一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统及生产方法技术方案

本发明专利技术涉及水泥熟料烧成系统节能减排技术领域，旨在解决现有技术难以稳定可靠、经济地实现低碳、低氮、节煤生产水泥熟料的问题，提供一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统及生产方法；其中，水泥熟料烧成系统包括多级预热器、脱氮炉、分解炉、以及回转窑，多级预热器中相邻两个预热器之间通过连接管道相连；脱氮炉与分解炉并联布置；脱氮炉顶部与最末级预热器相连，脱氮炉底部与回转窑尾部的窑尾烟室相连；分解炉的顶部布置有若干个生料喂料口，用于喂入经多级预热器预热后的生料，分解炉的底部通过气固分离装置与回转窑尾部的窑尾烟室相连；回转窑连接有第一燃烧器；分解炉内设置有电加热带。本发明专利技术能够大幅降低CO2、NOx排放，且减少煤的消耗。且减少煤的消耗。且减少煤的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统及生产方法


[0001]本专利技术涉及水泥熟料烧成系统节能减排
，具体而言，涉及一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统及生产方法。

技术介绍

[0002]水泥行业作为温室气体CO2、大气污染气体NOx排放大户，以及化石能源(主要是煤)消耗大户。研发、采用新技术、新工艺控制水泥行业CO2、NOx排放，以及减少水泥行业对化石能源(主要是煤)的消耗对于“碳达峰、碳中和”、“大气污染物超低排放”、“提升工业节能减排水平”具有重要的意义。
[0003]以“悬浮预热、窑外分解”为主要特征的水泥熟料生产工艺中：
[0004]CO2排放来源如下：
[0005](1)化石燃料：煤燃烧产生的CO2，约占30％；
[0006](2)主要原料：生料中的石灰石(主要是CaCO3)分解产生的CO2，约占70％。
[0007]NOx排放来源如下：
[0008](1)回转窑内产生的热力型NOx、燃料型NOx；
[0009](2)分解炉内产生的燃料型NOx。
[0010]为控制CO2排放，被公认为对水泥行业碳减排贡献度最大的碳捕集技术路线主要有：
[0011]1、不改造现有水泥熟料烧成系统及生产工艺，直接借鉴电力、化工行业CO2捕集技术：化学吸收法，通过化学反应对生产熟料过程中产生的废气中的CO2进行捕集，由于废气中CO2的浓度很低，仅30％左右，使得此种工艺的单位CO2捕集成本很高，难以大规模工业化运用。
[0012]2、对现有烧成系统进行改造，如钙循环法，全氧燃烧法等，先将废气中的CO2浓度富集到70％以上，再通过化学吸收、物理吸附等方法捕集CO2，这虽然降低了CO2捕集成本，但为了获得CO2浓度达70％以上的富碳气体，需要对烧成系统进行深度改造，使新的系统及其工艺流程与现有相比，变得异常复杂，将明显影响熟料的质量、电耗、能耗及生产稳定性。
[0013]为控制NOx排放，目前采取的主要技术有分级燃烧、选择性非催化还原法SNCR、选择性催化还原SCR等方法。其中分级燃烧由于不使用氨水，不额外增加后期运行成本，仅通过合理组织煤的燃烧方式脱氮而受到推崇，其基本原理为通过煤在还原气氛中燃烧产生CO等还原性介质将从窑内释放出的NOx还原为N2，其工艺实现方式为从分解炉锥部分配出一定炉容作为煤还原NOx的反应空间，或在分解炉与窑尾之间单独设置脱氮炉实现煤的还原燃烧以还原NOx后再进入分解炉。这些分级燃烧脱氮工艺或存在脱氮效率低、或存在额外增加系统阻力导致电耗增加等缺陷。
[0014]水泥熟料生产对煤的消耗主要是窑头回转窑用煤，约占40％，为烧成反应提供热量；窑尾分解炉用煤，约占60％，为碳酸盐分解提供热量。煤粉燃烧既产生燃料型NOx，又产生CO2，若能从源头上大幅度减少煤的使用，使用其它清洁替代能源，将明显减少NOx、CO2的
排放。
[0015]综上所述，目前的技术难以稳定可靠、经济地实现低碳、低氮、节煤生产水泥熟料。

