技术领域
[0001] 本发明涉及水泥工业领域，具体而言，涉及一种利用分解炉脱硝的方法及分解炉。
相关背景技术
[0002] 分解炉是水泥工业中使用频率极高的设备，目前已有的分解炉的形式多种多样，如喷腾式、旋流式、旋流-喷腾式、管道悬浮式等，配合各种分解炉所使用的水泥生料碳酸盐分解的方法也有很多。利用回转窑制备水泥生料的过程中会排出大量含有氮氧化物的废气，氮氧化物对自然环境具有极大的危害，需使其还原为氮气以降低危害，为满足这一需求，目前已有的分解炉多数具有还原氮氧化物的功能，但现有的分解炉脱硝方法以及配套的分解炉的脱硝效果并不理想，并且设备过于复杂，存在结皮、积料的风险，操作不便的同时耗能高、成本大，因此需提出一种高效、易行的利用分解炉脱硝的方法，以及适用于该方法的分解炉。
具体实施方式
[0026] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027] 本发明实施例还提供了一种利用分解炉脱硝的方法，包括如下步骤：
[0028] S1、形成缺氧还原气氛。
[0029] 具体地，从分解炉下端喷入还原用煤粉并使其在缺氧条件下燃烧，使还原用碳粉在缺氧条件下与氧气反应生成一氧化碳还原气氛，为还原氮氧化物做准备。
[0030] 进一步地，从分解炉上端喷入耗氧用煤粉并使其燃烧以进一步消耗还原气氛上端的部分氧气，防止氧气过量导致的一氧化碳生成量降低。
[0031] 进一步地，还原用煤粉与耗氧用煤粉的质量比为1:1-4:1。该比例能够在确保还原气氛正常产生的基础上较好的保证还原气氛的稳定，并保证一氧化碳的生成量。
[0032] 进一步地，向分解炉内分股喷入三次风，调整空气过剩系数使其维持在0.3-0.6，以保证还原用碳粉在理论缺氧条件下与三次风中的氧气燃烧并维持稳定的一氧化碳还原气氛。
[0033] 进一步地，三次风分为两股喷入分解炉内，其中一股三次风从分解炉的下端通入，用于为还原用煤粉的燃烧提供氧气，另一股三次风从分解炉上端通入，用于为耗氧用煤粉的燃烧提供氧气，使耗氧用煤粉在理论充分氧气的环境下反应生成二氧化碳，并放出大量反应热，一方面有效消耗还原气氛上端的多余氧气，另一方面为水泥生料进行碳酸盐分解提供所需的热量。
[0034] 进一步地，从分解炉下端通入的三次风与从分解炉上端通入的三次风的体积比为5:95-45:55。该比例能够在稳定还原气氛与供热两个作用之间达到较好的平衡，并优化了三次风的用量与使用效率。
[0035] S2、水泥生料碳酸盐分解-控温。
[0036] 具体地，将预热后的水泥生料由多个投料口分别投入分解炉内进行碳酸盐分解，步骤S1中的耗氧用煤粉燃烧所产生的大量反应热使水泥生料升温，并发生碳酸盐分解反应，碳酸盐分解反应为耗热反应，利用该反应使分解炉内还原气氛处的温度控制在900-1100℃，该温度一方面利于氮氧化物的还原，另一方面能够有效防止水泥生料发生结皮。
[0037] 需要说明的是，水泥生料由多个投料口分别投入分解炉的作用是使分解炉内的温度尽量均匀，水泥生料碳酸盐分解反应吸热，会造成局部温度不均，容易导致结皮和积料。
[0038] S3、还原脱硝。
[0039] 具体地，从分解炉底端通入回转窑排出的具有氮氧化物的废气，在分解炉内形成的一氧化碳还原气氛中进行还原脱硝反应，反应温度为900-1100℃，使对自然环境有危害的氮氧化物还原为无危害的氮气。从分解炉底端通入废气，并在高温作用下使其升腾并与还原气氛充分混合，能够有效提升反应效率，缩短反应时间。
[0040] 进一步地，脱硝还原反应的反应时间为0.5-1.2秒。在900-1100℃的环境温度下，与还原气氛充分混合的氮氧化物废气能够实现快速脱硝，0.5-1.2秒的时间能够有效保证脱硝还原的进行程度，并充分提升脱硝效率。
[0041] S4、固体物料回收再利用。
[0042] 具体地，将燃烧不充分的固体物料回流导入分解炉内进行二次燃烧，固体物质主要指燃烧不充分的碳粉，回流二次利用能够有效降低生产成本，提升材料利用率，延长还原脱硝反应以及碳酸盐分解反应的反应时间，并且能够使还原气氛处于一个较为稳定的碳粉燃烧循环内，从而稳定还原气氛，防止加入碳粉或完全燃烧前发生的还原气氛不稳定的现象，继而使还原脱硝反应始终处于稳定状态。
