本發(fā)明屬于水泥熱工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種噴旋疊加多點(diǎn)來(lái)料再循環(huán)型分解爐。
背景技術(shù)：
目前新型干法水泥發(fā)展迅速，對(duì)能源的消耗和依賴依然強(qiáng)勁，采用價(jià)格低廉的劣質(zhì)煙煤作為水泥熟料煅燒用燃料勢(shì)在必行，在無(wú)煙煤資源豐富的地區(qū)，采用無(wú)煙煤作為水泥煅燒的燃料也在進(jìn)行中。因此，有必要對(duì)低質(zhì)煙煤以及無(wú)煙煤的燃燒特性進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上開發(fā)出性能優(yōu)良的預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，適應(yīng)低質(zhì)煙煤和無(wú)煙煤的煅燒要求。
新型干法水泥生產(chǎn)中原燃料的有害成分會(huì)造成分解爐內(nèi)結(jié)皮等危害，造成熟料產(chǎn)質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率的降低，甚至可能造成安全事故。預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)是新型干法水泥熟料生產(chǎn)的核心裝備，預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的核心設(shè)備是分解爐。自上世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)，分解爐雖已得到了迅速發(fā)展，但如何在分解爐中合理布局和匹配風(fēng)、煤、料，使燃料在生料濃度很高的分解爐內(nèi)穩(wěn)定、完全燃燒，使?fàn)t內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，不產(chǎn)生局部高溫，并在很短時(shí)間內(nèi)完成生料碳酸鈣分解，并且操作彈性大，對(duì)不同煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)等等，仍然是困擾行業(yè)的問(wèn)題。
另外，在高海拔地區(qū)，大氣壓力低對(duì)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)尤其是熱工系統(tǒng)的影響較大，例如，燃料燃燒特性變化很大，對(duì)料懸浮、熱交換、氣力輸送、物料烘干等的影響很大，對(duì)預(yù)熱器系統(tǒng)的隔熱保溫以及回轉(zhuǎn)窯表面的散熱也有很大的影響。
因此，目前國(guó)內(nèi)外實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的主流預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)與高海拔條件下的自然環(huán)境、原燃料的適應(yīng)性還有待進(jìn)一步的提高，操作彈性比較小，生料換熱效果不盡理想，入窯生料分解率一般在90％左右，系統(tǒng)能耗也比較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提出了一種噴旋疊加多點(diǎn)來(lái)料再循環(huán)型分解爐，該分解爐使用低質(zhì)煤或無(wú)煙煤作為燃料，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠使得燃料在分解爐內(nèi)的完全燃燒，不產(chǎn)生局部高溫，保證分解爐安全運(yùn)行。進(jìn)一步地，本發(fā)明強(qiáng)化了生料在分解爐內(nèi)的有效換熱，提高了碳酸鹽 的分解率。更進(jìn)一步地，本發(fā)明消除了由于原料揮發(fā)性組分偏高造成的系統(tǒng)結(jié)皮的問(wèn)題。此外，本發(fā)明還解決了分解爐在不同海拔高條件下對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)性問(wèn)題。另外，本發(fā)明降低出爐NOx的起始濃度。
本發(fā)明提出的一種噴旋疊加多點(diǎn)來(lái)料再循環(huán)型分解爐，包括分解爐主體、鵝頸管和物料分離及循環(huán)裝置，其中，分解爐主體、鵝頸管和物料分離及循環(huán)裝置依次連接，來(lái)自回轉(zhuǎn)窯的煙氣經(jīng)窯尾煙室后進(jìn)入分解爐主體，再經(jīng)鵝頸管進(jìn)入CN旋風(fēng)筒；
