[发明专利]工业窑炉设备及其燃料供给方法

说明书

本发明涉及一种工业窑炉设备，包括：分解炉；工业窑炉；燃料供给装置；第一预处理装置，设置在工业窑炉与燃料供给装置之间；第二预处理装置，设置在分解炉与燃料供给装置之间，其中：第一预处理装置为流态化装置，燃料适于在第一预处理装置内热解气化，燃料在第一预处理装置内热解气化后形成的流体适于通入到工业窑炉内；且第二预处理装置为流态化装置，燃料适于在所述第二预处理装置内热解气化，燃料在第二预处理装置内热解气化后形成的流体适于通入到分解炉内。本发明还涉及一种工业窑炉设备的燃料供给方法。

技术领域

本发明的实施例涉及工业窑炉领域，尤其涉及一种工业窑炉设备及其燃料供给方法。

背景技术

目前，国内外普遍采用的水泥生产工艺为新型干法水泥生产工艺，其中工业窑炉(例如回转窑)和分解炉是其工艺环节中的主要设备。

工业窑炉和分解炉是目前新型干法水泥生产工艺NO_x排放的两大主要来源，水泥窑炉总体NO_x排放水平较高，原始排放超过1000mg/Nm³。统计数据显示，水泥工业2017年的NO_x排放量占到了全国NOx排放总量的10-12％，是我国雾霾天气的重要成因之一，严重危害大气环境和人类健康。由此可见，实现水泥窑炉低NO_x排放对于大气污染治理具有重要战略意义。

工业窑炉是水泥熟料最终烧成装置，由于窑内为气固堆积式传热，传热效果较差，为了得到高质量水泥熟料，窑头煅烧气体温度高达1800℃，造成工业窑炉热力型NO_x排放极高，占到所有热力型NO_x排放的80％以上。而且，鉴于工业窑炉高温煅烧工艺的特点，此部分热力型NO_x的生成无法避免。该部分NO_x生成后将随烟气进入分解炉中。

分解炉是水泥生料分解装置，水泥生料在分解炉内分解需要吸收大量热量，这部分热量依靠煤燃烧提供，分解炉内燃烧需要的给煤量高于工业窑炉燃烧所需的给煤量(占所有给煤量的60％左右)，燃料燃烧过程中释放大量燃料型NO_x，使得分解炉中的NO_x进一步增加。

目前，水泥工业主要采用的低氮技术包括低氮燃烧器技术、分级燃烧技术以及二次脱硝技术。

低氮燃烧器技术应用于工业窑炉设备，水泥工业低氮燃烧器技术经历了单通道喷煤管、三通道喷煤管到四通道喷煤管的发展历程。从其发展历程来看，低氮燃烧器技术集中于燃烧器结构以及风、煤的配比，通过调整和优化燃烧器内部风道结构、以及内风/外风/送煤风的比例，大幅减少一次风(送煤风)的用量，从而实现NO_x的减排。实际上，受操作控制水平和窑炉工况影响，采用低氮燃烧器技术，NO_x的减排效果有限。

分级燃烧技术应用于分解炉设备，目前已经发展出常温燃料分级技术、空气分级技术以及两者相结合的技术，如中国专利申请201510116169.8、201520038805.5、201611241421.9以及201710569685.5等，分级燃烧技术受到燃料燃烧效率以及其他相关问题的制约，NO_x减排效率只有20％左右，效果也非常有限。

二次脱硝技术应用于分解炉出口后端工艺环节，采用SCR(选择性催化还原)或者SNCR(选择性非催化还原)方法，通过喷入氨水、尿素或者其他还原剂将烟气中的NOx还原成N₂。例如，中国专利申请201210301178.0、201210165337.9、201410395649.8和201310188069.7等。SNCR技术的NOx减排效率在60％左右，而SCR技术的NO_x减排效率可达80％以上。不过，SNCR存在氨逃逸的二次污染等问题，而SCR技术的投资和运行成本非常昂贵，经济性较差。

现有技术存在如下缺陷：