一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统的制作方法

[0001]
本实用新型设计水泥窑设备领域，具体来说是一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统。


背景技术：

[0002]
水泥工业是煤炭资源消耗大户，是我国节能减排的重点行业之一，水泥窑利用生物质燃料可以减少煤的用量及nox排放。
[0003]
中国作为农业大国，秸秆等生物质燃料资源丰富，将生物质秸秆替代水泥窑传统煤燃料，具有燃烧后污染少、灰质掺入水泥生产、减少排放等优势，是推进水泥行业“低碳、环保、减排”，促进秸秆高效综合利用的有效途径。
[0004]
但由于秸秆存在热值低导致替代率低、水泥窑燃烧稳定性差，不易储存、喂料输送等问题，在水泥厂中应用还不成熟。
[0005]
同时秸秆中的碱性物质导致分解炉结皮影响生产线运行，虽然秸秆生物质燃料在我国电力行业得到了逐步应用，但在水泥厂中应用不成熟。
[0006]
因此，开展高能耗水泥行业与秸秆生物质深度结合利用关键技术攻关，开发新型生物质替代燃料燃烧设备，已成为水泥行业生物质替代燃料主要发展趋势。


技术实现要素：

[0007]
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够把生物质秸秆用于水泥窑的燃烧系统。
[0008]
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0009]
一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统，所述燃烧系统包括用于堆放秸秆的堆棚、用于破碎秸秆的破碎机，所述破碎机的出口设有传送机构，所述传送机构连接有计量给料系统；所述计量给料系统连接有回转下料器；所述回转下料器与燃烧装置相连接。
[0010]
所述燃烧系统还包括秸秆存储库；所述破碎机通过传送机构与秸秆存储库相连接。
[0011]
所述计量给料系统包括计量秤，所述计量秤连接有缓冲稳流仓；所述传送机构通过缓冲稳流仓与计量秤相连接。
[0012]
所述传送机构包括用于连接破碎机和秸秆存储库的一级传送机构；所述一级传送机构包括一级皮带输送机；所述一级皮带输送机一端处于破碎机出口下方，另一端延伸至秸秆存储库的进料口处
[0013]
所述传送机构还包括用于连接秸秆存储库与计量秤的二级传送机构；所述二级传送机构包括出料刮板输送机，所述出料刮板输送机一端连接在秸秆存储库的出料口，另一端通过转运皮带与计量给料系统相连接。
[0014]
所述计量秤连接有分料阀；所述分料阀的出口分别通过连接管道与回转下料器相连接。
[0015]
每个所述回转下料器通过连通管道与秸秆进料管道相连接，所述秸秆进料管道端部连接有用于供气的风机。
[0016]
燃烧系统还包括燃烧用的燃烧装置，所述燃烧装置包括炉体，所述炉体上设有用于物料以及燃料进入的进料机构；所述进料机构包括用于物料投放的投放部件以及用于燃料投放的进料部件；所述炉体上连接有用于三次风进入的进风管道；所述投放部件包括设置在炉体上用于物料投放的投放管道；所述进料部件包括煤粉进料管道和生物质燃料进料管道；所述投放管道上设有物料投放通道，所述煤粉进料管道上设有煤粉投放通道；所述生物质燃料进料管道上设有生物质投放通道；所述物料投放通道、煤粉投放通道以及生物质投放通道的各个通道中心线相交设置。
[0017]
所述煤粉进料管道和生物质燃料进料管道分布在投放管道的两侧。
[0018]
所述燃烧装置上设有多个进料机构，各个进料部件在炉体上均匀分布。
[0019]
一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统的加工工艺，其特征在在于，所述加工工艺包括如下步骤：
[0020]
(1)秸秆储存：原生的秸秆经打包作业，送入水泥工厂，对方在堆棚内；
[0021]
(2)秸秆破碎：秸秆细破碎机布置在堆棚内，生产时用叉车或抓斗机将物料放置在板链机上，板链板机运行时将捆包秸秆运送至破碎机料斗；破碎后的秸秆通过皮带输送机输送至秸秆存储库；
[0022]
