专利名称：降低水泥回转窑NOx的方法及水煤浆喷枪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低新型干法水泥厂NOx排放量的装置和方法，具体地说，是一种用于降低水泥回转窑NOx的水煤浆喷枪，以及利用其进行脱硝的方法。
背景技术：
新型干法水泥生产技术是当今水泥生产工艺的主导性技术，但因其高温煅烧的操作特点，不可避免地会在废气中产生氮氧化合物(统称NOx)，它是水泥工业主要废气污染物之一。目前，国内外新型干法水泥工业脱硝技术有，非催化选择还原法(SNCR)、催化选择还原法(SCR)、电子束法、还原气氛法等等，综合考虑投资费用、运行操作稳定性、维护成本等因素，目前上述方法都未能在水泥工业上取得明显成效。随着全球大气污染状况的不断加剧以及我国对环保要求的不断提高，亟需一种有效的且符合我国当前水泥工业发展现状的新型脱硝技术。CN1804459A公开了一种水煤浆再燃脱硝方法及其装置，可使脱硝效率达到50% 以上，但这种方法仅适用于火力发电厂锅炉脱硝。CN101907295A公开了一种燃水煤浆低NOx燃烧器及燃烧方法，其燃烧特性以及结构尺寸尚不能用于新型干法水泥工业回转窑内。US5746144公开了一种火电厂锅炉联合脱硫脱硝的工艺，利用特殊结构的喷枪及喷嘴在锅炉省煤器上方喷入水煤浆、石灰、尿素等混合液从而达到脱硫脱硝的效果。 US2005/0284347A1公开了一种通过在回转窑内喷水降低NOx排放的方法，可将烧成系统 NOx排放量降低10% 20%左右，喷水量为4 5. 3美加仑/分钟(约15. 14 20. 06升 /分钟)，但它是在230t/d规模生产线上进行的试验，未在更大规模的生产线上进行试验研究，且喷水量需随着产量规模及用煤量的增加而增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便，能够有效降低水泥回转窑NOx的水煤浆喷枪。本发明的降低水泥回转窑NOx的水煤浆喷枪，包括用于通水煤浆的外管和用于通压缩空气的内管，外管套在内管外，雾化喷嘴堵在内管和外管的一端；喷嘴内具有混合雾化通道，混合雾化通道的一端部分别与内管腔和外管腔相通。使用本水煤浆喷枪时，利用压缩空气将水煤浆通过雾化喷嘴雾化后喷入水泥回转窑内，水煤浆则在高温烟气中蒸发汽化，并形成一定浓度的CO和H2分布区域，这些还原气氛将与烧成系统内的NOx发生化学反应将NOx转化成无污染的N2。水煤浆的喷入还会消除三通道煤粉燃烧器的火焰温度峰值，避免过高温度的出现，从而进一步遏制NOx的产生。水煤浆是由煤粉、水和少量添加剂混合得到的非均相液固悬浮液体，是一种清洁燃用的液态燃料。上述的水煤浆喷枪，内管与外管同轴，在外管内壁与内管外壁之间设置有沿内管周向均布的支架。
上述的水煤浆喷枪，雾化喷嘴是Y型雾化喷嘴。上述的水煤浆喷枪，它还包括点火油枪管道，所述的外管通过支撑架支撑于点火油枪管道。本发明同时提供了一种简单、有效的降低水泥回转窑NOx的方法。本降低水泥回转窑NOx的方法，将煤粉质量浓度为10% 50%的水煤浆通过 0. 1 IMPa的压缩空气雾化，将水煤浆质量流量在500 2000Kg/h的情况下喷入回转窑燃烧。上述的降低水泥回转窑NOx的方法，使用前面所述的水煤浆喷枪将水煤浆喷入回转窑，水煤浆通入外管，压缩空气通入内管。优选，所述水煤浆喷枪的外管通过支撑架支撑于水泥回转窑三通道煤粉燃烧器的点火油枪管道。压缩空气压力为0. 1 IMPa。利用螺杆泵将水煤浆输送至喷枪的外管，螺杆泵出口压力为1 6MPa。根据Y型雾化喷嘴的设计要求，需要在此压力范围之内才能达到良好的雾化效果。本发明提供一种新型干法水泥工业回转窑用低NOx水煤浆喷枪，及利用其进行脱硝的方法。本发明的有益效果(1)在水泥回转窑内喷入适量水煤浆不但不会影响水泥熟料烧成的热工制度，还能在一定程度上降低烧成系统的NOx排放量；(2)水煤浆经雾化后进入回转窑内，在高温烟气环境中蒸发汽化，并形成一定浓度的CO和H2分布区域，将烧成系统内的NOx反应转化成N2 ；(3)水煤浆的喷入降低了三通道煤粉燃烧器出口火焰温度峰值，遏制热力型NOx 的产生；(4)水煤浆喷枪结构简单，操作方便，且充分利用闲置的三通道煤粉燃烧器点火油枪管道，不影响煤粉燃烧器的正常运行和操作；(5)制备水煤浆的原料成本低，设备投资少易维护，系统运行成本低。
图1为水泥回转窑用将低NOx的水煤浆喷枪结构外形图。图2是图1中的A-A剖视放大图。
图3为脱硝方法流程示意图。图4是图1中的雾化喷嘴放大图。图中，1-内管；2-外管；3-进浆管；4-外管支架；5-雾化喷嘴；6_点火油枪管道； 7-内管支架；8-环形管道；9-内管腔；10-混合雾化通道；11-回转窑；12-窑头罩；13-喷煤管；14-燃烧器；15-空压机；16-球阀；17-水煤浆螺杆泵；18-水煤浆搅拌罐；19-窑头平台；20-空气连通通道；21水煤浆连通通道。
