專利名稱：一種新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法
技術領域：
本發明涉及一種燃煤SO2減排方法，具體地說，是涉及一種新型干法水泥生產系統使用高硫煤時的脫硫固硫減排的燃燒方法。
背景技術：
新型干法水泥生產系統本身就是一套脫硫系統，其生產熟料的主要原料是磨細的碳酸鈣，其燃煤燃燒產生的含SO2廢氣通過的回轉窯窯尾煙室、分解爐及疊加的五級旋風筒系統含有大量的脫硫劑碳酸鈣和強堿性的氧化鈣，雖然經過數十年來國內外眾多科研院所及一線科技人員的不懈努力，但是仍然不得不以限制燃煤中硫的含量、控制硫堿比的技術措施來穩定窯況。然而，目前含硫低的優質煤越來越少，更多的是含硫較高的煤，為降低燃煤含硫偏高對干法旋窯系統生產的影響，世界各地目前采取的主要技術措施有棄置窯灰、設置旁路放風系統、設置料幕截留硫等，意圖降低硫循環富集造成的不利影響；除此之外，國外技術還提出了在窯尾廢氣管道上安裝多個耐熱鋼無端鏈條，以吸附廢氣中的含硫有害成分，然后在管道外部清洗去除的方法，亦有將冷卻余風吹入窯尾以求降低硫循環造成的結皮的方法。上述措施在生產運行中的實際效果不盡如人 意，且導致干法旋窯生產成本上升。
發明內容
本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種投資小、成本低、簡單易行，且可有效發揮新型干法水泥生產系統自身脫硫能力的脫硫固硫燃燒方法。本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:將固硫助劑加入原煤中粉磨制成含固硫助劑的煤粉，或將固硫助劑直接加入粉磨好的煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細度控制80 μ m篩余< 10%,所述固硫助劑用量為煤粉重量的0.ΟΓ .0% (優選0.05 0.5% ;更優選0.08
0.3%)；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:控制新型干法水泥生產系統的回轉窯頭煤燃燒過剩空氣系數> 1.1，窯尾煙室氣體含氧量> 2%(優選3飛％)，控制回轉窯內為氧化性氣氛；控制新型干法水泥生產系統的尾煤燃燒過剩空氣系數> 1.08，一級筒出口廢氣含氧量> 1.5% (優選2飛％)，控制新型干法水泥生產系統的分解爐內為非強還原性氣氛；所述百分比為體積百分比；
(3)消除入回轉窯物料中的焦炭:控制新型干法水泥生產系統的五級旋風筒下料管入回轉窯生料分解率為88、5% (優選92、4%)，利用入回轉窯生料中碳酸鈣的分解產生的CO2將料中密度較輕的焦炭顆粒浮至料面氧化，以解決好高溫物料中焦炭對固定下來的硫酸鈣產生的強還原作用；所述百分比為重量百分比。所述固硫助劑為含有可促進脫硫、使亞硫酸鈣轉化為硫酸鈣、且可促進硫酸鈣穩定的物質，例如，具有上述功能的市售的燃煤用催化劑、煤炭燃燒促進劑或煤炭脫硫劑等。本發明的技術特點和優勢:(1)充分考慮并利用新型干法水泥生產系統生產運行中自身內的碳酸鈣和氧化鈣可吸收SO2脫硫生成亞硫酸鈣的特點；(2)針對解決硫循環的實質問題就是讓易分解的亞硫酸鈣迅速轉化為硫酸鈣、并抑制硫酸鈣的重新分解，采取針對性控制方法，讓硫酸鈣穩定在熟料中，達到脫硫固硫減排SO2的目的；(3)針對新型干法水泥生產系統特點，從燃燒方法著手，一方面，利用煤粉燃燒系統內的高溫動力，以化學催化轉化方法促進易分解的亞硫酸鈣快速轉化為較難分解的硫酸鈣，定向催化抑制硫酸鈣重新分解；另一方面，通過控制窯內和爐內氧化還原氣氛，為促進亞硫酸鈣快速轉化為硫酸鈣及穩定硫酸鈣創造出條件；其次，通過降低入窯生料分解率，讓適量的碳酸鈣入窯(新型干法水泥生產常規控制入窯分解率在96%以上，力求盡可能提高碳酸鈣分解率)，利用碳酸鈣分解產生大量CO2可使物料沸騰的特點將入窯生料中夾帶的質量密度較低的焦炭顆粒浮至料面上氧化，確保固化下來進 入料中的硫酸鈣不會被料中夾帶的高溫焦炭產生的強還原能力分解，使固化下來的硫酸鈣隨熟料穩定排出，從而實現有效脫硫固硫解決硫循環富集的問題；(4)熟料生產的窯況穩定性不再受燃煤硫含量高低影響和硫堿比制約。四年多的新型干法水泥生產應用試驗證明，本發明具有以下優點:投資極少，無需大的裝備技改，操作簡單；實際固硫率可達99%以上，干法旋窯完全可以不受燃煤硫含量限制，即不管煤中硫含量多高，均可確保SO2排放達標；配料及用煤的考慮不再受舉世公知的硫堿比理論制約；固化分散在熟料中的無水硫酸鈣完全可以起到水泥粉磨所加的二水石膏的作用，盡管脫硫固化下來的硫酸鈣在熟料中導致熟料中的SO3含量較高，但水泥產品的理化性能指標不受影響，粉磨水泥時少加點石膏即可。
