專利名稱：一種新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的脫硫固硫燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(chǎn)系統(tǒng)使用高硫煤時(shí)的脫硫固硫減排的燃燒方法。
背景技術(shù)：
新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)本身就是一套脫硫系統(tǒng)，其生產(chǎn)熟料的主要原料是磨細(xì)的碳酸鈣，其燃煤燃燒產(chǎn)生的含SO2廢氣通過的回轉(zhuǎn)窯窯尾煙室、分解爐及疊加的五級旋風(fēng)筒系統(tǒng)含有大量的脫硫劑碳酸鈣和強(qiáng)堿性的氧化鈣，雖然經(jīng)過數(shù)十年來國內(nèi)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(shù)措施來穩(wěn)定窯況。然而，目前含硫低的優(yōu)質(zhì)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(tǒng)生產(chǎn)的影響，世界各地目前采取的主要技術(shù)措施有棄置窯灰、設(shè)置旁路放風(fēng)系統(tǒng)、設(shè)置料幕截留硫等，意圖降低硫循環(huán)富集造成的不利影響；除此之外，國外技術(shù)還提出了在窯尾廢氣管道上安裝多個(gè)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(fēng)吹入窯尾以求降低硫循環(huán)造成的結(jié)皮的方法。上述措施在生產(chǎn)運(yùn)行中的實(shí)際效果不盡如人 意，且導(dǎo)致干法旋窯生產(chǎn)成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種投資小、成本低、簡單易行，且可有效發(fā)揮新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)自身脫硫能力的脫硫固硫燃燒方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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?qū)⒐塘蛑鷦┲苯蛹尤敕勰ズ玫拿悍壑兄瞥珊塘蛑鷦┑拿悍?，煤粉?xì)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(yōu)選0.05 0.5% ;更優(yōu)選0.08
0.3%)；
(2)控制窯、爐內(nèi)氧化還原氣氛:控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯頭煤燃燒過剩空氣系數(shù)> 1.1，窯尾煙室氣體含氧量> 2%(優(yōu)選3飛％)，控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為氧化性氣氛；控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)> 1.08，一級筒出口廢氣含氧量> 1.5% (優(yōu)選2飛％)，控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的分解爐內(nèi)為非強(qiáng)還原性氣氛；所述百分比為體積百分比；
(3)消除入回轉(zhuǎn)窯物料中的焦炭:控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的五級旋風(fēng)筒下料管入回轉(zhuǎn)窯生料分解率為88、5% (優(yōu)選92、4%)，利用入回轉(zhuǎn)窯生料中碳酸鈣的分解產(chǎn)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(chǎn)生的強(qiáng)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(jìn)脫硫、使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣、且可促進(jìn)硫酸鈣穩(wěn)定的物質(zhì)，例如，具有上述功能的市售的燃煤用催化劑、煤炭燃燒促進(jìn)劑或煤炭脫硫劑等。本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢:(1)充分考慮并利用新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行中自身內(nèi)的碳酸鈣和氧化鈣可吸收SO2脫硫生成亞硫酸鈣的特點(diǎn)；(2)針對解決硫循環(huán)的實(shí)質(zhì)問題就是讓易分解的亞硫酸鈣迅速轉(zhuǎn)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(wěn)定在熟料中，達(dá)到脫硫固硫減排SO2的目的；(3)針對新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)特點(diǎn)，從燃燒方法著手，一方面，利用煤粉燃燒系統(tǒng)內(nèi)的高溫動力，以化學(xué)催化轉(zhuǎn)化方法促進(jìn)易分解的亞硫酸鈣快速轉(zhuǎn)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(nèi)和爐內(nèi)氧化還原氣氛，為促進(jìn)亞硫酸鈣快速轉(zhuǎn)化為硫酸鈣及穩(wěn)定硫酸鈣創(chuàng)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(chǎn)常規(guī)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(chǎn)生大量CO2可使物料沸騰的特點(diǎn)將入窯生料中夾帶的質(zhì)量密度較低的焦炭顆粒浮至料面上氧化，確保固化下來進(jìn) 入料中的硫酸鈣不會被料中夾帶的高溫焦炭產(chǎn)生的強(qiáng)還原能力分解，使固化下來的硫酸鈣隨熟料穩(wěn)定排出，從而實(shí)現(xiàn)有效脫硫固硫解決硫循環(huán)富集的問題；(4)熟料生產(chǎn)的窯況穩(wěn)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(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)證明，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):投資極少，無需大的裝備技改，操作簡單；實(shí)際固硫率可達(dá)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(dá)標(biāo)；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(dǎo)致熟料中的SO3含量較高，但水泥產(chǎn)品的理化性能指標(biāo)不受影響，粉磨水泥時(shí)少加點(diǎn)石膏即可。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1:
華中水泥廠，Φ3Χ45πι新型干法水泥生產(chǎn)線，原用燃煤硫含量控制在1.0%以下，硫含量高于1.0%時(shí)則結(jié)皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。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(jià)問題，要求采用硫含量3.5 5%的煤。本實(shí)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(fā)有限公司生產(chǎn)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(fēng)管道加入煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細(xì)度控制80 μ m篩余< 3.0% ；
