[發明專利]多級懸浮預熱器及控制方法、水泥熟料生成設備控制方法

有效

• 申請號: 202010627396.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN112844003B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 蔡軍;任強強;呂清剛;吾慧星
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56;B01D53/83;B01D45/16;B01D45/18;C04B7/43
• 代理公司: 北京金誠同達律師事務所 11651
• 代理人: 湯雄軍

本發明涉及多級懸浮預熱器及其控制方法。該預熱器包括：多級旋風筒裝置，至少包括末級旋風筒、次末級旋風筒及兩者之間的換熱管道，其中：末級旋風筒的入口適于接收來自煙氣產生裝置的煙氣，末級旋風筒的下料出口與煙氣產生裝置相通在多級懸浮預熱器的上下兩級旋風筒之間，下級，旋風筒出口的煙氣通過換熱管道通入上級旋風筒；設置于至少一個換熱管道上的預熱器給煤點，適于通過所述預熱器給煤點向多級懸浮預熱器供煤；和級間旋風分離器，設置在對應的上下兩級旋風筒之間，所述級間旋風分離器的入口、下料管道和出口煙道分別與下級旋風筒出口的換熱管道、煙氣產生裝置的分離料入口和上級旋風筒的入口相通，其中：至少一個預熱器給煤點在煙氣流動方向設置于所述級間旋風分離器的上游。本發明還涉及多級懸浮預熱水泥窯爐系統的控制方法。

技術領域

本發明的實施例涉及氮氧化物排放控制領域，尤其涉及一種多級懸浮預熱器及其控制方法，一種水泥熟料生成設備，一種多級懸浮預熱水泥窯爐系統的控制方法。

背景技術

目前，國內外普遍采用的水泥生產工藝為新型干法水泥生產工藝，其中回轉窯和分解爐是其工藝環節中的主要設備。

回轉窯是水泥熟料最終燒成裝置，由于窯內為氣固堆積式傳熱，傳熱效果較差，為了得到高質量水泥熟料，窯頭煅燒氣體溫度高達1800℃，這造成回轉窯熱力型NO_x排放極高，占到所有熱力型NO_x排放的80％以上。而且，鑒于回轉窯高溫煅燒工藝的特點，此部分熱力型NO_x的生成無法避免。

分解爐是水泥生料分解裝置，水泥生料在分解爐內分解需要吸收大量熱量，這部分熱量依靠煤粉燃燒提供，因此分解爐內燃燒需要的給煤量高于回轉窯燃燒所需的給煤量(占所有給煤量的60％左右)，使得分解爐內的燃料型NO_x排放較高。

回轉窯和分解爐是目前新型干法水泥生產工藝NO_x排放的兩大主要來源，造成水泥窯爐總體NO_x排放處于較高水平，原始排放超過1000mg/Nm³。統計數據顯示，水泥工業2017年的NO_x排放量占到了全國NO_x排放總量的10-12％，嚴重危害大氣環境和人類健康。由此可見，實現水泥窯爐低NO_x排放對于大氣污染治理具有重要戰略意義。

水泥窯爐采用的低氮脫硝技術包括低氮燃燒器、選擇性非催化還原 (SelectiveNon-catalytic Reduction，SNCR)、選擇性催化還原(Selective catalytic Reduction，SCR)、燃燒和流場優化、以及分級燃燒等。低NO_x燃燒器主要用于回轉窯，但由于回轉窯固有的高溫煅燒工藝(水泥熟料燒成溫度在1350℃左右，而煤粉燃燒溫度高達1800℃以上，產生大量熱力型NO_x)，加之回轉窯生產工況多變，其NO_x減排效果有限，仍然需要與其他低NO_x技術配合使用。SNCR是目前水泥工業采用較多的一種脫硝技術，最大脫硝效率可以達到50％左右，主要采用向分解爐或者分解爐出口煙道噴灑氨水或者尿素的形式實現NO_x的還原，由于其有效運行溫度在800-1100℃范圍內，因此噴灑位置只能位于分解爐與C5 旋風筒之間的煙道上，極大限制了該技術在其他工藝環節中的應用；另外，SNCR 存在氨水消耗量大、運行費用高以及氨逃逸帶來的二次環境污染問題。總體看來，脫硝效果強烈依賴于噴氨量的SNCR技術已經無法適應和滿足日益嚴苛的排放標準和環保要求。

SCR技術目前常用的催化劑反應溫度在300～400℃之間，而這個溫度范圍對應的水泥工業環節剛好處于C1旋風筒出口位置，該處煙氣含塵量非常高，對催化劑沖刷磨損較大，催化劑堵塞風險也比較大，同時各種有害成分引起的催化劑中毒也較為嚴重。SCR技術雖然可以達到90％以上的脫硝效率，但其高昂的投資成本，加上催化劑失效后更換帶來的巨大運行和維護成本都是企業難以承受的。