技术的分解炉及其控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及水泥工业分解炉技术领域，尤其涉及一种基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着我国水泥工业的迅猛发展，污染问题越来越成为其实现可持续发展的主要制约因素，NOx是较为严重的污染物之一，会带来酸雨的形成、海洋富营养化、雾霾等严重后果，为此，国家对NOx的排放要求越来越严格。随着水泥产能的不断增加，如何减少水泥生产系统中NOx的排放已经成为水泥行业中不可避免且亟待解决的重要问题。为了达到国家对水泥行业NOx的控制标准，近几年，各水泥企业不得不在分解炉中采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术，即是以氨水为还原剂还原NOx，这不仅会使得水泥附加成本增加，同时也易导致氨逃逸，从而带来新的环境污染。
[0003]就干法水泥生产系统减排NOx而言，分解炉分级燃烧是最为经济的方法。燃料分级燃烧，是将原分解炉所用燃料的一部分分离到烟室和分解炉之间燃烧，使燃料在该区域内缺氧燃烧，造成适度的还原气氛，一方面降低NOx的生成，另一方面将来自窑尾烟室中的NOx还原成N2，以达到NOx减排的目的。尽管这个概念已提出多年，但理论上，因为不同的水泥分解炉在结构上存在差异，所适宜采用的分级燃烧方案也应不尽相同。而现实中，人们往往对不同的炉型皆采用相似的分级燃烧方案，结果使得NOx减排效果往往差距很大，有的甚至没有效果。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉及其控制方法，旨在提高分解炉对燃料的适应性，同时降低氮氧化物的排放。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉，包括喷腾炉、位于所述喷腾炉下方的且与所述喷腾炉相连通的涡流预燃室，以及位于所述涡流预燃室下方的且与所述涡流预燃室相连通的下锥体，其中，所述涡流预燃室上设有三次风通道、与其腔室连通的主燃料喷管，以及用于喷入生料的生料下料管，所述下锥体上设有与其腔室连通的分级燃料喷管；所述分级燃料喷管与分解炉内壁面的交点到所述涡流预燃室的底端面上的距离为A，所述下锥体的高度为B，则B /3 < A < B。
[0006]优选地，所述生料下料管位于所述涡流预燃室的顶部。
[0007]优选地，所述分级燃料喷管设置有I?4支，沿炉体单层布置或沿炉体双层错位布置。
[0008]优选地，垂直于所述下锥体轴线的面为预设面，所述预设面与所述下锥体轴线的交点为其中点，若设置两支分级燃料喷管，则两支所述分级燃料喷管与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上的两条投影线之间形成的夹角为90至180度；若设置三支分级燃料喷管，则任意两支所述分级燃料喷管与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上形成的两条投影线之间形成的夹角大于90度；若设置四支分级燃料喷管，则任意两支所述分级燃料喷管与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上形成的两条投影线之间形成的夹角大于60度。
[0009]优选地，所述分级燃料喷管的喷射方向在所述预设面中为逆气流方向设置，所述分级燃料喷管的喷射方向为水平或倾斜向下。
[0010]优选地，所述分级燃料喷管与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线与所述分级燃料喷管的轴线在所述预设面上的投影线之间的夹角为O至60度；所述分级燃料喷管的轴线与所述预设面之间的夹角为O至45度。
[0011]优选地，所述主燃料喷管位于所述涡流预燃室的顶部或侧面。
[0012]本发明进一步提出一种基于上述的基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉的控制方法，控制经分级燃料喷管所喷入的燃料量占分解炉中总燃料量的比例为20%~50%。
[0013]本发明提出的基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉，因设有涡流预燃室，三次风自涡流预燃室的侧面切向入炉后在涡流预燃室中形成强旋流效应，有利于提高物料在分解炉内的停留时间，但同时由于三次风下旋至锥体部分，导致分级燃烧脱硝还原区的形成难度大。本发明技术，能较好地解决这一矛盾，使带下置涡流室分解炉的燃料分级NOx减排效果可高达40%，从而大幅度降低了水泥厂氮氧化物减排达标成本，经济效益和社会效益明显O
【附图说明】
[0014]图1为本发明基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉优选实施例的结构示意图；
图2为本发明基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉的分级燃料喷管设置示意图；
图3为图1所示的A-A方向的剖视结构示意图。
[0015]图中，20-涡流预燃室，30-下锥体，21-三次风通道，22-主燃料喷管，23-生料下料管，31-分级燃料喷管，11-喷腾炉。
[0016]本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
【具体实施方式】
[0017]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。
[0019]参照图1至图3，图1为本发明基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉优选实施例的结构示意图；图2为本发明基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉的分级燃料喷管设置示意图；图3为图1所示的A-A方向的剖视结构示意图。
[0020]本优选实施例中，基于分级燃烧减排NOx技术的分解炉包括喷腾炉11、位于喷腾炉11下方的且与喷腾炉11相连通的涡流预燃室20，以及位于涡流预燃室20下方的且与涡流预燃室20相连通的下锥体30，其中，涡流预燃室20上设有三次风通道21、与其腔室连通的主燃料喷管22，以及用于喷入生料的生料下料管23，下锥体30上设有与其腔室连通的分级燃料喷管31。主燃料喷管22的燃料喷口可以设置于涡流预燃室20的顶部或侧面。参照图2，分级燃料喷管31与分解炉内壁面的交点到涡流预燃室20的底端面上的距离为A，下锥体30的高度为B，则B /3 < B，将分级燃料喷管31的高度按此控制可显著降低分解炉中氮氧化物的排放。
[0021]生料下料管23位于涡流预燃室20的顶部。分级燃料喷管31设置有I?4支，沿炉体单层布置或沿炉体双层错位布置。
[0022]结合参照图2和图3，当分级燃料喷管31的轴线相对于下锥体30倾斜向上设置时，分解炉降低氮氧化物的效果较差。如图2所示，分级燃料喷管31的喷射方向为水平或倾斜向下，为了便于说明分级燃料喷管31的设置角度，在此引入预设面作参考，垂直于下锥体30轴线的面为预设面，分级燃料喷管31的轴线与预设面之间的夹角(即后面所说的纵向喷入角度)Θ O至45度；预设面与下锥体轴线的交点为预设面的中点(图3所示的O点)，分级燃料喷管31与分解炉内壁面的交点(图3所示的A点)和其所在预设面的中点O之间的连线AO与分级燃料喷管31的轴线在预设面上的投影线AB之间的夹角(即后面所说的平面喷入角度)02为0至60度。分级燃料喷管31角度按上述参数控制时，可降低分解炉中氮氧化物的排放。
[0023]进一步地，参照图3，分级燃料喷管31为逆气流方向设置。若设置两支分级燃料喷管31 (其与分解炉内壁面的交点的投影位置如图3中A点和C点所示)，则两支分级燃料喷管31与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上的两条投影线之间形成的夹角为90至180度(即AOC所形成的角度Θ 3的适宜范围为“90° ( θ3<180° ”);若设置三支分级燃料喷管31，则任意两支分级燃料喷管31与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上形成的两条投影线之间形成的夹角大于90度；若设置四支分级燃料喷管31，则任意两支分级燃料喷管31与分解炉内壁面的交点和其所在预设面的中点之间的连线在同一预设面上形成的两条投影线之间形成的夹角大于60度。当分级燃料喷管31按上述参数设置时，有利于降低分解炉中氮氧化物的排放。
[0024]参照图3，当三次风