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水泥窑脱硝装置及 水泥窑和水泥窑脱硝工艺

阅读：307发布：2020-05-13

专利汇可以提供水泥窑脱硝装置及水泥窑和水泥窑脱硝工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供了水泥窑脱硝装置及水泥窑和水泥窑脱硝工艺，涉及水泥窑脱硝技术领域，解决了现有技术中脱硝效率较低的问题，该装置包括分解炉，燃煤喂入点设置于三次风管接入点的下部，燃煤喂入点与三次风管接入点之间形成还原区。该水泥窑中，分解炉的燃煤喂入点安装有连接煤粉输送管的燃烧器，分解炉的三次风管接入点安装三次风管，分解炉的生料喂入点连接下料管，下料管连接四级旋风筒，分解炉的下锥体进风口连接回转窑。该工艺使全部煤粉在还原区的贫氧环境下热解产生大量的CO，抑制NOx的生成，并在还原区完成将已生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中还原为N2的反应以提高燃料分级燃烧脱硝效率。，下面是水泥窑脱硝装置及水泥窑和水泥窑脱硝工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.水泥窑脱硝装置，包括分解炉(6)，所述分解炉(6)包括炉主体(6a)和下锥体(6b)，所述下锥体(6b)具有下锥体进风口(6f)，其特征在于：所述分解炉(6)具有燃煤喂入点(6c)和三次风管接入点(6d)，所述燃煤喂入点(6c)设置于所述三次风管接入点(6d)的下部，所述燃煤喂入点(6c)与所述三次风管接入点(6d)之间形成还原区(6e)。
2.根据权利要求1所述的水泥窑脱硝装置，其特征在于：所述燃煤喂入点(6c)与所述下锥体进风口(6f)的上下相对距离大于等于100mm且小于等于300mm。
3.根据权利要求1所述的水泥窑脱硝装置，其特征在于：所述还原区(6e)的容积满足公式V1＝V2*T，其中，V1为所述还原区(6e)的容积，V2为每秒自所述下锥体进风口(6f)入所述下锥体(6b)的气体体积，T为自所述下锥体进风口(6f)入所述下锥体(6b)的气体在所述还原区(6e)需要停留的时间，T＝0.2-0.6s。
4.根据权利要求1所述的水泥窑脱硝装置，其特征在于：所述下锥体(6b)内壁的耐火内衬(6h)表面铺设有耐火内衬加厚层(6g)，用于减小所述下锥体进风口(6f)的原有通风面积。
5.根据权利要求1-4任一项所述的水泥窑脱硝装置，其特征在于：所述分解炉(6)的生料喂入点包括上生料喂入点(6i)和下生料喂入点(6j)，所述上生料喂入点(6i)设置于所述三次风管接入点(6d)上部，所述下生料喂入点(6j)设置于所述燃煤喂入点(6c)与所述三次风管接入点(6d)之间。
6.水泥窑，其特征在于：包括燃烧器(10)、煤粉输送管(11)、三次风管(7)、下料管(12)、四级旋风筒(4)、回转窑(9)和权利要求1-5任一项所述的水泥窑脱硝装置；
所述分解炉(6)的燃煤喂入点(6c)安装有连接所述煤粉输送管(11)的燃烧器(10)，所述分解炉(6)的三次风管接入点(6d)安装所述三次风管(7)，所述分解炉(6)的生料喂入点连接所述下料管(12)，所述下料管(12)连接所述四级旋风筒(4)，所述分解炉(6)的下锥体进风口(6f)连接所述回转窑(9)。
7.根据权利要求6所述的水泥窑，其特征在于：所述燃烧器(10)的燃料喷口(10a)为扩口结构，所述燃烧器(10)的燃料喷口(10a)的截面形状为扁平矩形。
8.根据权利要求6所述的水泥窑，其特征在于：所述三次风管(7)接入所述分解炉(6)的管段向上倾斜。
9.水泥窑脱硝工艺，其特征在于，包括工艺：使分解炉(6)的燃煤喂入点(6c)位于三次风管接入点(6d)的下部，在分解炉(6)的燃煤喂入点(6c)与三次风管接入点(6d)之间的贫氧区内建立形成还原区(6e)，以使全部煤粉在还原区(6e)的贫氧环境下热解产生大量的CO，抑制NOx的生成，并在还原区(6e)完成将已生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中还原为N2的反应。
10.根据权利要求9所述的水泥窑脱硝工艺，其特征在于，还包括以下工艺中的其中一种或任意多种的组合：
一、使回转窑内的过剩空气系数a满足0.7≤a≤1；
二、提高自燃烧器喷入分解炉(6)的煤粉的扩散效率，促使煤粉与气体中的NOx充分地接触；
三、当生料喂入点为多个时，将来自四级旋风筒(4)的生料在所有生料喂入点间平均分配，用以抑还原区(6e)的温度，防止生成高温型NOx；
四、将自回转窑(9)入下锥体(6b)的气体在还原区(6e)的停留时间延长到0.5秒；
五、降低自三次风管(7)进入分解炉(6)内的三次风与自还原区(6e)上升的气流的混合速率，以进一步扩大还原区(6e)的总容积。

