[发明专利]多级悬浮预热水泥窑炉系统及其控制方法

说明书

本发明涉及多级悬浮预热水泥窑炉系统，包括：回转窑，具有回转窑烟室；分解炉，与回转窑烟室连通；用于预热水泥生料的多级悬浮预热器，多级悬浮预热器至少包括末级旋风筒、次末级旋风筒及两者之间的换热管道，其中：来自分解炉的烟气通入末级旋风筒，且在多级悬浮预热器的上下两级旋风筒之间，下级旋风筒的出口烟气通过换热管道通入上级旋风筒；水泥生料输送管道，与多级悬浮预热器相通；和给煤装置，用于向系统供给煤粉，其中：至少一个换热管道上设有预热器给煤点；所述给煤装置适于通过所述预热器给煤点向多级悬浮预热器供给煤粉。本发明还涉及多级悬浮预热水泥窑炉系统的控制方法。

技术领域

本发明的实施例涉及水泥工业氮氧化物排放控制领域，尤其涉及一种多级悬浮预热水泥窑炉系统及其控制方法。

背景技术

目前，国内外普遍采用的水泥生产工艺为新型干法水泥生产工艺，其中回转窑和分解炉是其工艺环节中的主要设备。

回转窑是水泥熟料最终烧成装置，由于窑内为气固堆积式传热，传热效果较差，为了得到高质量水泥熟料，窑头煅烧气体温度高达1800℃，这造成回转窑热力型NO_x排放极高，占到所有热力型NO_x排放的80％以上。而且，鉴于回转窑高温煅烧工艺的特点，此部分热力型NO_x的生成无法避免。

分解炉是水泥生料分解装置，水泥生料在分解炉内分解需要吸收大量热量，这部分热量依靠煤粉燃烧提供，因此分解炉内燃烧需要的给煤量高于回转窑燃烧所需的给煤量(占所有给煤量的60％左右)，使得分解炉内的燃料型NO_x排放较高。

回转窑和分解炉是目前新型干法水泥生产工艺NO_x排放的两大主要来源，造成水泥窑炉总体NO_x排放处于较高水平，原始排放超过1000mg/Nm³。统计数据显示，水泥工业2017年的NO_x排放量占到了全国NO_x排放总量的10-12％，是我国雾霾天气的重要成因之一，严重危害大气环境和人类健康。由此可见，实现水泥窑炉低NO_x排放对于大气污染治理具有重要战略意义。

我国水泥工业NO_x排放标准(GB4915-2013)规定，重点地区NO_x排放控制水平不高于320mg/Nm³，一般地区不高于400mg/Nm³，一些地方省市地区甚至提出了更高的排放标准。比如江苏省规定水泥工业2019年6月1日前NO_x排放不能高于100mg/Nm³；河南省规定2018年10月前，改造后的水泥企业在基准氧含量10％条件下NO_x浓度不高于150mg/Nm³。

为了满足日益严苛的排放标准，目前大多数水泥企业不得不在分解炉尾部采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术，即以氨水为还原剂还原NO_x，这不仅使得水泥附加成本增加，同时存在氨逃逸，从而带来新的环境污染问题。

除了SNCR技术以外，分解炉燃料/空气分级燃烧技术也一直受到水泥企业的重视。分级燃烧技术，是将分解炉所用煤粉燃料或者燃料燃烧所用的空气进行分级多点配送，在保证燃料燃烧效率的情况下尽可能多的营造出还原性气氛区域，一方面降低NO_x的生成，另一方面将来自窑尾烟室中的NO_x还原成N₂，以达到NO_x减排的目的。

不过，由于不同的水泥分解炉在结构上存在很大差异，而采用的分级燃烧方案往往千篇一律，没有根据炉型做出相应改变和调整，加之现有分级燃烧技术存在的固有缺陷，导致分级燃烧概念虽已提出多年，但在水泥生产中，实际NO_x减排效果却不甚理想，有时候甚至没有效果。