一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法，针对水泥窑的特点，将氢气和氨气按照不同的工况进行管道掺混，并利用现有燃烧器送入窑头一次风

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法


[0001]本专利技术属于氨氢燃烧
，具体涉及一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法
。

技术介绍

[0002]氢气燃烧速度快，可降低烟气中
CO
含量，但火焰存在回火
、
辐射热量小
、
爆炸极限范围广
4.1
％～
74.2
％等风险
。
氨气具有易储存
、
爆炸极限窄
15.70
％～
27.4
％的特点，但火焰反应活性低
、
在空气中不易点燃
、
燃烧难以持续
、NO
x
浓度高等特点
。
如何综合利用氨
、
氢的优势互相融合，成为高温零碳燃料的重要技术路线
。
[0003]目前氨
/
氢气在燃气锅炉
、
燃气轮机
、
燃煤电站
、
内燃机等行业已有应用，试图通过燃料掺混燃烧实现源头降碳
。CN107810365A
介绍了氨气燃烧过程并通过烟气循环脱除
NO
x
的方法；
CN110440251A
介绍了氨气与氨气裂解后的氢气掺混燃烧的控制，重点在液氨的气化和裂解；
CN210656142U
介绍了一种氨裂解制氢装置来辅助氨燃烧，但对于水泥窑并没有普适性
。
[0004]水泥回转窑承担着煅烧熟料的任务，温度高达到
1350
～
1500℃
，主要产生热力学
NO
X
，其氮氧化物量占整个水泥窑炉系统的
60
％左右；分解炉的温度在
1000℃
以下，主要产生的
NO
X
为燃料氮
。
针对整个窑炉系统所产生烟气中的
NO
x
，水泥行业大多采用选择性非催化还原
(SNCR)
脱硝或者选择性催化还原
(SCR)
脱硝技术，通过外加脱硝还原剂
(
一般为氨水
、
尿素等氨基还原剂
)
还原窑尾烟气中
NO
x
，不仅浪费了热量，运营成本也较高
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种水泥窑采氨氢降碳脱硝的方法，充分利用零碳燃料
——
氨和氢优势，使其在实现水泥窑燃料源头降碳的同时，又能有效改善水泥窑中
NO
x
及
CO
的排放
。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法，窑炉系统燃烧稳定后通入氨氢，通入氨氢方法采用以下三种方法中的至少一种：
[0007](1)
窑头高温区，氨氢经由窑头燃烧器一次风进入窑炉，混合后的输送管道内氢气
、
氨气
、
空气的体积分数占比为
a
：
b
：
c
，预混后的管道气体体积分数采用0＜
a
＜3％，
b
＜
(1
‑
25a)/6.36
，
c
＝1‑
a
‑
b
或
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
；
[0008](2)
分解炉三次风入口上方主燃区，氨氢采用管道预混后通入燃烧器固体燃料送风管道进入窑炉，预混后的管道气体体积分数采用
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
，同时
a
＞
b
；
[0009](3)
分解炉三次风入口下方脱硝区，氨氢采用管道预混后通入燃烧器固体燃料送风管道进入窑炉，预混后的管道气体体积分数采用
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
，同时
a
＜
b。
[0010]根据通入窑炉的氨氢对窑头
/
窑尾的热值替代比例，降低原燃料的用量，降低原燃
料中的碳排放
。
[0011]氨氢通过燃烧器进入分解炉三次风入口上方的主燃区柱段时，设一对呈燃烧器
180
°
对称布置，燃烧器与三次风支管入炉方向的夹角为
α
，
α
≤45
°
，且燃烧器布置于三次风旋流方向的下游，高度方向上与水平面所呈角度为
β
，
β
≤20
°
；氨氢通过燃烧器进入分解炉三次风入口下方脱硝区的锥段时，燃烧器至少设一对呈
180
°
对称布置，高度方向上燃烧器呈水平布置
。
[0012]氨氢经由燃烧器一次风进入窑炉时，采用管道预混后再通入一次风管道，或者氨气
、
氢气分别通入一次风管道进入窑炉发生扩散燃烧
。
[0013]气态氢气或氨气采用二级减压装置
。
[0014]所述固体燃料为煤粉
、
石油焦
、
橡胶
、
稻壳
、
木屑固体替代燃料
。
[0015]氢气气源为电解水或市售氢气瓶组
。
[0016]氢气气源及氨气气源上方至少各设一组气体浓度传感器
。
[0017]本专利技术的有益效果是：针对水泥窑的特点，将氢气和氨气按照不同的工况通过智能控制管道中氨氢的组成比例进行管道掺混，并利用现有燃烧器送入窑炉参与燃烧，一方面在确保管道掺混的安全性基础之上适当提高掺混浓度，以提高零碳材料的热值替代，降低碳排放；另一方面通过控制氨氢的相互作用，促进燃料的燃烧，降低燃烧烟气中的
NO
x
及
CO。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法实施例1的示意图
。
[0019]图2是本专利技术分解炉主燃区柱段氨氢进入窑炉的俯视示意图
。
[0020]图3是本专利技术分解炉脱硝区锥段氨氢进入窑炉的俯视示意图
。
[0021]图4是本专利技术分解炉立面上氨氢进入分解炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水泥窑采用氨氢降碳脱硝的方法，其特征在于，窑炉系统燃烧稳定后通入氨氢，通入氨氢方法采用以下三种方法中的至少一种：
(1)
窑头高温区，氨氢经由窑头燃烧器一次风进入窑炉，混合后的输送管道内氢气
、
氨气
、
空气的体积分数占比为
a
：
b
：
c
，预混后的管道气体体积分数采用0＜
a
＜3％，
b
＜
(1
‑
25a)/6.36
，
c
＝1‑
a
‑
b
或
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
；
(2)
分解炉三次风入口上方主燃区，氨氢采用管道预混后通入燃烧器固体燃料送风管道进入窑炉，预混后的管道气体体积分数采用
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
，同时
a
＞
b
；
(3)
分解炉三次风入口下方脱硝区，氨氢采用管道预混后通入燃烧器固体燃料送风管道进入窑炉，预混后的管道气体体积分数采用
a≥3
％，
b
＞
(1
‑
1.33a)/3.65
，
c
＝1‑
a
‑
b
，同时

【专利技术属性】
技术研发人员：杨欢迎，马娇媚，范道荣，李波，高为民，李金明，
申请(专利权)人：中国建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：