说明书全文

水泥窑脱硝装置及 水泥窑和水泥窑脱硝工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及水泥窑脱硝技术领域，具体的说，是水泥窑脱硝装置及水泥窑和水泥窑脱硝工艺。

背景技术

[0002] 水泥生产中最关键的环节是水泥熟料的烧成。附图8是典型的现代新型干法水泥熟料烧成系统，这一系统主要由生料预热器、分解炉、回转窑、熟料冷却机组成。其中物料的流向是：低温生料喂入点—一级旋风筒—二级旋风筒—三级旋风筒—四级旋风—分解炉—五级旋风筒—回转窑。其中高温气体的流向是：回转窑+三次风管—分解炉—五级旋风筒—四级旋风筒—三级旋风筒—二级旋风筒—一级旋风筒—排出预热器系统。

[0003] 典型的现代新型干法水泥熟料烧成系统其具有以下几点技术特征：

[0004] (1)燃煤喂入点位于分解炉的三次风管接入点上部；

[0005] (2)出回转窑入分解炉下锥体的气体的氧含量一般控制在2.5％左右，即过剩空气系数a是大于1的；

[0006] (3)煤粉通过圆管形的燃烧器进入分解炉内；

[0007] (4)物料在分解炉上的喂入点都是在三次风管上部；

[0008] (5)自回转窑入分解炉下锥体的气体在还原区的停留时间一般控制在0.2秒。

[0009] 燃料喂入系统中后燃烧产生的废气随着高温气体排出预热器系统，燃烧产生的灰渣则掺入到物料中，最终变成水泥熟料的一部分。水泥熟料的烧成需要耗用大量的燃料，这些燃料中有40％是喂入到水泥回转窑中的，其余60％燃料是喂入到分解炉中，这些燃料在燃烧过程中会产生大量的NOx，其生成途径主要有如下三种：

[0010] (1)热力型NOx

[0011] 水泥窑内高温状态N2气体遇O2后氧化反应产生，约占NOx总量的20％左右。

[0012] N2+O2→NO

[0013] NO+O2→NO2

[0014] 一般来说上述反应需要在1500℃以上才会大量发生，在1500℃以下几乎观察不到热力型NOx的产生。

[0015] (2)燃料型NOx

[0016] 燃料型NOx是由燃料中所含的氮化合物在燃烧过程中热分解而接着被氧化生成的NOx，约占NOx总量的75％-90％，燃料型NOx是煤燃烧时产生的NOx主要来源。

[0017] HCN+NH3+CN+O2→NOx+H2+CO+......

[0018] (3)瞬时型NOx

[0019] 瞬时型NOx是碳氢化合物燃料在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx。它是燃料燃烧时产生的烃(CHi)等撞击燃烧空气中的N2分子而生成CN、HCN，然后HCN等再被氧化成NOx。快速型只有在CH化合物较多，氧浓度相对较低时才发生，一般产生的比例极小。

[0020] 水泥窑排出的废气中所含的NOx对环境的污染较大，NOx与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，因此必须采取一定的措施尽可能多地脱除水泥窑排出废气中的NOx，以减少其对环境的污染。

[0021] 控制NOx排放的技术措施可以分为两大类：一是所谓的源头控制，是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NOx的生成反应；另一类是所谓的尾部控制，是把已经生成的NOx通过某种手段还原为N2，从而降低NOx的排放。

