[发明专利]一种水泥分解炉煤粉解耦燃烧降低NOx

说明书

本发明公开了属于低NOx燃烧技术领域的一种水泥分解炉煤粉解耦燃烧降低NOx排放系统及方法。该系统包括窑尾烟气NOx深度还原炉，分离器，还原性气体喷管，焦炭喷管，分解炉等。窑尾烟气与煤粉一起进入NOx深度还原炉，煤粉在高温低氧下热解产生挥发分以及焦炭，形成强还原性气氛还原窑尾烟气NOx，将NOx完全还原；挥发分等气体送入分解炉中部还原区，将主燃区生成的NOx还原成N₂；高温三次风管通入分解炉的底部主燃区以及上部燃尽区，实现分级燃烧；燃尽区内不会再有焦炭N释放，从而实现NOx超低排放。本发明实现大大降低回转窑烟气及分解炉烟气中NOx的含量，同时实现煤粉的高效燃烧。可以取消喷氨工序，降低相应的成本，并减少氨逃逸引发的二次污染问题。

技术领域

本发明属于低NOx燃烧技术领域，特别涉及一种水泥分解炉煤粉解耦燃烧降低NOx排放系统及方法。

背景技术

水泥生产是一种高能耗、高污染的过程，尤其是氮氧化物的排放，成为继火力发电、交通运输之后的第三大排放源。近三十多年来，我国的水泥产量一直居世界首位，2019年产量达23.3亿吨，而氮氧化物NOx的排放在2017年达105.8万吨左右。NOx的大量排放造成了光化学烟雾、酸雨、雾霾等环境问题，严重威胁人类健康。因此，国家对于水泥行业氮氧化物的排放出台了严格的排放标准，现行的GB 2013《水泥行业大气污染物排放标准》中规定水泥生产NOx的排放限值不超过400mg/Nm³，重点地区不超过320mg/Nm³。而随着我国对环境保护越来越重视，大气污染物排放的限制也将会越来越严格，因此，对水泥行业进一步降低NOx的排放已刻不容缓。

水泥生产过程中的两大主要设备是分解炉和回转窑，分解炉中主要进行水泥生料的分解，热量来源是由煤粉燃烧提供。分解炉温度在850～1100℃左右，因此产生的NOx主要为燃料型NOx，出口烟气NOx原始排放浓度为800～1300mg/Nm³。回转窑中主要进行物料的熔融以及重结晶过程进而烧成水泥熟料，热量同样主要由煤粉燃烧提供，但回转窑内的温度能够达到1700℃以上，因此产生的氮氧化物主要为热力型NOx，窑尾烟气NOx原始排放浓度为1500～2600mg/Nm³。因此，水泥行业的脱硝也主要从回转窑和分解炉开展，但限于回转窑特殊工艺以及水泥质量的要求，降低NOx排放的重点主要在于降低分解炉的NOx排放。

分级燃烧技术近年来已被广泛应用于水泥分解炉的生产过程，其主要是指通过合理地组织煤粉与空气的混合方式，在炉内营造出局部燃料过量、O₂缺少的还原性区域，利用其中高活性的碳氢化合物CxHy将已生成的NOx再还原为N₂。燃烧所需的剩余空气在燃尽区补入炉内实现燃料的完全燃烧。专利201620146093.3一种高效环保型分解炉将脱硝风管(燃尽风)设置在炉体中部提高还原区的空间，延长煤粉在还原区停留时间，实现空气分级；专利201721469057.1一种分级节能燃烧分解炉，在分解炉锥形部中建立脱硝还原区，将分解炉用煤的一部分分布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH₄和固定碳等还原剂，与窑尾烟气中的NOx反应；专利201610012222.4一种带有预燃炉的低氮氧化物分解炉在预燃炉物料以及烟气进入之前形成还原区实现分级燃烧。分级燃烧技术针对分解炉内产生的NOx而在分解炉内营造出还原性气氛，没有对回转窑尾烟气内的NOx的还原采取相应措施，所以分解炉出口处的NOx排放仍然会大于300mg/Nm³。