(2)控制窯、爐內(nèi)氧化還原氣氛:通過調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和三次風(fēng)閥開度，控制回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)頭煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使回轉(zhuǎn)窯內(nèi)處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，讓分解爐內(nèi)處于非強(qiáng)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(chǎn)生的CO2沸騰作用下浮至料面氧化。本實(shí)施例采用硫含量實(shí)際波動值為4.5^5.5%的半煙煤，煙室結(jié)皮很少，無長圈、結(jié)蛋、倒料現(xiàn)象，窯況穩(wěn)定，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，SO2排放經(jīng)懷化市環(huán)保局多次檢測完全達(dá)標(biāo) 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.7% 1.9%，理論計(jì)算固硫率99.9%。實(shí)施例2:
黔江某水泥廠，Φ3.5Χ52πι新型干法水泥生產(chǎn)線，原用燃煤為硫含量控制在1.59Γ2.5%的配煤，窯尾煙室結(jié)皮嚴(yán)重，窯內(nèi)長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。采用燃煤硫含量1.5^2.5%在線檢測SO2排放為> 1200mg/Nm3，因當(dāng)?shù)孛涸礊榱蚝? 13%的半煙煤，要求采用當(dāng)?shù)馗吡蛎骸１緦?shí)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(fā)有限公司生產(chǎn)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(shí)際生產(chǎn)中硫含量5 7%時(shí)用量0.1%，硫含量8%以上用0.3%，煤粉細(xì)度控制80 μ m篩余1.0 2.0% ；
(2)控制窯、爐內(nèi)氧化還原氣氛:通過調(diào)整尾排風(fēng)機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)及三次風(fēng)閥開度，控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)頭煤燃 燒過剩空氣系數(shù)約為1.15，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4.0%，使窯內(nèi)處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，使分解爐內(nèi)處于非強(qiáng)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(yīng)浮至料面氧化燃燒。本實(shí)施例采用黔江當(dāng)?shù)馗吡蛎?，煤中硫含量?shí)際波動在5.5^13.1%，煙室結(jié)皮很少，窯內(nèi)無副窯皮，無長圈、結(jié)蛋、倒料現(xiàn)象，主窯皮平整，窯況穩(wěn)定，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，SO2排放經(jīng)黔江區(qū)環(huán)保局多次檢測完全達(dá)標(biāo)(< 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量2.69Γ4.2%，理論計(jì)算固硫率99.9%。實(shí)施例3:
新平某水泥廠，Φ3.5Χ50πι新型干法水泥生產(chǎn)線，原用燃煤為煙煤，硫含量控制在1.5%以下，估計(jì)是買的配煤)，硫含量高于1.0%則結(jié)皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。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(jià)問題，要求采用當(dāng)?shù)責(zé)o煙高硫煤，硫含量5.5^8.5%。本實(shí)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(fā)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(jīng)粉磨制成含固硫助劑的煤粉，控制煤粉細(xì)度80 μ m篩余< 2.0% ；
(2)控制窯、爐內(nèi)氧化還原氣氛:通過調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和三次風(fēng)閥開度，控制窯內(nèi)頭煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4.5%，使窯內(nèi)處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約5% ;使分解爐內(nèi)處于非強(qiáng)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(chǎn)生的CO2使物料沸騰將焦炭浮至料面上氧化燃燒。本實(shí)施例采用當(dāng)?shù)亓蚝繛?.5^7.5%的無煙高硫煤，煙室結(jié)皮很少，窯內(nèi)無長圈、結(jié)蛋、倒料現(xiàn)象，窯況穩(wěn)定，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，SO2排放經(jīng)玉溪市環(huán)保局多次檢測完全達(dá)標(biāo) 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.9 2.2%，理論計(jì)算固硫率98.5%。
實(shí)施例4:
昭通某水泥廠，Φ3.5 X 50m新型干法水泥生產(chǎn)線，原用燃煤為硫含量控制在2.5%以下的配煤，結(jié)皮、長圈、長蛋、窯尾倒料，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。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(jià)問題，要求采用當(dāng)?shù)亓蚝? 7.5%的無煙煤。本實(shí)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(fā)有限公司ZC-5型煤炭燃燒促進(jìn)劑作為固硫助劑，按煤總重量的0.08%從煤磨皮帶上加入經(jīng)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(nèi)氧化還原氣氛:通過調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和三次風(fēng)閥開度，控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)頭煤燃燒過剩空氣系數(shù)約為1.2，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使窯內(nèi)處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約3%，使分解爐內(nèi)處于非強(qiáng)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(chǎn)生的CO2使物料沸騰效應(yīng)將料中焦炭浮至料面上氧化。本實(shí)施例采用硫含量實(shí)際為5.5^7.5%的無煙煤，煙室結(jié)皮很少，無長圈、結(jié)蛋、倒料現(xiàn)象，窯況穩(wěn)定，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，SO2排放經(jīng)昭通市環(huán)保局多次檢測完全達(dá)標(biāo)(< 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量1.8% 2.0%，理論計(jì)算固硫率97.8%。實(shí)施例5:
