一种应用于水泥窑炉的还原炉及包含其的水泥窑炉系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种应用于水泥窑炉的还原炉及包含其的水泥窑炉系统，包括预热室、分离装置、返料装置、高温燃料集箱和高温燃料管道；分离装置位于预热室和返料装置之间；高温燃料集箱收集分离装置分离的高温焦炭和煤气；高温燃料集箱通过高温燃料管道连通分解炉；所述还原炉采用多循环回路设计。本实用新型专利技术可以降低还原炉整体高度，保证多循环回路间物料流量的均匀性，调整燃料流动阻力从而调整燃料流量，使得每一通道中的燃料流量平衡。使得每一通道中的燃料流量平衡。使得每一通道中的燃料流量平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于水泥窑炉的还原炉及包含其的水泥窑炉系统


[0001]本技术涉及水泥烧成
，特别是一种应用于水泥窑炉的还原炉及包含其的水泥窑炉系统。

技术介绍

[0002]我国水泥行业产量大，能耗高，污染物排放高，其NOx排放已成为我国继电力和交通行业之后的第三大排放源。水泥工业低NOx排放控制技术是保证其可持续发展的重要前提，但随着环保压力的不断增大，现有技术已难以满足日益严苛的NOx排放标准。从水泥工业现有脱硝技术的研发现状来看，包括低氮燃烧器、SNCR以及SCR等在内的脱硝技术，在脱硝效率、二次污染、投资成本、运行维护等方面均面临着难题，很难做到效率、环保和成本三者兼顾。随着国家环保政策日趋严格，要求水泥工业实现洁净生产和超低排放的呼声越发高涨，水泥工业面临异常严峻的NOx减排形势，突显出在新型高效脱硝方法与技术工艺方面加大研发的迫切性和和必要性，亟待提出和发展新的高效、环保且成本低廉的NOx减排方法，以突破现有技术面临的瓶颈难题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种应用于水泥窑炉的还原炉及包含其的水泥窑炉系统。实现煤氮原位还原和高温二元还原剂生成过程热量自持，且原位还原炉内温度高、循环物料浓度高，适用煤粉粒径范围宽、煤种适应性好。煤粉经过还原炉转化为由高温半焦和煤气组成的高温气固二元还原剂，煤由单一燃料属性转变为燃料与还原剂双属性，再进入分解炉进行 NOx均相及异相强还原反应，大幅降低水泥窑炉NOx排放。
[0004]本技术的技术方案如下：
[0005]根据一个方面的实施例，提出了一种应用于水泥窑炉的还原炉，包括预热室、分离装置、返料装置、高温燃料集箱和高温燃料管道。
[0006]分离装置位于预热室和返料装置之间；高温燃料集箱收集分离装置分离的高温焦炭和煤气；高温燃料集箱通过高温燃料管道与水泥窑炉系统相连通；所述预热室、分离装置和返料装置构成循环回路，所述还原炉包括至少两个循环回路，或者所述一个循环回路中包含多个分离装置。
[0007]进一步地，预热室底部设有布风装置，用于向预热室内通入流化风，所述布风装置为风室和风帽，或者风管风帽。
[0008]进一步地，每个所述至少两个循环回路的分离装置或者所述多个分离装置的出口汇集到一个高温燃料集箱中。
[0009]进一步地，多个分离装置出口之间通过压力平衡管连接。
[0010]进一步地，预热室用于生成高温的焦炭和煤气；分离装置与预热室连通，在还原炉中生成的较细高温焦炭和煤气从分离装置离开进入高温燃料集箱，再通过高温燃料管道进入分解炉中；较粗的煤粉则被分离装置捕集下来进入返料装置，再由返料装置送回预热室
中。
[0011]进一步地，所述高温燃料管道具有两个或多个出口，分别与水泥窑炉系统连通。
[0012]进一步地，在高温燃料管道中设置有阻力件。
[0013]一种带有还原炉的水泥窑炉系统，包括依次相连的回转窑、分解炉和悬浮预热系统，还包括如上任一所述的还原炉，所述还原炉的高温燃料管道与分解炉燃料入口相连通。
[0014]预热室最外侧为钢壳，内侧为耐火防磨料，底部设有布封装置，布风装置可以是风室和风帽，或者布风装置也可采用风管风帽的形式。分离装置外侧也为钢壳，内侧为耐火防磨料，其主要作用为将离开预热室的大颗粒物料分离下来送回返料装置中，大颗粒物料包括煤粉、煤焦和床料等。返料装置为耐火材料浇筑，返料装置中可以根据需要设置返料风或者耐高温挡板控制返料量。高温燃料集箱外侧为钢壳结构，内侧为耐火防磨料，其主要作用为连接多个分离装置的出口，保证多循环回路间物料流量的均匀性。高温燃料管道外侧为钢壳结构，内侧为耐火防磨料，其主要作用是将高温燃料通入到分解炉中。