[0043] 进一步地，回流比例为20-45％，该比例能够保证碳粉的充分利用，且不影响还原气氛的稳定。
[0044] 请参照图1，本发明实施例还提供了一种适用于上述利用分解炉脱硝的方法的分解炉1，其包括炉体10，炉体10整体成竖直筒状，炉体10包括位于下端的还原脱硝部11和位于上端的强化燃烧部12，其中，还原脱硝部11用于为形成还原气氛提供空间和条件，并在此基础上发生氮氧化物的还原脱硝反应，强化燃烧部12用于为水泥生料碳酸盐分解提供加热环境、反应空间以及充分的反应时间，还原脱硝部11的顶端与强化燃烧部12的底端连接，还原脱硝部11的下端沿远离强化燃烧部12的方向逐渐收紧成漏斗状，还原脱硝部11的底端开设有废气入口111，自回转窑排出的含氮氧化物的废气自废气入口111通入还原脱硝部11，漏斗状的底端一方面能够增加通入废气的流速，另一方面能使快速通入的废气逐渐分散形成气体湍流，利于与还原脱硝部11内的还原气氛快速充分地混合，提升脱硝效率。分解炉1还包括鹅颈管13和回流管14，强化燃烧部12的顶端与鹅颈管13的入口连通，鹅颈管13向下弯折为倒“U”形，在强化燃烧部12内升温并进行碳酸盐热分解的水泥生料进入鹅颈管13内，并在鹅颈管13内进一步延长反应时间，进一步提升碳酸盐分解反应的分解效果。鹅颈管13的出口端的管壁上开设有回流口131，回流管14的一端与回流口131连通，另一端与还原脱硝部11的侧壁处连通，经过鹅颈管13的燃烧不充分的碳粉通过回流管14二次回流至还原脱硝部11内，并再次进行缺氧燃烧，从而提升碳粉的利用率，有效降低生产成本，延长还原脱硝反应以及碳酸盐分解反应的反应时间，并且能够使还原气氛处于一个较为稳定的碳粉燃烧循环内，从而稳定还原气氛，防止加入碳粉或完全燃烧前发生的还原气氛不稳定的现象，继而使还原脱硝反应始终处于稳定状态。
[0045] 进一步地，还原脱硝部11靠近底端的侧壁处以及强化燃烧部12靠近底端的侧壁处分别开设有一个水泥生料下料口15，用于投入水泥生料，两个水泥生料下料口15分别位于还原气氛的上端和下端，分别投入水泥生料进行碳酸盐分解反应进行耗热，从而将还原气氛的温度控制在900-1100℃的利于氮氧化物还原的温度范围内，且能够使分解炉1内、尤其是还原脱硝部11内的温度尽量均匀，进一步降低水泥生料发生结皮的风险。
[0046] 进一步地，还原脱硝部11靠近底端的侧壁处设置有一层还原用煤粉燃烧器112，用于喷入还原用煤粉并使其燃烧；还原脱硝部11靠近中部的侧壁处设置有一层耗氧用煤粉燃烧器113，用于喷入耗氧用煤粉并使其燃烧。
[0047] 进一步地，还原脱硝部11靠近底端的侧壁处以及强化燃烧部12靠近底端的侧壁处分别开设有一个喷风口16，用于向分解炉1内喷入三次风，调整空气过剩系数。还原脱硝部11靠近底端的侧壁处的喷风口16喷入的三次风用于形成缺氧还原气氛，强化燃烧部12靠近底端的侧壁处的喷风口16用于与耗氧用煤粉的燃烧提供氧气，从而充分反应放出反应热以使水泥生料进行碳酸盐分解。
[0048] 进一步地，炉体10的直径为6100毫米，靠近还原脱硝部11底端的侧壁处的喷风口16的尺寸为90×1400毫米，靠近强化燃烧部12底端的侧壁处的喷风口16的尺寸为1300×
2450毫米，水泥生料下料口15的直径为800毫米，废气入口111的直径为2100mm。两个喷风口
16的尺寸区别能够使两股三次风按体积比5:95-45:55的比例通入炉体10内。
[0049] 以下结合具体实施例对本发明提供的一种用于关井期间预防产水凝析气井液锁伤害的组合物、方法以及设备做进一步详细的描述。
[0050] 实施例1
[0051] 本实施例提供一种利用分解炉脱硝的方法，包括如下步骤：
[0052] 从分解炉下端喷入还原用煤粉并使其在缺氧条件下燃烧制备缺氧还原气氛，并从分解炉上端喷入耗氧用煤粉并使其燃烧以消耗还原气氛上端的部分氧气，还原用煤粉与耗氧用煤粉的质量比为4:1。
[0053] 向分解炉内喷入两股三次风，其中一股从分解炉的下端通入，另一股从分解炉的上端通入，下端通入的三次风与上端通入的三次风的体积比为5:95。
[0054] 将预热后的水泥生料由多个投料口分别投入分解炉内进行碳酸盐分解，控制还原气氛的温度为1100℃。
[0055] 将回转窑排出的具有氮氧化物的废气从分解炉底端通入分解炉内还原脱硝0.5秒。