具體實施例方式以下結合具體實施例對本發明作進一步說明。實施例1:
華中水泥廠，Φ3Χ45πι新型干法水泥生產線，原用燃煤硫含量控制在1.0%以下，硫含量高于1.0%時則結皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴重影響生產。采用燃煤硫含量0.8^1.0%在線檢測SO2排放為100(Tl200mg/Nm3，因煤源和煤價問題，要求采用硫含量3.5 5%的煤。本實施案例包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:選用長沙紫宸科技開發有限公司生產的ZC-7型煤用催化劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.2%從煤風管道加入煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細度控制80 μ m篩余< 3.0% ；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:通過調整高溫風機拉風和三次風閥開度，控制回轉窯窯內頭煤燃燒過剩空氣系數約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使回轉窯內處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過剩空氣系數約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，讓分解爐內處于非強還原氣氛；
(3)消除入窯料中焦炭:控制五級下料管入窯生料分解率92、5%，讓料中焦炭顆粒在碳酸鈣分解產生的CO2沸騰作用下浮至料面氧化。本實施例采用硫含量實際波動值為4.5^5.5%的半煙煤，煙室結皮很少，無長圈、結蛋、倒料現象，窯況穩定，熟料質量穩定，SO2排放經懷化市環保局多次檢測完全達標 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.7% 1.9%，理論計算固硫率99.9%。實施例2:
黔江某水泥廠，Φ3.5Χ52πι新型干法水泥生產線，原用燃煤為硫含量控制在1.59Γ2.5%的配煤，窯尾煙室結皮嚴重，窯內長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴重影響生產。采用燃煤硫含量1.5^2.5%在線檢測SO2排放為> 1200mg/Nm3，因當地煤源為硫含量5 13%的半煙煤，要求采用當地高硫煤。本實施案例包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:選用長沙紫宸科技開發有限公司生產的ZC-7型煤用催化劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.19Γ0.3%從煤倉下加入煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，實際生產中硫含量5 7%時用量0.1%，硫含量8%以上用0.3%，煤粉細度控制80 μ m篩余1.0 2.0% ；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:通過調整尾排風機和高溫風機拉風及三次風閥開度，控制回轉窯內頭煤燃 燒過剩空氣系數約為1.15，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4.0%，使窯內處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過剩空氣系數約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，使分解爐內處于非強還原氣氛；
(3)消除入窯料中焦炭:控制五級下料管入窯生料分解率92、4%，讓料中焦粒因沸騰效應浮至料面氧化燃燒。本實施例采用黔江當地高硫煤，煤中硫含量實際波動在5.5^13.1%，煙室結皮很少，窯內無副窯皮，無長圈、結蛋、倒料現象，主窯皮平整，窯況穩定，熟料質量穩定，SO2排放經黔江區環保局多次檢測完全達標(< 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量2.69Γ4.2%，理論計算固硫率99.9%。實施例3:
