一种降低ddf分解炉氮氧化物排放量的节能减排改造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水泥窑炉节能减排领域，特别是涉及一种对DDF水泥分解炉进行节能减排改造的方法。
【背景技术】
[0002]水泥窑高温煅烧过程中，会生成多种形式的氮氧化物，通过针对性的改造水泥窑的分解炉，可以有效的抑制氮氧化物的排放。分解炉主要通过燃料分级燃烧或分级送风以降低氮氧化物的排放。燃料分级燃烧主要是把燃料分成两部分(或更多部分)，喷入分解炉的不同位置，部分燃料通过分解炉下部的辅助煤粉燃烧器将部分煤粉送入氧含量较低的锥部区域，在较高的烟气温度和氧气不足的条件下，生成较多的C0，形成局部区域的还原性气氛，在较高温度下回转窑中生成的氮氧化物将有相当部分被新生的C0所还原，未燃尽的固态和气态的还原性物质随气流上行，与上部的辅助三次风气流混合完成燃烧过程。分解炉上分级送风的通常做法是由三次风管引出一支辅助的分风管至分解炉中上部，使一部分三次风由此进入炉内为燃料的燃尽提供稍稍过量的氧气，这时残余的燃料与生料充分混合，虽然以氧化气氛为主导，因温度较低，不会导致氮氧化物的生成，但促成了燃料的完全燃烧。而炉下中部则由于三次风不足，大量煤粉的不完全燃烧，形成了一定浓度的还原性可燃气体，使该区域总体上呈弱还原性气氛，不但因此抑制了氮氧化物的生成，并促进了已生成的氮氧化物的还原。
[0003]水泥熟料烧成过程是、而且必须是一个高温过程，会消耗大量能源，所以水泥窑的节能始终是人们追求的目标。而目前很多水泥窑分解炉的设计鉴于历史原因，早期设计不恰当的强调分解炉的单位容积产量，分解炉的容积偏小，煤粉在炉内的适宜燃烧区间停留时间不足，直接影响为分解炉内煤粉燃烧不充分，容易导致排出一级旋风预热器窑炉烟气中含有相当比例的、含有大量潜能、以C0为主要标志的还原性气体超标，无谓的增加了化学不完全燃烧热损失。而第五级预热器温度倒挂，严重时在第四、五级预热器的锥部的滞留物料中，后燃煤粉的还原续燃现象，成为预热器锥部结皮堵塞现象的主要原因。
[0004]为了避免分解炉底部区域辅助燃烧器的燃料喷射束形成的局部高温导致分解炉锥部的结皮和堵塞，本专利将第四级预热器入炉的生料引出一个分料装置，将20%左右的生料送至分解炉稍低位置入炉，借助窑尾烟室缩口的喷腾作用，在分解炉下部的锥体部分，形成一个动态的保护性料幕，以防止出现分解炉底部局部高温造成的结皮堵塞。
[0005]目前很多水泥窑烧成系统开始协同处置工业废弃物、城市垃圾和城市污水处理中的污泥，所以熟料中氯离子，金属离子含量较多，这些容易循环富集且熔点较低的物质，很容易在温度适宜的四、五级旋风预热器内，气态物质重新转化为液态物质和固态物质，与颗粒物料结合形成较为厚实的结皮。这是在改造中必须予以重视，并应有绝对可靠的技术措施予以防止的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种降低DDF分解炉氮氧化物排放量的节能减排改造方法，部分还原在回转窑中煅烧产生的大量氮氧化物，同时抑制在分解炉燃烧室中燃烧所产生的氮氧化物生成，实现烧成系统的节能减排目标。
[0007]为了实现上述目的，本发明改造后的DDF分解炉包括:DDF分解炉、汇风箱、鹅颈管、回灰通道、散料台塌料豁口、五级预热器、三次风管及分风管、两个主煤粉燃烧器和两个辅助煤粉燃烧器；所述DDF分解炉包括分别处于下部、中部和上部的燃烧室、中混合室和上混合室；四个煤粉燃烧器分上下两层，两个主燃烧器置于分解炉的燃烧室对称布置，辅助燃烧器置于分解炉的锥部对称布置，燃烧器均以15°倾角，指向中心。所述三次风管通过分风管引出部分三次风至中混合室。
[0008]所述汇风箱入口与上混合室相连，汇风箱出口连接两条对称的鹅颈管，烟气通过汇风箱进入两条具有一定容积的鹅颈管，再分别进入五级预热器；所述汇风箱底部设置回灰通道，回灰通道出口连接至DDF分解炉中的混合室；所述回灰通道出口设置散料台塌料豁口，保证10%?15%的生料能够塌落到DDF分解炉燃烧室的锥部。
[0009]本发明的有益效果是:
[0010]1.设置汇风箱和鹅颈管后，增大了分解炉容积，大大提高了煤粉在适宜燃烧条件下的平均停留时间，提高了煤粉在分解炉内的燃尽率，从而提高了窑炉系统的热效率，也从根本上解决了第五级预热器温度倒挂的问题，防止了五级预热器锥部因还原煅烧出现的结皮堵塞。
[0011]2.在分解炉原有两个主煤粉燃烧器的基础上，增加了两个辅助煤粉燃烧器，将燃烧室的部分煤粉引入分解炉的锥部，利用分风管将一部分三次风引入中混合室，从而降低燃烧室的过剩空气系数，使煤粉在缺氧的情况下实现不完全燃烧，产生大量的还原物质，形成还原区，还原在回转窑中产生的氮氧化物，并抑制燃烧室燃烧过程中氮氧化物的形成，从而达到降低系统氮氧化物排放的目的。
[0012]3.在分解炉内设置散料台塌料豁口(去掉90?110mm左右)，使一小部分(10%?15% )生料能够塌落到DDF分解炉的锥体部分，吸收辅助煤粉燃烧器造成的部分煤粉下移所产生的热量，并以保护性料幕的形式，防止锥体局部过热现象的出现，保证不至于过热而结皮，而不必单独设置分料管等粉料装置，方法简便。
[0013]4.在汇风箱底部设置一个回灰通道，将沉降下来的生料和煤粉颗粒送回DDF分解炉内，不仅可以有效解决了积灰问题，同时也能提高DDF分解炉对粗颗粒的处理能力，进一步提高煤粉的停留时间分布，也有益于提高生料的分解率；对于多数较细的颗粒物，因为回灰通道本身也有烟气从下往上流动，绝大多数的常规悬浮颗粒物不会在此沉降，不必担心出现过多物料在分解炉内悬浮循环的风险。目前水泥窑炉开始处理城市垃圾焚烧的飞灰及污泥焚烧等，过程中熟料中氯离子，钾钠金属离子较多，容易在反复气化升华、吸附在颗粒上固化下行中循环富集，容易在这些离子由气相向液相转化的温度区间，形成事故性结皮堵塞，所以此设置了汇风箱和回灰管通道的DDF分解炉由于有效的防止了积灰问题，同样适用于处理城市垃圾焚烧飞灰、焚烧污泥的水泥窑系统。
【附图说明】
[0014]图1所示为本发明中DDF分解炉进行节能减排改造后的结构示意图。
[0015]图2为图1的A向视图
[0016]图1中:01-分解炉；02_燃烧室；03_中混合室；04_上混合室；05_汇风箱；06_鹅颈管