CN-1旋風(fēng)筒下料口中的全部物料、CN-2旋風(fēng)筒下料口中的部分物料以及物料分離及循環(huán)裝置中的物料作為物料來(lái)源，進(jìn)入分解爐主體內(nèi)，該分解爐主體在這些物料進(jìn)入到爐內(nèi)的位置處的上下方分別設(shè)置縮口，并在物料進(jìn)入到爐內(nèi)的位置處沿?zé)煔庑羞M(jìn)方向的前端設(shè)置以切線方向進(jìn)入分解爐的三次風(fēng)入口和煤粉入口；
分解爐主體內(nèi)的物料沿?zé)煔夥较蜻M(jìn)入鵝頸管，鵝頸管中的部分物料借助在煙氣中運(yùn)動(dòng)的慣性和離心力進(jìn)入物料分離及循環(huán)裝置，進(jìn)入物料分離及循環(huán)裝置的該部分物料即為所述的物料分離及循環(huán)裝置中的物料，其余物料隨煙氣進(jìn)入CN旋風(fēng)筒；
這里的N表示旋風(fēng)筒的級(jí)數(shù)，各旋風(fēng)筒自上而下排列，最低一級(jí)旋風(fēng)筒用CN旋風(fēng)筒表示，倒數(shù)第二級(jí)旋風(fēng)筒用CN-1旋風(fēng)筒表示，倒數(shù)第三級(jí)旋風(fēng)筒用CN-2旋風(fēng)筒表示，以此類推。
進(jìn)一步地，該分解爐主體包括三次風(fēng)入口、窯尾縮口、煤粉錐體入口、分解爐下錐體、CN-1下部進(jìn)料口、煤粉柱體入口、爐中部下縮口、CN-1中部進(jìn)料口、CN-2中部進(jìn)料口和爐中部上縮口；
爐中部下縮口和爐中部上縮口分別設(shè)置在分解爐主體中部的下端和上端；
分解爐下錐體位于分解爐主體下部，物料分離及循環(huán)裝置中的物料進(jìn)入分解爐下錐體的上部；
三次風(fēng)沿向下傾斜設(shè)置的三次風(fēng)入口從分解爐下錐體的上端以切線方式進(jìn)入分解爐主體內(nèi)部，在爐內(nèi)旋回前進(jìn)，呈旋風(fēng)效應(yīng)；
分解爐的窯尾縮口位于分解爐下錐體的下端，并向下與該窯尾煙室連接；
煤粉錐體入口位于分解爐下錐體上，煤粉柱體入口位于分解爐下錐體和爐中部下縮口之間的分解爐柱體上；煤粉分別從煤粉錐體入口和煤粉柱體入口噴入，每個(gè)入口的兩個(gè)噴煤管以非對(duì)稱方式沿著某一直徑的圓周方向切向噴入，形成旋風(fēng)效應(yīng)；
CN-1下部進(jìn)料口位于分解爐下錐體上方并靠近分解爐下錐體，CN-1中部進(jìn)料口位于爐中部下縮口上方并靠近爐中部下縮口；來(lái)自CN-1旋風(fēng)筒的物料全部從CN-1下部進(jìn)料口進(jìn)入分解爐下錐體上方；或者一部分從CN-1中部進(jìn)料口進(jìn)入分解爐中部下縮口上方，另一部分從CN-1 下部進(jìn)料口進(jìn)入分解爐下錐體上方；
CN-2中部進(jìn)料口位于爐中部下縮口上方并靠近爐中部下縮口，來(lái)自CN-2旋風(fēng)筒的物料從CN-2中部進(jìn)料口進(jìn)入分解爐中部下縮口上方。
更進(jìn)一步地，該鵝頸管包括鵝頸管氨水噴口、防堵式180°彎頭、風(fēng)管和變徑彎頭；其中，
鵝頸管氨水噴口位于鵝頸管上行管上；
該鵝頸管借助防堵式180°彎頭與分解爐主體上部連接，借助風(fēng)管與CN旋風(fēng)筒連接；
變徑彎頭與CN旋風(fēng)筒水平連接。
此外，所述防堵式180°彎頭用蝸旋式管道轉(zhuǎn)彎裝置代替。
再者，物料分離及循環(huán)裝置包括集料錐體、鎖風(fēng)閥和管道；其中，
鵝頸管中的物料分別進(jìn)入CN旋風(fēng)筒與集料錐體，進(jìn)入集料錐體的物料通過(guò)鎖風(fēng)閥、管道送入分解爐下錐體的上部。
優(yōu)選地，三次風(fēng)入口的傾斜角度為10°～15°。
再者，所述從煤粉錐體入口(104)噴入的煤粉占分解爐用煤量的15％～30％，所述從煤粉柱體入口(107)噴入的煤粉占分解爐用煤量的70％～85％。
另外，CN-2旋風(fēng)筒的下方設(shè)置分料閥，用于調(diào)節(jié)CN-2旋風(fēng)筒下料口中進(jìn)入分解爐主體的物料的比例，和/或CN-1旋風(fēng)筒的下方設(shè)置分料閥，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入CN-1下部進(jìn)料口和CN-1中部進(jìn)料口的物料的比例。
優(yōu)選地，上述分料閥的調(diào)節(jié)比例范圍為0～50％。
另外，分解爐中部上縮口的上部設(shè)置爐主體氨水噴口，和/或在鵝頸管上行管部位設(shè)置鵝頸管氨水噴口。
本發(fā)明的有益效果：
