水泥窯富氧燃燒系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種水泥窯富氧燃燒系統，涉及窯爐設備【技術領域】；本實用新型采用膜法制氧和分子篩制氧共同供氧，膜法制氧提供低濃度大流量富氧，分子篩制氧提供高濃度小流量富氧，兩者結合在一起可隨意調節富氧流量和濃度。混合后的富氧空氣經高壓風機增壓后，通入四風道燃燒器噴入回轉窯或與煤粉混合后進入分解爐進行富氧燃燒。它可以解決現有的水泥窯節能效果不顯著，煙塵排放不達標的問題。
【專利說明】水泥窯富氧燃燒系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及窯爐設備【技術領域】，尤其是一種用于干法水泥窯生產線的水泥窯富氧燃燒系統。
【背景技術】
[0002]能源緊缺、氣候異常已經成為當今我國各級政府及各行各業首要關注的熱點，隨著全球經濟的快速增長，對能源的需求越來越大，能源已成為制約經濟增長的瓶頸。水泥建材業屬高耗能行業，2012年底我國水泥企業已有5000家，干法水泥生產線達到1637條，孰料產能超16億噸，節能降耗減排任務艱巨。我國水泥窯使用的主要燃料為煤粉，以空氣作燃燒助燃劑，燃燒熱效率低，導致煤耗高，排放煙塵損失大。長期以來水泥企業非常關注行業節能技術的推廣和應用，近幾年逐步開展和實施了諸如:采用新型燃燒裝置、減少窯墻散熱損失、煙氣余熱回收等節能技術，并取得了較好的節能環保效果。富氧燃燒技術因其節能環保效果的優越性正在受到愈來愈多人的關注，在水泥窯應用富氧助燃技術可獲得明顯的節能效果與減少大氣污染的環保效應，綜合效益十分顯著，在西方工業國家，富氧燃燒技術被稱為“資源性創造技術”。
[0003]國內水泥窯應用富氧燃燒技術已有先例，考慮到生產成本問題，大部分企業富氧燃燒系統采用膜法制氧裝置來提供富氧空氣，富氧流量3000?15000m3/h，富氧濃度為22% — 30%，其工作流程為:空氣經過空氣過濾器濾除掉空氣中的粉塵顆粒及油污等雜質，由鼓風機送入富氧膜分離器，通過水環真空泵抽取真空，使富氧膜分離器形成負壓，在壓力差的作用下，滲透速率較快的氧氣率先被分離出來，產生氧氣含量為28%左右的富氧空氣，富氧空氣再經汽水分離器脫除富氧氣體中的水分，經高壓風機增壓后，通入三風道燃燒器噴入回轉窯或進入分解爐進行富氧燃燒。單純膜法制氧提供的富氧空氣的流量和濃度都是固定不變的，對水泥窯復雜的生產工藝變化要求的適應性差，節能效果不顯著，煙塵排放不達標。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種水泥窯富氧燃燒系統，它可以解決現有的水泥窯節能效果不顯著，煙塵排放不達標的問題。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是:這種水泥窯富氧燃燒系統，包括空氣過濾器，鼓風機，膜分離器，真空泵，緩沖罐，第一增壓風機，第二增壓風機，還包括有富氧煤粉燃燒器和分子篩；所述富氧煤粉燃燒器包括殼體；在所述殼體內以其軸線為中心依次設置有油槍通道，旋流風道，煤風道和直流風道；所述殼體一端連接有由多節管子構成的進風管道，所述油槍通道，旋流風道，煤風道和直流風道一端從所述進風管道穿出；所述殼體另一端設置有噴嘴；在所述殼體內的所述旋流風道一端設置有旋流器；所述旋流風道和所述直流風道伸出所述進風管道的一端分別與一次風管道連通；在所述旋流風道和所述油槍通道之間還設置有中心風道；所述進風管道至少有一節管子分為兩段，該兩段管子通過彈性管連接；所述空氣過濾器的入口接收空氣，該