[实用新型]水泥窑窑头催化裂解燃烧废弃橡胶塑料的装备

说明书

技术领域

本实用新型涉及环保装备技术领域，具体涉及一种干法水泥生产线水泥窑头催化裂解和催化燃烧废旧橡胶塑料的装备。

背景技术

当前，我国水泥的实际产能达45亿吨，人均约3吨，占世界水泥总产能比例逾60%，且水泥生产是公认的高能耗高污染行业，采用生物质燃料替代部分化石燃料是实现碳减排的必然趋势。但众所周知的是，水泥窑生产熟料系统的核心是烧好两把火，即烧好窑头一把火和分解炉一把火，其中熟料的烧成质量更取决于窑头一把火，因为普通硅酸盐熟料的烧成温度是1450℃，即回转窑窑内烧成带翻滚的物料温度需要达到1450℃，这要求窑头燃料燃烧的火焰温度达到1700℃以上，且需氧化性气氛才能不产生还原熟料。而目前，在利用废旧轮胎作为窑炉替代燃料方面，主要集中在利用废旧轮胎替代燃煤用于锅炉发电、烧石灰、高炉转炉炼铁及水泥窑。其中水泥窑使用废旧轮胎作为替代燃料，其方法可概括为三种：方法一是，将废旧轮胎以整体投入回转窑窑头内或回转窑中部内或分解炉底部逐步燃尽，燃烧速度慢，热效率低，产生强还原气氛，熟料质量波动，通常是带预热焙烧炉和预热窑的釆用整体废旧轮胎作替代燃料使用，一般通过预煅烧炉底部区域的一个特制的门喂入。方法二是，将废旧轮胎加工切成碎片从窑头煤粉燃烧器（喷煤管）的下方投入回转窑内落在熟料上燃烧（会对熟料产生强还原效应）、或从窑尾预分解炉的锥部投入或从窑尾烟室投入（粉料中）燃烧，其燃烧速度偏慢，燃烧温度相对偏低，窑头易产生强还原气氛，影响熟料质量，且达到同样烧成温度需要更多的能源，热效率偏低，不能产生煤粉和橡胶相同热值的等效效果，再者，客观上落在熟料上燃烧易形成还原气氛产生还原熟料，从窑尾烟室或分解炉锥部投入造成预分解炉锥部至烟室易结皮，对窑系统工况存在事实上的影响。方法三是，将废旧轮胎粉碎为细小的橡胶粒或橡胶粉，利用与回转窑的窑头煤粉燃烧器并列设置的处于煤粉燃烧器下方的另一根喷嘴，向回转窑内吹送橡胶粒料或橡胶粉，该方法可让细小的橡胶粒或橡胶粉燃烧速度较快，燃烧温度较高，可替代部分头煤，但一则加工成胶粉能耗高，二则易造成严重的还原气氛，产生还原料，影响熟料烧成质量，因为旋转的回转窑依不同规模其直径有限（直径3m至5m不等），当前日产1万吨熟料的回转窑的半径也仅2.5m，而公知的窑头燃烧器（喷燃管）是安装在窑的中心线或中心偏料的位置，以强化热辐射强度强化煅烧，处于窑头燃烧器（喷燃管）下方的一根喷嘴离回转窑内翻滚的物料距离更近，吹送入窑内的细小的橡胶粒或橡胶粉来不及在空中升温燃烧就落入了翻滚的高温物料上，在物料中和物料上产生强还原料气氛，且燃烧效率仍较低，。事实上，当前，即便是波兰、乌克兰等大量利用废旧轮胎等作为水泥生产替代燃料的水泥厂，尽管采用了废旧轮胎塑料等可以做到大幅替代燃煤，但由于现有技术方法和装备问题，其烧成熟料使用替代燃料的热耗实际上大于使用煤粉的热耗，相同的热值不能产生等效的效果，一方面热效率偏低造成了浪费，另一方面，要替代一定的煤粉或燃油因需更多的消耗废旧轮胎量，经常导致带入的氧化锌过多而影响熟料的凝结时间和强度，且未找到解决办法只能以经验教训确定最大替代量。

而在废塑料（包括热硬性塑料如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、不饱和聚脂树脂等和热塑料如PE、PP、PVC、PS、PET、ABS、PC等，其中PVC占有较大比例）作为窑炉替代燃料方面，国内外的研究与应用虽已十分广泛，但可以总结概括为如下四类技术方法。

第一类方法，是将分选剔除含氯塑料的废塑料或采用热裂解脱氯的废塑料粉碎成塑料粉末（一般粉碎至1mm以下）喷入窑炉内直接燃烧。该方法在国内外应用最为广泛，如《中国建材》（2001年第7期）《用废塑料代燃料烧成水泥》及《四川水泥》（2001年第5期）《水泥烧成利用废塑料的最新技术》介绍了三河小野田水泥公司以重油为燃料回转窑烧制水泥生产线上试烧废塑料的技术开发情况，利用高热值>7900kcal/kg废塑料，先将废塑料进行脱氯处理（一般采用300℃常压加热裂解脱氯回收盐酸工艺），将废塑料氯含量降至0.6%，然后粉碎至1mm以下，在烧油的同时，以设置于喷油管燃烧器下方的废塑料专用吹入管式燃烧器从窑头吹入回转窑内，为最大限度的减轻窑头的还原气氛，其筛选出大于1mm的塑料粉则喷入窑尾烟室及分解炉下端（即分解炉锥部）内燃烧，其主燃料油可减少40%。但该方法一是耗能，二是废塑料的脱氯工艺复杂易产生二次污染，三是脱氯处理废塑料中大量的塑化剂亦会挥发，浪费了废塑料中的能源，且提高了利用成本，四是须将塑料粉磨至粒径1mm以下的颗粒才能不产生强还原气氛及还原熟料，粉磨电耗过高，无补贴一般企业难以承受。