(3)秸秆存储存及入窑输送：秸秆存储库采用混凝土方仓设计，方仓内设有刮板卸料装置，刮板卸料装置将物料均匀平稳的运送至秸秆存储库的出料口，从出料口排出的秸秆流入到刮板输送机上，刮板输送机带动其上方的秸秆运动，使其转运至转运皮带，转运皮带将刮板输送机送出的物料运至炉前计量给料系统；秸秆物料经转运皮带输送至缓冲稳流仓内，经搅拌后进入计量秤或者转子称中计量，再通过回转下料器锁风后经管道气力输送至燃烧装置内；从而实现秸秆物料的燃烧。
[0023]
本实用新型的优点在于：
[0024]
本实用新型公开了一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统，通过堆棚、破碎机、传送机构、计量给料系统、回转下料器以及燃烧装置的设置，可以实现秸秆的破碎以及后续燃烧，可以使得秸秆作为生物质燃料来部分替代水泥窑传统煤燃料，减少传统煤燃料带来的污染；本实用新型公开的燃烧系统，公开了将生物质秸秆作为替代燃料从前端破碎处理，储存直至到水泥窑内处理的工艺，使其能够满足水泥工厂连续化，自动化的生产要求，并提高生物质燃料的替代率，保证使用替代燃料后窑系统工况的稳定性且不影响熟料产品质量，最终实现秸秆生物质燃料减量化、无害化处置，提高企业经济和社会效益。
附图说明
[0025]
下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0026]
图1为本实用新型的结构示意图。
[0027]
图2为本实用新型计量给料系统与燃烧装置连接时的结构示意图。
[0028]
图3为本实用新型中燃烧装置的主视图。
[0029]
图4为图3沿a-a的剖视图。
[0030]
上述图中的标记均为：
[0031]
1、炉体，2、投放管道，3、煤粉进料管道，4、生物质燃料进料管道，5、进风管道。
具体实施方式
[0032]
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0033]
这里需要提前说明的是，本实用新型中堆棚、破碎机、传送机构、计量给料系统、回转下料器采用的都是现有技术，本年明主要是优化了布局的方式，通过部件间的配合来达到单一部件所不能达到的技术效果。
[0034]
一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统，所述燃烧系统包括用于堆放秸秆的堆棚6、用于破碎秸秆的破碎机7，所述破碎机7的出口设有传送机构，所述传送机构连接有计量给料系统；所述计量给料系统连接有回转下料器15；所述回转下料器15与燃烧装置相连接；本实用新型堆棚6用来存储秸秆，简单而言就是一个厂库，破碎机7用于对尺寸较大的秸秆进行粉碎处理；传送机构用于转运破碎后的秸秆，计量给料系统用于控制生物质燃料进入燃烧装置，也就是分解炉中的秸秆重量；回转下料器15主要作用是锁风后进入分解炉；燃烧装置用于焚烧秸秆，使得产生的热能能够使得从投放部件中投入的物料(也就是生料) 转变为熟料，方便后续程序的生产。
[0035]
作为优选的，本实用新型中所述燃烧系统还包括秸秆存储库9；秸秆存储库 9为破碎后的秸秆提供了放置场所，方便配合计量给料系统向燃烧装置定量进料；另外作为优选的，本实用新型中秸秆存储库9内设有刮板卸料装置91；这里刮板卸料装置可以采用国外技术，例如型号b3500-xt01公开的刮板卸料装置，也可以使用简单的刮板卸料装置，例如：刮板卸料装置就是一个刮板，刮板连接有一个驱动机构，例如气缸、传送带等，通过刮板在秸秆存储库内的移动，使得秸秆存储库内的细碎秸秆可以外排，进入下一工序；刮板卸料装置91可以实现秸秆存储库9内的碎秸秆排出，方便碎秸秆落入到储料刮板输送机上，方便了碎秸秆的转运；而所述破碎机7通过传送机构与秸秆存储库9相连接；方便了破碎后秸秆的存储。
[0036]
作为优选的，本实用新型中所述计量给料系统包括计量秤，所述计量秤连接有缓冲稳流仓12；所述传送机构通过缓冲稳流仓12与计量秤相连接；缓冲稳流仓12起到很好的稳定效果，避免碎秸秆直接进入转子秤13上进行测量对转子秤13的撞击，使得整个系统过渡的更为平顺。
[0037]
