[0001] 本发明涉及水泥生产及水泥窑协同垃圾处理领域，尤其是涉及一种在水泥生产过程中采用旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理装置及工艺方法。

[0002] 随着水泥工业的发展，原、燃料资源日趋紧张，越来越多的水泥厂需要采用含高挥发性组分(K2O、Na2O、SO3、Cl-)低品位的原、燃料煅烧水泥熟料；同时，越来越多的水泥厂采用替代燃料以及利用窑系统处理废弃物，而替代燃料、废弃物中所含氯、硫都偏高。

[0003] 利用新型干法水泥回转窑处理城市垃圾，是焚烧处理垃圾的方式之一，作为水泥生产企业，废弃物的处置必须以不影响水泥生产为前提。从生产工艺控制的角度来看，废弃物的有害元素(硫、氯和碱金属)属于挥发性组分，由于生料充分悬浮于热气体中，当气体温度达到碱、硫、氯的熔点温度时，它们便冷凝在生料粉颗粒表面，随生料又重新回到窑内，在高温带再次挥发，挥发性组分就这样在窑与预热器之间经过多次挥发、冷凝，使得预热器、窑内生料含有害成分显著提高，从预分解窑测试结果来看，一般入窑热生料中K2O含量是生料的2～4倍、Na2O为1.5～2倍、Cl-为20～30倍、而SO3主要受燃料影响较大，由此可以看出，挥发组分在预热器内循环相当严重。挥发组分的循环富集常会发生窑内结圈或窑尾烟室、旋风筒锥体等部位结皮，严重时将无法进行正常生产，对大气污染物排放也有一定的影响。

[0004] 旁路放风系统是解决原、燃料中过量钾、钠、氯排出系统的有效措施，可以保证系统稳定运行和产品质量。然而，目前的旁路放风技术，多采用放风与冷风混合的方式进行骤冷，然后旋风分离器或者沉降室进行尘气分离，200℃左右的废气进入窑尾余热发电系统，虽有部分热量回收，但仍然浪费了大量的热能，而且烟气中的大量灰尘会对余热锅炉的运行造成影响，也未考虑废气中氮氧化物和二氧化硫等污染物的处理，未真正减轻烧成系统烟气处理的压力。

[0005] 此外，国内水泥熟料生产线的脱硝技术仍以SNCR选择性非催化还原法为主，而分级燃烧技术处于起步阶段，脱硝率低于25％，脱硝效果很不稳定，易造成预热器系统的结皮堵塞，不能适应各种工况。对煤质要求严格，只适用于挥发分高的烟煤，对使用无烟煤作为燃料的水泥企业，则需要外进适宜的再燃燃料，很多企业的分级燃烧装置处于闲置状态，不能真正运用到生产中去。而SNCR氨法脱硝依靠还原剂氨水或尿素进行氮氧化物的脱除，消耗大量还原剂。无论从国家节能减排的大局出发，还是从节约水泥生产成本出发，改进分级燃烧技术，降低氨水(或尿素)喷量，都显得尤为急迫。

[0006] 鉴于上述的原因，现有的旁路放风技术和分级燃烧技术都有待改进。

[0034] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

[0035] 如图1所示，一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理的工艺，在排风机15的作用下，通过电动旁路放风阀4从回转窑1与分解炉3的连接部位即窑尾烟室2中抽出1％到15％的窑尾烟气作为旁路烟气。旁路烟气在上升烟气管道中与从旋风预热器C5中经高温分料锁风阀20分离的部分热生料充分混合，进行气料换热。

[0036] 气料换热后的烟气经双旋风分离器5，将90％的热生料分离后作为脱硫剂进入分层冷却脱硫塔6底部，烟气则进入分层冷却脱硫塔6中进行分层冷却。

[0037] 烟气由分层冷却脱硫塔6顶部进入，分层冷却脱硫塔6对烟气进行第一轮的喷水降温，温度控制在550℃～650℃之间。喷水系统采用自动温度控制系统，根据烟气出口温度变化自动调节喷水量。烟气继续下行，接收第二轮的喷水降温，烟气温度控制在150℃～300℃之间，然后与来自双旋风分离器5的热生料混合，形成碱性氛围，对烟气进行脱硫除氮。分层冷却脱硫塔6底部设置有两台冷却风机7，一方面补充冷风以辅助降温，一方面加强烟气、蒸汽和热生料三者的充分混合。分层冷却脱硫塔6的中上部采用多层喷水的方式对窑尾放风烟气进行分层冷却，下部水气与双旋风分离器5来料混合，形成碱性氛围，底部设置冷却风机7和干湿物料输送设备。

[0038] 经过分层冷却脱硫塔6处理后的烟气，根据生产要求，低于150℃的烟气进入袋式收尘器11净化后通过排风机15经烟囱16排入大气；高于300℃的烟气则可以进入窑尾余热锅炉进行发电，或者作为热风来源进入原材料烘干车间，取风量则通过电动风阀17的开度进行调整；150℃～300℃之间的烟气则可通过调节冷风阀26的开度，降温后通过电动风阀10进入袋式收尘器11。

[0039] 分层冷却脱硫塔6排出的干灰，经第一FU输送机8和双层重锤锁风阀9落入第三FU输送机14，湿渣则外排处理。袋式收尘器11收集的粉尘，经电动回转下料器12落入第二FU输送机13，然后和分层冷却脱硫塔6排出的干灰一起被第三FU输送机14输送至混合材库，不适宜掺入水泥的物料则出厂处理。

