【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水泥工业烟气脱硝，尤其涉及一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统与工艺。
技术介绍
1、氮氧化物是化石燃料与空气在高温燃烧时产生的气体，具有很强的毒性。氮氧化物排放影响大气质量，对人类生存环境与健康有严重的危害。水泥工业是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。目前，煤粉是水泥窑炉煅烧的常用燃料，水泥窑烟气中nox主要是回转窑和分解炉内煤粉燃烧过程中产生的。水泥回转窑内nox的类型主要为热力型nox，即高温下助燃空气中的n2氧化产生的nox。当燃烧过程中，烟气温度越高，热力学nox的生成速度越快。水泥熟料的煅烧温度一般高达1350～1450℃，出窑烟气中nox的浓度往往较高，一般为800～1500ppm。回转窑烟气出窑后通过窑尾烟室进入分解炉，降低出窑烟气中nox浓度对于整体上提高自脱硝效率非常重要。
2、分解炉用于实现生料分解、燃料燃烧的功能。分解炉内燃烧产生的nox以燃料型nox为主，燃料nox包括挥发分中的n生成的nox和残留在焦炭中的n生成的nox两个部分。燃料型nox主要与煤粉中n含量和燃烧气氛相关，当煤粉中n含量高时，燃料型nox往往较高。煤粉燃烧过程中，挥发分先快速释放，随后是焦炭的燃烧。挥发分n主要包括hcn、nh3等初期产物，是nox生成的主要前驱物；还有一部分残留在焦碳中的氮，称为焦碳n，它随煤焦的燃烧而释放，一部分直接氧化生成nox，一部分可能以hcn/nh3形式释放后进一步转化生成nox。分解炉内煤粉约占烧成系统总煤粉的60％，燃烧温度一般为900～1100℃，
3、燃料燃烧自脱硝技术为在不外加还原剂(一般为氨水、尿素等氨基还原剂)的条件下，利用控制燃料燃烧特性参数，通过燃烧过程中形成的中间产物抑制nox形成的燃烧技术。随着环保要求的提高，水泥企业脱硝运营成本进一步增加，提高燃料燃烧自脱硝效率，降低脱硝运行成本减少二次污染是水泥行业当务之急，通过燃烧过程的中间产物还原nox是一种源头减排的环保治理方式，有利于脱硝整体运行成本的降低。中国专利公开号cn111750683a公开了一种可调节还原区氧浓度的分解炉分区组织燃烧自脱硝系统及工艺，其采用部分煤粉在过氧系数小于0.8的强还原区窑气烟道内燃烧产生co，还原出窑烟气中的热力型nox。然而出还原区煤粉中的焦炭和另一部分煤粉在燃尽区继续燃烧，焦炭n随着焦炭燃烧在燃尽区沿程持续转化为nox，而燃尽区已无还原性气氛，使得nox浓度在燃尽区又再次抬升，无法进一步降低nox的排放。
4、综上所述，现有技术存在的问题是：
5、(1)分解炉分级燃烧方法可以还原绝大部分回转窑内产生的热力型nox进行还原，但不能还原分解炉内煤粉自身燃烧产生的燃料型nox。
6、(2)燃料煤粉热解后产生挥发分和焦炭，在贫氧条件下，焦炭起燃和燃烧困难，焦炭随后会在燃尽区继续燃烧，焦炭n又继续生成nox，导致燃料型nox在分解炉延程逐步释放而难以深度脱除。
7、(3)采用分级燃烧后，将分解炉锥体与烟室断开，增加还原区，由于分解器底部没有窑气进入，导致容易塌料进回转窑。
8、随着环保要求的提高，水泥企业脱硝运营成本进一步增加，提高燃料燃烧自脱硝效率、降低脱硝运行成本、减少二次污染是水泥行业当务之急。且通过燃烧过程的中间产物还原nox是一种源头减排的环保治理方式，有利于脱硝整体运行成本的降低。为此提出一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统与工艺。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统与工艺，将分解炉分为气化炉与两级燃烧炉，并通过三次风、煤粉、生料的分级设计，不仅彻底还原了出回转窑烟气中的热力型nox，还使分解炉中部分煤粉提前释放nox并被还原，大幅降低了出炉nox的浓度，实现了深度自脱硝，解决了燃料型nox在分解炉延程逐步释放而难以深度脱除的问题，既提高了自脱硝效率，也不降低分解炉燃料的燃烧速度和生料的完全分解，对于水泥窑烟气高效、低成本脱硝技术推广应用具有重要意义。
2、本专利技术是这样实现的，一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，包括预热器、回转窑、连接回转窑窑尾的窑尾烟室、分解炉、三次风管；
3、所述分解炉包括一级燃烧炉、气化炉、二级燃烧炉，所述一级燃烧炉底部与窑尾烟室连接，所述气化炉底部与一级燃烧炉出口连接，所述二级燃烧炉进风口与气化炉出口连接，所述预热器的末级旋风筒入口与二级燃烧炉出口连接；所述一级燃烧炉上设置一级燃烧炉煤粉喂料点和一级燃烧炉生料喂料点，所述气化炉上设置气化炉煤粉喂料点和气化炉生料喂料点，所述二级燃烧炉上设置二级燃烧炉生料喂料点；
4、所述三次风管包括三次风下支管与三次风上支管，所述三次风下支管与一级燃烧炉下部侧面连接，所述三次风上支管与二级燃烧炉底部连接。
