[发明专利]一种低NOx清洁燃烧型石灰生产方法、装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种低NOx清洁燃烧型石灰生产方法、装置及其控制方法，所述生产方法包括：将煅烧生石灰所需要的助燃风分为一次风、再燃风和燃尽风；将一次风从主燃料输入部位的上游输入，使主燃料输入部位所对应的区域形成煅烧生石灰的主燃区；将再燃风输入再燃燃料输入部位所对应的区域，形成位于主燃区下游的再燃区；将燃尽风从再燃燃料输入部位的下游输入，在所述再燃区的下游形成燃尽区，同时将燃料由原来的单位置一次喷入改为上下双位置多次喷入，进一步强化了燃料分级。该石灰生产方法、生产装置及控制方法，通过偏离空燃比当量，可以在NOx产生源头上进行燃烧过程控制以降低NOx含量，解决了石灰生产过程中NOx排放量过高的问题。

技术领域

本发明涉及冶金化工行业的石灰生产设备，特别是NOx排放浓度低的清洁燃烧型石灰生产方法和生产装置。本发明还涉及所述石灰生产装置的控制方法。

背景技术

在冶金化工行业，一般所称的石灰指的是生石灰(CaO)，生石灰是由石灰石(主要成分CaCO₃)在石灰窑内经过950℃～1100℃高温煅烧释放出CO₂后生成。石灰是冶金行业中的重要辅助原料，在炼铁原料烧结、炼铁还原过程、铁水预处理过程及炉外精炼过程中，石灰作为添加剂，起到脱磷、脱硫的作用，其质量的好坏对钢材性能的影响至关重要。

请参考图1，图1为一种典型的双膛石灰窑系统的结构示意图，图中箭头所示为气流方向。

如图所示，以双膛石灰窑(全称麦尔兹并流蓄热式双膛石灰窑)为例，这种石灰窑具有两个窑膛，两个窑膛交替轮流煅烧和预热矿石，在两个窑膛的煅烧带3底部之间设有连接通道6彼此连通，约每隔15分钟换向一次以变换窑膛的工作状态。

在操作时，两个窑膛交替装入矿石，矿石依次经过预热带2、煅烧带3和冷却带4，完成预热、煅烧和冷却过程，石灰石被完全分解成生石灰，最后从窑底排料机构排出。

燃料分别由两个窑膛的上部送入，通过设在预热带2底部的多支喷枪7使燃料均匀地分布在整个窑膛的断面上，使原料矿石得到均匀的煅烧。双膛石灰窑使用的是流体燃料，如煤气、油、煤粉等均可。

助燃空气用助燃风机11通过助燃风管路12从窑的上部送入，助燃空气在与燃料混合前在预热带2先被矿石预热(矿石在加入后处于未煅烧的炉膛内，会被煅烧的炉膛所排出的烟气加热，见下文)，然后煅烧火焰气流通过煅烧带3与矿石并流，使矿石得到煅烧。

煅烧后的废气通过连接两个窑膛的连接通道6沿着另一窑膛的预热带向窑顶排出，在排出的过程中对此窑膛的新加矿石进行预热，以充分回收烟气热量。最终，烟气通过排烟管路9由排烟风机8排出。

冷却风用冷却风机14通过冷却风管路13从冷却风帽5通入窑膛底部，对经过煅烧后的高温生石灰进行逆流换热冷却，经过换热后的冷却风与煅烧后的废气合并后通过连接通道6沿着另一窑膛的预热带向窑顶排出。

两个窑膛共用一套助燃风机11和排烟风机8及其管路系统，窑膛工作状态的切换引起的助燃空气和烟气流向的变换通过两个三通阀10进行换向控制。

在石灰生产工艺中，石灰石受热分解释放出CO₂，此反应属于吸热反应，煅烧过程需要燃烧系统提供大量的热量。石灰窑可以以煤粉为燃料，也可以使用气体燃料，但无论使用何种燃料，均要满足窑内煅烧带950℃～1100℃的煅烧温度，否则会造成石灰石分解速度过慢或者产生过烧现象。高温燃烧会产生大量的NOx，在空气中经氧化后形成酸雨，不但危及人体健康，对环境、森林、建筑均有巨大的破坏作用。