本发明属于水泥生产技术领域，特别是涉及一种采用分级燃烧的脱硝系统及工艺。
背景技术：
中国是水泥生产大国，其需求不断增长，水泥生产过程中的水泥煅烧系统是最重要的大气污染物排放源，其尾气量占全厂废气量70％左右，产生的污染物除有大量粉尘外，还生成二氧化硫(so2)、氮氧化物(nox)、氟化物、二氧化碳(co2)、一氧化碳(co)等有害气体和汞及其化合物。水泥行业又是继电力、钢铁之后的nox第三大排放源，年排放量在200万吨左右，约占全国nox排放总量的10％，是造成环境污染的主要元凶之一。目前水泥窑炉控制nox排放技术大都只采用sncr技术，该技术脱销效率虽高，但存在运行成本高，氨逃逸副产物等问题，因此实现超低排放、节能降耗、降低脱硝成本并减少氨逃逸副产物是水泥行业的当务之急。
技术实现要素：
本发明的目的就在于克服现有的技术问题，提供了一种采用分级燃烧的脱硝系统及工艺。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种采用分级燃烧的脱硝系统，包括烟室及分解炉，所述分解炉的下部为上宽下窄的锥形，烟室与分解炉的下部的缩口处连通，分解炉锥形的底部的上方为分解炉的还原区；所述分解炉上连通有三次风管、下料组件及回流组件；
所述三次风管位于分解炉的还原区的上半部，所述分解炉与三次风管连通的进风口处的直径大于三次风管远离进风口处的直径；
所述下料组件包括煤粉喷入管及c4下料管，所述煤粉喷入管位于分解炉锥形的底部的缩口上方，所述c4下料管包括主下料管、入炉管道一及入炉管道二，所述入炉管道一的一端与分解炉锥形的底部的上部连通，另一端与主下料管连通，所述入炉管道二设置有多个，多个入炉管道二在分解炉的还原区的上部从上至下依次排列，入炉管道二的一端与分解炉的还原区连通，另一端与主下料管连通；所述入炉管道一及入炉管道二与主下料管的连通处均设有电动开关阀门；
所述回流组件包括挡板、导流板及回流管，所述挡板位于分解炉的还原区顶部的出烟管处，导流板倾斜设置在挡板的一侧，所述回流管的一端伸入分解炉的还原区的上部，回流管一端的进口位于导流板上，回流管另一端的出口与分解炉的还原区的下部连通，所述回流管上设有气泵。
优选的，所述三次风管与分解炉的还原区的连通处的直径为
优选的，所述入炉管道二的个数不低三个，增大下料点的可选择性，提高了调节范围。
优选的，所述三次风管正对分解炉的炉壁上及炉壁的上方、下方均布有入炉管道二，增大下料点的可选择性，提高调节范围，更好的与三次风管配合。
优选的，所述回流管与三次风管位于分解炉的同侧，避免大量脱硝合格的气体进入回流管。
本发明还包括一种采用分级燃烧的脱硝系统进行水泥回转窑脱硝的工艺，在采用分级燃烧方式的分解炉，其中包括了燃料与空气分级；通过调节三次风管的进风量，加强一氧化碳排放量的控制，同时，在加大分解炉容积的作用下，基本实现燃料的完全燃烧，且分解炉的还原区相应增大，增加了气体在还原区停留的时间；在通过c4下料管向分解炉中通入二次燃料的支持下，实现生产过程中氮氧化物生成量控制；
该工艺包括以下步骤：
(1)将煤粉通过多个煤粉喷入管喷入分解炉的锥部的底部，煤粉不完全燃烧生成大量的还原性气体，用于脱硝反应；(2)控制入炉管道二与主下料管的连通处的电动开关阀门的开合，使其与三次风管的进风量相互配合将二次燃料通入分解炉中，减少窖中的有害物质，增加水泥熟料产量；(3)检测到出烟管的nox偏高时，入炉管道一将二次燃料通入分解炉锥形的底部，物料吸收还原区煤粉不完全燃烧产生的热量，控制烟室和分解炉锥形的底部的温度，避免结皮的产生，使产生的还原性气体增多，增大分解炉的还原区的还原力度；(4)当检测到的nox居高不下时，脱硝合格的烟气通过挡板后从出烟管排出，进行下一步操作，而脱硝不合格的烟气，浓度较大，被挡板阻挡后顺着导流板进入回流管内，气泵通过回流管将脱硝不合格的烟气，重新导入分解炉的还原区中，进行二次脱硝。
优选的，所述二次燃料为干污泥，干污泥的细度控制在80％通过20目的标准筛，干污泥的水分控制在6～25％之间。
优选的，所述入炉管道一通入的二次燃料的量占主下料管总料量的30％～60％。
本发明作用原理如下：采用分级燃烧方式(燃料与空气分级)的分解炉，为了使燃料能够在分解炉中具有充足的燃烧时间，实现对燃料的高效利用，需要加强分解炉设计，增加其容积，分解炉的锥形底部通入煤粉，此处可以部分还原窑头煅烧所形成的氮氧化物，配合三次风管的进风，在分解炉内形成强还原区，且强还原区相应增大，增加了气体在强还原区停留的时间，较大程度的还原窑头煅烧所形成的氮氧化物，减小sncr脱硝压力；
