一种环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备的制作方法

本发明属于水泥生产技术领域，尤其涉及一种环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备。

背景技术：

现有技术和缺陷：

当用于煅烧水泥熟料的原燃料中有害元素如钾、钠、硫、氯含量超过一定量时，其会在预分解窑系统中循环富集，导致预热器系统的结皮及堵塞，影响烧成系统的稳定运行，严重的情况会导致系统减产或停产，尤其现在随着原燃料资源的限制和环境保护要求的提高，利用低品位原燃料资源和回转窑系统协同处置废弃物是必然趋势，这更容易引起有害元素超标，烧成系统运行不稳定，增加烧成热耗。为此要保证水泥熟料烧成系统的连续稳定运行，需采取旁路放风措施，将一部分含有高浓度有害气体的烟气排出系统，降低有害气体在烧成系统内的循环富集，使烧成系统能够稳定运行。

目前水泥厂通常采取的旁路放风流程有：

1.抽取的窑尾烟室高温气体进入骤冷室，通过鼓入冷空气一步冷却或两步冷却，然后通过收尘器将粉尘收集下来，废气通过烟囱排入大气。该流程旁路放风及收尘灰无法返回烧成系统，增加料耗和热耗；进入收尘器的总风量大，需提高设备选型规格，同时为满足环保要求，需专门增加脱硝设备和环保监测点，增加项目整体投资。

2.抽取的窑尾烟室高温气体在骤冷室进行骤冷后通过篦冷机鼓风机进入篦冷机并重新回到窑内煅烧。该方法虽然避免了旁路放风外排，但是对篦冷机风机选型、熟料骤冷效果以及窑内煅烧均产生不利影响。

3.抽取的窑尾烟室高温气体在骤冷室通过空气骤冷后进入窑尾余热发电系统，该流程可以充分利用旁路放风热量，降低热量损失。但是对于使用sncr的烧成系统来说为了环保排放达标，旁路放风需增加脱硝系统，并且对无余热发电的水泥厂，其应用受到一定限制。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种能够降低生料料耗、减少旁路放风灰外排量，尽量降低热耗损失，无外排气体、简化工艺流程、减少项目投资的环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备具有重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明目的在于为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够降低生料料耗、减少旁路放风灰外排量，尽量降低热耗损失，无外排气体、简化工艺流程、减少项目投资的环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种环保型无外排气体的旁路放风设备，所述环保型无外排气体的旁路放风设备包括烟室，所述烟室的旁路放风烟气出口连通有骤冷室装置，所述骤冷室装置的出气口依次串联接通旋风筒、空气冷却器、收尘器和引风机，所述引风机出口的管道分成两路，一路通过阀门e控制进入分解炉，一路通过鼓风机鼓入骤冷室装置。

本发明降低水泥窑旁路放风料耗、减少热耗损失、环保型无外排气体、减少项目投资。

本发明还可以采用以下技术方案：

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述旋风筒出口的烟气利用空气冷却器进行二次冷却；所述空气冷却器与收尘器之间设有应急冷却装置，所述应急冷却设备带有应急空气管道，所述应急空气管道上设有阀门b。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述旋风筒的分离效率在80～90％之间，其排料口通过料管与分解炉或烟室2连接，所述旋风筒的料管上设置锁风阀b或锁风阀a。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述旋风筒的出口管道上设置有氢氧化钙喷入装置，作为脱硫措施对烟气脱硫。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述收尘器为袋收尘器、电收尘器或旋风收尘器。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述鼓风机进口的管道上设置有旁路空气管道，所述旁路空气管道上设有阀门d。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风设备中，进一步的，所述引风机与收尘器之间的管道上设置有阀门c，所述鼓风机出口的管道上设置有阀门f，所述骤冷室装置与旋风筒之间的管道上设置有阀门a。

一种环保型无外排气体的旁路放风工艺，其特征在于：所述环保型无外排气体的旁路放风工艺采用了上述任一项所述的环保型无外排气体的旁路放风设备，所述环保型无外排气体的旁路放风工艺采用以下步骤：

步骤一：水泥窑烟室中的烟气由骤冷室抽出并与骤冷气体快速混合冷却至450-600℃；

步骤二：经步骤一冷却后的烟气经过旋风筒进行气固分离，收集下来的粉尘进入分解炉或烟室，重新进入回转窑，分离后的烟气进入空气冷却器进行冷却；在进入空气冷却器之前的管道上设置有氢氧化钙喷入装置，作为脱硫措施对烟气脱硫；

