一种生料分解装置及预分解窑的制作方法

本实用新型涉及水泥生产设备领域，具体而言，涉及一种生料分解装置及预分解窑。

背景技术：

分解炉是把生料粉分散悬浮在气流中，把燃料燃烧和碳酸钙分解过程在很短时间内发生的装置，是一种高效率的直接燃烧式固相-气相热交换装置。

水泥窑生产过程中产生的氮氧化物主要是分解炉内煤粉燃烧过程中形成的燃烧型NOx和回转窑内氮气与氧气反应生成大量的热力型NOx。现有的分解炉中存在着NOx生成量过大的问题，使水泥生产过程中的氮氧化物的排放量不能得到有效控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种生料分解装置，旨在改善热力型NOx和燃料型NOx生成量大的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种预分解窑，其能够在显著降低分解炉中NOx的产生。

本实用新型是这样实现的：

一种生料分解装置，包括分解炉、输煤管和与分解炉连通的烟室，分解炉上设置有第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器，烟室靠近分解炉的一端设置有第四燃烧器，第一燃烧器、第二燃烧器、第三燃烧器和第四燃烧器均与输煤管连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述生料分解装置还包括三次风总管和三次风分管，三次风总管与分解炉的下部连通，三次风分管的一端与三次风总管连通，三次风分管的另一端与分解炉的上部连通。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，三次风总管和三次风分管上均设置有用于控制流量的阀门。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，三次风分管中的三次风流量为三次风总管中的三次风流量的20％。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，三次风总管的外直径为2000mm，三次风分管的外直径为800mm。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器均设置于分解炉的锥部。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器在分解炉的炉壁上按120度的间隔角度均布。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器与分解炉炉壁之间的夹角为40度。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述烟室上设置有用于监测CO和NOx的废气分析仪表。

一种预分解窑，包括回转窑和上述生料分解装置，回转窑与烟室连通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过上述设计得到的生料分解装置，通过在分解炉的锥部设置第一燃烧器、第二燃烧器和第三燃烧器，并在烟室靠近分解炉的一端设置第四燃烧器，分散了窑尾煤粉入炉，扩大了还原区域，利用窑内过剩空气与过量煤粉不完全燃烧，使煤炭在缺氧状态下燃烧生成CO、CxHy等还原气氛，还原了回转窑内产生的NOx同时也抑制了燃料型NOx的生成，降低了分解炉的NOx的生成量。本实用新型还提供了一种预分解窑，其包括上述生料分解装置，能够在生料燃烧过程中降低热力型NOx和燃料型NOx的生成量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施方式提供的生料分解装置的第一结构示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的生料分解装置的第二结构示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的预分解窑的结构示意图；

图4是图3中预热器的结构示意图。

图标：100a-生料分解装置；100b-预分解窑；110-分解炉；112-第一燃烧器；114-第二燃烧器；116-锥部；118-分解炉上部；120-烟室；122-第四燃烧器；124-废气分析仪表；130-三次风总管；132-阀门；140-三次风分管；150-输煤管；152-分煤管路；160-回转窑；170-预热器；192-C4下料管；194-C5下料管。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1和图2，本实用新型提供了一种生料分解装置100a，包括分解炉110、输煤管150和与分解炉110连通的烟室120，分解炉110上设置有第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器(图未示)，烟室120靠近分解炉110的一端设置有第四燃烧器122，第一燃烧器112、第二燃烧器114、第三燃烧器和第四燃烧器122均与输煤管150连通。

需要说明的是，本实用新型在现有设备的基础上，在分解炉110上增加一个燃烧器，即在分解炉110上设置三个燃烧器，并在分解炉110下方的烟室120侧上部设置第四燃烧器122，这样就将窑尾煤粉就一分为四个等分，分散了窑尾煤粉入炉，扩大了还原区域，利用窑内的过剩空气与过量的煤粉不完全燃烧，使煤炭在缺氧状态下燃烧生成CO、CxHy等还原气氛，还原了窑内产生的NOx同时也抑制了燃料型NOx的生成，降低了分解炉110的NOx的生成量。

具体地，第一燃烧器112、第二燃烧器114、第三燃烧器和第四燃烧器122的结构和工作原理与现有的分解炉110上设置的燃烧器相同，在此不做过多赘述。另外，分解炉110的其他部件以及烟室120的其他部件的结构和工作原理也与现有的结构相似，本实用新型是在现有结构的基础上进行的改进。四个燃烧器均是通过分煤管路152与输煤管150连通，燃烧器的一端均是与分煤管路152连通，另一端伸入分解炉110的内腔，将煤粉喷射入分解炉110。需要说明的是，本实用新型中提及的NOx主要是指NO、NO₂等氮氧化物。

进一步地，请参照图1，第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器均设置于分解炉110的锥部116。将分解炉110上的三个燃烧器均设置在锥部116，由于分解炉110中的高温气体自下而上运动，有利于增大燃烧空间，扩大还原区域，使分煤的方式能够达到更好的降低NOx的生成量的效果。

需要说明的是，分解炉110的锥部116与本领域技术人员通常认为的分解炉110与烟室120之间的过度部分。另外，本实用新型中提及的分解炉上部118也与本领域技术人员通常认为的分解炉上部118的位置大致相同。