重慶某水泥廠，Φ4.8X72m新型干法水泥生產(chǎn)線，原用燃煤為硫含量控制在2.5^3.5%的配煤，結(jié)皮、長圈、 長蛋、窯尾倒料，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。采用燃煤硫含量2.5 3.5%在線檢測SO2排放為100(Tl200mg/Nm3，因當(dāng)?shù)孛涸礊楦吡蛎汉兔簝r(jià)問題，要求采用當(dāng)?shù)亓蚝?br> 6.5 10%的半煙煤。本實(shí)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(fā)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(fēng)管道加入煤粉中制成含固硫助劑的煤粉，煤粉細(xì)度80 μ m 篩余 < 4% ；
(2)控制窯、爐內(nèi)氧化還原氣氛:通過調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)拉風(fēng)和三次風(fēng)閥開度，控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)頭煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約為1.18，窯尾煙室氣體檢測氧含量約為4%，使窯內(nèi)處于氧化性氣氛；尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)約1.1，一級筒出口廢氣檢測氧含量約4%，使分解爐內(nèi)處于非強(qiáng)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(chǎn)生的CO2沸騰將料中焦炭浮至料面上氧化。本實(shí)施例采用硫含量實(shí)際為6.5^10.5%的當(dāng)?shù)匕霟熋?，煙室結(jié)皮很少，無長圈、結(jié)蛋、倒料現(xiàn)象，窯況穩(wěn)定，熟料質(zhì)量穩(wěn)定，SO2排放經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局多次檢測完全達(dá)標(biāo) 200mg/Nm3)，熟料中SO3含量2.5% 3.5%，理論計(jì)算固硫率99.9%。所述百分比，未特別注明單位的，氣體構(gòu)成百分比為體積百分比，其余為重量百分比。
權(quán)利要求
1.一種新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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?qū)⒐塘蛑鷦┲苯蛹尤敕勰ズ玫拿悍壑兄瞥珊塘蛑鷦┑拿悍?，煤粉?xì)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(nèi)氧化還原氣氛:控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯頭煤燃燒過?？諝庀禂?shù)> 1.1，回轉(zhuǎn)窯窯尾煙室氣體中，含氧量> 2%，控制回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為氧化性氣氛；控制新型干法水泥生產(chǎn)的尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)> 1.08，一級筒出口廢氣含氧量> 1.5%，控制新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的分解爐為非強(qiáng)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(chǎn)系統(tǒng)的五級旋風(fēng)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(jù)權(quán)利要求1所述的新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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(jìn)脫硫、使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣、且可促進(jìn)硫酸鈣穩(wěn)定的物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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(quán)利要求3所述的新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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(quán)利要求1或2所述的新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)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(quán)利要求1或2所述的新型干法水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的脫硫固硫燃燒方法，其特征在于:步驟(3)中，控制五級旋風(fēng)筒下料管入回轉(zhuǎn)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(chǎn)系統(tǒng)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?qū)⒐塘蛑鷦┲苯蛹尤敕勰ズ玫拿悍壑?，制成含固硫助劑的煤粉，煤粉?xì)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(nèi)氧化還原氣氛控制干法旋窯頭煤燃燒過剩空氣系數(shù)≥1.1，窯尾煙室氣體含氧量≥2%；控制干法旋窯尾煤燃燒過?？諝庀禂?shù)≥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(fēng)筒下料管入窯生料分解率為88~95%；固硫助劑為含有可促進(jìn)亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣、且可促進(jìn)硫酸鈣穩(wěn)定的元素的物質(zhì)。本發(fā)明投資小，成本低、操作簡便易行，且可有效發(fā)揮新型干法旋窯系統(tǒng)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(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者尹小林 申請人:尹小林