一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理装置及工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水泥生产及水泥窑协同垃圾处理领域，尤其是涉及一种在水泥生产过程中采用旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理装置及工艺方法。
【背景技术】
[0002]随着水泥工业的发展，原、燃料资源日趋紧张，越来越多的水泥厂需要采用含高挥发性组分(K20、Na20、S03、Cl_)低品位的原、燃料煅烧水泥熟料；同时，越来越多的水泥厂采用替代燃料以及利用窑系统处理废弃物，而替代燃料、废弃物中所含氯、硫都偏高。
[0003]利用新型干法水泥回转窑处理城市垃圾，是焚烧处理垃圾的方式之一，作为水泥生产企业，废弃物的处置必须以不影响水泥生产为前提。从生产工艺控制的角度来看，废弃物的有害元素(硫、氯和碱金属)属于挥发性组分，由于生料充分悬浮于热气体中，当气体温度达到碱、硫、氯的熔点温度时，它们便冷凝在生料粉颗粒表面，随生料又重新回到窑内，在高温带再次挥发，挥发性组分就这样在窑与预热器之间经过多次挥发、冷凝，使得预热器、窑内生料含有害成分显著提高，从预分解窑测试结果来看，一般入窑热生料中K2O含量是生料的2?4倍、Na2O为1.5?2倍、Cl-为20?30倍、而SO3主要受燃料影响较大，由此可以看出，挥发组分在预热器内循环相当严重。挥发组分的循环富集常会发生窑内结圈或窑尾烟室、旋风筒锥体等部位结皮，严重时将无法进行正常生产，对大气污染物排放也有一定的影响。
[0004]旁路放风系统是解决原、燃料中过量钾、钠、氯排出系统的有效措施，可以保证系统稳定运行和产品质量。然而，目前的旁路放风技术，多采用放风与冷风混合的方式进行骤冷，然后旋风分离器或者沉降室进行尘气分离，200°C左右的废气进入窑尾余热发电系统，虽有部分热量回收，但仍然浪费了大量的热能，而且烟气中的大量灰尘会对余热锅炉的运行造成影响，也未考虑废气中氮氧化物和二氧化硫等污染物的处理，未真正减轻烧成系统烟气处理的压力。
[0005]此外，国内水泥熟料生产线的脱硝技术仍以SNCR选择性非催化还原法为主，而分级燃烧技术处于起步阶段，脱硝率低于25%，脱硝效果很不稳定，易造成预热器系统的结皮堵塞，不能适应各种工况。对煤质要求严格，只适用于挥发分高的烟煤，对使用无烟煤作为燃料的水泥企业，则需要外进适宜的再燃燃料，很多企业的分级燃烧装置处于闲置状态，不能真正运用到生产中去。而SNCR氨法脱硝依靠还原剂氨水或尿素进行氮氧化物的脱除，消耗大量还原剂。无论从国家节能减排的大局出发，还是从节约水泥生产成本出发，改进分级燃烧技术，降低氨水(或尿素)喷量，都显得尤为急迫。
[0006]鉴于上述的原因，现有的旁路放风技术和分级燃烧技术都有待改进。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的不足，提供一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧进行窑尾烟气处理的工艺方法，将旁路放风技术与分级燃烧技术有机结合起来，氨水降低率可达80%，甚至可以达到零喷氨降氮的效果，减少回转窑内有害成分的挥发循环量，提高熟料质量，提升烧成设备运转率，减轻生产成本和环境压力。为此，本发明还提供一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧进行窑尾烟气处理装置。
[0008]本发明为了解决上述技术问题，采用如下的技术方案:
[0009]在本发明的一方面，提供一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理工艺方法，包括水泥窑窑尾旁路放风工艺和水泥窑分解炉分级燃烧工艺;所述水泥窑窑尾旁路放风工艺如下步骤:
[0010]第一步，在排风机的作用下，通过电动旁路放风阀从回转窑的窑尾烟室中抽出1%到15%的窑尾烟气作为旁路烟气;旁路烟气在上升管道中与从旋风预热器中经高温分料锁风阀分离的部分热生料充分混合，进行气料换热；
