一种水泥窑协同的煤矸石气化系统及方法

本发明涉及煤矸石气化，具体涉及一种水泥窑协同的煤矸石气化系统及方法。

背景技术：

1、煤矸石中含有大量的有机成分，同时富含金属、碱土金属和硫化物等，是无机盐类污染源，可通过大气降水淋滤而污染环境。煤矸石从地下运到地表弃置，所处环境的急剧变化使其风化作用加强，促进了可溶性成分的溶解，加重了矸石山的环境污染。

2、煤矸石仍有可燃成份(热值约800-1500kcal/kg)，可以作为替代燃料使用。但灰分含量很大，一般的工业窑炉不能接受。

3、而对于水泥行业来讲，这些灰分都是无机盐，是水泥熟料和水泥生产的原材料，两者可以很好的结合起来。

4、目前水泥窑协同利用煤矸石的方式都是在炉外对煤矸石进行预处理，特别是采用气化方式将煤矸石转化为煤气这种气体燃料，气体燃料进入分解炉后容易燃烧，燃尽率有保证；而且气体中含有co和h2等还原性气体，对分解炉烟气还起到脱硝作用。

5、但煤矸石气化在常见的气化方式中要用常温鼓风或纯氧作为气化剂，分解炉内温度水平一般为900℃-1000℃左右，常温鼓风温度低于分解炉内温度，对系统来说本身就是负能量输入；使用纯氧则会增加制氧系统的投资和运行费用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种水泥窑协同的煤矸石气化系统及方法，以解决现有技术中煤矸石气化在常见的气化方式中要用常温鼓风或纯氧作为气化剂，常温鼓风温度低于分解炉内温度，对系统来说本身就是负能量输入，使用纯氧会增加制氧系统的投资和运行费用的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明具体提供一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，包括设置于分解炉旁的气化炉，所述气化炉的侧面设置有用于通入煤矸石粉的进料口；

3、所述气化炉于所述进料口的下部设置有与水泥窑的三次风管连通的进气管，以向所述气化炉内通入高温三次风(900℃-1000℃)，气化煤矸石粉；

4、所述气化炉于所述进料口的上部设置有与分解炉连通的出气管，以将煤矸石粉气化产生的煤气通入所述分解炉中。

5、作为本发明的一种优选方案，所述气化炉的一侧还设置有高压风机，用于向所述气化炉内通入高速引射风，以将高温三次风引射进入所述气化炉，并控制引入的高温三次风流速进而控制其流量。

6、作为本发明的一种优选方案，所述气化炉内的气化反应温度低于灰渣熔点，能够将灰渣以固态形态排出，以减小灰渣冷却至常温所产生的热量损失。

7、作为本发明的一种优选方案，所述气化炉的底部设置有灰仓，用于盛放待冷却的灰渣；

8、所述灰仓的底部设置有排灰口，用于将冷却至常温的灰渣排出，运至水泥磨或混凝土搅拌站作为水泥或混凝土生产的添加剂。

9、作为本发明的一种优选方案，所述灰仓上设置有补风口，用于向所述灰仓内补充空气，以使灰渣中的残碳燃烧干净，燃烧产生的热量被风带入所述气化炉中。

10、作为本发明的一种优选方案，所述气化炉的侧面布置有对冲燃烧器，用于将煤矸石粉喷入所述气化炉中。

11、为解决上述技术问题，本发明还进一步提供一种水泥窑协同的煤矸石气化方法，使用上述的煤矸石气化系统，包括以下步骤：

12、向气化炉中投入研磨后的煤矸石粉；

13、通过高压风机向气化炉中喷射高速引射风，将三次风管中的高温三次风通过高温风管引射通入气化炉中，高温三次风作为气化剂使煤矸石粉气化生成煤气；

14、产生的煤气随高温三次风通过出气管进入分解炉中，煤气相较于煤矸石粉在分解炉内的燃尽率高并且，煤气中的中的还原气体能够对分解炉中的烟气脱硝。

15、作为本发明的一种优选方案，气化炉内的气化反应温度控制在煤矸石粉气化后的灰渣的熔点以下，使灰渣保持固态形态，减小灰渣冷却至常温产生的热量损失。

16、作为本发明的一种优选方案，向灰仓内通入空气作为二燃风，将灰渣中的残炭燃烧干净，燃烧产生的热量被高速气流和高温三次风带入气化炉中。

17、燃烧干净的灰渣运至水泥磨或混凝土搅拌站作为水泥或混凝土生产的添加剂。

18、本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

19、利用水泥窑系统中三次风管中的高温三次风作为气化剂，使气化炉中的煤矸石粉气化生成煤气，生成的煤气随高温三次风通过出气管进入分解炉中燃烧，相比于传统的常温鼓风作为气化剂，高温三次风不会降低分解炉内的温度，对于水泥窑系统来说是正能量，不会因为需要加热空气而增加系统能耗，并且成本较低。

技术特征：

1.一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，其特征在于，

7.一种水泥窑协同的煤矸石气化方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的一种水泥窑协同的煤矸石气化方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了煤矸石气化技术领域的一种水泥窑协同的煤矸石气化系统，包括设置于分解炉旁的气化炉，所述气化炉的侧面设置有用于通入煤矸石粉的进料口；所述气化炉于所述进料口的下部设置有与水泥窑的三次风管连通的进气管，以向所述气化炉内通入高温三次风，气化煤矸石粉；所述气化炉于所述进料口的上部设置有与分解炉连通的出气管，以将煤矸石粉气化产生的煤气通入所述分解炉中。技术研发人员：魏小林,程珩,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：2024/4/17