作为优选的，本实用新型中所述传送机构包括用于连接破碎机7和秸秆存储库9的一级传送机构8；所述一级传送机构8包括一级皮带输送机；所述一级皮带输送机一端处于破碎机7出口下方，另一端延伸至秸秆存储库9的进料口处；一级传送机构8可以保证碎秸秆从破碎机7进入秸秆存储库9内；另外，本实用新型中所述传送机构还包括用于连接秸秆存储库9与计量秤的二级传送机构；所述二级传送机构包括出料刮板输送机10，所述出料刮板输送机10一端连接在秸秆存储库9的出料口，另一端通过转运皮带11与计量给料系统相连接；通过二级传送机构的设置，可以实现碎秸秆从秸秆存储库9内转移至计量给料系统内；方便后续精确控制秸秆进入燃烧装置的量；刮板输送机起到横向送料的作用，转运皮带是把细碎秸秆运送至设定高度，通过刮板输送机和转运皮带的配合使用，可以实现细碎秸秆从低处向高处的运送。
[0038]
作为优选的，本实用新型中所述计量秤连接有分料阀14；所述分料阀14的出口分别通过连接管道与回转下料器15相连接；每个所述回转下料器15通过连通管道与秸秆进料管道相连接，所述秸秆进料管道端部连接有用于供气的风机16；分料阀14起到分流的作用，再通连接管道、连通管道以及秸秆进料管道的配合使用，可以根据需要对燃烧装置进行多管道进料操作；避免秸秆单一位置进料造成燃料不足的问题；这里分料阀是一个公知技术，目的是通过分料阀的设置，使得计量秤排出的物料可以根据需要进入不同的管道，为后续燃烧装置的多位置供料提供基础；避免秸秆单一位置进料造成炉内燃烧不均的问题。
[0039]
作为优选的，本实用新型中燃烧系统还包括燃烧用的燃烧装置，所述燃烧装置包括炉体，所述炉体上设有用于物料以及燃料进入的进料机构；所述进料机构包括用于物料投放的投放部件以及用于燃料投放的进料部件；所述炉体上连接有用于三次风进入的进风管道；所述投放部件包括设置在炉体上用于物料投放的投放管道；所述进料部件包括煤粉进料管道和生物质燃料进料管道；所述投放管道上设有物料投放通道，所述煤粉进料管道上设有煤粉投放通道；所述生物质燃料进料管道上设有生物质投放通道；所述物料投放通道、煤粉投放通道以及生物质投放通道的各个通道中心线相交设置；本实用新型公开了一种燃料互补系统的燃烧装置，本实用新型通过进料机构的优化，可以实现对炉体1 内供给多种燃料，可以很好的解决行业内炉体1内壁易结皮的问题；同时可以满足水泥熟料的大规模化生产，节约资源，降低生产成本，实现秸秆等生物质燃料减量化、无害化处置；本实用新型从整体上来看，本实用新型公开的燃烧装置，实际上就是多燃料互补装置，通过生物质燃料与煤粉的配合，可以更好的确保燃料在燃烧装置的充分燃烧，有利于生料的有效分解；燃烧装置不会因生物质燃料中的c l-、na2o和k2o等有害成分的引入导致结皮等风险的发生；同时本实用新型三次风在炉体1内做旋切运动，从而更好的保证生料、生物质燃料以及煤粉之间的相互混合。
[0040]
作为优选的，本实用新型中所述投放管道2上设有物料投放通道，所述煤粉进料管道4上设有煤粉投放通道；所述生物质燃料进料管道3上设有生物质投放通道；所述物料投放通道、煤粉投放通道以及生物质投放通道的各个通道中心线相交设置；这样的设置，使得物料、生物质燃料以及煤粉可以被投放到靠近炉体1中心位置，可以方便后续的三次风、物料、煤粉以及生物质燃料的混合，方便后续的燃烧混合。
[0041]
作为优选的，本实用新型中所述煤粉进料管道4和生物质燃料进料管道3 分布在投放管道2的两侧；这样的设置是为了方便后续配合三次风的进气，可以保证生物质燃料以及煤粉的充分燃烧，同时避免生物质燃料中的碱性物质导致炉体1内壁产生结皮等问题。
[0042]
作为优选的，本实用新型中所述生物质燃料进料管道3靠近投放管道2设置；这样的设置，可以使得物料对三次风进行降温后，可以快速接触到生物质燃料，可以实现对物料的初步分解；另外，作为更大的优化，本实用新型中所述生物质燃料进料管道3与投放管道2水平投影的夹角区间为10
°-
30
°
；采用这样区别范围内的布置方式，可以使得生物质燃料与物料接触更为快速，同时可以表面生物质燃料的爆燃，更可以保证生物质燃料对物料的初步分解；在实际使用时该夹角区间可以选用25
°
。
[0043]
作为优选的，本实用新型中所述煤粉进料管道4与投放管道2水平投影的夹角区间为30
°-
60
°