新平某水泥廠，Φ3.5Χ50πι新型干法水泥生產線，原用燃煤為煙煤，硫含量控制在1.5%以下，估計是買的配煤)，硫含量高于1.0%則結皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴重影響生產。采用燃煤硫含量1.(Tl.5%在線檢測SO2排放為100(Tl200mg/Nm3，因煤源和煤價問題，要求采用當地無煙高硫煤，硫含量5.5^8.5%。本實施案例包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:選用了長沙紫宸科技開發有限公司ZC-7D型煤炭脫硫劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.3%從煤磨皮帶上加入經粉磨制成含固硫助劑的煤粉，控制煤粉細度80 μ m篩余< 2.0% ；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:通過調整高溫風機拉風和三次風閥開度，控制窯內頭煤燃燒過剩空氣系數約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4.5%，使窯內處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過剩空氣系數約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約5% ;使分解爐內處于非強還原氣氛；
(3)消除入窯料中焦炭:控制五級下料管入窯生料分解料92、4%，利用CaCO3分解產生的CO2使物料沸騰將焦炭浮至料面上氧化燃燒。本實施例采用當地硫含量為5.5^7.5%的無煙高硫煤，煙室結皮很少，窯內無長圈、結蛋、倒料現象，窯況穩定，熟料質量穩定，SO2排放經玉溪市環保局多次檢測完全達標 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.9 2.2%，理論計算固硫率98.5%。
實施例4:
昭通某水泥廠，Φ3.5 X 50m新型干法水泥生產線，原用燃煤為硫含量控制在2.5%以下的配煤，結皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴重影響生產。采用燃煤硫含量1.5^2.5%在線檢測SO2排放為100(Tl200mg/Nm3，因煤價問題，要求采用當地硫含量5 7.5%的無煙煤。本實施案例包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:選用長沙紫宸科技開發有限公司ZC-5型煤炭燃燒促進劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.08%從煤磨皮帶上加入經粉磨制成含固硫助劑的煤粉，粉磨成80 μ m篩余< 1.5%的煤粉；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:通過調整高溫風機拉風和三次風閥開度，控制回轉窯內頭煤燃燒過剩空氣系數約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使窯內處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過剩空氣系數約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，使分解爐內處于非強還原氣氛；
(3)消除入窯料中焦炭:控制五級下料管入窯生料分解料90、3%，利用CaCO3分解產生的CO2使物料沸騰效應將料中焦炭浮至料面上氧化。本實施例采用硫含量實際為5.5^7.5%的無煙煤，煙室結皮很少，無長圈、結蛋、倒料現象，窯況穩定，熟料質量穩定，SO2排放經昭通市環保局多次檢測完全達標(< 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.8% 2.0%，理論計算固硫率97.8%。實施例5:
重慶某水泥廠，Φ4.8X72m新型干法水泥生產線，原用燃煤為硫含量控制在2.5^3.5%的配煤，結皮、長圈、 長蛋、窯尾倒料，嚴重影響正常生產。采用燃煤硫含量2.5 3.5%在線檢測SO2排放為100(Tl200mg/Nm3，因當地煤源為高硫煤和煤價問題，要求采用當地硫含量
6.5 10%的半煙煤。本實施案例包括以下步驟:
(1)制備含固硫助劑的煤粉:選用了長沙紫宸科技開發有限公司ZC-9型煤用催化劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.1%從煤風管道加入煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細度80 μ m 篩余 < 4% ；
