[发明专利]一种实现预分解窑难燃煤高效燃烧暨低NOx排放的分级燃烧技术

说明书

一种实现预分解窑难燃煤高效燃烧暨低NO_x排放的分级燃烧技术，在预分解窑系统连通回转窑与分解炉的窑尾烟室上部设置一组四角切圆布置的蒸汽‑煤粉喷管，通过蒸汽‑煤粉喷管，将一定量的源自余热锅炉的高温高压水蒸气及一定量的分解炉用煤同步喷入到窑尾烟室内。水蒸气与煤粉在高温条件下发生水煤气反应，水煤气反应产物参与煤粉燃烧及NO_x还原反应，将有效改善炉内难燃煤的燃尽性能，提高煤粉燃尽率、生料分解率以及NO_x还原率。

技术领域

本发明涉及水泥生产预分解窑低氮燃烧技术领域，是一种实现预分解窑难燃煤高效燃烧暨低NO_x排放的分级燃烧技术，该发明能够协同提高分解炉内难燃煤空气分级燃烧燃尽率、生料分解率及NO_x还原率。

背景技术

水泥生产作为国民经济发展不可或缺的基础性产业，耗煤量、NO_x排放量巨大，仅次于火力发电行业。随着节能减排国策的强力推进和生态文明建设的实施，水泥生产节能减排工作面临着新的要求和挑战。

结合国家能源利用新常态，为降低熟料烧成成本，水泥生产用煤已逐渐由高价易燃优质烟煤向低价的难燃煤(混煤、无烟煤等)转变，预分解窑系统煤质的转变引起了煤粉燃尽率低、生料分解率低、降氮成本高等一系列的亟待解决的问题。低成本实现预分解窑难燃煤的高效燃烧和低NO_x排放，对推进水泥生产节能减排工作具有十分重要的意义。

新型干法水泥生产过程中排放的NO_x，以NO为主，主要产生于回转窑中，少量生成于分解炉中。回转窑生成的NO_x随高温烟气通过窑尾烟室和上升烟道进入到分解炉中。现有水泥生产降氮技术分为烟气脱硝技术及低氮燃烧技术。其中，以选择性非催化还原技术(SNCR)为主的烟气脱硝技术脱硝成效显著，在新型干法水泥生产工艺中获得了广泛应用，然而大量还原剂(尿素、液氨)的使用不仅大幅增加了熟料生产成本，而且还增加了氨的逃逸量。

分解炉空气分级低氮燃烧技术，是通过分级供风的方式将炉内分成主燃区和燃尽区实现低氮燃烧的。主燃区煤粉缺氧低温燃烧，产生还原性气氛，以抑制NO_x生成，并还原烟气中的NO_x，降低分解炉出口烟气中的NO_x浓度，实现烟气脱硝成本的大幅降低。然而，现有的研究成果及技术应用表明，空气分级燃烧技术会导致炉内煤粉燃尽率和生料分解率一定程度地下降，且其下降程度与降氮幅度及煤种的燃烧特性紧密相关：随着降氮幅度增大，煤粉燃尽率和生料分解率下降程度更大；相同运行参数下，随着煤种燃烧特性的变差，分级燃烧降氮效果变差，煤粉燃尽率、生料分解率降幅更大。

因此，协同提高分解炉内难燃煤空气分级燃烧燃尽率、生料分解率及NO_x还原率，成为水泥生产节能减排工作之必须。

发明内容

本发明设计出了一种实现预分解窑难燃煤高效燃烧暨低NO_x排放的分级燃烧技术，其主要目的在于协同提高分解炉内难燃煤空气分级燃烧燃尽率、生料分解率及NO_x还原率，其技术方案如下：

在预分解窑系统连通回转窑与分解炉的窑尾烟室上部设置一组四角切圆布置的蒸汽-煤粉喷管，通过蒸汽-煤粉喷管，将一定量的源自余热锅炉的高温高压水蒸气及一定量的分解炉用煤同步喷入到窑尾烟室内。喷入到窑尾烟室中的水蒸气与煤粉在窑尾烟室及分解炉内高温条件下发生水煤气反应，水煤气反应产物参与煤粉燃烧及NO_x还原反应，协同提高了煤粉燃尽率、生料分解率以及NO_x还原率。

难燃煤分级燃烧技术主要燃烧反应方程式如下：

①C(固)+O₂(气)→CO₂(气)

②2C(固)+O₂(气)→2CO(气)