一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置的制作方法

1.本发明涉及水泥生产环保设备技术领域，具体为一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置。

背景技术：

2.我国水泥煅烧的燃料基本上采用煤粉，大部分nox来源于回转窑内煤粉燃烧器高温燃烧时产生的热力氮，nox的大量排放会引起酸雨，造成严重的环境污染，目前随着国家对nox排放指标要求越来越严，部分一类地区排放浓度要求nox≤50mg/nm3；目前国内大部分水泥厂采用sncr+分级燃烧的脱硝技术，由于分级燃烧空间受限，分级燃烧部分的脱硝效率只能达到30~40%，加上sncr部分脱硝，最终nox的排放浓度一般只能达到200mg/nm3，难以满足部分地区对于nox≤50mg/nm3的超低排放要求，而且由于喷入的煤无法充分燃烧导致后续分解炉中易结皮堵塞，排放的co浓度超过1000ppm 以上，造成燃料浪费，导致系统热耗增加，另外脱硝吨熟料氨水消耗量大概需5kg,运行费用高。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，以解决背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，包括水煤气气化炉，所述水煤气气化炉的入口处固定连接有水蒸汽管道，所述水煤气气化炉的入口处固定连接有煤粉输送管道，所述水煤气气化炉的前端开设有气化炉涡流混合室，所述气化炉涡流混合室的入口处固定连接有气化炉引风管，所述气化炉引风管上设气化炉引风管高温蝶阀，所述水煤气气化炉的表面固定连接有三次风引风管，所述三次风引风管上固定连接有三次风引风管高温蝶阀，所述水煤气气化炉出口与脱硝还原炉入口固定连接，所述脱硝还原炉的前端开设有还原炉涡流混合室，所述还原炉涡流混合室的入口处固定连接有还原炉引风管，所述还原炉引风管的表面固定连接有还原炉引风管高温蝶阀；所述脱硝还原炉的出口与分解炉的入口固定连接，所述的分解炉入口处固定连接有三次风管，所述水煤气气化炉的表面固定连接有sncr脱硝系统。
5.作为本发明的一种优选技术方案，所述烟室通过气化炉引风管引入高温烟气接入气化炉涡流混合室切向入口，气化炉引风管的表面安装的气化炉引风管高温蝶阀可以调节引入高温烟气的风量。
6.作为本发明的一种优选技术方案，所述气化炉涡流混合室采用蜗壳式设计，旋切风和轴向风成垂直布置，保证物料和烟气的均匀混合，水煤气气化炉的内部产生稳定流场，可以防止结皮，并且保证了水煤气的气化效率。
7.作为本发明的一种优选技术方案，所述还原炉涡流混合室与气化炉涡流混合室反方向布置，从烟室右侧引入一股烟气进入还原炉涡流混合室，来自水煤气气化炉的水煤气和烟气在还原炉涡流混合室内进一步混合，加快了水煤气与nox的反应速度。
8.作为本发明的一种优选技术方案，所述还原炉涡流混合室采用蜗壳式设计，蜗壳上预留还原气接入口，旋切风和轴向风成垂直布置。
9.作为本发明的一种优选技术方案，所述脱硝还原炉鹅颈管采用斜板设计，防止鹅颈管处积灰，减少脱硝还原炉的阻力。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述水煤气气化炉为在线涡流式管道炉，一端与烟室相连，一端与脱硝还原炉相连，水蒸气、煤粉、生料从入口处加入。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述脱硝还原炉为在线涡流式管道炉，一端与水煤气气化炉相连，一端与分解炉相连。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述分解炉顶部设还原气接入口，用于分解炉内原料氮和产生的热力氮脱除。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述水煤气气化炉连接有三次风引风管，所述三次风引风管上安装的三次风引风管高温蝶阀作为调节抽风的比例用的调节装置。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述sncr脱硝系统位于ca和cb旋风筒出口处，ca旋风筒的物料通过三通阀分两股，一股入分解炉，一股入水煤气气化炉。