[0022] 目前世界上最常见的脱除水泥窑废气中的NOx的技术是SNCR技术，SNCR脱硝技术即选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为SNCR)技术是典型的尾部控制技术，是一种不用催化剂，在850～1100℃的温度范围内，将含氨基的还原剂(如氨水、尿素溶液等)喷入水泥窑分解炉内，使氨将烟气中的NOx还原成无害的氮气和水的清洁脱硝技术。SNCR系统可有效地脱除烟气中的NOx，但SNCR系统存在三个较明显的不足：一是运行成本高，目前市场上的工业氨水价格达到了800元/吨左右，使用氨水脱硝使水泥的生产成本平均上升约3元/吨左右。二是氨逃逸(氨逃逸是指由SNCR脱硝系统喷入水泥窑分解炉中的氨水中有一部分未参与脱除NOx的反应，直接以氨气的形式随水泥窑废气排放入大气，对环境有害)的风险较高，难以达到国标要求的氨逃逸小于8mg/m3的排放要求。三是SNCR系统喷入到水泥窑分解炉中的氨水会引起水泥窑系统的熟料烧成热耗平均增加约1公斤标煤/吨水泥熟料，使水泥的生产成本约上升1元/吨水泥。

[0023] 近年应用逐渐增加的空气分级燃烧脱硝技术与燃料分级燃烧脱硝技术为源头控制类脱除NOx的技术，其效率较低，脱硝效率一般只有40％-50％，单独使用空气分级燃烧脱硝技术或燃料分级燃烧脱硝技术无法将水泥窑的NOx排放值降到国标GB 4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》要求的指标以下。目前空气分级燃烧脱硝技术与燃料分级燃烧脱硝技术仅作为SNCR技术的辅助手段，因此水泥行业的脱硝技术仍然离不开SNCR系统，因此也必然存在着使用氨水所带来的运行成本上升的负面影响、及使用氨水脱硝不可避免的氨逃逸的问题。

发明内容

[0024] 本发明的目的在于设计出水泥窑脱硝装置及水泥窑和水泥窑脱硝工艺，目的是通过改进燃料分级燃烧脱硝技术的方法和装置，提高燃料分级燃烧脱硝效率。

[0025] 本发明通过下述技术方案实现：

[0026] 本发明提供了一种水泥窑脱硝装置，包括分解炉，所述分解炉包括炉主体和下锥体，所述下锥体具有下锥体进风口，所述分解炉具有燃煤喂入点和三次风管接入点，所述燃煤喂入点设置于所述三次风管接入点的下部，所述燃煤喂入点与所述三次风管接入点之间形成还原区。

[0027] 采用上述设置结构时，将分解炉所用燃煤的燃煤喂入点的位置全部由传统的三次风管接入点上部的喂入点位改为三次风管喂入点下部的喂入点位，这样，可以分解炉用燃煤中的碳元素作为还原剂，在分解炉内的贫氧区建立一个还原区，并在该还原区完成将NOx还原为N2的反应。

[0028] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述燃煤喂入点设置于所述下锥体。

[0029] 采用上述设置结构时，燃煤喂入点于下锥体处能够获得更大的还原区。

[0030] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述燃煤喂入点临近所述分解炉的所述下锥体进风口设置。

[0031] 采用上述设置结构时，燃煤喂入点于下锥体的下锥体进风口附近能够获得更大的还原区。

[0032] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述燃煤喂入点与所述下锥体进风口的上下相对距离大于等于100mm且小于等于300mm。

[0033] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述还原区的容积满足公式V1＝V2*T，其中，V1为所述还原区的容积，V2为每秒自所述下锥体进风口入所述下锥体的气体体积，T为自所述下锥体进风口入所述下锥体的气体在所述还原区需要停留的时间，T＝0.2-0.6s。

[0034] 采用上述设置结构时，将自回转窑入分解炉下锥体的气体在还原区的停留时间延长到至少0.2秒，最多0.6秒，可在分解炉的下锥体内建立足够的还原区。

[0035] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述下锥体内壁的耐火内衬表面铺设有耐火内衬加厚层，用于减小所述下锥体进风口的原有通风面积。

[0036] 采用上述设置结构时，缩小分解炉下锥体与回转窑相连接处的下锥体进风口的进风口截面积的措施，能够减少回转窑内的通风量，使回转窑内的过剩空气系数a降低，从而起到抑制回转窑内NOx生成及更好地形成分解炉的下锥体内的还原区的作用。