5、优选的，所述一级燃烧炉包括由下至上依次连接的一级燃烧炉底部缩口、一级燃烧炉锥体、一级燃烧炉柱体，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于三次风管下支管上方，一级燃烧炉喂入的煤粉在足量空气中完全燃烧，生成燃料型nox；所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉煤粉喂料点上方。
6、进一步优选的，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于一级燃烧炉锥体上，一级燃烧炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
7、进一步优选的，所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉柱体下部或一级燃烧炉锥体上；所述一级燃烧炉生料喂料点的数量为1个或2个。
8、优选的，所述气化炉包括由下至上依次连接的气化炉锥体、气化炉柱体、气化炉出口风管，所述气化炉生料喂料点位于气化炉煤粉喂料点上方，气化炉喂入的煤粉在极度贫氧高温条件下产生还原性气体，使气化炉形成强还原气氛，还原出回转窑烟气中的nox和一级燃烧炉内产生的燃料型nox。
9、进一步优选的，所述气化炉煤粉喂料点位于气化炉锥体上或气化炉柱体底部，所述气化炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
10、进一步优选的，所述气化炉生料喂料点位于气化炉柱体底部，数量为1个。
11、优选的，所述二级燃烧炉包括由下至上依次连接的二级燃烧炉底部缩口、二级燃烧炉锥体、二级燃烧炉柱体，以及二级燃烧炉进风口蜗壳；所述二级燃烧炉进风口蜗壳与气化炉出口风管连接；所述二级燃烧炉进风口蜗壳的包角为360°，所述二级燃烧炉生料喂料点与二级燃烧炉进风口蜗壳的相对位置为：立面上二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉进风口蜗壳中部位置，水平面上二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉进风口蜗壳顺时针90-270°位置；所述二级燃烧炉进风口蜗壳处的蜗壳式进风，使撒入二级燃烧炉的生料在旋流的出气化炉烟气作用下，先在二级燃烧炉截面上混合均匀，再向上运动。
12、进一步优选的，所述二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉锥体上或二级燃烧炉柱体底部或二级燃烧炉锥体与二级燃烧炉柱体连接处，所述二级燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，包括预热器、回转窑、连接回转窑窑尾的窑尾烟室、分解炉、三次风管；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉包括由下至上依次连接的一级燃烧炉底部缩口、一级燃烧炉锥体、一级燃烧炉柱体，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于三次风管下支管上方，一级燃烧炉喂入的煤粉在足量空气中完全燃烧，生成燃料型NOx；所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉煤粉喂料点上方。
3.根据权利要求2所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于一级燃烧炉锥体上，一级燃烧炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
4.根据权利要求2所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉柱体下部或一级燃烧炉锥体上；所述一级燃烧炉生料喂料点的数量为1个或2个。
5.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉包括由下至上依次连接的气化炉锥体、气
6.根据权利要求5所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉煤粉喂料点位于气化炉锥体上或气化炉柱体底部，所述气化炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
7.根据权利要求5所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉生料喂料点位于气化炉柱体底部，数量为1个。
8.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述二级燃烧炉包括由下至上依次连接的二级燃烧炉底部缩口、二级燃烧炉锥体、二级燃烧炉柱体，以及二级燃烧炉进风口蜗壳；所述二级燃烧炉进风口蜗壳与气化炉出口风管连接；所述二级燃烧炉进风口蜗壳的包角为360°，所述二级燃烧炉生料喂料点与二级燃烧炉进风口蜗壳的相对位置为：立面上二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉进风口蜗壳中部位置，水平面上二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉进风口蜗壳顺时针90-270°位置；所述二级燃烧炉进风口蜗壳处的蜗壳式进风，使撒入二级燃烧炉的生料在旋流的出气化炉烟气作用下，先在二级燃烧炉截面上混合均匀，再向上运动。