为了避免炉内出现局部高温现象，通过调整三次风管的开合量及配合入炉管道一与入炉管道二的下料量进行分解炉内气氛环境的有效调节；通过加强分解炉使用中的负荷稳燃能力评估，结合各燃料燃烧过程中的着火特性，确定入炉管道一及入炉管道二的最佳下料点及下料量，确保燃料燃烧状态良好性，最终确保水泥生产中燃料的充分燃烧，促使炉内的超低的氮氧化物具有良好的燃烧排放效果；采用干污泥为二次燃料，分级燃烧技术使用中通过对干污泥的高效利用，实现了氮氧化物反应中的还原处理，最终能够得到氮气与水，减少氮氧化物排放量。促使有害物质减少，增加水泥熟料产量的同时优化生产方式，促使整体的生产效率提高。
使用本发明的脱硝系统及工艺之后，使气体在还原区内停留时间约2.5s，减小sncr脱硝压力，达到超低排放(氮氧化物排放不大于50mg/m3，二氧化硫不大于100mg/m3，氨逃逸不大于8mg/m3，粉尘浓度不大于10mg/nm3)的目标；每吨熟料氨水耗量降低到4kg以下，降低的幅度在5kg左右。
本发明达到了以下有益效果：
本发明通过加大分解炉容积使分解炉的还原区相应增大，增加了气体在还原区停留的时间；在通过c4下料管向分解炉中通入二次燃料的支持下，实现生产过程中氮氧化物生成量控制，减小sncr脱硝压力，显著降低了脱硝的成本；满足超低排放需求，减少对大气环境的污染；促使有害物质减少，增加水泥熟料产量的同时优化生产方式，促使整体的生产效率提高。
附图说明
图1为本发明脱硝系统中分解炉的还原区处的示意图。
图中：1、缩口；2、煤粉喷入管；3、分解炉的还原区；4、气泵；5、三次风管；6、回流管；7、导流板；8、挡板；9、主下料管；10、入炉管道二；11、电动开关阀门；12、入炉管道一；13、出烟管。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种采用分级燃烧的脱硝系统，包括烟室及分解炉，所述分解炉的下部为上宽下窄的锥形，烟室与分解炉的下部的缩口1处连通，分解炉锥形的底部的上方为分解炉的还原区3；所述分解炉上连通有三次风管5、下料组件及回流组件；
所述三次风管5位于分解炉的还原区3的上半部，所述分解炉与三次风管5连通的进风口处的直径大于三次风管远离进风口处的直径；
所述下料组件包括煤粉喷入管2及c4下料管，所述煤粉喷入管2位于分解炉锥形的底部的缩口1上方，所述c4下料管包括主下料管9、入炉管道一12及入炉管道二10，所述入炉管道一12的一端与分解炉锥形的底部的上部连通，另一端与主下料管9连通，所述入炉管道二10设置有多个，多个入炉管道二10在分解炉的还原区3的上部从上至下依次排列，入炉管道二10的一端与分解炉的还原区3连通，另一端与主下料管9连通；所述入炉管道一12及入炉管道二10与主下料管9的连通处均设有电动开关阀门11；
所述回流组件包括挡板8、导流板7及回流管6，所述挡板8位于分解炉的还原区3顶部的出烟管13处，导流板7倾斜设置在挡板8的一侧，所述回流管6的一端伸入分解炉的还原区3的上部，回流管6一端的进口位于导流板7上，回流管6另一端的出口与分解炉的还原区3的下部连通，所述回流管6上设有气泵4。
所述三次风管5与分解炉的还原区3的连通处的直径为
所述入炉管道二10的个数为三个。
所述三次风管5正对分解炉的炉壁及该处炉壁的上方、下方均布有入炉管道二10。
所述回流管6与三次风管5位于分解炉的同侧。
一种采用分级燃烧的脱硝系统进行水泥回转窑脱硝的工艺，在采用分级燃烧方式的分解炉，其中包括了燃料与空气分级；通过调节三次风管的进风量，加强一氧化碳排放量的控制，同时，在加大分解炉容积的作用下，基本实现燃料的完全燃烧，且分解炉的还原区相应增大，增加了气体在还原区停留的时间；在通过c4下料管向分解炉中通入二次燃料的支持下，实现生产过程中氮氧化物生成量控制；
该工艺包括以下步骤：
(1)将煤粉通过多个煤粉喷入管喷入分解炉的锥部的底部，煤粉不完全燃烧生成大量的还原性气体，用于脱硝反应；(2)控制入炉管道二与主下料管的连通处的电动开关阀门的开合，使其与三次风管的进风量相互配合将二次燃料通入分解炉中，减少窖中的有害物质，增加水泥熟料产量；(3)检测到出烟管的nox偏高时，入炉管道一将二次燃料通入分解炉锥形的底部，物料吸收还原区煤粉不完全燃烧产生的热量，控制烟室和分解炉锥形的底部的温度，避免结皮的产生，使产生的还原性气体增多，增大分解炉的还原区的还原力度；(4)当检测到的nox居高不下时，脱硝合格的烟气通过挡板后从出烟管排出，进行下一步操作，而脱硝不合格的烟气，浓度较大，被挡板阻挡后顺着导流板进入回流管内，气泵通过回流管将脱硝不合格的烟气，重新导入分解炉的还原区中，进行二次脱硝。
所述二次燃料为干污泥，干污泥的细度控制在80％通过20目的标准筛，干污泥的水分控制在10％。