[0037] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述下锥体进风口的通风面积减小为原有通风面积的92％-98％。

[0038] 采用上述设置结构时，对下锥体进风口处的耐火内衬进行加厚，使该进风口处的通风面积比原设计减小约2％-8％，可以使回转窑内的过剩空气系数a更接近1。

[0039] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述分解炉的生料喂入点包括上生料喂入点和下生料喂入点，所述上生料喂入点设置于所述三次风管接入点上部，所述下生料喂入点设置于所述燃煤喂入点与所述三次风管接入点之间。

[0040] 采用上述设置结构时，能将来自四级旋风筒的低温物料分出部分喂入到分解炉下锥体，低温物料进入还原区后会快速吸热，使还原区的温度维持在1000℃以下，可避免高温结皮及生成新的高温NOx的风险。

[0041] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述下生料喂入点与所述燃煤喂入点的上下相对距离大于等于0.4m且小于等于1.5m。

[0042] 本发明还提供了一种水泥窑，包括燃烧器、煤粉输送管、三次风管、下料管、四级旋风筒、回转窑和上述的水泥窑脱硝装置；所述分解炉的燃煤喂入点安装有连接所述煤粉输送管的燃烧器，所述分解炉的三次风管接入点安装所述三次风管，所述分解炉的生料喂入点连接所述下料管，所述下料管连接所述四级旋风筒，所述分解炉的下锥体进风口连接所述回转窑。

[0043] 采用上述设置结构时，将连接有燃烧器的煤粉输送管在分解炉的喂入点设置在三次风管在分解炉的接入点的下部，可将煤粉全部从三次风管的下方喷入，在分解炉内形成一个还原区，抑制NOx的生成以及将NOx还原为N2。

[0044] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述燃烧器的燃料喷口为扩口结构，所述燃烧器的燃料喷口的截面形状为扁平矩形。

[0045] 采用上述设置结构时，截面为扁平矩形的扩口燃烧器能使煤粉一进入分解炉即可快速分散开来并与炉内快速流动的气流迅速均匀地混合，从而使气体内所含的NOx都能尽快地接触到碳并被还原。

[0046] 进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述三次风管接入所述分解炉的管段向上倾斜，其与水平面形成夹角为10-30°。

[0047] 采用上述设置结构时，将新接的三次风管入分解炉的最后一段做成一个向上上仰的斜段，目的是为了进一步延迟三次风入炉后与还原区上升气流的混合速度，以进一步扩大还原区的总容积，从而延长还原反应时间，提高还原效果。

[0048] 本发明还提供了一种水泥窑脱硝工艺，包括工艺：使分解炉的燃煤喂入点位于三次风管接入点的下部，在分解炉的燃煤喂入点与三次风管接入点之间的贫氧区内建立形成还原区，以使全部煤粉在还原区的贫氧环境下热解产生大量的CO，抑制NOx的生成，并在还原区完成将已生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中还原为N2的反应。

[0049] 进一步的，还包括以下工艺中的其中一种或任意多种的组合：

[0050] 一、使回转窑内的过剩空气系数a满足0.7≤a≤1；

[0051] 二、提高自燃烧器喷入分解炉的煤粉的扩散效率，促使煤粉与气体中的NOx充分地接触；

[0052] 三、当生料喂入点为多个时，将来自四级旋风筒的生料在所有生料喂入点间平均分配，用以抑还原区的温度，防止生成高温型NOx；

[0053] 四、将自回转窑入下锥体的气体在还原区的停留时间延长到0.5秒；

[0054] 五、降低自三次风管进入分解炉内的三次风与自还原区上升的气流的混合速率，以进一步扩大还原区的总容积。

[0055] 本发明具有以下优点及有益效果：

[0056] 本发明中，将分解炉所用燃煤的燃煤喂入点的位置全部由传统的三次风管接入点上部的喂入点位改为三次风管喂入点下部的喂入点位，这样，可以分解炉用燃煤中的碳元素作为还原剂，在分解炉内的贫氧区建立一个还原区，并在该还原区完成将NOx还原为N2的反应，可以提高脱硝效率，不再使用氨水脱硝，实现水泥窑脱硝的零成本运行，解决水泥窑使用氨水脱硝所带来的氨逃逸的问题。

