃烧区，未燃尽的煤粉在氧气充足的条件下燃烧并放热，使进入该区的生料继续分解，被分解后的生料随气体从分解炉顶部出口排出分解炉，进入与分解炉顶部出口连接的旋风筒内，实现风煤料分级低氮燃烧。
[0014]本发明还保护一种水泥熟料烧成系统，尤其指新型干法水泥熟料烧成系统，该系统中应用上述的风煤料分级低氮燃烧工艺。
[0015]与现有技术相比，本发明中风煤料分级低氮燃烧工艺，是指风煤料分级燃烧工艺，该工艺可应用于新型干法水泥熟料烧成系统，能够显著提高新型干法水泥熟料烧成过程中N0X的还原效率，节约SNCR技术所消耗的费用，进一步优化了空气分级燃烧技术和燃料分级燃烧技术，该工艺的应用不会影响新型干法水泥熟料烧成系统现有的工艺，更利于新型干法水泥熟料烧成系统减少排放。具体说:
[0016]1)啤还原效率提高。本发明风煤料分级低氮燃烧工艺中煤粉被分配到还原分解区的量增加到50%以上，此部分煤粉热解后的产物碳氢基团CH的浓度增加，更有效的还原分解N0X，提高了 N0X还原效率。现有技术中此区煤粉占煤粉的量在10-20%之间，勵^^原效率15-30%，受回转窑烟气中氧气02含量影响大，当烟气中氧气02含量超过3.5%时，烟气中N0JS原效率很低。与此相比，本发明增加了还原分解区煤粉的量，受回转窑烟气中氧气02含量变化影响小，可以保证烟气中NO x还原效率达到70-90%。
[0017]2)生料分散效果好，料量稳定。本发明工艺通过耐高温锁风螺旋输送机将生料输送到还原分解区的下料管进口处，并通过罗茨风机送到喷料管，将生料喷入还原分解区内，有效降低了还原分解区的温度，解决了分解炉锥体的边壁粘料以及影响正常生产的问题；其中耐高温锁风螺旋输送机为变频调速，可以根据还原分解区的温度适时的调整喂料量，稳定控制还原分解区的煤粉燃烧温度。而现有技术大都采用分料阀进行分料，加翻板阀进行锁风的办法，靠生料的重力使生料流入到分解炉内，其料量的稳定和分散都达不到要求。另外，在此区增加了两根还原分解区热电偶作为参照，更有利于操作控制。
[0018]3)准确分配三次风量。本发明工艺通过调整新增三次风阀保持进入完全燃烧区的三次风量在20-40%之间，能使还原抑制区的最