；这样的设置，使得生物质燃料与物料混合后实现初步燃烧分解，后续再与煤粉进行接触混合，使得燃料可以呈现出一个连续的补给；目的是使得生物质燃料和煤粉可以
持续有效的对物料进行分解；在实际使用时该夹角常规选择为45
°
，当然也可以选用其他角度。
[0044]
作为优选的，本实用新型中所述进风管道处于进料机构下方；这样的设置，可以实现三次风先与物料进行混合，物料与三次风混合后，可以降低三次风的温度，从而避免高温、高o2浓度的三次风直接与高挥发分的生物质燃料混合，避免产生爆燃现象。
[0045]
作为优选的，本实用新型中所述进风管道倾斜设置，这样的设置可以使得三次风沿炉体1内部做旋切运动，方便后续物料和燃料的混合，更好的保证后续的燃烧以及物料的分解；另外，作为优选的所述进风管道靠近物料投放管道2 设置；所述进风管道靠近炉体1一端开口朝向相邻进料机构中的生物质燃料进料管道3延伸；可以实现三次风可以先与物料进行混合，物料与三次风混合后，可以降低三次风的温度，从而避免高温、高o2浓度的三次风直接与高挥发分的生物质燃料混合，避免产生爆燃现象。
[0046]
作为优选的，本实用新型中所述煤粉投放通道与生物质燃料投放通道最下端处于同一平面上；可以保证三次风与煤粉和生物质燃料的混合均匀性，保证燃料的连续供给，保证燃烧槽持续进行；另外所述物料投放通道下端所处平面高于煤料投放通道与生物质燃料投放通道下端所处平面，这样的设置使得三次风与物料混合的均匀的，因为物料投放通道最下端是高于煤料投放通道与生物质燃料投放通道的；这使得物料通风通道与煤料进料通道和生物质燃料进料通道具有高度差，使得混合后的物料与三次风更好的与生物质材料混合；更好的保证物料以及燃料燃烧的均匀性。
[0047]
作为优选的，本实用新型中所述燃烧装置上设有多个进料机构，各个进料部件在炉体1上均匀分布；方便后续的布置，同时能够更好的保证物料的分解充分；避免爆燃问题的产生；在实际分布时，每个进料机构中的煤粉进料管道4、物料投放管道2、燃料进料管道在炉体1上顺时针依次分布；相互之间的距离根据实际需要进行调节。
[0048]
作为优选的，本实用新型中所述进风管道上设有流量调节阀；可以用于调节进风管道的进风量；三次风通过进风管道进入炉体1，所述进入炉体1的三次风先与物料接触后再与生物质燃料接触；这样的设置，三次风可以先与物料进行混合，物料与三次风混合后，可以降低三次风的温度，从而避免高温、高o2浓度的三次风直接与高挥发分的生物质燃料混合，避免产生爆燃现象；另外煤粉具有较长的燃烧时间，可以持续有效的分解物料，保证物料分解的均匀性。
[0049]
基于以上陈述，为了更清楚的表达本实用新型的创新点，下面结合具体实施例进行论述。
[0050]
本实用新型公开的燃烧装置，实际上就是一个双燃料互补装置，通过生物质燃料与煤粉分段混合燃烧，从而实现对物料的充分分解。
[0051]
具体原因是生物质替代燃料挥发分较高、极易燃(爆燃)、但不耐烧、热值低的燃烧特性；同时随着全球能源发展和资源综合利用，水泥工业对传统的劣质煤的使用已成趋势，劣质煤具有灰分高、挥发分低等特点；
[0052]
本实用新型就是结合生物质燃料和劣质煤的燃烧特点进行资源综合应用，通过优化燃烧装置的整体结构，实现三次风、生物质燃料、煤粉以及物料的匹配使用，保证燃料高效率利用，物料充分分解。
[0053]
具体为：在炉体1上设有两个进料机构，每个进料机构包括煤粉进料管道4、物料投
放管道2以及生物质燃料进料管道3；这里生物质燃料进料管道与秸秆进料管道相连接，同时本实用新型生物质可以采用上述提到的秸秆；从俯视图上来看，两个进料机构对称设置；标定为煤粉进料管道i4-1、物料投放管道i2-1、生物质燃料进料管道i3-1、煤粉进料管道ii4-2、物料投放管道ii2-2以及生物质燃料进料管道ii3-2；各个管道在炉体1依次环形分布；进风管道进口处处于物料投放管道2的下方；如附图所示。
[0054]
具体工作时，首先，进风管道连接有高温三次风输入装置，三次风旋切与从物料投放管道ii2-2投入的物料进行混合，之后与从生物质燃料进料管道 ii3-2投入生物质燃料进行混合，这种设计主要目的是防止高温、高o2浓度的三次风直接与高挥发分的生物质燃料混合，产生爆燃现象；因为低温生料的加入可以降低进入的三次风温度，从而有效避免上述问题的发生；