所述入炉管道一通入的二次燃料的量占主下料管总料量的40％。
本实例中气体在还原区内停留时间为2.4s，远远大于现有技术中气体在还原区停留的时间，减小了sncr脱硝压力，达到了氮氧化物排放为46mg/m3，二氧化硫排放为90mg/m3，氨逃逸为6.5mg/m3，粉尘浓度为9mg/nm3的超低排放；且吨熟料氨水耗量降低到3.8kg，降低幅度位5.2kg。
本实施例以及本发明展示出来的脱硝系统及工艺主要应用于水泥回转窑系统，仅展示出脱硝系统的关键部件，其余未提到的装置则均为现有技术中水泥回转窑脱硝系统常用的。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
1.一种采用分级燃烧的脱硝系统，包括烟室及分解炉，所述分解炉的下部为上宽下窄的锥形，烟室与分解炉的下部的缩口处连通，分解炉锥形的底部的上方为分解炉的还原区；其特征在于：所述分解炉上连通有三次风管、下料组件及回流组件；
所述三次风管位于分解炉的还原区的上半部，所述分解炉与三次风管连通的进风口处的直径大于三次风管远离进风口处的直径；
所述下料组件包括煤粉喷入管及c4下料管，所述煤粉喷入管位于分解炉锥形的底部的缩口上方，所述c4下料管包括主下料管、入炉管道一及入炉管道二，所述入炉管道一的一端与分解炉锥形的底部的上部连通，另一端与主下料管连通，所述入炉管道二设置有多个，多个入炉管道二在分解炉的还原区的上部从上至下依次排列，入炉管道二的一端与分解炉的还原区连通，另一端与主下料管连通；所述入炉管道一及入炉管道二与主下料管的连通处均设有电动开关阀门；
所述回流组件包括挡板、导流板及回流管，所述挡板位于分解炉的还原区顶部的出烟管处，导流板倾斜设置在挡板的一侧，所述回流管的一端伸入分解炉的还原区的上部，回流管一端的进口位于导流板上，回流管另一端的出口与分解炉的还原区的下部连通，所述回流管上设有气泵。
2.根据权利要求1所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统，其特征在于：所述三次风管与分解炉的还原区的连通处的直径为
3.根据权利要求1所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统，其特征在于：所述入炉管道二的个数不低三个。
4.根据权利要求3所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统，其特征在于：所述三次风管正对分解炉的炉壁上及该处炉壁的上方、下方均布有入炉管道二。
5.根据权利要求1所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统，其特征在于：所述回流管与三次风管位于分解炉的同侧。
6.使用权利要求1-5任一项所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统进行脱硝的工艺，其特征在于：在采用分级燃烧方式的分解炉，其中包括了燃料与空气分级，通过调节三次风管的进风量，加强一氧化碳排放量的控制，同时，在加大分解炉容积的作用下，基本实现燃料的完全燃烧，且分解炉的还原区相应增大，增加了气体在还原区停留的时间；在通过c4下料管向分解炉中通入二次燃料的支持下，实现生产过程中氮氧化物生成量控制；
该工艺包括以下步骤：
(1)将煤粉通过多个煤粉喷入管喷入分解炉的锥部的底部，煤粉不完全燃烧生成大量的还原性气体，用于脱硝反应；(2)控制入炉管道二与主下料管的连通处的电动开关阀门的开合，使其与三次风管的进风量相互配合将二次燃料通入分解炉中，减少窖中的有害物质，增加水泥熟料产量；(3)检测到出烟管的nox偏高时，入炉管道一将二次燃料通入分解炉锥形的底部，物料吸收还原区煤粉不完全燃烧产生的热量，控制烟室和分解炉锥形的底部的温度，避免结皮的产生，使产生的还原性气体增多，增大分解炉的还原区的还原力度；(4)当检测到的nox居高不下时，脱硝合格的烟气通过挡板后从出烟管排出，进行下一步操作，而脱硝不合格的烟气，浓度较大，被挡板阻挡后顺着导流板进入回流管内，气泵通过回流管将脱硝不合格的烟气，重新导入分解炉的还原区中，进行二次脱硝。
7.根据权利要求6所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统进行脱硝的工艺，其特征在于：所述二次燃料为干污泥，干污泥的细度控制在80％通过20目的标准筛，干污泥的水分控制在6～25％之间。
8.根据权利要求6所述的一种采用分级燃烧的脱硝系统进行脱硝的工艺，其特征在于：所述入炉管道一通入的二次燃料的量占主下料管总料量的30％～60％。
技术总结