附图说明

[0057] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0058] 图1是水泥窑脱硝装置的喂入点示意图；

[0059] 图2是四级旋风筒至分解炉下锥体的布置示意图；

[0060] 图3是下锥体进风口的结构示意图；

[0061] 图4是燃烧器结构示意图；

[0062] 图5是燃烧器的扩散效果示意图；

[0063] 图6是三次风管的入炉示意图；

[0064] 图7是水泥窑的分解炉部分的结构示意图(两个四级旋风筒、分解炉两侧进风型)；

[0065] 图8是水泥窑空气分级燃烧脱硝技术的基本原理图；

[0066] 图中标记为：

[0067] 1、一级旋风筒；2、二级旋风筒；3、三级旋风筒；4、四级旋风筒；5、五级旋风筒；

[0068] 6、分解炉；6a、炉主体；6b、下锥体；6c、燃煤喂入点；6d、三次风管接入点；6e、还原区；6f、下锥体进风口；6g、耐火内衬加厚层；6h、耐火内衬；6i、上生料喂入点；6j、下生料喂入点；

[0069] 7、三次风管；8、熟料冷却剂；9、回转窑；

[0070] 10、燃烧器；10a、燃料喷口；

[0071] 11、煤粉输送管；12、下料管；13、三通分料阀。

具体实施方式

[0072] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

[0073] 实施例1：

[0074] 水泥窑脱硝装置，通过改进燃料分级燃烧脱硝技术的装置，提高燃料分级燃烧脱硝效率，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，特别设置成下述结构：

[0075] 包括立放的分解炉6，分解炉6包括炉主体6a和连接于炉主体6a底部的下锥体6b，下锥体6b的底部具有下锥体进风口6f。在分解炉6的炉壁处开设有贯穿的开孔，这些开孔的作为燃煤喂入点6c、三次风管接入点6d和生料喂入点，燃煤喂入点6c一般为多个，所有的燃煤喂入点6c均设置于三次风管接入点6d的下部，燃煤喂入点6c与三次风管接入点6d之间形成还原区6e，相比于传统的分解炉，本实施例中的分解炉6将所用燃煤的燃煤喂入点6c的位置全部由传统的三次风管接入点上部的喂入点位改为三次风管喂入点下部的喂入点位，使所有的煤粉在分解炉下锥体6b中位于燃煤喂入点6c和三次风管接入点6d之间的贫氧环境下热解产生大量的CO，以形成NOx还原区，煤粉在低氧环境下热解可以有效地抑制NOx的生成，同时已经生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中会被还原成N2。这样，可以分解炉用燃煤中的碳C元素作为还原剂，在分解炉6内的贫氧区建立一个还原区6e，并在该还原区6e完成将NOx还原为N2的反应。

[0076] 作为本实施例中燃煤喂入点的优选设置方案，该燃煤喂入点6c设置于下锥体6b处以获得更大的还原区6e，且该燃煤喂入点6c最好临近分解炉6的下锥体进风口6f设置。这样，燃煤喂入点6c于下锥体6b的下锥体进风口6f附近能够获得更大的还原区6e。在实际工程中一般控制燃煤喂入点6c在下锥体进风口6f上部100-300mm的范围内以获得尽量大的还原区6e，保证脱硝效果，燃煤喂入点6c与下锥体进风口6f的上下相对距离优选控制在200mm。

[0077] 实施例2：

[0078] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：

[0079] 研究表明，过量空气系数即实际空气用量和理论空气用量的比值越高，NOx的生成浓度和转化率也越高，特别是当过剩空气系数a<1时，NOx生成量和转化率急剧降低。在过量空气系数为0.7左右时，燃料氮主要转变成N2。

[0080] 在典型的现代新型干法水泥熟料烧成系统中，出回转窑入分解炉下锥体的气体的氧含量一般控制在2.5％左右，即过剩空气系数a是大于1的。这一方面导致燃煤在水泥回转窑内燃烧时NOx的生成量较大，同时也将一定量的氧气带入了分解炉下锥体，对在分解炉下锥形成还原区有负面影响，因此本实施例中采用缩小分解炉6的下锥体6b与回转窑9相连接处的进风口的面积的措施，来减少回转窑9内的通风量，使回转窑内9的过剩空气系数非常接近1，从而起到抑制回转窑9内NOx生成及更好地形成分解炉6下锥体6b还原区6e的作用。