15.本发明的有益效果是：该用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，通过设置水煤气气化炉，脱硝还原炉，sncr喷氨系统,吨熟料氨水使用量不超过2kg，可以使水泥窑系统达到稳定高产，nox≤50mg/nm3的超低排放标准,经济和环保指标均效果极佳。
附图说明
16.图1为本发明整体装置结构布置图；图2 为本发明水煤气气化炉、脱硝还原炉主体结构图；图3为本发明气化炉涡流混合室结构俯视图；图4为本发明还原炉涡流混合室结构俯视图；图5为本发明脱硝还原炉鹅颈管主视图。
17.图中：1、水煤气气化炉；2、水蒸汽管道；3、煤粉输送管道；4、气化炉引风管；5、气化炉引风管高温蝶阀；6、三次风引风管；7、三次风引风管高温蝶阀；8、还原炉引风管；9、还原炉引风管高温蝶阀；10、气化炉涡流混合室；11、还原炉涡流混合室；12、脱硝还原炉；13、分解炉；14、三通阀；15、三次风管；16、sncr脱硝系统。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1-5，本实施方案中：一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，包括水煤气气化炉1，水煤气气化炉1的入口处固定连接有水蒸汽管道2，水煤气气化炉1的入口处固定连接有煤粉输送管道3，水煤气气化炉1的前端开设有气化炉涡流混合室10，气化炉涡流混合室10的入口处固定连接有气化炉引风管4，气化炉引风管4上设气化
炉引风管高温蝶阀5，水煤气气化炉1的表面固定连接有三次风引风管6，三次风引风管6的上固定连接有三次风引风管高温蝶阀7，水煤气气化炉1出口与脱硝还原炉12入口固定连接，脱硝还原炉12的前端开设有还原炉涡流混合室11，还原炉涡流混合室11的入口处固定连接有还原炉引风管8，还原炉引风管8的上固定连接有还原炉引风管高温蝶阀9；脱硝还原炉12的出口与分解炉13的入口固定连接，的分解炉13入口处固定连接有三次风管15，c5a和c5b旋风筒出口设sncr脱硝系统16，。
20.本实施例中，水煤气气化炉1为在线涡流式管道炉，一端与烟室相连，一端与脱硝还原炉12相连，水蒸气、煤粉、生料从入口处加入；烟室通过气化炉引风管4引入高温烟气接入气化炉涡流混合室10切向入口，气化炉引风管4上安装的气化炉引风管高温蝶阀5可以调节引入高温烟气的风量；气化炉涡流混合室10采用蜗壳式设计，旋切风和轴向风成垂直布置，保证物料和烟气的均匀混合，水煤气气化炉1的内部产生稳定流场，可以防止结皮，并且保证了水煤气的气化效率；还原炉涡流混合室11与气化炉涡流混合室10反方向布置，从烟室右侧引入一股烟气进入还原炉流混合室11，来自水煤气气化炉1的水煤气和烟气在还原炉涡流混合室11内进一步混合，加快了水煤气与nox的反应速度；还原炉涡流混合室11采用蜗壳式设计，蜗壳上预留还原气接入口，旋切风和轴向风成垂直布置；脱硝还原炉12鹅颈管采用斜板设计，防止鹅颈管处积灰，减少脱硝还原炉12的阻力；脱硝还原炉12为在线涡流式管道炉，一端与水煤气气化炉1相连，一端与分解炉13相连；分解炉13顶部设还原气接入口，用于分解炉13内原料氮和产生的热力氮脱除；水煤气气化炉1上连接有三次风引风管6，三次风引风管6上安装的三次风引风管高温蝶阀7作为调节抽风的比例用的调节装置；sncr脱硝系统16位于c5a和c5b旋风筒出口处，c4a旋风筒的物料通过三通阀14分两股，一股入分解炉13，一股入水煤气气化炉1。