[0040] 如图1所示，以上部分为水泥窑窑尾旁路放风的烟气走向和粉尘处理流程。

[0041] 如图1所示，以下部分为水泥窑分解炉的分级燃烧烟气处理过程：

[0042] 如图1所示，对窑尾煤粉输送管道进行改造，利用分风分煤分料的方式，在分解炉3内部内自下而上建立三个燃烧区域，即“弱还原区”、“强还原区”和“燃尽区”。从分层冷却脱硫塔6引入650℃左右的富含水蒸气的旁路风，进入“强还原区”，利用水煤气发生原理形成还原性气体CO和H2，进而把NOX还原成N2；窑尾旁路放风烟气经分层冷却脱硫塔6分层降温后，一部分进入余热发电或作为烘干热源，一部分由袋式收尘器11净化后排入大气，收集的物料则根据干湿情况选择外排或者作为生产水泥的混合材。分解炉3内三个燃烧区域的具体分级燃烧步骤包括如下：

[0043] 来自回转窑1的烟气，除去1％到15％的旁路烟气外，大部分进入分解炉3，并在分解炉3锥部或下柱体与来自三次风管23的三次风汇合后作为分解炉3“弱还原区”的助燃空气。三次风的风量可以通过三次风阀21的开度进行调节，过剩空气系数控制在0.9左右。用煤量(即图1中的主煤)则控制在分解炉3总用煤量的三分之二，煤粉均分两路送入三次风管23入炉点上部，和C4生料(即图1中的C4物料)充分混合。该区(即图1中的弱还原区)的C4生料量与分解炉3用煤比例相协调，约占C4生料总量的三分之二。

[0044] 在离心风机19的作用下，通过调整电动风阀18的开度，从分层冷却脱硫塔6中抽取650℃左右的富含水蒸气的窑尾旁路风，在分解炉3中部进入“强还原区”，还原风与炉中烟气混合，作为该区的助燃空气，过剩空气系数控制在0.7左右。用煤量(即图1中的主煤)则控制在分解炉3总用煤量的三分之一，煤粉均分两路送入还原风管25入炉点上部，和C4生料(即图1中的C4物料)充分混合。该区(即图1中的强还原区)的C4生料量与分解炉3用煤比例相协调，约占C4生料总量的三分之一。在氧含量低于5％时，混合气体中加入1％左右的水蒸气，既能抑制NO的生成，又能缩短煤粉的燃尽时间，同时利用水煤气的发生原理产生的大量CO和H2以及再燃煤挥发分中的还原物质，降低回转窑中产生的热力型NO，同时抑制还原区燃料型NO的形成。

[0045] 为了保证分解炉3“强还原区”煤粉的燃尽及CO的消除，保证分解炉的发热能力，从三次风管23中引出一部分风(即图1中的火上风)，于分解炉3顶部切向进入“燃尽区”，火上风量的大小可以通过火上风阀22进行调节。

[0046] 如图1所示，通过设置还原风管25的方式，将旁路放风与分级燃烧两个系统有机联系起来。一方面减少传统旁路放风骤冷技术的热量损失，一方面作为分解炉3的还原风进行烟气脱硝。

[0047] 如图1所示，本发明一种水泥窑旁路放风联合分级燃烧窑尾烟气处理装置，包括：回转窑1的窑尾烟室2、分解炉3、旋风预热器C5、双旋风分离器5、分层冷却脱硫塔6、袋式收尘器11。其中，回转窑1的窑尾烟室2与分解炉3连接(回转窑1与分解炉3的连接部位即窑尾烟室2)；回转窑1的窑尾烟室2通过旁路烟气管道与双旋风分离器5连接；旋风预热器C5的下料管的热生料一分为二，一部分按原路进入回转窑1的窑尾烟室2，另一部分进入从窑尾烟室2抽出的旁路烟气，经换热分解后进入分层冷却脱硫塔6底部与水气混合，利用形成的碱性氛围进行降氮脱硫除碱；双旋风分离器5与分层冷却脱硫塔6顶部连接；分层冷却脱硫塔6底部与袋式收尘器11连接；分层冷却脱硫塔6中部通过还原风管25与分解炉3连接；

[0048] 所述分解炉3从上至下分别设燃尽区、强还原区、弱还原区；三次风管23与分解炉3下柱体连接；火上风管24与分解炉3上柱体连接；还原风管25一端与分解炉3中部连接，另一端与分层冷却脱硫塔6连接。在还原风管25上设有电动风阀18和离心风机19。三次风管23上设有三次风阀21。火上风管24上设有火上风阀22。

[0049] 所述旁路烟气管道上设有电动旁路放风阀4。分层冷却脱硫塔6底部设置有两台冷却风机7，一方面补充冷风以辅助降温，一方面加强烟气、蒸汽和热生料三者的充分混合。分层冷却脱硫塔6内设有两层喷水层；分层冷却脱硫塔6排出的干灰，经第一FU输送机8和双层重锤锁风阀9落入第三FU输送机14。袋式收尘器11收集的粉尘，经电动回转下料器12落入第二FU输送机13，然后和分层冷却脱硫塔6排出的干灰一起被第三FU输送机14输送至混合材库，不适宜掺入水泥的物料则出厂处理。分层冷却脱硫塔6和袋式收尘器11的连接管道上设有冷风阀26和电动风阀10。袋式收尘器11通过排风机15与烟囱16连接。分层冷却脱硫塔6通过设有电动风阀17的烟气管道与窑尾余热锅炉或原材料烘干车间连接。所述旋风预热器C5的下料管的热生料通过高温分料锁风阀20一分为二。

[0050] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于本发明的保护范围，发在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。