[0081] 具体的工程措施是将下锥体6b内壁的耐火内衬6h表面再铺设一层耐火内衬加厚层6g，或从生产阶段便对耐火内衬进行加厚，用于减小下锥体进风口6f的原有通风面积，使下锥体进风口6f处的通风面积比传统设计减小约2-8％，即使下锥体进风口6f的通风面积减小为原有通风面积的92％-98％，缩小分解炉6下锥体6b与回转窑9相连接处的下锥体进风口6f的进风口截面积的措施，能够减少回转窑9内的通风量，使回转窑9内的过剩空气系数a降低，从而起到抑制回转窑内NOx生成及更好地形成分解炉6的下锥体6b内的还原区6e的作用，以使回转窑9内的过剩空气系数a更接近1。其中，为了较好的脱硝效果，最好使下锥体进风口6f处的通风面积比传统设计减小约5％，此处进入分解炉6的窑气的风速一般控制在30-35m/s。

[0082] 实施例3：

[0083] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：

[0084] 目前在水泥行业已经应用的分级燃烧脱硝技术方案中，自回转窑入分解炉下锥体的气体在还原区的停留时间一般控制在>0.2秒。其原因在于还原区的容积不够或窑气速度过快。为在分解炉6的下锥体6b内建立足够的还原区6e，除了降低燃煤喂入点6c的高度还可以抬高三次风管接入点6d的高度，即需要抬高三次风管7入分解炉6的位置高度。

[0085] 本实施例中为了进一步提高还原区6e的脱硝效果，需要将自回转窑9入分解炉6下锥体6b的气体在还原区6e的停留时间进行延长，具体的，使自下锥体进风口6f入下锥体6b的气体在还原区6e停留的时间最长延长至0.6s，最好控制在0.5s，此时进入分解炉6的窑气的风速一般控制在30-35m/s。还原区所需的容积可按下列方法计算：V1＝V2*T，其中，V1为还原区6e的容积，V2为每秒自下锥体进风口6f入下锥体6b的气体体积。将自回转窑9入分解炉6下锥体6b的气体在还原区6e的停留时间延长到至少0.2秒，最多0.6秒，可在分解炉6的下锥体6b内建立足够的还原区6e。

[0086] 实施例4：

[0087] 本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：

[0088] 典型的现代新型干法水泥熟料烧成系统中，分解炉的喂料来自四级旋风筒，物料在分解炉上的喂入点都是在三次风管上部。在本实施例中，分解炉6所用的燃煤全都喂入到了分解炉6的下锥体6b的，如果不对下锥体6b采取抑制高温的措施，则下锥体6b的温度会迅速升到1000℃以上。过高的区域温度会带来两个风险：一是来自回转窑的气体中所携带的粉尘及燃煤颗粒在高温下出现液相，撞击到分解炉内衬壁上粘附沉积起来，形成结皮，影响水泥窑系统的正常运行；二是高温下形成新的高温NOx，使系统中总的NOx量增加，导致分级燃烧脱硝系统的脱硝效果变差。

[0089] 那么，本实施例中所采取的抑制分解炉6的下锥体6b内的还原区6e温度的措施是将来自四级旋风筒4的低温物料分出部分，喂入到分解炉6的下锥体6b的还原区6e中。低温物料进入还原区6e后会快速吸热，使还原区6e的温度维持在1000℃以下，可避免高温结皮及生成新的高温NOx的风险。

[0090] 具体技术措施是将分解炉6的生料喂入点分成一对，包括成对使用的上生料喂入点6i和下生料喂入点6j，上生料喂入点6i设置于三次风管接入点6d上部，比如炉主体6a处，下生料喂入点6j设置于燃煤喂入点6c与三次风管接入点6d之间，比如在下锥体6b处。这样，下生料喂入点6j能将来自四级旋风筒4的低温物料分出部分喂入到分解炉6下锥体6b，低温物料进入还原区6e后会快速吸热，使还原区6e的温度维持在1000℃以下，可避免高温结皮及生成新的高温NOx的风险。下生料喂入点6j与燃煤喂入点6c的上下相对距离大于等于0.4m且小于等于1.5m，最好控制在0.5-1.0m范围内。