1.本發(fā)明的分解爐主體在結(jié)構(gòu)設(shè)置上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。燃燒效率主要取決于燃燒裝置、燃料自身的特性和自然環(huán)境等因素，而分解爐承擔(dān)燃料燃燒和生料分解的關(guān)鍵任務(wù)。本發(fā)明分解爐主體通過(guò)三個(gè)煙氣縮口、三個(gè)來(lái)料源以及一個(gè)三次風(fēng)和兩個(gè)煤粉的組成的三個(gè)切向旋風(fēng)的設(shè)置，料粉、煙氣和煤粉在爐內(nèi)形成三次噴騰效應(yīng)和三個(gè)旋風(fēng)效應(yīng)，以及噴騰和旋風(fēng)的疊加效應(yīng)，使?fàn)t內(nèi)氣流中的料粉濃度大大高于進(jìn)口或出口濃度，提高爐內(nèi)料氣比，大大延長(zhǎng)了料粉和煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，進(jìn)而提高了換熱效率，提高了煤粉的燃燼率。另外，分解爐為細(xì)長(zhǎng)形狀，由于煤粉燃燒的原因，上部煙氣量較大，氣流較快，有利于煙氣與物料的混合和煤粉的完全燃燒；下部氣流較慢，較大顆粒的生料可在爐的下部再循環(huán)，有利于物料的分解。
2.本發(fā)明對(duì)分解爐窯尾縮口和鵝頸管頂部彎頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)改良，有效防止了高溫物料在關(guān)鍵部位的堆積、堵塞和結(jié)皮，保證了分解爐的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了運(yùn)轉(zhuǎn)率。
3.本發(fā)明采用不同于現(xiàn)有技術(shù)的來(lái)料路徑，將倒數(shù)第三級(jí)旋風(fēng)筒出口的一部分生料(0～50％可調(diào))從分解爐中部送入，首先，利用高溫?zé)煔夂臀锪系拇鬁夭钤黾由系膿Q熱量，有效提高換熱效率；其次，防止了由于使用低質(zhì)煙煤或無(wú)煙煤時(shí)燃燒區(qū)后移造成的分解爐中部局部高溫和結(jié)皮等問(wèn)題的出現(xiàn)，確保分解爐的運(yùn)行安全，為分解爐使用低質(zhì)煙煤或無(wú)煙煤提供了必要的技術(shù)保障；另外，降低分解爐出口溫度，防止了分解爐與最低一級(jí)旋風(fēng)筒出口溫度倒掛的現(xiàn)象，降低了最低一級(jí)旋風(fēng)筒高溫堵塞的幾率。
4.本發(fā)明的物料分離及循環(huán)裝置在直接提高爐內(nèi)固氣比的同時(shí)，強(qiáng)化了換熱效率，既是對(duì)分解爐容積的有效補(bǔ)充，也為有效發(fā)揮分解爐的功能起到了重要的把關(guān)作用。在分解爐煙氣進(jìn)入最低一級(jí)旋風(fēng)筒之前，利用物料在煙氣中運(yùn)動(dòng)的慣性和離心力，將煙氣中的高溫物料分離出一部分(約25％～30％)，經(jīng)收集后送入分解爐內(nèi)再循環(huán)，使未分解的生料和未燃凈的煤粉在分解爐內(nèi)進(jìn)一步換熱和燃燒，在直接提高爐內(nèi)固氣比的同時(shí)，最大限度地提高了生料分解率和煤粉的燃燼率，穩(wěn)定了燒成系統(tǒng)的熱工制度，降低了回轉(zhuǎn)窯的熱負(fù)荷，提高了熟料產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，消除了高溫物料在變徑彎頭底部的堆積、堵塞和結(jié)皮造成的通風(fēng)不暢和系統(tǒng)不穩(wěn)定等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了生產(chǎn)成本。
5.本發(fā)明采用階段燃燒和優(yōu)化燃燒制度的低氮燃燒技術(shù)，還原了出窯煙氣中的部分NOx，抑制了分解爐內(nèi)NOx的產(chǎn)生，有效降低了廢氣中NOx的濃度。
通過(guò)以上技術(shù)手段，使分解爐在容積相同的情況下，提高了爐內(nèi)固氣比，強(qiáng)化了生料的換熱，大大延長(zhǎng)了物料在爐內(nèi)停留時(shí)間，保證了低質(zhì)煙煤和無(wú)煙煤在爐內(nèi)的充分燃燒，使分解爐對(duì)高海拔自然環(huán)境和原燃材料變化的適應(yīng)性增強(qiáng)，熱工制度穩(wěn)定，操作彈性增大。其效果是提高生料分解率3～5個(gè)百分點(diǎn)，提高熟料產(chǎn)量7％～12％；降低熟料分步電耗2.5～4.1kW·h/t；降低預(yù)熱器出口溫度30℃～50℃，降低熟料燒成煤耗2.5～4.1kgce/t；分解爐融入低氮燃燒技術(shù)，降低廢氣中NOx含量100～150ppm。因此，達(dá)到了提高熟料產(chǎn)質(zhì)量、降低能耗和環(huán)保減排的目的。