空氣過濾器的出口通過管道與所述鼓風機連接，所述鼓風機的出口與所述膜分離器的入口連通；所述膜分離器的一個出口通過管道與所述真空泵入口連通，另一出口用于排放廢氣；所述真空泵的出氣端與所述緩沖罐連通，該緩沖罐設有兩個出氣口，一個所述出氣口通過管道與所述第一增壓風機連通，另一所述出氣口通過管道與所述第二增壓風機連通；所述第一增壓風機的出口與所述第一儲氣罐的入口連通，所述第二增壓風機的出口與所述第二儲氣罐的一個入口連通；所述第一儲氣罐的出口分別與所述富氧煤粉燃燒器的所述中心風道和所述煤風道連通；所述第二儲氣罐的另一個入口與所述分子篩的出口連通，其出口分別與所述富氧煤粉燃燒器的一次風管道和分解爐連通；所述分子篩的進口與干燥器的出口連通，所述干燥器的進口與空壓機的出口連通；所述鼓風機，真空泵，第一增壓風機，第二增壓風機，空壓機和電動閥均與電氣控制裝置連接。
[0006]上述技術方案中，更為具體的方案還可以是:所述噴嘴為高分散外風噴嘴；所述進風管道通過連接件與移動小車連接。
[0007]進一步地:所述彈性管為波紋管。
[0008]進一步:所述鼓風機為高壓離心風機；所述真空泵為干式羅茨真空泵。
[0009]由于采用了上述技術方案，本實用新型與現有技術相比，具有的有益效果是:
[0010]I)、由于設置了中心風道，所以這種四風道燃燒器的綜合節能率可達5%以上；
[0011]2)、由于采用膜法制氧和分子篩制氧共同供氧，膜法制氧提供低濃度大流量富氧，分子篩制氧提供高濃度小流量富氧，兩者結合在一起可隨意調節富氧流量和濃度。所以，采用本技術后，綜合節能率可達10%以上，既節約能源，又降低了煙塵、煙氣排放，經濟效益和環保效益顯著。
[0012]以國內某廠2800TDP水泥生產線為例，富氧燃燒裝置(流量9000Nm3/h，濃度26%)和空氣燃燒裝置比較，得出的綜合應用效果如下表:
[0013]
Si試項目S氧燃鐵裝E 空氣爆燒裝S差?
■■耗(kg.t 熟.fe.)122130-8
熟料產量:(1.+d)29922912-80
燃鐵器火焰溫度(C) 19501750-200
—次艽溫 COHO40-100
IffWS 氣量《n3..h) I WS1121320-64:0
排放0)2 (kg.t 熟料)339359-20
[0014]按上述測試結果計算，年(300天)可節約標煤:2800X8X300=6720000 kg，即6720t，標煤價按800元/t計，年創經濟效益為:6720 X 1000=5376000元，即537.6萬元；年減少C02排放量:2800 X 20 X 300=16800000 kg，即16800 t，經濟效益和環保效益顯著。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的示意圖。
[0016]圖2是富氧煤粉燃燒器結構示意圖。
[0017]圖3是圖2的局部放大圖。
[0018]圖4是富氧煤粉燃燒器的噴嘴示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳述:
[0020]圖1所示的水泥窯富氧燃燒系統，包括空氣過濾器112，高壓離心風機111，膜分離器110，干式羅茨真空泵109，緩沖罐108，第一增壓風機106，第二增壓風機107，富氧煤粉燃燒器103和分子篩114 ;圖2，圖3和圖4所示的富氧煤粉燃燒器103包括殼體；在殼體內以其軸線為中心依次設置有油槍通道01，旋流風道03，煤風道04和直流風道05 ;殼體一端連接有由多節管子構成的進風管道，油槍通道01，旋流風道03，煤風道04和直流風道05一端從進風管道穿出；殼體另一端設置有噴嘴06 ;在殼體內的旋流風道03 —端設置有旋流器07 ;旋流風道03和直流風道05伸出進風管道的一端分別與一次風管道010連通；在旋流風道03和油槍通道01之間還設置有中心風道02 ;進風管道有二節管子分為兩段，該兩段管子通過波紋管09連接；進風管道通過連接件與移動小車08連接。