具体实施例方式下面结合图1-3，对本发明进一步阐述。降低水泥回转窑NOx(低NOx)的水煤浆喷枪的主体结构由同轴的内管1和外管 2构成，呈环形套管结构，内管进高压空气，外管通过进浆管3注入水煤浆。在外管内壁与内管外壁之间设置有沿内管周向和轴向均布的内管支架7。外管外壁焊有支撑架(外管支架)4，也沿外管的径向和轴向均布。喷枪头部设有Y型水煤浆雾化喷嘴5，喷嘴内具有混合雾化通道10，混合雾化通道的左端部分别通过空气连通通道20和水煤浆连通通道21与内管腔和外管腔通过相通。参见图4，因空气连通通道20、水煤浆连通通道21及混合雾化通道10 “Y”型结构，故称之为Y型喷嘴(这是喷嘴行业的惯称)。整个喷枪置于三通道燃烧器14的点火油枪管道6内。参见图2，燃烧器14与喷煤管13相连。喷煤管13设置在回转窑11的端部的窑头罩12上。喷水煤浆和高压空气分别经内外管之间的环形管道(外管腔)8和管道(内管腔)9进入雾化喷嘴5，最终从混合雾化通道10雾化喷出，进入回转窑 11内。在烧成窑头操作平台上放有水煤浆搅拌罐18，制得的符合要求的水煤浆经螺杆泵17 送至水煤浆喷枪的进浆管3。高压空气由空气压缩机15提供。将煤粉、水、稳定剂经计量后倒入水煤浆搅拌罐，常温常压下连续搅拌30 60min，制得浓度和粘度适合应用的水煤浆，经螺杆泵输送至喷枪尾部进浆管。控制螺杆泵出口压力在1 6MPa范围内，通过调节螺杆泵出口球阀，控制水煤浆质量流量。高压空气由空压机提供，通过管路输送至喷枪尾部内管接口，控制压缩空气压力为0. 1 IMPa范围内，以保证良好的雾化效果。烧成系统NOx的排放值由设置在窑尾Cl级筒出口的烟气分析仪自动在线检测。连续喷入水煤浆，观测NOx排放数据。实施例1制得质量浓度为10%水煤浆，控制其输送流量为1000Kg/h，螺杆泵出口压力
1.5MPa，高压空气压力0. 50MPa,总运行时间为60min，窑尾预热器Cl出口 NOx排放值由试验前860ppm下降至800ppm左右。实施例2制得质量浓度为20%水煤浆，控制其输送流量为1000Kg/h，螺杆泵出口压力 2MPa，高压空气压力0. 60MPa,总运行时间为60min，窑尾预热器Cl出口 NOx排放值由试验前840ppm下降至720ppm左右。 实施例3制得质量浓度为25%水煤浆，控制其输送流量为1000Kg/h，螺杆泵出口压力
2.5MPa，高压空气压力0. 70MPa,总运行时间为60min，窑尾预热器Cl出口 NOx排放值由试验前870ppm下降至700ppm左右。
权利要求
1.降低水泥回转窑NOx的水煤浆喷枪，其特征是它包括用于通水煤浆的外管和用于通压缩空气的内管，外管套在内管外，雾化喷嘴堵在内管和外管的一端；喷嘴内具有混合雾化通道，混合雾化通道的一端部分别与内管腔和外管腔相通。
2.如权利要求1所述的水煤浆喷枪，其特征是内管与外管同轴，在外管内壁与内管外壁之间设置有沿内管周向均布的支架。
3.如权利要求1所述的水煤浆喷枪，其特征是雾化喷嘴是Y型雾化喷嘴。
4.如权利要求1所述的水煤浆喷枪，其特征是它还包括点火油枪管道，所述的外管通过支撑架支撑于点火油枪管道。
5.降低水泥回转窑NOx的方法，其特征是将煤粉质量浓度为10% 50%的水煤浆通过0. 1 IMPa的压缩空气雾化，将水煤浆质量流量在500 2000Kg/h的情况下喷入回转窑燃烧。
6.如权利要求5所述的降低水泥回转窑NOx的方法，其特征是使用权利要求1所述的水煤浆喷枪将水煤浆喷入回转窑，水煤浆通入外管，压缩空气通入内管。
7.如权利要求6所述的降低水泥回转窑NOx的方法，其特征是所述水煤浆喷枪的外管通过支撑架支撑于水泥回转窑三通道煤粉燃烧器的点火油枪管道。
8.如权利要求6所述的降低水泥回转窑NOx的方法，其特征是压缩空气压力为0.1 IMPa。
9.如权利要求6所述的降低水泥回转窑NOx的方法，其特征是利用螺杆泵将水煤浆输送至喷枪的外管，螺杆泵出口压力为1 6MPa。
全文摘要
本发明提供一种结构简单、使用方便，能够有效降低水泥回转窑NOx的水煤浆喷枪，它包括用于通水煤浆的外管和用于通压缩空气的内管，外管套在内管外，雾化喷嘴堵在内管和外管的一端；喷嘴内具有混合雾化通道，混合雾化通道的一端部分别与内管腔和外管腔相通。本发明同时提供了一种简单、有效的降低水泥回转窑NOx的方法，该方法是将煤粉质量浓度为10％～50％的水煤浆通过0.1～1MPa的压缩空气雾化，将水煤浆质量流量在500～2000Kg/h的情况下喷入回转窑燃烧。
文档编号F23D11/10GK102353051SQ20111020881
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者于洋, 吴建军, 嵇磊, 朱忠民, 蔡玉良 申请人:中国中材国际工程股份有限公司