进一步地，第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器在分解炉110的炉壁上按120度的间隔角度均布。使第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器在分解炉110的炉壁上均布，可以使煤粉进入炉内与高温气体混合燃烧的过程中物料的混合更加均匀。

进一步地，第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器与分解炉110炉壁之间的夹角为40度。将第一燃烧器112、第二燃烧器114和第三燃烧器与分解炉110炉壁之间设置一定的夹角，并朝向上方，有利于使煤粉进入炉内与炉中上升的高温气体形成对冲，有利于物料的充分混合燃烧，并提高燃烧速率。

进一步地，烟室120上设置有用于监测CO和NOx的废气分析仪表124。本实用新型进行分煤的目的在于降低分解炉110中NOx的生成量，在烟室120上设置废气分析仪表124，能够时时检测分解炉110中CO和NOx的生成量，使生料的分解过程更好地进行。具体地，废气分析仪表124与现有的用于监测CO和NOx含量的仪器的结构和工作原理相同。

进一步地，请参照图2，生料分解装置100a还包括三次风总管130和三次风分管140，三次风总管130与分解炉110的下部连通，三次风分管140的一端与三次风总管130连通，三次风分管140的另一端与分解炉上部118连通。

需要说明的是，在三次风总管130上设置三次风分管140，将部分的三次风引入到分解炉上部118，使分解炉110的中下部过剩空气系数降低成为贫氧还原区，还原在窑中熟料煅烧产生的热力型NOx和燃料型NOx，同时也抑制了分解炉110内烟煤燃烧新生成的燃烧型NOx。

进一步地，三次风总管130和三次风分管140上均设置有用于控制流量的阀门132。为了更好地控制三次风分管140中从三次风总管130中分得的流量，在三次风总管130和三次风分管140上均设置阀门132，通过调节阀门132的开度可以调节三次风分管140中分得的三次风流量，使三次风分管140中的流量根据工艺的要求控制在较优的范围内。具体地，三次风总管130上的阀门132设置在沿输出方向的三次风总管130与三次风分管140连接处的后端，便于配合三次风分管140上的阀门132来调节三次风分管140的流量。

进一步地，三次风分管140中的三次风流量为三次风总管130中的三次风流量的20％。控制三次风分管140中的流量为三次风总管130中流量的20％，有利于使分解炉上部118恢复过剩空气系数1.04左右的正常状态，确保了可燃物质的充分燃烧。

需要说明的是，在具体的工艺过程中，要根据三次风总管130中输送的三次风总量和其他工艺参数来确定三次风分管140从三次风总管130中分得的流量，使分解炉上部118保持过剩空气系数1.04左右的正常状态。

进一步地，三次风总管130的外直径为2000mm，三次风分管140的外直径为800mm。三次风总管130与三次风分管140的尺寸与二者流量的分配有一定的关系。更为重要的是，三次风总管130与三次风分管140的尺寸与三次风的流速有重要影响。经过工程试验，本实用新型中三次风分管140的外直径为800mm，内径为600mm，长度为12米，使在分解炉上部118引入的三次风的流速和流量更好地适应生产要求。

需要说明的是，本实用新型中的生料分解装置100a通过在分解炉110的锥部116设置增设燃烧器，将输煤管150中输送的煤粉分别送入第一燃烧器112、第二燃烧器114、第三燃烧器和设置在烟室120侧上方的第四燃烧器122中，实现分煤的过程；通过在三次风总管130上设置三次风分管140将部分三次风引入到分解炉上部118中，实现分风的过程。通过整个分煤和分风过程的结合，将分解炉110的主燃区、还原区和燃尽区扩大，从而还原了窑内产生的NOx同时也抑制了燃料型NOx的生成，降低了分解炉110的NOx的生成量。

请参照图3，本实用新型还提供了一种预分解窑100b，包括回转窑160和上述生料分解装置100a，回转窑160与烟室120连通。预分解窑100b包括上述生料分解装置100a，通过分煤和分风的过程，实现降低分解炉110中热力型NOx和燃料型NOx的生成量。

具体地，回转窑160与现有的水泥生产过程中煅烧生料设备的结构和工作原理相同，在此不做过多赘述。另外，预分解窑100b还包括预热器170、C4下料管192、C5下料管194，具体地与现有工艺结构相似。预热器170可以采用图4中的五级预热器，更好地实现气固两相分离的过程。

综上所述，本实用新型提供了一种生料分解装置100a，其通过分解炉110的锥部116设置增设燃烧器进行分煤的过程，并通过在三次风总管130上设置三次风分管140将部分三次风引入到分解炉上部118中，实现分风的过程，通过整个分煤和分风过程的结合，将分解炉110的主燃区、还原区和燃尽区扩大，从而还原了回转窑160内产生的NOx同时也抑制了燃料型NOx的生成，降低了分解炉110的NOx的生成量。本实用新型还提供了一种预分解窑100b，包括上述生料分解装置100a，通过分煤和分风的过程，实现降低分解炉110中热力型NOx和燃料型NOx的生成量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。