以1700m海拔高的2500t/d熟料生產(chǎn)線為例，按照年運(yùn)行310天計(jì)算，年增產(chǎn)熟料5.4～9.3萬(wàn)噸，年節(jié)電195～320萬(wàn)千瓦時(shí)，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1930～3190噸，年減少CO2排放量5660～9305噸，年減少SO2排放量52～86噸，年減少NOx排放量180～355噸。年增加利潤(rùn)總額550～920萬(wàn)元以上，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的分解爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
1—分解爐主體：101—三次風(fēng)入口；102—窯尾縮口；103—方圓變換管；104—煤粉錐體入口；105—分解爐下錐體；106—C4下部進(jìn)料口；107—煤粉柱體入口；108—爐中部下縮口；109—C4中部進(jìn)料口；110—C3中部進(jìn)料口；111—爐中部上縮口；112—分解爐主體氨水噴口。
2—鵝頸管：201—膨脹節(jié)；202—鵝頸管氨水噴口；203—防堵式180°彎頭；204—風(fēng)管；205—變徑彎頭。
3—物料分離及循環(huán)裝置：301—集料錐體；302—鎖風(fēng)閥；303—下料管；304—膨脹節(jié)。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明晰，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，本發(fā)明并不局限于附圖和以下實(shí)施例。
本發(fā)明所說(shuō)的旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)最低一級(jí)旋風(fēng)筒是指旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)各級(jí)旋風(fēng)筒自上而下排列的最低一級(jí)旋風(fēng)筒，對(duì)4級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C4，對(duì)5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C5，對(duì)6級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C6。所說(shuō)的預(yù)熱器系統(tǒng)倒數(shù)第二級(jí)旋風(fēng)筒是指旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)各級(jí)旋風(fēng)筒自上而下排列的倒數(shù)第二級(jí)旋風(fēng)筒，對(duì)4級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C3，對(duì)5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C4，對(duì)6級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C5。所說(shuō)的旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)倒數(shù)第三級(jí)旋風(fēng)筒是指旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)各級(jí)旋風(fēng)筒自上而下排列的倒數(shù)第三級(jí)旋風(fēng)筒，對(duì)4級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C2，對(duì)5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C3，對(duì)6級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)是C4。為簡(jiǎn)單起見，在下面的描述中，對(duì)N級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器來(lái)說(shuō)，用CN旋風(fēng)筒代表旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)最低一級(jí)旋風(fēng)筒，用CN-1旋風(fēng)筒代表旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)倒數(shù)第二級(jí)旋風(fēng)筒，用CN-2旋風(fēng)筒代表旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)倒數(shù)第三級(jí)旋風(fēng)筒，其中N表示旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)，可以為大于等于3的自然數(shù)。
