[发明专利]一种带外置扩容降氮组合式分解炉及其使用方法

说明书

本发明公开了一种带外置扩容降氮组合式分解炉及其使用方法，包括分解炉和扩容装置，所述扩容装置包括回转窑连接管、扩容器、燃尽炉，所述燃尽炉连接在分解炉的下方，所述回转窑连接管连通回转窑和扩容器，所述扩容器与燃尽炉连通，该扩容器上设有第一进风口，该第一进风口下方设有喷煤点，所述回转窑连接管和燃尽炉上也分别设有喷煤点，其中燃尽炉上设有第二进风口，所述分解炉中设有下料口，该下料口连通回转窑连接管将分解炉中的颗粒物向下沉淀后通至回转窑中。本发明的分解炉可提高熟料生产台产，且降低氮氧化物的排放浓度，减少甚至不使用氨水。

技术领域

本发明涉水泥熟料生产技术领域，具体属于一种带外置扩容降氮组合式分解炉及其使用方法。

背景技术

分解炉是预分解系统的核心，其功能的发挥直接影响回转窑系统的产质量。分解炉内主要完成燃料燃烧、碳酸盐分解、气固两相的输送、混合(分散)、换热、传质等一系列过程，并且伴有物料浓度、颗粒粒径的变化以及气体流量、成分和温度场的变化。分解炉的结构形式多种多样，到目前为止，国际上各种类型的分解炉已有30多种，大体上可分为喷腾型、流态化型、管道型和旋流型等四类，并通过各种组合变化产生各种型式的分解炉。就其总体性能而言，均能满足生料分解和煤粉燃烧的要求，但各有其特点及优缺点。天津院主导研发的双喷腾的TDF炉，对其进行了大量的研究工作，根据燃料的燃烧特性与预分解系统开发设计的相关性研究，在国内众多现场均有较好的应用。

现有的分解炉结构如图3和图4所示，回转窑直接连通到分解炉底部，窑尾烟气直接进入分解炉，并通入空气，加入生料、煤粉进行反应，物料之间在炉内流场中产生相对运动，从而达到高度分散、均匀混合和分布、迅速换热、延长物料在炉内的滞留时间，达到提高燃烧效率、换热效率和入窑物料碳酸盐分解率的目的。分解炉坐落窑尾烟室之上，炉与烟室之间缩口在尺寸优化后可不设调节阀板。炉中部设有缩口，保证炉内气固流产生第二次“喷腾效应”。炉的两个三通道燃烧器分别设于三次风入口上部或侧部，以便入炉燃料斜喷入三次风气流之中迅速起火燃烧。顶部设有气固流反弹室，使气固流产生碰顶反弹效应，延长物料在炉滞留时间。分解炉早期设计中考虑承担预分解窑系统中的燃烧、换热和碳酸盐分解任务。对分解炉的结构要求为改善炉内气、固流动方式，合理组织炉内流场。早期分解炉主要的设计目的是为了分解生料中的碳酸盐，而分解热主要由燃料(煤粉)在炉燃烧后提供热量。但是一方面随着生产提产的需求，原设计分解炉参数已无法满足长期稳定运行的要求；另一方面煤粉燃烧过程中会产生大量的NOx，随着环保排放要求的日益严格，原分解炉不可避免的需采用相应的脱硝方案进行优化以适应新的排放要求。

国内外水泥行业大多采用低氮燃烧、选择性非催化还原(SNCR)脱硝及选择性催化还原(SCR)脱硝相结合的技术。低氮燃烧主要包括窑头采用低NOx燃烧器，NOx减排水平可达10-30％；采用SNCR技术，可实现系统的NOx减排50％，但存在氨逃逸，造成大气二次污染，氨水浪费大，运行成本高等问题。使用SCR技术，系统NOx减排水平达到80％，具有脱硝效率高，氨利用率高，运行费用低，技术成熟可靠等优点，但一次性投资较高，限制了其在水泥行业的广泛应用。当前主流的上述三种脱硝方式，均有其优缺点，或脱硝效率偏低，无法满足环保要求，或投资晕车成分较高，无法实现经济的可持续运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带外置扩容降氮组合式分解炉，该分解炉解决的关键问题有：一是燃料与空气协同组合式分级燃烧技术突破现有单一空气分级燃烧或单一煤粉分级燃烧的瓶颈，最大幅度的提高脱硝效率。根据水泥窑系统的特点，利用风、煤、料的协同设计，形成梯度分布燃烧环境，脱除回转窑内产生的氮氧化物、抑制分解炉内生产的氮氧化物，发挥分解炉分级燃烧的脱硝功能，降低烟气的氮氧化物浓度；二是提高分级燃烧状态下窑系统工况的稳定性。本发明系统地分析分级燃烧状态下对窑系统工况可能产生不利影响的因素并进行针对性研究和设计，通过研究燃料燃烧特性、以解决分解炉锥部容易结皮的问题。通过研究分级燃烧条件下分解炉温度、压力的变化规律以及窑炉用风的匹配，提高窑炉系统运行工况的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：