【技术实现步骤摘要】
本公开属于替代燃料利用领域，尤其涉及一种实现水泥窑炉替代燃料分质利用的方法及装置、水泥窑炉。
技术介绍
1、
2、目前利用替代燃料的技术手段主要有分解炉直接喂入法和外挂炉两种技术方式。与煤粉相比，替代燃料具有水分含量较高、尺寸较大、热值较低等特点。将替代燃料直接喂入分解炉后，其加热及蒸发过程时间较长，占据分解炉容积的同时使喂入部位温度骤降，从而影响水泥生料分解。
3、另外，由于替代燃料尺寸相对较大，水分蒸发过程及挥发分的燃烧过程较慢，在炉容有限的条件下替代燃料的燃尽率较低，导致整个水泥窑炉系统的热量替代率(tsr)无法进一步提高。为了提高水泥窑炉的燃料替代率，发展了外挂炉技术，包括热盘炉、阶梯炉以及回转式焚烧炉。这些外挂炉技术对于改善替代燃料的燃烧性能以及提高系统tsr具有一定的作用，但因为上述外挂炉一般都是利用三次风作为助燃风，在结构上需要与分解炉的结构进行深度结合，而且替代燃料燃烧产物中的未燃尽组分，会直接进入分解炉，仍然存在燃烧速率慢、燃尽率低的问题，由于回转窑对替代燃料的燃烧温度、火焰形状具有较高的要求，致使其只局限于窑尾的利用，很难用于回转窑。同时，还需要保证替代燃料悬浮燃烧，若落入料床会引起局部还原气氛，导致硫挥发循环加剧，引起窑内结皮增加，影响熟料质量。此外，替代燃料燃烧产生的灰分对熟料质量也会直接产生影响。
4、目前，回转窑燃料用量占整个水泥窑炉系统的40％，鉴于替代燃料外挂炉处理技术目前存在的问题致使其无法直接普遍应用于回转窑。在这种背景下，如何实现替代燃料在窑头的大比例应用
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本公开提供一种实现水泥窑炉替代燃料分质利用的方法及装置、水泥窑炉，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
2、为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种实现水泥窑炉的替代燃料分质利用的装置，包括：替代燃料进料器；热解炉；活化炉和气固分离单元；
3、其中热解炉上方设置有热解炉入口和第一热值燃料出口，底部设置有半焦颗粒出口，热解炉入口经由管道与气固分离单元的固体颗粒出口相连，并且替代燃料进料器与管道相连，替代燃料和来自气固分离单元的固体颗粒出口排出的固体颗粒各自独立或混合后经热解炉入口进入到热解炉，炉膛内的替代燃料经还原和热解后，得到第一热值燃料和半焦颗粒；
4、活化炉下方设置有活化剂入口、灰分出口、燃料入口、上方设置有气固混合燃料出口，活化剂经活化剂入口进入活化炉，燃料入口与热解炉的半焦颗粒出口相连，半焦颗粒经由燃料入口进入活化炉内被活化剂活化，得到气固混合燃料和灰分，气固混合燃料经气固混合燃料出口排出，部分灰分经灰分出口排出；
5、气固分离单元设置有气固分离单元入口、第二热值燃料出口和固体颗粒出口，气固分离单元入口与活化炉的气固混合燃料出口相连，气固混合燃料在气固分离单元内分离得到第二热值燃料和固体颗粒，第二热值燃料经第二热值燃料出口排出，固体颗粒经固体颗粒出口排出，并经热解炉入口进入热解炉为替代燃料热解提供热量，其中第一热值燃料的热值大于第二热值燃料的热值。
6、在其中的一个实施例中，气固分离单元与替代燃料进料器之间还设置有返料器，返料器设置有返料器入口和返料器出口，固体颗粒经返料器入口进入返料器，再经返料器出口排出并通过热解炉入口进入热解炉。
7、作为本公开的另一个方面，提供了一种水泥窑炉，包括：如上述的替代燃料分质利用装置、分解炉和回转窑；
8、其中分解炉下方侧壁设置有分解炉燃料入口、顶部设置有水泥生料分解物出口，底部设置烟气入口，替代燃料分质利用装置的第二热值燃料出口与分解炉燃料入口相连，用于通过燃烧第二热值燃料为分解炉内的水泥生料分解提供热量，水泥生料分解物经水泥生料分解物出口排出；
9、回转窑一端设置有回转窑燃料入口，另一端通过烟室与分解炉底部烟气入口相连，替代燃料分质利用装置的第一热值燃料出口与回转窑燃料入口相连，用于通过燃烧第一热值燃料为水泥生料分解物在回转窑内的煅烧提供热量。
10、在其中的一个实施例中，替代燃料分质利用装置与回转窑、分解炉为离线设置。
11、在其中的一个实施例中，分解炉设置有三次风入口，三次风入口高于分解炉燃料入口；三次风经三次风入口进入分解炉，为进入分解炉内的燃料燃烧提供氧化剂。
12、在其中的一个实施例中，回转窑的一端还设置有二次风入口，二次风经二次风入口进入回转窑，为进入回转窑内的燃料燃烧提供氧化剂。