[0015]本还原炉的原理如下：流化风通过和风帽(或者风管风帽)进入还原炉，还原炉中装有粒径为0.1～1mm的石英砂或氧化铝小球作为床料，床料的厚度约为300～500mm。流化风中氧含量及流化风量需要根据还原炉的温度进行调整，保证还原炉的温度稳定在 800～1100℃。煤粉由送粉风携带从预热室底部经喷煤管进入预热室，喷煤管出口并与预热室侧壁呈一定角度，使煤粉自上而下进入预热室中，喷煤管出口位置位于床料上平面以下，以便煤粉与床料充分混合。流化风量和送粉风之中的氧气量占煤粉完全燃烧理论氧气量的10～ 30％，煤粉与炽热的床料掺混后在缺氧(强还原性气氛)的环境下发生部分燃烧和气化反应，释放部分热量维持床料的温度，一方面将煤粉中的氮元素还原为氮气，同时生成具有强还原性的高温的焦炭和煤气，高温焦炭和煤气作为分解炉的还原剂，进入分解炉后将还原分解炉中的来自回转窑的NOx，从而显著降低水泥窑炉系统的NOx原始排放。还原炉直径根据流化风和送粉风的风量进行设计，保证流化速度为1.5～5m/s。在还原炉中生成的较细高温焦炭和煤气从分离装置离开进入高温燃料集箱，再通过高温燃料管道进入分解炉中，进行燃烧；较粗的煤粉则被分离装置补集下来进入返料装置，再由返料装置送回预热室中为后续的反应提供热量来源。还原炉的温度可以通过调整给粉量、流化风和送粉风量在800～1100℃的范围内灵活调节。
[0016]还原炉为循环流化床结构，采用多循环回路设计，可以实现在紧凑的空间内将煤粉转化为分解炉还原剂，尤其是还原炉高度较低，节省空间和初投资。每个循环回路的分离器出口汇集到一个高温燃料集箱中(或者可选的方案：多个分离器出口之间通过压力平衡管连接)，保证多循环回路间物料流量的均匀性。高温燃料集箱出口通过高温燃料管道与分解炉燃料入口相连通，还原炉出口为两个或多个，分别与分解炉的多个燃料入口连通，在还原炉出口和分解炉燃料入口连接管路中设置有阻力件，调整燃料流动阻力从而调整燃料流量，使得每一通道中的燃料流量平衡。
[0017]本技术的有益效果如下：
[0018]1)还原炉采用多循环回路设计，可以降低还原炉整体高度。
[0019]2)每个循环回路的分离器出口汇集到一个集箱中(或者可选的方案：多个分离器出口之间通过压力平衡管连接)，保证多循环回路间物料流量的均匀性。
[0020]3)在还原炉出口和分解炉燃料入口连接管路中设置有阻力件，调整燃料流动阻力
从而调整燃料流量，使得每一通道中的燃料流量平衡。
附图说明
[0021]图1一种应用于水泥窑炉的还原炉示意图(1)。
[0022]图2一种应用于水泥窑炉的还原炉示意图(2)。
[0023]图中，1
‑
预热室、2
‑
分离装置、3
‑
返料装置、4
‑
高温燃料集箱、5
‑
高温燃料管道、6
‑
分解炉。
具体实施方式
[0024]下面结合附图及具体实施例详细介绍本技术。但以下的实施例仅限于解释本技术，本技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本技术权利要求的全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于水泥窑炉的还原炉，其特征在于，包括预热室(1)、分离装置(2)、返料装置(3)、高温燃料集箱(4)和高温燃料管道(5)；分离装置(2)位于预热室(1)和返料装置(3)之间；高温燃料集箱(4)收集分离装置(2)分离的高温焦炭和煤气；高温燃料集箱(4)通过高温燃料管道(5)与水泥窑炉系统相连通；所述预热室(1)、分离装置(2)和返料装置(3)构成循环回路，所述还原炉包括至少两个循环回路，或者所述一个循环回路中包含多个分离装置(2)。2.根据权利要求1所述的还原炉，其特征在于，预热室(1)底部设有布风装置，用于向预热室(1)内通入流化风，所述布风装置为风室和风帽，或者风管风帽。3.根据权利要求1所述的还原炉，其特征在于，每个所述至少两个循环回路的分离装置(2)或者所述多个分离装置的出口汇集到一个高温燃料集箱(4)中。4.根据权利要求1所述的还原炉，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳子区，任强强，蔡军，吕清刚，朱建国，杨华伟，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：