9.根据权利要求8所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述二级燃烧炉生料喂料点位于二级燃烧炉锥体上或二级燃烧炉柱体底部或二级燃烧炉锥体与二级燃烧炉柱体连接处，所述二级燃烧炉生料喂料点的数量为1个。
10.根据权利要求8所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述二级燃烧炉进风口蜗壳位于二级燃烧炉锥体上或二级燃烧炉锥体与柱体连接处。
11.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述三次风管还包括三次风涡流室，所述三次风涡流室位于二级燃烧炉底部缩口下方，三次风上支管出口与三次风涡流室进口连接，三次风涡流室为360°蜗壳，出气化炉烟气与进二级燃烧炉的三次风在二级燃烧炉锥体汇合。
12.根据权利要求11所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述三次风涡流室下方设卸料仓和与卸料仓连接的料管，所述料管另一端与窑尾烟室连接，料管上设置锁风阀。
13.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述三次风上支管和三次风下支管上均设三次风阀门。
14.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述预热器的级数为5～7级，末级旋风筒下料管与窑尾烟室连接；倒数第二级旋风筒下料管分别与一级燃烧炉生料喂料点、气化炉生料喂料点、二级燃烧炉生料喂料点连接。
15.一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝工艺，采用权利要求1～14中任一项所述的自脱硝系统，其特征在于，工艺如下：
...【技术特征摘要】
1.一种带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，包括预热器、回转窑、连接回转窑窑尾的窑尾烟室、分解炉、三次风管；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉包括由下至上依次连接的一级燃烧炉底部缩口、一级燃烧炉锥体、一级燃烧炉柱体，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于三次风管下支管上方，一级燃烧炉喂入的煤粉在足量空气中完全燃烧，生成燃料型nox；所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉煤粉喂料点上方。
3.根据权利要求2所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉煤粉喂料点位于一级燃烧炉锥体上，一级燃烧炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
4.根据权利要求2所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述一级燃烧炉生料喂料点位于一级燃烧炉柱体下部或一级燃烧炉锥体上；所述一级燃烧炉生料喂料点的数量为1个或2个。
5.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉包括由下至上依次连接的气化炉锥体、气化炉柱体、气化炉出口风管，所述气化炉生料喂料点位于气化炉煤粉喂料点上方，气化炉喂入的煤粉在极度贫氧高温条件下产生还原性气体，使气化炉形成强还原气氛，还原出回转窑烟气中的nox和一级燃烧炉内产生的燃料型nox。
6.根据权利要求5所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉煤粉喂料点位于气化炉锥体上或气化炉柱体底部，所述气化炉煤粉喂料点的数量为1～4支。
7.根据权利要求5所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述气化炉生料喂料点位于气化炉柱体底部，数量为1个。
8.根据权利要求1所述的带气化炉与两级燃烧炉的分解炉深度自脱硝系统，其特征在于，所述二级燃烧炉包括由下至上依次连接的二级燃烧炉底部缩口、二级燃烧炉锥体、二级燃烧炉柱体，以及二级燃烧炉进风口蜗壳；所述二级燃烧炉进风口蜗壳与气化炉出口风管连接；所述二...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌华，林敏燕，彭学平，武晓萍，代中元，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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