(2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:通過調整高溫風機拉風和三次風閥開度，控制回轉窯內頭煤燃燒過剩空氣系數約為1.18，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使窯內處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過剩空氣系數約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約4%，使分解爐內處于非強還原氣氛；
(3)消除入窯料中焦炭:控制五級下料管入窯生料分解料92、4%，讓料中CaCO3分解產生的CO2沸騰將料中焦炭浮至料面上氧化。本實施例采用硫含量實際為6.5^10.5%的當地半煙煤，煙室結皮很少，無長圈、結蛋、倒料現象，窯況穩定，熟料質量穩定，SO2排放經當地環保局多次檢測完全達標 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量2.5% 3.5%，理論計算固硫率99.9%。所述百分比，未特別注明單位的，氣體構成百分比為體積百分比，其余為重量百分比。
權利要求
1.一種新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)制備含固硫助劑的煤粉:將固硫助劑加入原煤中粉磨，或將固硫助劑直接加入粉磨好的煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細度控制80 μ m篩余< 10%，所述固硫助劑用量為煤粉重量的0.01 1.0% ； (2)控制窯、爐內氧化還原氣氛:控制新型干法水泥生產系統的回轉窯頭煤燃燒過剩空氣系數> 1.1，回轉窯窯尾煙室氣體中，含氧量> 2%，控制回轉窯內為氧化性氣氛；控制新型干法水泥生產的尾煤燃燒過剩空氣系數> 1.08，一級筒出口廢氣含氧量> 1.5%，控制新型干法水泥生產系統的分解爐為非強還原性氣氛；所述百分比為體積百分比； (3)消除入窯料中焦炭:控制新型干法水泥生產系統的五級旋風筒下料管入窯生料分解率為88、5% ; 所述百分比為重量百分比。
2.根據權利要求1所述的新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:所述固硫助劑為含有可促進脫硫、使亞硫酸鈣轉化為硫酸鈣、且可促進硫酸鈣穩定的物質。
3.如權利要求1或2所述的新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:步驟(I)中，所述固硫助劑用量為煤粉重量的0.05 0.5%。
4.如權利要求3所述的新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:步驟(I)中，所述固硫助劑用量為煤粉重量的0.08 0.3%。
5.如權利要求1或2所述的新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:步驟(2)中，控制窯尾煙室氣體含氧量為3 5% ;控制一級筒出口廢氣含氧量為2 5% ;所述百分比為體積百分比。
6.如權利要求1或2所述的新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:步驟(3)中，控制五級旋風筒下料管入回轉窯生料分解率為92、4% ;所述百分比為重量百分比。
全文摘要
一種新型干法水泥生產系統的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于，包括以下步驟制備含固硫助劑的煤粉將固硫助劑加入原煤中粉磨，或將固硫助劑直接加入粉磨好的煤粉中，制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細度控制80μm篩余＜10%，所述固硫助劑用量為煤粉重量百分比0.01~1.0%；控制窯、爐內氧化還原氣氛控制干法旋窯頭煤燃燒過剩空氣系數≥1.1，窯尾煙室氣體含氧量≥2%；控制干法旋窯尾煤燃燒過剩空氣系數≥1.08，一級筒出口廢氣含氧量≥1.5%；消除入窯料中焦炭控制干法旋窯五級旋風筒下料管入窯生料分解率為88~95%；固硫助劑為含有可促進亞硫酸鈣轉化為硫酸鈣、且可促進硫酸鈣穩定的元素的物質。本發明投資小，成本低、操作簡便易行，且可有效發揮新型干法旋窯系統自身脫硫能力的脫硫固硫燃燒方法。
文檔編號C04B7/44GK103214200SQ201310168498
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月9日 優先權日2013年5月9日
發明者尹小林 申請人:尹小林