步骤三：经步骤二空气冷却器冷却后的烟气温度为130～200℃，该烟气依次通过应急冷却设备、收尘器、引风机，经空气冷却器和收尘器收下的含有高浓度有害元素的粉尘可用作水泥混合材或另做处理；

步骤四：经步骤三通过引风机的烟气分两路，一路进入分解炉进行再次煅烧和热量利用，另一路作为冷却气体经鼓风机鼓入骤冷室对抽自烟室的气体进行急冷，实现旁路放风烟气的循环利用。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风工艺中，进一步的，所述骤冷室装置的骤冷风为冷却后的旁路放风烟气，其温度在130～200℃，通过调节入分解炉的烟气管道的阀门e和入骤冷室装置的烟气管道上的阀门f，可灵活控制使其循环进入骤冷室装置的烟气量，并对高温旁路放风烟气(～1100℃)进行骤冷，混合后烟气温度控制在450～600℃。

在上述的环保型无外排气体的旁路放风工艺中，进一步的，所述旋风筒出口的烟气温度450～600℃；所述空气冷却器出口的烟气温度被冷却至130～200℃。

综上所述，本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明在骤冷室后设置高分离效率的旋风筒，可将骤冷后的烟气和粉尘进行分离，收集下来的粉尘颗粒偏大，凝结在上面的有害元素含量较低，可以返回分解炉或烟室，有效减少生料损耗，降低粉尘外排量。

2、本发明在旋风筒出口后管道设置脱硫装置，可以有效减少烟气中硫的含量，避免后续流程中设备和管道腐蚀，有效提高设备使用寿命。

3、本发明采用空气冷却器对烟气进行二次冷却，从而减少了烟气体积，不仅使后续流程设备选型减少，减少了投资，而且也减少了返回分解炉的烟气量，降低了对烧成系统的影响。

4、本发明二次冷却后的烟气一路进入分解炉，可有效降低旁路放风带走的热量损失，另一路作为冷却气体进入骤冷室对高温烟气进行冷却，在旁路放风系统内进行循环，实现无外排气体的工艺流程设计。由于无外排气体，不用单独设置脱硝装置，进一步简化了工艺流程、降低了资金投入。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1是本发明实施例提供的工艺流程图。

图中：

1、水泥回转窑；2、烟室；3、分解炉；4、骤冷室装置；5、旋风筒；6、氢氧化钙喷入装置；7、空气冷却器、8、应急冷却装置；9、收尘器；10、引风机；11、鼓风机；12、阀门a；13、阀门b；14、阀门c；15、阀门d；16、阀门e；17、阀门f；18、锁风阀a；19、锁风阀b。

具体实施方式

下面就结合图1具体说明本发明。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例一：

为解决水泥厂旁路放风所带来的生料损耗、热耗增加、外排气体处置导致工艺复杂及增加项目投资等缺点，本发明特提供一种新的工艺流程及方法。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明如下：

本发明是这样实现的，一种环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备，包括如下步骤：

步骤一：烟室2中的烟气由骤冷室4抽出并与来自鼓风机11出口的骤冷气体快速混合冷却至450-600℃；

步骤二：经步骤一骤冷室4冷却后的烟气经过旋风筒5进行气固分离，收集下来的粉尘进入烟室2或分解炉3，重新进入水泥回转窑1，分离后的烟气进入空气冷却器7进行冷却；在进入空气冷却器之前的管道上设置有氢氧化钙喷入装置6，作为脱硫措施对烟气脱硫；

步骤三：经步骤二空气冷却器7冷却后的烟气温度为130～200℃，该烟气依次通过应急冷却设备8、收尘器9。经空气冷却器7和收尘器9收集下来的含有高浓度有害元素的粉尘可用作水泥混合材或另做处理；收尘器9出口的烟气，其有害元素含量低，通过引风机10进入下一流程。

步骤四：经步骤三通过引风机10的烟气分两路，其温度大约在140～160℃，一路进入分解炉3进行再次煅烧和热量利用，另一路作为冷却气体经鼓风机11鼓入骤冷室4对抽自烟室2的气体进行急冷。

为解决旁路放风无外排气体的工艺流程设计：

步骤一中，来自鼓风机11出口的低温低含尘低有害元素的烟气与来自烟室2的高温含尘高有害元素的烟气在骤冷室4充分混合，高温烟气由于急冷效果，使大量有害气体元素在粉尘表面凝结富集，大大降低了烟气中有害元素的含量。