技术实现思路

[0016]本专利技术旨在提供一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统及生产方法，以解决现有技术难以稳定可靠、经济地实现低碳、低氮、节煤生产水泥熟料的问题。
[0017]本专利技术是采用以下的技术方案实现的：
[0018]首先提供一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，
[0019]包括多级预热器、脱氮炉、分解炉、以及回转窑，所述多级预热器中相邻两个预热器之间通过连接管道相连；
[0020]所述脱氮炉与所述分解炉并联布置；
[0021]所述脱氮炉顶部与最末级预热器相连，所述脱氮炉底部与所述回转窑尾部的窑尾烟室相连；
[0022]所述分解炉的顶部布置有若干个生料喂料口，用于喂入经所述多级预热器预热后的生料，所述分解炉的底部通过气固分离装置与所述回转窑尾部的窑尾烟室相连；
[0023]所述回转窑连接有第一燃烧器；
[0024]所述分解炉内设置有电加热带。
[0025]其中：所述最末级预热器是指，在一列多级预热器中，位于最底端的那个预热器。
[0026]由于本专利技术在分解炉内设置有电加热带，通过电能加热分解炉，而并非采用传统工艺通过煤粉燃烧进行加热，因此，本专利技术可以从源头上减少煤的消耗，消除因分解炉用煤燃烧产生的CO2及其燃料型NOx，具体的，生产单位水泥熟料产品，可节约大约50％的化石燃料
‑
煤。由于减少了大约50％的煤的消耗，以及电加热分解炉的设置，生产单位水泥熟料产品，可减少约80％的CO2排放。
[0027]相较于传统水泥熟料烧成系统及生产工艺，由于本专利技术通过电能加热分解炉，因此，不必再提供三次风为分解炉内煤粉燃烧助燃。这简化了工艺流程，省去了三次风管的土建成本，同时这部分风量可全部用于余热发电，生产单位水泥熟料产品，相较于传统工艺余热发电量仅26～32kWh/kg熟料，可大幅度提高115～140％，达60kWh/kg熟料。
[0028]由于煤粉燃烧会产生NOx(氮氧化物)以及CO2，在传统生产工艺中，分解炉内的烟气来源为：煤在分解炉内燃烧产生烟气，以及煤燃烧所需要的助燃空气(三次风)，回转窑内的烟气会流经分解炉，这三者导致了分解炉内产生烟气CO2浓度仅有30％左右，从而导致后面的提纯工艺捕集CO2难度很大；
[0029]而本专利技术通过将脱氮炉与分解炉并联布置，本专利技术的回转窑中的烟气不进入分解炉，回转窑中的烟气流入脱氮炉后直接进入多级预热器，并从第一级预热器顶部的气流出口流出，因此，本专利技术的分解炉中，没有回转窑的烟气，也无需通入三次风，通过电加热的方式，使得分解炉内生料中的碳酸盐受热发生分解反应(CaCO3→
CaO+CO2)产生CO2烟气，从而本专利技术分解炉内生料分解产生的CO2烟气具有很高的浓度(考虑部分漏风，CO2烟气浓度≥95％)，为低成本工业化提纯、捕集CO2创造了稳定可靠的技术条件。
[0030]本专利技术单独设计了脱氮炉，脱氮炉的主要作用为还原来自回转窑内煤粉燃烧产生的高温烟气中的NOx，因此，本专利技术将脱氮炉与回转窑尾部的窑尾烟室相连，将所述脱氮炉
与所述分解炉并联布置，使得回转窑中产生的高温烟气先进入脱氮炉发生反应，再到达多级预热器，确保高温烟气在脱氮炉中停留时间超过5S，以保证脱氮反应时间。与传统分级燃烧脱氮效率仅30～40％相比，由于足够长的还原时间，脱氮效率可提高至50％，这大大减轻了后续脱氮工艺如SNCR的运行成本，并且生产单位水泥熟料产品，可减少约20％的NOx排放。
[0031]作为优选的技术方案：
[0032]所述脱氮炉的炉容与所述回转窑中产生的烟气流量的比值为高温烟气在脱氮炉中的停留时间，应保证该停留时间超过5S，以保证足够的脱氮反应时间，提高脱氮效率。
[0033]作为优选的技术方案：
[0034]所述电加热带均匀布置于所述分解炉的炉壁上。
[0035]分解炉炉壁设置的电加热带通电后，能够产生约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，其特征在于：包括多级预热器、脱氮炉(10)、分解炉(11)、以及回转窑(14)，所述多级预热器中相邻两个预热器之间通过连接管道相连；所述脱氮炉(10)与所述分解炉(11)并联布置；所述脱氮炉(10)顶部与最末级预热器相连，所述脱氮炉(10)底部与所述回转窑(14)尾部的窑尾烟室(25)相连；所述分解炉(11)的顶部布置有若干个生料喂料口，用于喂入经所述多级预热器预热后的生料，所述分解炉(11)的底部通过气固分离装置与所述回转窑(14)尾部的窑尾烟室(25)相连；所述回转窑(14)连接有第一燃烧器(18)；所述分解炉(11)内设置有电加热带(26)。2.根据权利要求1所述的低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，其特征在于：所述电加热带(26)均匀布置于所述分解炉(11)的炉壁上。3.根据权利要求1所述的低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，其特征在于：所述回转窑(14)的头部连接有篦冷机(15)，所述篦冷机(15)的壳体顶部设置废气排出口，所述废气排出口通过管道与AQC锅炉(21)进气口相连，所述AQC锅炉(21)出口与收尘器(22)进口相连，所述收尘器(22)出口与头排风机(23)进口相连，所述头排风机(23)出口与烟囱(24)相连。4.根据权利要求1所述的低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，其特征在于：所述多级预热器中的第一级预热器(1)的气流出口通过管道与SP锅炉(19)相连，所述SP锅炉(19)与高温风机(20)相连。5.根据权利要求1所述的低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系统，其特征在于：所述脱氮炉(10)上设置有若干个第二燃烧器(13)。6.根据权利要求5所述的低碳、低氮、节煤的水泥熟料烧成系...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤跃，刘建，蔡顺华，赵建涛，高敏，杨腾飞，
申请(专利权)人：成都建筑材料工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：