一种全氢能水泥熟料煅烧系统及煅烧工艺的制作方法

本发明涉及水泥熟料生产，尤其涉及一种全氢能水泥熟料煅烧系统及煅烧工艺。

背景技术：

1、

2、新型干法回转窑水泥生产线利用传统化石燃料煅烧水泥时，燃料和部分助燃风需要通过燃烧器输送入窑内，燃烧产生热量传递给水泥生料进行化学反应，生成合格的水泥熟料。其中，窑头火焰形状对回转窑内温度分布，熟料煅烧过程具有非常重要的影响，进而影响水泥熟料的质量。传统的水泥燃烧器利用助燃风来调节火焰形状和长度。用氢能煅烧水泥熟料，由于氢气具有火焰速度快、淬熄距离短、燃烧极限宽的特点，传统氢能燃烧器对燃烧火焰温度和形状调节能力极为有限，限制了氢能作为窑头主燃料的应用。目前国内外多集中在氢能部分替代传统燃料的尝试，利用传统燃料来调节火焰形状和温度。例如专利cn115650612a公开了一种采用氢能耦合替代燃料的水泥窑炉系统及其运转方法，包括分解炉、烟室、回转窑、窑门罩和窑头燃烧器，氢气储罐依次经氢气阀门、氢气压力调节器、氢气流量控制器、止逆阀通过管道与喂料称连通。替代燃料仓经过替代燃料下料阀通过管道与喂料称连通。喂料称通过管道连通分解炉上的分解炉喂料口，喂料称通过管道连通窑头燃烧器。将氢气用作激发剂加速替代燃料的燃烧，改善替代燃料的燃烧性能，通过应用量的比例调整，可以有效控制火焰性能，保证水泥熟料的合格生产，替代化石燃料的应用，可以减少二氧化碳的生成。该方案采用氢气替代部分化石燃料，目前尚未出现全部采用氢燃料煅烧水泥熟料，而且还能实现对煅烧进行良好调控的方案。

3、因此，有必要提供一种改进的全氢能水泥熟料煅烧系统及煅烧工艺，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种全氢能水泥熟料煅烧系统及煅烧工艺，在窑头增设一个用氢气作为燃料的燃烧室，将氢气燃烧产生的高温烟气通入窑内，利用高温烟气的热能代替传统化石燃料燃烧产生的热能，供给水泥熟料生成所需要化学反应的能量，解决全氢能燃烧煅烧水泥生料制备水泥熟料时，氢能火焰温度和形状无法调节、窑内热工制度不稳定的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种全氢能水泥熟料煅烧系统，包括：回转窑、分解炉、氢气燃烧器和入窑热风管道；所述分解炉与回转窑的窑尾连接，所述氢气燃烧器通过所述入窑热风管道与所述回转窑的窑头连接，用于将氢气燃烧产生的高温烟气输送至回转窑内，对水泥生料进行煅烧得到水泥熟料。

3、进一步的，还包括氢气燃烧室，所述氢气燃烧器设置于所述氢气燃烧室内，所述氢气燃烧室通过所述入窑热风管道与所述回转窑的窑头连接。

4、进一步的，所述氢气燃烧室还连接有鼓风机，用于向燃烧室内鼓入常温空气，以对所述高温烟气的温度进行调节。

5、进一步的，所述高温烟气进入所述回转窑时的温度为1500～1600℃。

6、进一步的，所述入窑热风管道与所述回转窑可移动连接，以调控所述入窑热风管道的出口在回转窑内的位置。

7、进一步的，所述氢气燃烧室连接有移动装置，用于调控所述氢气燃烧室的位移，进而带动所述入窑热风管道移动，以调控所述入窑热风管道的出口在回转窑内的位置。

8、进一步的，所述回转窑的窑头还连接有冷却机，用于将水泥熟料冷却后出料。

9、进一步的，所述冷却机还与鼓风机连接，用于将冷却水泥熟料后的废气鼓入所述氢气燃烧室。

10、本发明还提供一种全氢能水泥熟料煅烧工艺，采用以上任一项所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，石灰石在分解炉利用氢气燃烧产生的热量分解产生氧化钙，与其他辅料混合所得水泥生料进入回转窑；与此同时，在窑头增设一个氢气燃烧室，燃烧产生的高温烟气通过入窑热风管道输入至回转窑内，对水泥生料进行煅烧，得到水泥熟料。

11、进一步的，水泥熟料经过冷却机冷却后出料；通过鼓风机鼓入室温空气或者冷却机产生的废气对窑头增设的氢气燃烧室产生的高温烟气温度进行调节；通过入窑热风管道的出口在回转窑中的位置以及入窑烟气温度对煅烧过程进行调节。