[0021]空氣過濾器112的入口接收空氣，該空氣過濾器的出口通過管道與高壓離心風機111連接，高壓離心風機111的出口與膜分離器110的入口連通；膜分離器110的一個出口通過管道與干式羅茨真空泵109連通，另一出口用于排放廢氣；干式羅茨真空泵109的出氣端與緩沖罐108連通，該緩沖罐設有兩個出氣口，一個所述出氣口通過管道與所述第一增壓風機106連通，另一出氣口通過管道與第二增壓風機107連通；第一增壓風機106的出口與第一儲氣罐104的入口連通，第二增壓風機107的出口與第二儲氣罐105的一個入口連通；第一儲氣罐104的出口分別與富氧煤粉燃燒器103的中心風道02和煤風道04連通；第二儲氣罐105的另一個入口與所述分子篩114的出口連通，其出口分別與富氧煤粉燃燒器103的一次風管道010和分解爐102連通；分子篩114的進口與干燥器115的出口連通，干燥器115的進口與空壓機116的出口連通；高壓離心風機111，干式羅茨真空泵109，第一增壓風機106，第二增壓風機107，空壓機116和電動閥均與電氣控制裝置117連接。
[0022]空氣過濾器112與外界自然空氣連通，出口通過管道連接高壓離心風機111的進口，空氣過濾器112配備雙級高效過濾筒，一級濕式過濾筒在噴水條件下可濾除空氣中大部分粉塵顆粒及油污，二級干式過濾筒可濾除剩余小顆粒粉塵，過濾效率達99%;高壓離心風機111進口配置手動閥門控制風量，連通空氣過濾器112將潔凈空氣送入膜分離器110 ；膜分離器110由空氣均配箱、膜組件、富氧均分管、外殼組成，高壓離心風機111送入的高壓風進入空氣均配箱分別通入膜組件進行氧、氮分離，富氧空氣由富氧均分器匯集后通入干式羅茨真空泵109的進口，膜分離器110根據膜組件的數量進行組裝拼接，達到生產工藝要求的富氧流量。干式羅茨真空泵109，相比水環真空泵省略了水循環干燥設備，壓縮后的富氧空氣溫度達120?150°C，提高了富氧燃燒熱效率。干燥器115進口連接空壓機116出口，將空壓機116輸入的空氣進行干燥脫濕處理，干燥后的空氣通入分子篩114，分子篩114在高壓條件下將空氣中的氮氣吸附脫除，解吸后的富氧空氣由管道閥門接入第二儲氣罐105儲存。四風道的富氧煤粉燃燒器103相較三風道燃燒器增加了中心風，中心風的設計可穩定燃燒火焰長度和溫度，并可調整射流中心回流區的負壓，改變頭部高溫區的位置及大小，促進固定碳的燃燒，還可以降低火焰中的O2濃度，從而減少NOx的生成。電氣控制裝置117包括控制柜、中控機、傳感器、溫度計、流量計、壓力計、分析儀、電動閥，控制柜包括單臺設備啟動柜，通過信號電纜連接中控機觸摸屏、顯示屏，溫度計、流量計、壓力計、電動閥通過傳感器電纜接入中控電腦主機，從而測量各監測點富氧風的溫度、流量、壓力等參數。