13、作为本公开的再一个方面，提供了一种实现水泥窑炉替代燃料分质利用的方法，采用如上述的替代燃料分质利用装置或如上述的水泥窑炉，该方法包括：
14、将来自气固分离单元的固体颗粒与替代燃料相混合后或各自独立进入热解炉，替代燃料在热解炉内发生热解后，得到第一热值燃料和半焦颗粒；
15、半焦颗粒返回至活化炉内，被活化炉内的活化剂活化，得到气固混合燃料和灰分；
16、气固混合燃料经气固分离单元分离后，得到第二热值燃料和固体颗粒，其中固体颗粒进入热解炉内，为替代燃料的热解提供热量。
17、在其中的一个实施例中，替代燃料包括生物质、废纺、塑料片、轮胎胶粒、煤基固废、低阶煤中的至少一种；固体颗粒的温度为700℃～900℃，固体颗粒粒径大于20μm。
18、在其中的一个实施例中，上述方法还包括：
19、将第二热值燃料经烟道通入分解炉的下部进行燃烧，为水泥生料的分解提供热量，得到水泥生料分解物，该水泥生料分解物流入回转窑；
20、将第一热值燃料通入至回转窑内进行燃烧，为水泥生料分解物在回转窑内的煅烧提供热量，得到水泥熟料。
21、在其中的一个实施例中，上述方法还包括：
22、向分解炉内通入三次风，为进入分解炉内的燃料燃烧提供氧化剂，和/或
23、向回转窑内通入二次风，为进入回转窑内的燃料燃烧提供氧化剂。
24、从上述技术方案可以看出，本公开提供的实现水泥窑炉替代燃料分质利用的方法及装置、水泥窑炉至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
25、(1)根据本公开的实施例，替代燃料经过替代燃料进料器喂入管道的与来自气固分离单元分离的固体颗粒进行混合或各自独立进入热解炉内，替代燃料在炉膛内无氧的条件下被固体颗粒加热，以使替代燃料中的挥发分进行析出同时有机物发生热解，生成第一热值燃料和半焦颗粒。其中，半焦颗粒经燃料入口进入活化炉内被活化剂活化，生成气固混合燃料和灰分，其中气固混合燃料包含可燃气和固体颗粒，再通过气固分离单元进行分离，即对气固混合燃料中可燃气、粒径较小的粉状颗粒与粒径相对较大的颗粒进行分离，得到第二热值燃料和粒径相对较大的固体颗粒，其中第二热值燃料包括可燃气和粒径较小的粉状颗粒。对于粒径较大的固体颗粒经气固分离单元的固体颗粒出口排出后，再次经热解炉入口进入热解炉内，为替代燃料的热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实现水泥窑炉的替代燃料分质利用装置，包括：
2.根据权利要求1所述的替代燃料分质利用装置，其中，所述气固分离单元与所述替代燃料进料器之间还设置有返料器，所述返料器设置有返料器入口和返料器出口，所述固体颗粒经所述返料器入口进入所述返料器，再经所述返料器出口排出并通过所述热解炉入口进入所述热解炉。
3.一种水泥窑炉，包括：
4.根据权利要求3所述的水泥窑炉，其中，所述替代燃料分质利用装置与所述回转窑、分解炉为离线设置。
5.根据权利要3所述的水泥窑炉，其中，所述分解炉设置有三次风入口，所述三次风入口高于所述分解炉燃料.入口；
6.根据权利要求5所述的水泥窑炉，其中，所述回转窑的一端还设置有二次风入口，二次风经所述二次风入口进入所述回转窑，为进入所述回转窑内的燃料燃烧提供氧化剂。
7.一种实现水泥窑炉替代燃料分质利用的方法，采用权利要求1或2所述的替代燃料分质利用装置或权利要求3-6中任一项所述的水泥窑炉，所述方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其中：
9.根据权利要求7所述的
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种实现水泥窑炉的替代燃料分质利用装置，包括：
2.根据权利要求1所述的替代燃料分质利用装置，其中，所述气固分离单元与所述替代燃料进料器之间还设置有返料器，所述返料器设置有返料器入口和返料器出口，所述固体颗粒经所述返料器入口进入所述返料器，再经所述返料器出口排出并通过所述热解炉入口进入所述热解炉。
3.一种水泥窑炉，包括：
4.根据权利要求3所述的水泥窑炉，其中，所述替代燃料分质利用装置与所述回转窑、分解炉为离线设置。
5.根据权利要3所述的水泥窑炉，其中，所述分解炉设置有三次风...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱治平，蔡军，杨华伟，湛月平，王俊杰，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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