本發(fā)明的構(gòu)思是：物料在從CN-1旋風(fēng)筒進(jìn)入CN旋風(fēng)筒之前，先經(jīng)過(guò)分解爐進(jìn)行處理。該分解爐將來(lái)自CN-1旋風(fēng)筒的全部物料和CN-2旋風(fēng)筒的部分物料以及經(jīng)過(guò)該分解爐處理后的部分物料作為來(lái)料源，該分解爐在這些物料進(jìn)入到爐內(nèi)的位置處的上下方分別設(shè)置縮口，并在物料在分解爐內(nèi)運(yùn)行軌跡的前端設(shè)置三次風(fēng)入口和煤粉入口，當(dāng)出窯高溫?zé)煔庾韵露弦試婒v方式進(jìn)入分解爐內(nèi)時(shí)，即可達(dá)到旋風(fēng)效應(yīng)與出窯高溫?zé)煔獾膰婒v效應(yīng)相互疊加的效果，從而使?fàn)t內(nèi)氣流中的料粉濃度大大高于進(jìn)口或出口濃度，提高爐內(nèi)料氣比，大大延長(zhǎng)了料粉 和煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，進(jìn)而提高了換熱效率，提高了煤粉的燃燼率。進(jìn)入分解爐主體內(nèi)的物料沿?zé)煔庑羞M(jìn)方向進(jìn)入鵝頸管，鵝頸管中的部分物料借助在煙氣中運(yùn)動(dòng)的慣性和離心力進(jìn)入物料分離及循環(huán)裝置，其余物料進(jìn)入CN旋風(fēng)筒，物料分離及循環(huán)裝置中的物料作為來(lái)料源之一進(jìn)入分解爐主體內(nèi)。由此本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)噴旋疊加、多點(diǎn)來(lái)料和再循環(huán)。
下面以單系列5級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器所用的分解爐為例說(shuō)明噴旋疊加多點(diǎn)來(lái)料再循環(huán)型分解爐的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
分解爐主體1包括三次風(fēng)入口101、窯尾縮口102、方圓變換管103、煤粉錐體入口104、分解爐下錐體105、C4下部進(jìn)料口106、煤粉柱體入口107、爐中部下縮口108、C4中部進(jìn)料口109、C3中部進(jìn)料口110、爐中部上縮口111和爐主體氨水噴口112。
鵝頸管2包括膨脹節(jié)201、鵝頸管氨水噴口202、防堵式180°彎頭(或蝸旋式管道轉(zhuǎn)彎裝置)203、風(fēng)管204和變徑彎頭205。其中，膨脹節(jié)201可根據(jù)需要設(shè)置。
物料分離及循環(huán)裝置3包括集料錐體301、鎖風(fēng)閥302、管道303以及膨脹節(jié)304。其中，所述物料分離及循環(huán)裝置3的物料分離原理主要包括：煙氣中的粉塵受重力沉降、離心力等固有特征力及慣性的作用而將粉塵收集下來(lái)。所述物料分離及循環(huán)裝置3的集料錐體301包括：上口形狀各異、角度不同的圓錐體、多邊形錐體等。其中，膨脹節(jié)304可根據(jù)需要設(shè)置。
分解爐主體1、鵝頸管2和物料分離及循環(huán)裝置3之間依次連接組成分解爐系統(tǒng)。分解爐的窯尾縮口102向下與窯尾煙室連接，變徑彎頭205水平與C5旋風(fēng)筒連接。各部件由鋼板制造，內(nèi)部敷設(shè)耐火材料。
下面結(jié)合圖1從分解爐結(jié)構(gòu)、風(fēng)、煤、料的進(jìn)爐方式以及脫硝方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)介紹。
一、分解爐結(jié)構(gòu)
分解爐主體1的下部與窯尾煙室連接部位設(shè)置第一個(gè)縮口，即窯尾縮口102，使出窯煙氣呈初次噴騰效應(yīng)入爐，形成第一個(gè)燃燒區(qū)，使燃料分解和燃燒。在窯尾縮口102上方設(shè)置方圓變換管103。分解爐主體內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)縮口，即爐中部下縮口108和爐中部上縮口111，使分解爐中的煙氣呈第二次和第三次噴騰效應(yīng)，加速氣流與生料的混合、攪拌過(guò)程，并形成兩個(gè)后續(xù)燃燒區(qū)，在較低的過(guò)剩空氣下使煤粉完全燃燒，加速與生料的熱交換過(guò)程。