21.工作原理：在使用时，请参阅图1-5，从回转窑过来的烟气在烟室处分为三股，其中中间这股烟气经过烟室缩口处的风速控制在为20m/s，产生喷腾效应，其中c4a通过可调式电动阀分料，物料分为两股，一股送入分解炉13，另一股送入水煤气气化炉1的入口，送过来的物料经由扩散式撒料箱进行分散撒料，经由烟气吹散后处于悬浮态，在水煤气气化炉1入口处喷入水蒸气，煤粉，从三次引风管6上引入一小股高温空气入水煤气气化炉1入口处，三次引风管6上设三次引管高温蝶阀7，便于调节引入空气比例，引入的空气用于和少量的煤粉燃烧产生足够的热量，保证水煤气气化炉1中水煤气的气化比例，从烟室右侧引入一股烟气进入气化炉涡流混合室10切向入口，气化炉引风管4上设有气化炉引风管高温蝶阀5，便于调节引入烟气的比例，气化炉引风管4内的风速为15m/s，气化炉涡流混合室10切向入口风速≥15m/s，轴向风速~10m/s，切向风和轴向风在涡流混合室内形成湍流，在湍流的作用下，水煤气气化炉1内的高温水蒸汽、物料、煤粉、空气、烟气进行均匀混合，水煤气气化炉1内发生的石灰石分解反应和水煤气的主要气化反应如下：c+o2=co2caco3=cao+co2↑
c+h2o=co+h2水煤气气化炉1内形成均匀的温度场，温度稳定控制在1000~1200℃，既保证了水煤气的气化效率，又能避免在水煤气气化炉1内出现局部高温而引起的结皮和堵塞现象，并且延长了各种反应物在水煤气气化炉1内停留时间，水煤气气化炉1中物料停留时间约
3.5s，从烟室左侧引入一股烟气进入还原炉涡流混合室11切向入口，还原炉引风管8上设还原炉引风管高温蝶阀9，便于调节引入烟气的比例，脱硝还原炉12涡流混合室与水煤气气化炉1涡流混合室呈反方向布置，还原炉引风管8内风速为15m/s，还原炉涡流混合室11切向入口风速≥15m/s，轴向风速为10m/s,涡流室上预留了其余脱硝还原气接入口，可以引入其它系统产生的还原气，切向风和轴向风在涡流室内形成湍流，在湍流的作用下，有利于来自水煤气气化炉1中的水煤气和烟气在脱硝还原炉12内进一步混合，加快脱硝还原炉12水煤气中还原气体与nox的反应速度，并且延长了烟气在脱硝还原炉12内停留时间，脱硝还原炉12烟气的停留时间约3s,脱硝还原炉12内烟气反应温度控制在900-1050℃之间，还原炉12内的主要反应如下：2co+2no=2co2+n2;2h2+2no=2h2o+n2;脱硝还原炉12内的脱硝率可以达到100%，三次风和脱硝后的烟气全部均送入分解炉13，烟气中多余的水煤气和三次风在分解炉13内继续燃烧反应，用于分解c4a和c4b送入的生料，分解炉13内燃烧产生的燃料氮以及原料中带来的原料氮随着分解炉13内烟气从下部到顶部，在分解炉13顶部引入了还原气，还原气和分解炉13烟气中的nox进行脱硝还原反应，未反应完的nox随着烟气进入了c5筒，剩余的nox通过布置在c5筒顶盖的sncr脱硝系统脱除，从而保证nox达到≤50mg/nm3的超低排放标准。
22.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，包括水煤气气化炉（1），其特征在于：所述水煤气气化炉（1）的入口处固定连接有水蒸汽管道（2），所述水煤气气化炉（1）的入口处固定连接有煤粉输送管道（3），所述水煤气气化炉（1）的前端开设有气化炉涡流混合室（10），所述气化炉涡流混合室（10）的入口处固定连接有气化炉引风管（4），所述气化炉引风管（4）上设气化炉引风管高温蝶阀（5），所述水煤气气化炉（1）的表面固定连接有三次风引风管（6），所述三次风引风管（6）的表面固定连接有三次风引风管高温蝶阀（7），所述水煤气气化炉（1）出口与脱硝还原炉（12）入口固定连接，所述脱硝还原炉（12）的前端开设有还原炉涡流混合室（11），所述还原炉涡流混合室（11）的入口处固定连接有还原炉引风管（8），所述还原炉引风管（8）的表面固定连接有还原炉引风管高温蝶阀（9），所述脱硝还原炉（12）的出口与分解炉（13）的入口固定连接，所述的分解炉（13）入口处固定连接有三次风管（15），所述水煤气气化炉（1）的表面固定连接有sncr脱硝系统（16）。