[0055]
设计生物质燃料喂入点位置紧靠生料喂入点，设计角度控制在25
°
以内；能够更好的保证对生料的初步燃烧，避免距离较远而影响生料与生物质燃料的混合；同时也能避免距离较近而影响生料与生物质燃料的混合。
[0056]
持续工作后，三次风继续旋切至煤粉进料管道i4-1中进料通道的下端，这时与物料投放管道ii2-2和生物质燃料进料管道ii3-2混合后的三次风温度适中，继续与从煤粉进料管道i4-1投入的煤粉进行混合燃烧，这样使得煤粉具有较长的燃烧时间，从而可以持续有效的分解从物料投放管道i2-1和物料投放管道ii2-2投入到炉体1的物料；持续运动后，三次风旋切至生物质燃料进料管道i3-1，此时由于三次风已与前段的煤、生物质燃料和生料进行燃烧、分解反应，再进入生物质燃料进料管道i3-1，截面的o2浓度已经大幅下降，基本不会有爆燃结皮现象的发生。最后，三次风运动至煤粉进料管道ii4-2，持续混合进行燃烧和分解反应。至此，整个流体截面运动过程结束。
[0057]
基于以上内容的公开，可以发本实用新型公开的燃烧装置，燃料是分区域投入的，可以避免局部爆燃问题的发生，另外，通过规划三次风的旋切方向，可以更好的保证燃料的充分利用，同时能够保证物料的充分分解。
[0058]
一种水泥窑用的生物质秸秆燃烧系统的加工工艺，其特征在在于，所述加工工艺包括如下步骤：
[0059]
1.秸秆储存：原生的秸秆经打包作业，送入水泥工厂，要求入厂秸秆水分不高于20％，秸秆捆包利用叉车搬运堆存在堆棚6内，设计储量需满足水泥窑 5d的使用量，具体储量根据实际要求进行确定；
[0060]
2.秸秆破碎：秸秆细破碎机7布置在堆棚6内，生产时用叉车或抓斗机将物料推入到板链机水平上料段，通过控制推料速度，控制单位时间内捆包上料数量，链板机运行时将捆包运送至破碎机7料斗；经破碎后的秸秆粒径控制在 50mm以内(二维尺寸<80mm)，保证替代燃料在分解炉内充分燃尽；破碎后的秸秆通过皮带机输送至秸秆存储库9；
[0061]
3.碎秸秆储存及入窑输送：秸秆存储库9采用混凝土方仓设计，仓内设有刮板卸料装置91，通过人工智能操控系统，在保证物料的出料量满足进炉焚烧的需求时，将物料均匀平稳的卸入出料刮板输送机10中；再经转运皮带11，将刮板输送机送出的物料运至炉前计量给料系统；
[0062]
4.根据秸秆燃烧特性(极易燃，挥发性高等特点)，替代燃料入窑工艺采用分解炉直燃方案，在分解炉柱体靠近c4旋风筒下料点的上部燃烧器位置设置新的替代燃料喂入
点，避免爆燃及炉内局部高温现象；秸秆燃料经皮带输送至缓冲稳流仓12内，经搅拌后进入转子称计量，再通过回转下料器15锁风后经管道气力输送至分解炉内燃烧，至此秸秆的供料燃烧操作完成。
[0063]
另外，在本实用新型中对于5000t/d的水泥生产线，秸秆燃料替代量低于 20％，可采用单通道输送至分解炉，若替代率提高至20～40％，需采用双通道，就需要增设分料阀14，具体根据需要进行设置。
[0064]
秸秆替代燃料气力输送采用罗茨风机16供风，配置风量按3.5kg秸秆/m3 空气设计，输送秸秆的秸秆进料管道管径按风速25～30m/s计算。
[0065]
秸秆灰分含量中最多的为sio2、cao，可作原料加入，通过调整配料设计；秸秆灰与生料混合后进入分解炉，也就是上述的燃烧装置内，秸秆灰作为后续熟料的原料；秸秆灰占后续熟料总量的1％-2％与生料混合加入分解炉内；具体根据石灰石、砂岩、粘土等原料的化学组分结合秸秆灰分成分调整配料比例，从而控制熟料率值，可保证熟料化学成分及矿物组成不发生大的变化。
[0066]
秸秆灰分含有有害成分碱和cl-离子，燃料替代量超过15％或熟料中cl-超过350ppm，需设置旁路放风除氯系统，在烟室抽取部分含氯粉尘气体，通过冷却系统急冷后用收尘设备回收粉尘，减小对水泥窑系统运行及产品质量的影响。
[0067]
显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本实用新型的保护范围之内。

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