[0091] 实施例5：

[0092] 本实施例是在上述实施例的基础上提供了一种水泥窑，特别采用下述设置结构：

[0093] 该种水泥窑包括一级旋风筒1、二级旋风筒2、三级旋风筒3、四级旋风筒4、五级旋风筒5、燃烧器10、煤粉输送管11、三次风管7、下料管12、四级旋风筒4、回转窑9、熟料冷却机8和实施例4中的水泥窑脱硝装置。

[0094] 各级旋风筒之间的连接关系与传统水泥窑一致。分解炉6的四个燃煤喂入点6c处均安装有燃烧器10，每个燃烧器10的燃烧器接口连接，一根煤粉输送管11。分解炉6的三次风管接入点6d根据现有机型可以有一处或两处，每处三次风管接入点6d都安装三次风管7。分解炉6的生料喂入点根据现有机型可以有一组或两组，每组生料喂入点包括成对的上生料喂入点6i和下生料喂入点6j，上生料喂入点6i和下生料喂入点6j处安装有下料分支管，成对使用的上生料喂入点6i和下生料喂入点6j通过下料分支管汇总连接至一根下料管12，下料管12再连接至上游对应的四级旋风筒4。分解炉6底部的下锥体进风口6f连接至回转窑
9。

[0095] 为了便于体现本实施例中的水泥窑与现有传统水泥窑的区别，以改造传统水泥窑的方式对本实施例中的水泥窑的具体的工程措施进行描述：

[0096] 具体的工程措施为：

[0097] 1、将连接有燃烧器10的煤粉输送管11在分解炉6的喂入点全部由三次风管7的上部改为三次风管7的下部，即将燃煤喂入点6c改到了三次风管接入点6d的下部。在实际工程中一般控制燃煤喂入点6c在下锥体进风口6f上部200mm左右。这样可将煤粉全部从三次风管7的下方喷入下锥体6b内，使所有喷入的煤粉在下锥体6b的贫氧环境下热解产生大量的CO，以形成NOx还原区，燃煤在低氧环境下热解可以有效地抑制NOx的生成，同时将已经生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中会被还原成N2。

[0098] 2、缩小分解炉下锥体进风口的通风面积。具体的工程措施是将下锥体进风口处6f的耐火内衬6h再铺设上一层耐火内衬加厚层进行加厚，使该进风口处的通风面积比原设计减小约5％。采用缩小下锥体6b与回转窑9相连接处的进风口的面积的措施，减少回转窑9内的通风量，使回转窑9内的过剩空气系数a非常接近1，从而起到抑制回转窑内NOx生成及更好地形成还原区6e的作用。

[0099] 3、将传统上由四级旋风筒喂入分解炉中下部的物料分出部分喂入分解炉的下锥体6b内。将现有的四级旋风筒4入分解炉6的下料管12在适当的位置截断，安装一个三通分料阀13，三通分料阀的两个出口接下料分支管至对应的上生料喂入点6i和下生料喂入点6j，下生料喂入点6j具体的入炉点位置应保持与燃煤喂入点6c的相对距离在0.5-1m间。优选地，将每一个四级旋风筒4的出料都分出约50％送入下锥体6b部位，其中，将分解炉6的上生料喂入点6i和下生料喂入点6j的开口大小最好一致，且上生料喂入点6i和下生料喂入点
6j所接的下料分支管的管径也一致，以保证能更为准确地分出50％的生料。

[0100] 4、提高三次风入分解炉的位置。具体的工程措施是，将原有水泥窑系统的三次风管入分解炉段拆除，封闭分解炉上原有的三次风管孔洞。在分解炉6的还原区6e上部适当位置新开一个三次风管接入点，并将三次风管与新的三次风管接入点连接起来。新的三次风管接入点的位置根据公式V1＝V2*T以及燃煤喂入点6c的位置确定，优选地，T＝0.5s。

[0101] 目前水泥窑系统三次风管入分解炉的方式常见的有单侧入和两侧入两种布置形式。本实施例中三次风管抬升的技术方案分为单侧抬升和双侧抬升两种。具体应用哪种抬升方案将根据工程现场的实际情况具体决定。一般来说原来是单侧进风的，将直接使用单侧抬升的技术方案；原来是两侧进风的，将优先考虑应用两侧抬升的技术方案。由于两侧进风的三次风管是由一条总管在接近分解炉时分成两个分支，从分解炉的两侧分别进入分解炉的，故在抬升三次风管时，也可以考虑将两个分支管截掉，直接从总管上抬升，变成一个三次风管接入分解炉。