[0011]第二步，气料换热后的烟气经双旋风分离器，将90%的热生料分离后作为脱硫剂进入分层冷却脱硫塔底部，烟气则进入分层冷却脱硫塔中进行分层冷却；
[0012]第三步，经过分层冷却脱硫塔处理后的烟气，根据生产要求，低于150°C的烟气进入袋式收尘器净化后通过排风机经烟囱排入大气；高于300°C的烟气则进入窑尾余热锅炉进行发电，或者作为热风来源进入原材料烘干车间；150°C?300°C之间的烟气降温后通过电动风阀进入袋式收尘器；
[0013]第四步，分层冷却脱硫塔排出的干灰，经第一FU输送机和双层重锤锁风阀落入第三FU输送机，湿渣则外排处理;袋式收尘器收集的粉尘，经电动回转下料器落入第二 FU输送机，然后和分层冷却脱硫塔排出的干灰一起被第三FU输送机输送至混合材库，不适宜掺入水泥的物料则出厂处理；
[0014]所述水泥窑分解炉分级燃烧工艺包括如下步骤:所述分解炉从上至下分别设燃尽区、强还原区、弱还原区；
[0015]步骤I，来自回转窑的烟气，除去1%到15%的旁路烟气外，大部分进入分解炉，并在分解炉锥部或下柱体与来自三次风管的三次风汇合后作为分解炉的弱还原区的助燃空气；
[0016]步骤2，在离心风机的作用下，通过调整电动风阀的开度，从分层冷却脱硫塔中抽取富含水蒸气的窑尾旁路风，在分解炉中部进入强还原区，还原风与炉中烟气混合，作为该区的助燃空气，煤粉均分两路送入还原风管入炉点上部，和C4生料充分混合；
[0017]步骤3，从三次风管中引出一部分火上风，于分解炉顶部切向进入燃尽区。
[0018]作为本发明优选的技术方案，第二步具体为:烟气由分层冷却脱硫塔顶部进入，分层冷却脱硫塔对烟气进行第一轮的喷水降温，温度控制在550°C?650°C之间，喷水系统采用自动温度控制系统，根据烟气出口温度变化自动调节喷水量;烟气继续下行，接收第二轮的喷水降温，烟气温度控制在150°C?300°C之间，然后与来自双旋风分离器的热生料混合，形成碱性氛围，对烟气进行脱硫除氮。
[0019]作为本发明优选的技术方案，第三步中，所述高于300°C的烟气的取风量通过电动风阀的开度进行调整;所述150°C?300°C之间的烟气通过调节冷风阀的开度降温。
[0020]作为本发明优选的技术方案，步骤I中，所述三次风的风量通过三次风阀的开度进行调节，过剩空气系数控制在0.9;用煤量则控制在分解炉总用煤量的三分之二，煤粉均分两路送入三次风管入炉点上部，和C4生料充分混合;该弱还原区的C4生料量与分解炉用煤比例相协调，占C4生料总量的三分之二。
[0021]作为本发明优选的技术方案，步骤2中，所述强还原区的过剩空气系数控制在0.7;用煤量则控制在分解炉总用煤量的三分之一;该强还原区的C4生料量与分解炉用煤比例相协调，占C4生料总量的三分之一;在氧含量低于5 %时，混合气体中加入I %的水蒸气。
[0022]作为本发明优选的技术方案，步骤3中，所述火上风的风量的大小通过火上风阀进行调节。
[0023]在本发明的另一方面，提供一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理装置，包括:回转窑的窑尾烟室、分解炉、旋风预热器、双旋风分离器、分层冷却脱硫塔、袋式收尘器;所述回转窑的窑尾烟室与分解炉连接；回转窑的窑尾烟室通过旁路烟气管道与双旋风分离器连接;旋风预热器的下料管的热生料一分为二，一部分按原路进入回转窑的窑尾烟室，另一部分进入从窑尾烟室抽出的旁路烟气;双旋风分离器与分层冷却脱硫塔顶部连接;分层冷却脱硫塔底部与袋式收尘器连接;分层冷却脱硫塔中部通过还原风管与分解炉连接;所述分解炉从上至下分别设燃尽区、强还原区、弱还原区。
[0024]作为本发明优选的技术方案，所述分解炉下柱体与三次风管连接，所述分解炉上柱体与火上风管连接，所述分解炉中部与还原风管连接，还原风管另一端与分层冷却脱硫塔连接;所述还原风管上设有电动风阀和离心风机;所述三次风管上设有三次风阀；所述火上风管上设有火上风阀。
[0025]作为本发明优选的技术方案，所述旁路烟气管道上设有电动旁路放风阀。
[0026]作为本发明优选的技术方案，所述分层冷却脱硫塔底部设置有两台冷却