2.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述烟室通过气化炉引风管（4）引入高温烟气接入气化炉涡流混合室（10）切向入口，气化炉引风管（4）的表面安装的气化炉引风管高温蝶阀（5）可以调节引入高温烟气的风量。3.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述气化炉涡流混合室（10）采用蜗壳式设计，旋切风和轴向风成垂直布置，保证物料和烟气的均匀混合，水煤气气化炉（1）的内部产生稳定流场，可以防止结皮，并且保证了水煤气的气化效率。4.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述还原炉涡流混合室（11）与气化炉涡流混合室（10）反方向布置，从烟室右侧引入一股烟气进入还原炉流混合室（11），来自水煤气气化炉（1）的水煤气和烟气在还原炉涡流混合室（11）内进一步混合，加快了水煤气与nox的反应速度。5.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述还原炉涡流混合室（11）采用蜗壳式设计，蜗壳上预留还原气接入口，旋切风和轴向风成垂直布置。6.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述脱硝还原炉（12）鹅颈管采用斜板设计，防止鹅颈管处积灰，减少脱硝还原炉（12）的阻力。7.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述水煤气气化炉（1）为在线涡流式管道炉，一端与烟室相连，一端与脱硝还原炉（12）相连，水蒸气、煤粉、生料从入口处加入。8.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述脱硝还原炉（12）为在线涡流式管道炉，一端与水煤气气化炉（1）相连，一端与分解炉（13）相连。9.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述分解炉（13）顶部设还原气接入口，用于分解炉（13）内原料氮和产生的热力氮脱除。10.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，
其特征在于：所述水煤气气化炉（1）连接有三次风引风管（6），所述三次风引风管（6）上安装的三次风引风管高温蝶阀（7）作为调节抽风的比例用的调节装置。11.根据权利要求1所述的一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，其特征在于：所述sncr脱硝系统（16）位于c5a和c5b旋风筒出口处，c4a旋风筒的物料通过三通阀（14）分两股，一股入分解炉（13），一股入水煤气气化炉（1）。

技术总结

本发明涉及水泥生产环保设备技术领域，尤其为一种用于水泥窑的水煤气气化、还原脱硝的超低排放装置，所述水煤气气化炉的入口处固定连接有煤粉输送管道，所述水煤气气化炉的前端开设有气化炉涡流混合室，所述气化炉涡流混合室的入口处固定连接有气化炉引风管，所述气化炉引风管上设气化炉引风管高温蝶阀，所述水煤气气化炉的表面固定连接有三次风引风管，所述三次风引风管上固定连接有三次风引风管高温蝶阀，所述水煤气气化炉出口与脱硝还原炉入口固定连接。本发明通过设置水煤气气化炉，脱硝还原炉，SNCR喷氨系统,吨熟料氨水使用量不超过2kg，可以使水泥窑系统达到稳定高产，NOx≤50mg/Nm3的超低排放标准,经济和环保指标均效果极佳。果极佳。果极佳。