[发明专利]一种实现水泥分解炉高效燃烧暨低NOx排放的分风燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及分解炉内高效燃烧暨低NOx排放的分风燃烧装置，该装置既能提高分解炉内煤粉的高效燃烧和降低NOx排放，还能提高生料出分解炉的碳酸盐分解率。 

背景技术

水泥生产是一高耗能，高污染行业。其目前能源消耗总量巨大，已占建材行业的78％以上。国民经济的快速发展带动了水泥行业的快速发展，其生产的水泥总量远远领先于世界水平，但水泥的单位能耗与发达国家相比依然存在很大的差距。氮氧化物等污染物的排放是继火力发电、汽车尾气之后的第三排放大户。 

目前，水泥行业通过自主探索研究和引进国外先进生产技术，在新型干法水泥生产方面取得了长足的进步。紧紧跟随“十二五”提出的政策，降低水泥生产能耗，烟煤的燃烧向无烟煤及煤矸石等低劣质煤转化，降低污染物的排放及其余热发电等。 

在新型干法水泥生产中，分解炉是主要的燃煤设备和NOx排放设备，实现分解炉的高效燃烧和低NOx排放，对水泥生产的节能减排具有十分重要的意义。高效的分风燃烧技术能较好的实现分解炉的高效燃烧和低NOx排放。对其开发高效分解炉具有十分重要的意义。开发高效分解炉：首要为强化固体粉状物与气流的快速混合，使固体粉状物达到良好的分散与均布，加强气固之间的换热，从而为煤粉燃烧和碳酸钙的分解创造良好的反应环境，使其煤粉能充分燃烧、燃烬，碳酸钙在进入回转窑之前分解完全。 

在使用烟煤燃烧向无烟煤及煤矸石等劣质煤作为燃料使用方面，一方面把煤粉磨得更细，提高分解炉的整体温度；另一方面加强气体与燃料的混合，使其达到良好的气固接触状态，同时利用旋流效应，延长气料在分解炉内的滞留时间。除此之外，扩大分解炉炉容也是常采用的技术之一。 

水泥行业产生的主要气体污染物为氮氧化物，其产生方式主要有热力型氮氧化物、燃料型氮氧化物和快速型氮氧化物。热力型氮氧化物的生成是空气中的N₂在高温条件下被氧化生成。其生成速率与温度密切相关，当温度达到1200℃时开始慢慢生成，温度超过1400℃后，其生成速度将急剧加快。水泥生产中，因其回转窑中的燃烧温度高达1800℃及其以上，因此热力型氮氧化物主要在回转窑中大量生成。燃料型氮氧化物主要是燃料中的燃料氮被氧化生成，其为水泥生产中氮氧化物的主要生成源。快速型氮氧化物是在燃料燃烧时，在火焰前端空气中的N与碳氢离子快速反应产生，其生成量极小。 

降低氮氧化物的排放，一是抑制氮氧化物的生成；二是采用还原技术，安装脱硝装置来降低氮氧化物的排放。 

抑制氮氧化物的生成，一方面可以在燃烧前进行处理，即提前对燃料进行脱氮处理；另一方面通过改变燃烧方式，如选用高效、低氮氧化物燃烧器；采用分级燃烧技术(燃料分级燃烧技术、空气分级燃烧技术)等。分级燃烧技术因投资少，易于受生产企业接受，但目前的分级燃烧技术由于设计不佳，普遍存在着燃烬效率低和降氮效果不佳的不足。其主要原因一是还原风量较高，未形成很好的还原气氛，达不到很好的还原效果；二是燃烬风未能强化气固间的混合及料粉的分散、传热。因此开发一种能协同实现高效燃烧、高碳酸盐分解率和低NOx排放的分解炉分风燃烧技术，成为节能减排技术工作者所必须。设计者需考虑产生这一方面的原因，通过调整、优化结构参数和运行参数，使分解炉处于高效运行状态。 

安装脱硝装置，对烟气进行脱硝的方法有选择性非催化还原法(SNCR技术)和选择性催化还原方法(SCR技术)，目前水泥行业采用的是技术成熟、运行可靠的非催化还原脱硝方法。设法降低出分解炉的NOx浓度，将有效降低烟气脱硝成本。 

发明内容

本发明提供了一种既能高效燃烧又能高效降氮的分风燃烧装置，其原理是通过减少还原用风量，降低还原燃烧温度，并形成高还原的燃烧气氛，降低NOx生成量，并大幅还原已生成的NOx；适量的高速冷风加速燃烬风与分解炉内携带可燃物高含尘气流的混合，加速未燃烬可燃物的燃烧和气流中生料粉的进一步分散、传热和碳酸盐的分解。 

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：