一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统和方法

本发明涉及水泥窑协同焚烧处置固体废弃物，具体涉及一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统和方法。

背景技术：

1、在双碳政策下，水泥行业碳减排压力巨大，水泥窑使用替代燃料成为该行业碳减排的一个重要途径。

2、近些年，水泥窑炉作为处理、处置工业及生活废弃物的一种有效途径，得到了快速的发展。协同处置技术也在不断发展，从最原始的直接进窑炉焚烧，到目前采用各式各样的外挂焚烧炉进行预燃处理后再进窑炉焚烧，替代燃料的使用比例也随着技术的改进而逐步增加。

3、目前有一种阶梯式外挂预燃炉，替代燃料从预燃炉尾部通过螺旋、溜槽、两道阀板阀进入炉内；半固态废物从预燃炉尾部管道通过柱塞泵全自动、全密封、定量给料进入炉内；三次风从预燃炉正上方进入炉内，热风旋转前进与物料接触过程中预热并干燥物料；热生料从三次风管侧方通过撒料盘进入炉内，迅速充满炉体，吸收预热炉内热量；预燃炉尾部出口与水泥窑分解炉相连，三次风、热生料、物料均由此进入分解炉。

4、台阶底面设置喷吹机构，以压缩空气为动力的喷吹机构，按照程序设定依次对物料进行喷吹，对燃烧区域的物料形成扰动，增加物料与氧气的接触面，改善燃烧条件，同时形成物料翻动效果，将物料逐级翻动向下送入水泥窑分解炉。

5、外挂炉燃烧后的烟气都是进入水泥窑分解炉内为生料分解供应热量，而分解炉内温度水平一般为900℃左右，因此对于外挂炉-分解炉这个耦合系统来讲，低于900℃的输入物料就是负能量。

6、翻动物料的空气炮是常温的远远低于900℃，而且本身不蕴含热量，对该耦合系统来说是负能量，增加了系统的能耗。不仅如此，空气炮中的空气额外进入整个水泥窑系统中，还会破坏整个水泥窑烟风的平衡，需要水泥窑生产操作人员进行配风调整，增加系统调控复杂性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统和方法，以解决现有技术中空气炮中的空气常温的远远低于分解炉内900℃的温度，对该耦合系统来说是负能量，增加了系统的能耗的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，包括设置于阶梯炉台阶的底面和侧面的喷吹机构；

3、底面的所述喷吹机构能够从底面向炉内喷吹气体，以扰动物料使其被三次风充分预热干燥，并在阶梯上逐级下翻，最终进入分解炉中；

4、侧面的所述喷吹机构能够从侧面向炉内喷吹气体，以调节炉内燃烧气氛，促进物料充分燃烧，降低化学不完全燃烧损失；

5、所述喷吹机构连接的气源为富氧气源，能够向炉内喷吹氧气或富氧空气，以提高喷吹气体的助燃能力。

6、作为本发明的一种优选方案，所述富氧气源为液氧罐、制氧系统或水泥厂的制氮机排出的富氧空气。

7、作为本发明的一种优选方案，所述制氮机与所述喷吹机构之间的管路上还连接有提纯装置，用于提高富氧空气中的氧气浓度，以增强富氧空气的助燃能力。

8、作为本发明的一种优选方案，所述提纯装置与所述喷吹机构之间的主管路上还并联有一个支管路，所述支管路上安装有储气罐；

9、所述储气罐的进口端和出口端分别安装有进气阀和出气阀，所述主管路在其与所述支管路的两个连接点之间设置有直通阀；

10、当所述喷吹机构和所述制氮机同时工作时，所述进气阀和所述出气阀关闭，所述直通阀开启，以使富氧空气直接通入所述喷吹机构；

11、当所述制氮机单独工作时，所述出气阀和所述直通阀关闭，所述进气阀开启，以将富氧空气储存于所述储气罐中备用；

12、当所述喷吹机构单独工作时，所述进气阀和所述直通阀关闭，所述出气阀开启，以将所述储气罐中的富氧空气输送至所述喷吹机构。

13、作为本发明的一种优选方案，所述储气罐的进口端处还设置有压缩机，用于将进入所述储气罐中的富氧空气压缩，以提高所述储气罐可容纳的富氧空气量。

14、为解决上述问题，本发明进一步提出了一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃方法，使用上述的水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，包括以下步骤：

15、在阶梯炉对物料余热干燥过程中，通过底面和侧面的喷吹机构向炉内喷吹富氧空气，富氧空气可以提高喷吹气体的助燃能力；

16、从底面喷吹的富氧空气可以扰动物料使其被三次风充分预热干燥，并在阶梯上逐级下翻；

17、从侧面喷吹的富氧空气可以调节炉内燃烧气氛，促进物料充分燃烧，降低化学不完全燃烧损失。

18、作为本发明的一种优选方案，当所述喷吹机构和所述制氮机同时工作时，关闭所述进气阀和所述出气阀，开启所述直通阀，以使富氧空气直接通入所述喷吹机构；

19、当所述制氮机单独工作时，关闭所述出气阀和所述直通阀，开启所述进气阀，以将富氧空气储存于所述储气罐中备用；

20、当所述喷吹机构单独工作时，关闭所述进气阀和所述直通阀，开启所述出气阀，以将所述储气罐中的富氧空气输送至所述喷吹机构。

21、作为本发明的一种优选方案，在富氧空气进入储气罐前，通过压缩机先将富氧空气压缩，用于提高储气罐的可容纳富氧空气量。

22、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

23、将空气炮的空气改为纯氧，对整个燃烧系统的贡献，相当于将常温的空气加热到900℃，空气炮用纯氧来驱动，对该耦合系统来说不是负能量。而且空气炮的全部风量由于少了79％的氮气，体积缩小为原来的21％，大大降低了对整个水泥窑烟风的平衡的破坏作用；而且，在同样通风量的情况下，氧气含量增加，提高了通风的助燃能力，即能够提高炉膛燃烧温度，有助于物料充分燃烧。

技术特征：

1.一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统，其特征在于，

6.一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃方法，其特征在于，

7.根据权利要求6的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃方法，其特征在于，

8.根据权利要求7的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了水泥窑协同焚烧处置固体废弃物技术领域的一种水泥窑阶梯式外挂炉的配氧助燃系统和方法，包括阶梯炉台阶的底面和侧面均设置的喷吹机构；底面的所述喷吹机构能够从底面向炉内喷吹气体，以扰动物料使其被三次风充分预热干燥，并在阶梯上逐级下翻；侧面的所述喷吹机构能够从侧面向炉内喷吹气体，以调节炉内燃烧气氛，促进物料充分燃烧，降低化学不完全燃烧损失；所述喷吹机构连接的气源为富氧气源，能够向炉内喷吹氧气或富氧空气，以提高喷吹气体的助燃能力。技术研发人员：程珩,魏小林,赵京受保护的技术使用者：中国科学院力学研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/24