[0102] 为了进一步提高脱硝效率，最终实现单独使用燃料分级燃烧脱硝技术将水泥窑的NOx排放值降到国标GB 4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》要求的指标以下，使水泥窑不再使用SNCR技术，不再使用氨水脱硝，实现水泥窑脱硝的零成本运行，并完全解决水泥窑使用氨水脱硝所带来的氨逃逸的问题，需要对本实施例中的水泥窑结构进行进一步的优化设计。

[0103] 具体的工程措施为：

[0104] 5、将传统的分解炉用圆筒型燃烧器改为新型的分解炉专用低氮燃烧器。具体的工程措施是，燃烧器10的燃料喷口10a朝向分解炉6内，燃料流束截面形状为扁平矩形结构，且燃料喷口10a也为扩口结构。

[0105] 传统水泥窑分解炉所用的燃烧器都是圆管形的，煤粉通过圆管形的燃烧器进入分解炉内时其流束的截面为圆形，这样成股的燃料流进入分解炉内后很难迅速地分散开来并与分解炉6内快速流动的热气流充分混合，不能使气体中所有的NOx充分地与碳接触并被还原，因而导致整个还原区的脱硝效率不高。

[0106] 而具有扁平矩形截面形状的扩口燃烧喷口10a的燃烧器10将煤粉一喷入分解炉6内后，燃料流束由传统的圆柱状变为扁平矩形并呈扇形在水平面上向外扩散开来，可快速分散开来并与炉内快速流动的气流迅速均匀地混合起来，从而使气体内所含的NOx都能尽快地接触到碳并被还原，最终实现烟气脱硝达标的目的。

[0107] 6、延迟三次风入分解炉后与气流的混合速度。具体的工程措施是将接入的三次风管7入分解炉6的最后三米的管段做成一个向上的斜段，使其与水平面形成夹角为10-30°，最优为20°将新接的三次风管7入分解炉的最后一段做成一个向上上仰的斜段，目的是为了进一步延迟三次风入炉后与还原区上升气流的混合速度，以进一步扩大还原区的总容积，从而延长还原反应时间，提高还原效果。

[0108] 实施例6：

[0109] 本实施例是提供了一种水泥窑脱硝工艺，特别采用下述设置：

[0110] 该种水泥窑脱硝工艺种，基本的，使分解炉6的燃煤喂入点6c位于三次风管接入点6d的下部，在分解炉6的燃煤喂入点6c与三次风管接入点6d之间的贫氧区内建立形成还原区6e，以使全部煤粉在还原区6e的贫氧环境下热解产生大量的CO，抑制NOx的生成，并在还原区6e完成将已生成的NOx在高C与高CO浓度的环境中还原为N2的反应。

[0111] 优选的，为了进一步提高脱硝效率，最终实现单独使用燃料分级燃烧脱硝技术将水泥窑的NOx排放值降到国标GB 4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》要求的指标以下，使水泥窑不再使用SNCR技术，不再使用氨水脱硝，实现水泥窑脱硝的零成本运行，并完全解决水泥窑使用氨水脱硝所带来的氨逃逸的问题，还包括了以下工艺中的其中一种或任意多种的组合：

[0112] 一、使回转窑内的过剩空气系数a满足0.7≤a≤1；

[0113] 二、提高自燃烧器喷入分解炉6的煤粉的扩散效率，促使煤粉与气体中的NOx充分地接触；

[0114] 三、当生料喂入点为多个时，将来自四级旋风筒4的生料在所有生料喂入点间平均分配，用以抑还原区6e的温度，防止生成高温型NOx；

[0115] 四、将自回转窑9入下锥体6b的气体在还原区6e的停留时间延长到0.5秒；

[0116] 五、降低自三次风管7进入分解炉6内的三次风与自还原区6e上升的气流的混合速率，以进一步扩大还原区6e的总容积。

[0117] 该种水泥窑脱硝工艺可在运用实施例5中的水泥窑实现完全代替SNCR技术的目的，或根据该工艺选用合适的水泥窑获得完全代替SNCR技术的目的。

[0118] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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