步骤三中，所述空气冷却器7出口的烟气温度被冷却至130～200℃，该烟气经过收尘器9，绝大多数含有高含量有害元素的粉尘被收集下来，因此烟气中粉尘浓度很低，这种低含尘并且有害元素含量低的烟气具备重新进入烧成系统的条件。同时采用空气冷却器7作为旁路放风二次冷却装置，而不是采用增湿塔或通过直接掺入冷风的方式，可以有效减少进入系统的旁路放风量。

步骤四中，所述引风机10出口的低含尘低有害元素的烟气分为两路，一路经过鼓风机11鼓入骤冷室4作为高温烟气的骤冷气体，实现烟气在旁路放风系统内的循环使用；一路分直接进入分解炉实现烟气的二次煅烧，尤其对水泥回转窑协同处置废弃物的旁路放风，可降低环境风险。由于该部分烟气相对具有较高的温度，相比一般旁路放风直接通过烟囱外排大气的流程，其对烧成系统的热耗增加影响相对较小。因此该旁路放风流程设计可以实现旁路放风烟气的零外排，尽量降低旁路放风带来的热耗损失，无需烟气脱硝和外排，使工艺流程设计简单化，降低建设成本。同时由于有效减少了旁路放风烟气量，使重新回到分解炉3的烟气量对烧成系统带来的不利影响，如系统阻力和电耗升高等大大降低。

为了解决常规旁路放风带来的料耗损失：

步骤二中，所述骤冷室4出口与所述旋风筒5的进口连接，所述旋风筒5的下料管与烟室2或分解炉3连接。所述旋风筒5，具有80％～90％的粉尘分离效率，经过旋风筒5，大部分粉尘被收集下来，通过下料管进入烟室2或分解炉3，最后重新进入水泥回转窑1。收集下来的粉尘一般颗粒较大，通过骤冷室4急冷后表面凝结的有害成分含量较低，重新进入烧成系统基本不会对系统运行带来不利影响，因此即达到了旁路放风效果，也有效减少了生料损失和旁路放风的排灰量，降低了旁路放风灰的处理难度和成本。

为了解决旁路放风中硫元素对后续设备的腐蚀问题：

步骤四中，可以通过调节阀门16和17，对进入骤冷室4的冷却烟气量进行调节，以确保旋风筒5的出口烟气温度在450～600℃以满足硫脱除的适宜温度区间。同时在旋风筒5的出口管道上设置氢氧化钙喷入装置，在最佳温度范围内，将烟气中的硫元素脱除，防止由于烟气冷却导致硫元素形成酸的溶液腐蚀设备，可进一步提高设备的使用寿命，降低企业运行成本。

为解决旁路放风冷却系统中可能出现的突发状况，保护设备：

在空气冷却器7和收尘器9之间设置一应急冷却装置8。当烧成系统出现不稳定运行的状况或旁路放风冷却过程出现问题时，可以启动应急冷却装置8，及时对旁路放风烟气进行冷却，保护收尘器9。

综上所述，该发明可以实现以下目的：

1、该发明使用冷却后的旁路放风烟气作为旁路放风的骤冷气体，在旁路放风内进行循环，另一部分冷却后的旁路放风烟气进入分解炉，实现旁路放风烟气零排放。因此无需对旁路放风烟气进行脱硝处理，简化了工艺流程，降低了设备投资，并且对窑头煅烧没有影响。

2、旁路放风经骤冷室一次冷却后的烟气进入旋风筒，收集下来的粉尘可以直接进入分解炉或烟室，有效减少生料损耗和旁路放风灰外排量。

3、旁路放风二次冷却采用空气冷却器而不是增湿塔或鼓入冷空气，减少了旁路放风总烟气量，降低了后续流程设备选型规格，可有效降低能耗和投资费用；同时也降低了进入分解炉的旁路放风烟气量，可有效减少对烧成系统的不利影响。

4、旋风筒出口的旁路放风烟气温度控制在450～600℃，可以安装脱硫设备对烟气进行脱硫，保护设备避免受到腐蚀损坏，延长使用寿命。

5、空气冷却器和收尘器之间增设应急冷却设备，可有效解决突发情况引起的旁路放风温度过高损坏收尘器的问题，提高该工艺流程的适应性。

综上所述，本发明提供一种能够降低生料料耗、减少旁路放风灰外排量，尽量降低热耗损失，无外排气体、简化工艺流程、减少项目投资的环保型无外排气体的旁路放风工艺及设备。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。