[0023]本實用新型采用膜法制氧和分子篩制氧共同供氧，膜法制氧提供低濃度大流量富氧，分子篩制氧提供高濃度小流量富氧，兩者結合在一起可隨意調節富氧流量和濃度。膜法制氧裝置的富氧流量為3000?15000m3/h，富氧濃度為22% — 30%。分子篩制氧裝置富氧流量為40?130m3/h，富氧濃度為30%?50%。混合后的富氧空氣經高壓風機增壓后，通入四風道燃燒器噴入回轉窯或與煤粉混合后進入分解爐進行富氧燃燒。在助燃領域，富氧濃度在30%左右時綜合經濟效益最高，膜法制氧和分子篩制氧綜合應用可達到工藝要求的氧濃度。本節能系統主要通過加裝富氧燃燒節能裝置，提高燃料燃燒效率，同時回收富氧空氣的壓縮熱能而實現節能并降低廢氣排放。實施本燃燒節能系統后的綜合節能率可達10%以上，既節約了能源，又降低了煙塵、煙氣排放，是水泥建材行業不可多得的節能增效技術。
【權利要求】
1.一種水泥窯富氧燃燒系統，包括空氣過濾器(112)，鼓風機(111)，膜分離器(110)，真空泵(109)，緩沖罐(108)，第一增壓風機(106)，第二增壓風機(107)，其特征在于:還包括有富氧煤粉燃燒器(103)和分子篩(114);所述富氧煤粉燃燒器(103)包括殼體；在所述殼體內以其軸線為中心依次設置有油槍通道(01)，旋流風道(03)，煤風道(04)和直流風道(05);所述殼體一端連接有由多節管子構成的進風管道，所述油槍通道(01)，旋流風道(03)，煤風道(04)和直流風道(05)—端從所述進風管道穿出；所述殼體另一端設置有噴嘴(06)；在所述殼體內的所述旋流風道(03) —端設置有旋流器(07);所述旋流風道(03)和所述直流風道(05)伸出所述進風管道的一端分別與一次風管道(010)連通；在所述旋流風道(03)和所述油槍通道(01)之間還設置有中心風道(02);所述進風管道至少有一節管子分為兩段，該兩段管子通過彈性管(09)連接；所述空氣過濾器(112)的入口接收空氣，該空氣過濾器的出口通過管道與所述鼓風機(111)連接，所述鼓風機(111)的出口與所述膜分離器(110)的入口連通；所述膜分離器(110)的一個出口通過管道與所述真空泵(109)入口連通，另一出口用于排放廢氣；所述真空泵(109)的出氣端與所述緩沖罐(108)連通，該緩沖罐設有兩個出氣口，一個所述出氣口通過管道與所述第一增壓風機(106)連通，另一所述出氣口通過管道與所述第二增壓風機(107)連通；所述第一增壓風機(106)的出口與第一儲氣罐(104)的入口連通，所述第二增壓風機(107)的出口與第二儲氣罐(105)的一個入口連通；所述第一儲氣罐(104)的出口與分別與所述富氧煤粉燃燒器(103)的所述中心風道(02)和所述煤風道(04)連通；所述第二儲氣罐(105)的另一個入口與所述分子篩(114)的出口連通，其出口分別與所述富氧煤粉燃燒器(103 )的一次風管道(010)和分解爐(102 )連通；所述分子篩(114)的進口與干燥器(115)的出口連通，所述干燥器(115)的進口與空壓機(116)的出口連通；所述鼓風機(111 )，真空泵(109)，第一增壓風機(106)，第二增壓風機(107)，空壓機(116)和電動閥均與電氣控制裝置(117)連接。
2.根據權利要求1所述的水泥窯富氧燃燒系統，其特征在于:所述噴嘴(06)為高分散外風噴嘴；所述進風管道通過連接件與移動小車(08)連接。
3.根據權利要求1或2所述的水泥窯富氧燃燒系統，其特征在于:所述彈性管(09)為波紋管。
4.根據權利要求1或2所述的水泥窯富氧燃燒系統，其特征在于:所述鼓風機(111)為高壓離心風機；所述真空泵(109)為干式羅茨真空泵。
【文檔編號】F23C7/00GK203949163SQ201420351230
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月28日 優先權日:2014年6月28日
【發明者】王春文, 李文斌, 翟曉平 申請人:廣西聚為能源科技有限公司, 王春文