[发明专利]多级悬浮预热器及控制方法、水泥熟料生成设备控制方法

说明书

本发明涉及多级悬浮预热器及其控制方法。该预热器包括：多级旋风筒装置，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：末级旋风筒的入口适于接收来自烟气产生装置的烟气，末级旋风筒的下料出口与烟气产生装置相通在多级悬浮预热器的上下两级旋风筒之间，下级，旋风筒出口的烟气通过换热管道通入上级旋风筒；设置于至少一个换热管道上的预热器给煤点，适于通过所述预热器给煤点向多级悬浮预热器供煤；和级间旋风分离器，设置在对应的上下两级旋风筒之间，所述级间旋风分离器的入口、下料管道和出口烟道分别与下级旋风筒出口的换热管道、烟气产生装置的分离料入口和上级旋风筒的入口相通，其中：至少一个预热器给煤点在烟气流动方向设置于所述级间旋风分离器的上游。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氮氧化物排放控制领域，尤其涉及一种多级悬浮预热器及其控制方法，一种水泥熟料生成设备，一种多级悬浮预热水泥窑炉系统的控制方法。

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％，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。

水泥窑炉采用的低氮脱硝技术包括低氮燃烧器、选择性非催化还原 (SelectiveNon-catalytic Reduction，SNCR)、选择性催化还原(Selective catalytic Reduction，SCR)、燃烧和流场优化、以及分级燃烧等。低NO_x燃烧器主要用于回转窑，但由于回转窑固有的高温煅烧工艺(水泥熟料烧成温度在1350℃左右，而煤粉燃烧温度高达1800℃以上，产生大量热力型NO_x)，加之回转窑生产工况多变，其NO_x减排效果有限，仍然需要与其他低NO_x技术配合使用。SNCR是目前水泥工业采用较多的一种脱硝技术，最大脱硝效率可以达到50％左右，主要采用向分解炉或者分解炉出口烟道喷洒氨水或者尿素的形式实现NO_x的还原，由于其有效运行温度在800-1100℃范围内，因此喷洒位置只能位于分解炉与C5 旋风筒之间的烟道上，极大限制了该技术在其他工艺环节中的应用；另外，SNCR 存在氨水消耗量大、运行费用高以及氨逃逸带来的二次环境污染问题。总体看来，脱硝效果强烈依赖于喷氨量的SNCR技术已经无法适应和满足日益严苛的排放标准和环保要求。

SCR技术目前常用的催化剂反应温度在300～400℃之间，而这个温度范围对应的水泥工业环节刚好处于C1旋风筒出口位置，该处烟气含尘量非常高，对催化剂冲刷磨损较大，催化剂堵塞风险也比较大，同时各种有害成分引起的催化剂中毒也较为严重。SCR技术虽然可以达到90％以上的脱硝效率，但其高昂的投资成本，加上催化剂失效后更换带来的巨大运行和维护成本都是企业难以承受的。