12、本发明的有益效果如下：

13、1、本发明提供的全氢能水泥熟料煅烧系统，将原来伸进窑内用于传统化石燃料燃烧产生热量煅烧水泥熟料的燃烧器取消，改为在窑头增设一个用氢气作为燃料的燃烧室，将氢气燃烧后产生的高温烟气通入窑内，利用高温烟气的热能代替传统化石燃料燃烧产生的热能，供给水泥熟料生成所需要化学反应的能量，形成合格的水泥熟料，解决了用氢气作为全部燃料直接在窑内煅烧时火焰形状和温度难以调节、窑内热工制度不稳定的问题。

14、2、本发明不改变现有生产线的工艺布置，可充分利用现有水泥生产线的装备。氢能燃烧室所用的氢能燃烧器，不需要特殊设计及制作，可直接利用现有其他行业成熟的通用氢能燃烧器，对现有水泥窑生产线的改造成本极低。

15、3、本发明提供的全氢能水泥熟料煅烧工艺，窑内煅烧热工制度稳定，氢气燃烧火焰形状对生产无影响，可大幅提高现有生产线熟料产量和质量。此外，还能通过入窑热风管道的位置以及入窑热风温度的调整，对窑内温度分布进行调节。

技术特征：

1.一种全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，包括：回转窑、分解炉、氢气燃烧器和入窑热风管道；所述分解炉与回转窑的窑尾连接，所述氢气燃烧器通过所述入窑热风管道与所述回转窑的窑头连接，用于将氢气燃烧产生的高温烟气输送至回转窑内，对水泥生料进行煅烧得到水泥熟料。

2.根据权利要求1所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，还包括氢气燃烧室，所述氢气燃烧器设置于所述氢气燃烧室内，所述氢气燃烧室通过所述入窑热风管道与所述回转窑的窑头连接。

3.根据权利要求2所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述氢气燃烧室还连接有鼓风机，用于向燃烧室内鼓入常温空气，以对所述高温烟气的温度进行调节。

4.根据权利要求3所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述高温烟气进入所述回转窑时的温度为1500～1600℃。

5.根据权利要求1-4任一项所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述入窑热风管道与所述回转窑可移动连接，以调控所述入窑热风管道的出口在回转窑内的位置。

6.根据权利要求5所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述氢气燃烧室连接有移动装置，用于调控所述氢气燃烧室的位移，进而带动所述入窑热风管道移动，以调控所述入窑热风管道的出口在回转窑内的位置。

7.根据权利要求2所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述回转窑的窑头还连接有冷却机，用于将水泥熟料冷却后出料。

8.根据权利要求7所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，其特征在于，所述冷却机还可与鼓风机连接，用于将冷却水泥熟料后的废气鼓入所述氢气燃烧室。

9.一种全氢能水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的全氢能水泥熟料煅烧系统，石灰石在分解炉利用氢气燃烧产生的热量分解产生氧化钙，与其他辅料混合所得水泥生料进入回转窑；与此同时，在窑头增设一个氢气燃烧室，氢气燃烧产生的高温烟气通过入窑热风管道输入至回转窑内，对水泥生料进行煅烧，得到水泥熟料。

10.根据权利要求9所述的全氢能水泥熟料煅烧工艺，其特征在于，水泥熟料经过冷却机冷却后出料；通过鼓风机鼓入室温空气或者冷却机产生的废气对窑头增设的氢气燃烧室产生的高温烟气温度进行调节；通过入窑热风管道的出口在回转窑中的位置以及入窑烟气温度对煅烧过程进行调节。

技术总结
本发明涉及水泥熟料生产技术领域，具体为一种全氢能水泥熟料煅烧系统及煅烧工艺。该系统包括回转窑、分解炉、氢气燃烧器和入窑热风管道；分解炉与回转窑的窑尾连接，氢气燃烧器通过入窑热风管道与回转窑的窑头连接，用于将氢气燃烧产生的高温烟气输送至回转窑内，对水泥生料进行煅烧得到水泥熟料。本发明将传统伸进窑内用于化石燃料燃烧产生热量煅烧水泥熟料的燃烧器，改为在窑头增设一个氢气燃烧室，将氢气燃烧产生的高温烟气通入窑内，利用高温烟气的热能代替传统化石燃料燃烧产生的热能，供给水泥熟料生成所需要化学反应的能量，形成合格的水泥熟料，解决了用氢气作为燃料直接在窑内煅烧时火焰形状和温度难以调节、窑内热工制度不稳定的问题。

技术研发人员：黄海林,李海龙,杨金彪,郝利炜,李阁男,韩玉维,徐驰,刘鹏飞
受保护的技术使用者：北京建筑材料科学研究总院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27