分解爐主體1的上部與鵝頸管2連接，鵝頸管的作用是在不增加框架高度的情況下，例如借助防堵式180°彎頭(或蝸旋式管道轉(zhuǎn)彎裝置)203和風(fēng)管204，與旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)最低一級(jí)旋風(fēng)筒進(jìn)行連接，有效利用預(yù)熱器框架的空間，增加分解爐容積，延長(zhǎng)物料在分解爐內(nèi)的停留時(shí)間，提高入窯生料的分解率。
在鵝頸管2向下與旋風(fēng)預(yù)熱器系統(tǒng)最低一級(jí)旋風(fēng)筒與集料錐體301連接，集料錐體301利用物料在煙氣中運(yùn)動(dòng)的慣性和離心力收集出爐煙氣中的部分高溫物料(約占總量的25％～30％)，并將物料通過(guò)鎖風(fēng)閥302、管道303等送入分解爐下錐體105的上部，在分解爐內(nèi)部進(jìn)行再循環(huán)，達(dá)到提高生料換熱效率，提高生料分解率，穩(wěn)定分解爐操作，以及達(dá)到消除變徑彎頭205底部的高溫物料堆積、堵塞和結(jié)皮的目的。
二、風(fēng)、煤、料的進(jìn)爐方式
1.窯氣和三次風(fēng)進(jìn)爐方式
出窯高溫?zé)煔庾韵露贤ㄟ^(guò)窯尾縮口102以噴騰方式進(jìn)入分解爐下錐體105，將分解爐下錐體四周的氣體及料粉和煤粉不斷卷吸進(jìn)來(lái)，向上噴射，造成許多由中心向邊緣的旋渦，形成噴騰效應(yīng)，大大延長(zhǎng)料粉和煤粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，加速各種化學(xué)反應(yīng)。
三次風(fēng)入口101以向下傾斜一定角度(10°～15°)的方式設(shè)置，三次風(fēng)沿三次風(fēng)入口101從分解爐下錐體105的上端以切線方式進(jìn)入分解爐主體1內(nèi)部，在爐內(nèi)旋回前進(jìn)，呈旋風(fēng)效應(yīng)。
三次風(fēng)的旋風(fēng)效應(yīng)與出窯煙氣的噴騰效應(yīng)相互疊加，大幅度延長(zhǎng)料粉在爐內(nèi)的停留時(shí)間，使?fàn)t內(nèi)氣流中的料粉濃度大大高于進(jìn)口或出口濃度，提高了料氣比，進(jìn)而提高換熱效率，加速了各種化學(xué)反應(yīng)。這種進(jìn)風(fēng)方式，一方面使出窯煙氣量與三次風(fēng)量之間獲得平衡，另一方面使得分解爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便了工藝布置，減少了爐內(nèi)結(jié)皮。
2.煤粉進(jìn)爐方式
煤粉分別從煤粉錐體入口104和煤粉柱體入口107噴入，每個(gè)入口的兩個(gè)噴煤管以非對(duì)稱方式沿著某一直徑的圓周方向切向噴入，形成旋風(fēng)效應(yīng)。優(yōu)選地，煤粉錐體入口104噴入的煤粉占分解爐用煤量的15％～30％，煤粉柱體入口107噴入的煤粉占分解爐用煤量的70％～85％。
噴入分解爐下錐體的煤粉與缺氧的窯氣接觸后形成還原氣氛，還原了出窯煙氣中的部分NOx，抑制了分解爐內(nèi)NOx的產(chǎn)生，降低系統(tǒng)的NOx排放濃度。
大部分煤粉在三次風(fēng)上方的分解爐柱體以切向噴入，形成旋風(fēng)效應(yīng)，延長(zhǎng)煤粉進(jìn)入分解爐起始段的停留時(shí)間，使之迅速加熱、起火、預(yù)燃，在富氧條件下立即分解、氧化和燃燒，其熱量迅速傳遞給呈懸浮狀態(tài)的生料，滿足生料分解的要求。
對(duì)低揮發(fā)分的燃煤，采用分解爐專用燃燒器，進(jìn)一步強(qiáng)化風(fēng)、煤混合；根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、分解爐用煤量、煤種和煤質(zhì)的不同，對(duì)噴煤點(diǎn)位置和數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
各進(jìn)煤點(diǎn)與三次風(fēng)的位置密切配合，合理布置。
3.生料進(jìn)爐方式