[0056] 将燃烧不充分的固体物料回流导入分解炉内进行二次燃烧，回流比例为45％。
[0057] 请参照图1，本实施例还提供了一种分解炉1，其包括炉体10，炉体10整体成竖直筒状，整体直径为6100毫米，炉体10包括位于下端的还原脱硝部11和位于上端的强化燃烧部12，还原脱硝部11的顶端与强化燃烧部12的底端连接，还原脱硝部11的下端沿远离强化燃烧部12的方向逐渐收紧成漏斗状，还原脱硝部11的底端开设有废气入口111，废气入口111的直径为2100mm。分解炉1还包括鹅颈管13和回流管14，强化燃烧部12的顶端与鹅颈管13的入口连通，鹅颈管13向下弯折为倒“U”形。鹅颈管13的出口端的管壁上开设有回流口131，回流管14的一端与回流口131连通，另一端与还原脱硝部11的侧壁处连通。还原脱硝部11靠近底端的侧壁处以及强化燃烧部12靠近底端的侧壁处分别开设有一个水泥生料下料口15，水泥生料下料口15的直径为800毫米。还原脱硝部11靠近底端的侧壁处设置有一层还原用煤粉燃烧器112，还原脱硝部11靠近中部的侧壁处设置有一层耗氧用煤粉燃烧器113。还原脱硝部11靠近底端的侧壁处以及强化燃烧部12靠近底端的侧壁处分别开设有一个喷风口16，两者的尺寸分别为90×1400毫米以及1300×2450毫米。
[0058] 实施例2
[0059] 本实施例提供一种利用分解炉脱硝的方法，包括如下步骤：
[0060] 从分解炉下端喷入还原用煤粉并使其在缺氧条件下燃烧制备缺氧还原气氛，并从分解炉上端喷入耗氧用煤粉并使其燃烧以消耗还原气氛上端的部分氧气，还原用煤粉与耗氧用煤粉的质量比为1:1。
[0061] 向分解炉内喷入两股三次风，其中一股从分解炉的下端通入，另一股从分解炉的上端通入，下端通入的三次风与上端通入的三次风的体积比为45:55。
[0062] 将预热后的水泥生料由多个投料口分别投入分解炉内进行碳酸盐分解，控制还原气氛的温度为900℃。
[0063] 将回转窑排出的具有氮氧化物的废气从分解炉底端通入分解炉内还原脱硝1.2秒。
[0064] 将燃烧不充分的固体物料回流导入分解炉内进行二次燃烧，回流比例为20％。
[0065] 本实施例还提供了一种分解炉1，具体参见实施例1中的分解炉1。
[0066] 实施例3
[0067] 本实施例提供一种利用分解炉脱硝的方法，包括如下步骤：
[0068] 从分解炉下端喷入还原用煤粉并使其在缺氧条件下燃烧制备缺氧还原气氛，并从分解炉上端喷入耗氧用煤粉并使其燃烧以消耗还原气氛上端的部分氧气，还原用煤粉与耗氧用煤粉的质量比为2.6:1。
[0069] 向分解炉内喷入两股三次风，其中一股从分解炉的下端通入，另一股从分解炉的上端通入，下端通入的三次风与上端通入的三次风的体积比为1:10。
[0070] 将预热后的水泥生料由多个投料口分别投入分解炉内进行碳酸盐分解，控制还原气氛的温度为1000℃。
[0071] 将回转窑排出的具有氮氧化物的废气从分解炉底端通入分解炉内还原脱硝0.85秒。
[0072] 将燃烧不充分的固体物料回流导入分解炉内进行二次燃烧，回流比例为32.5％。
[0073] 本实施例还提供了一种分解炉1，具体参见实施例1中的分解炉1。
[0074] 实验例
[0075] 分别采用实施例1-3提供的利用分解炉脱硝的方法及分解炉1对同一回转窑排出的废气进行还原脱硝处理，检测并记录氮氧化物的还原比例，结果见表1。
[0076] 表1回转窑废气氮氧化物还原比例
[0077] 实施例1 实施例2 实施例3
还原比例(％) 81％ 79％ 83％
[0078] 从表1可知，本发明实施例提供的利用分解炉脱硝的方法及分解炉1能够有效还原回转窑排出的废气中的氮氧化物。
[0079] 综上所述，本发明提供了一种利用分解炉脱硝的方法，其操作简单易行，还原效率高，能够有效降低对自然环境的危害，且不影响水泥生料碳酸盐分解的进行，并且能够充分利用物料，节约成本。
[0080] 本发明还提供了一种分解炉，其适用于上述利用分解炉脱硝的方法，其操作方便，在保证水泥生料碳酸盐分解的同时有效提升脱硝效果，能够有效降低结皮、积料的风险。
[0081] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