本發(fā)明采用的來(lái)料路徑與進(jìn)爐方式與傳統(tǒng)的來(lái)料路徑與進(jìn)爐方式不同，本發(fā)明的分解爐生料分別來(lái)自C3、C4和物料分離及循環(huán)裝置3，C3來(lái)料從C3中部進(jìn)料口110進(jìn)入分解爐中部下縮口108上方；C4來(lái)料既可全部從C4下部進(jìn)料口106進(jìn)入分解爐下錐體105上方，也可一部分從C4中部進(jìn)料口109進(jìn)入分解爐中部下縮口108上方，另一部分從C4下部進(jìn)料口106進(jìn)入分解爐下錐體105上方；物料分離及循環(huán)裝置3的來(lái)料從分解爐下錐體105上方進(jìn)入。各點(diǎn)來(lái)料入爐后立即懸浮于噴騰和渦旋層之中，加速與生料的熱交換過(guò)程。
根據(jù)爐用煤質(zhì)、海拔自然環(huán)境的不同，C3和C4各進(jìn)料口的來(lái)料量通過(guò)旋風(fēng)筒之下的分料閥進(jìn)行比例調(diào)整，C3來(lái)料量的比例優(yōu)選為0～50％可調(diào)。當(dāng)爐用煤質(zhì)較好時(shí)，從分解爐下錐體105上方送入C4和物料分離及循環(huán)裝置3來(lái)料的同時(shí)，從分解爐中部下縮口108上方送入分料比例較小的C3來(lái)料，利用C3低溫料與爐內(nèi)高溫氣體形成的大溫差換熱，吸收爐內(nèi)氣體的熱焓，降低分解爐出口溫度；當(dāng)使用低質(zhì)煙煤或無(wú)煙煤時(shí)，將C4和物料分離及循環(huán)裝置3來(lái)料送入分解爐下錐體105上方的同時(shí)，從分解爐中部下縮口108上方送入C3和C4來(lái)料，以更多的吸收爐內(nèi)高溫區(qū)氣體的熱焓，消除由于使用低質(zhì)煙煤或無(wú)煙煤時(shí)主燃燒區(qū)后移造成的局部高溫和結(jié)皮等問(wèn)題，同時(shí)，也降低分解爐出口溫度，有效防止了分解爐與C5旋風(fēng)筒溫度倒掛，以及C5旋風(fēng)筒的高溫堵塞。
各進(jìn)料點(diǎn)與三次風(fēng)、進(jìn)煤的位置進(jìn)行密切配合，合理布置。
根據(jù)前述對(duì)風(fēng)、煤、料進(jìn)入分解爐的方式以及在分解爐內(nèi)的運(yùn)行狀態(tài)可知，本發(fā)明使用的關(guān)鍵技術(shù)為三個(gè)旋風(fēng)(1個(gè)三次風(fēng)、2個(gè)煤粉)、三次噴騰(窯尾縮口、分解爐中部下縮口和爐中部上縮口)和三來(lái)料源(C3、C4、物料分離及循環(huán)裝置)。
三、脫硝方式
出窯煙氣的過(guò)剩空氣系數(shù)較小(一般在1.05～1.10)，在分解爐下錐體噴入爐用煤量的15％～30％，煤粉在缺氧的情況下裂解、燃燒，生成H2、CO和CmHn等還原性氣體，生料中Al2O3和Fe2O3作為催化劑，將出窯煙氣中的NOx置換成N2和H2O等無(wú)害氣體，使預(yù)熱器系統(tǒng)排出的廢氣中的NOx含量降低100～150ppm。在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格的情況下，根據(jù)分解爐溫度的高低，在分解爐中部上縮口的上部，例如爐主體氨水噴口112，或者鵝頸管上行管部位設(shè)置氨水噴入點(diǎn)，例如鵝頸管氨水噴口202，使氨水與NOx反應(yīng)，從而降低NOx排放濃度。
本發(fā)明的分解爐可適用于新建和現(xiàn)有水泥預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的改造，也可用于冶金、化工等行業(yè)中的粉料換熱系統(tǒng)。
下面以海拔1700m、熟料產(chǎn)量2500t/d、熟料熱耗760kcal/kg-cl、熟料分步電耗38kW·h/t-cl的條件為例，對(duì)采用原有分解爐的系統(tǒng)和采用本發(fā)明分解爐的系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了比對(duì)，比對(duì)結(jié)果如下表所示：
按照年運(yùn)行310天計(jì)算，年增產(chǎn)熟料5.4～9.3萬(wàn)噸，年節(jié)電195～320萬(wàn)千瓦時(shí)，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1930～3190噸，年減少CO2排放量5660～9305噸，年減少SO2排放量52～86噸，年減少NOx排放量180～355噸。年增加利潤(rùn)總額550～920萬(wàn)元以上，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益顯著。
以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明。但是，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。