本发明涉及链篦机-回转窑技术领域，尤其是一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统及方法。
背景技术：
回转窑-链篦机在球团生产中被广泛应用。现有的回转窑链篦机中，进入链篦机内的高温烟气主要来自环冷机。高压鼓风机将外界空气送入环冷机的环冷机一段、环冷机二段和环冷机三段内；
链篦机—回转窑生产线是目前国内球团矿生产的先进生产系统之一，其生产工艺已经成熟，包括依次连接的链篦机、回转窑和环冷机。
链篦机是一种履带式传热设备，在链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺中，链篦机主要承担干燥和预热的工序。在链篦机上对生球进行处理时，链篦机运行速度一般为3～4m/min，生球料层厚度一般为150～200mm，通过热气流与料层间进行错流换热完成生球的干燥和预热过程。按照传统热风流程，沿物料前进方向依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热ⅰ段和预热ⅱ段。
链篦机的鼓风干燥段风温范围一般为150～250℃，热气流来自环冷机预热三段热废气，链篦机的抽风干燥段风温范围一般为300～500℃，热气流来源于鼓风干燥机；链篦机的预热ⅰ段风温范围一般为500～600℃，热气流来自环冷机二冷段的热废气，并补充部分来自预热ⅱ段的热气流；链篦机的预热ⅱ段风温范围一般为1000～1100℃，热气流来自回转窑窑尾的热气流。
在预热ⅱ段时，球团进行氧化、分解，并完成部分固结硬化，使球团有一定强度，能经受由链篦机落到回转窑时的冲击，在回转窑运动过程中不致破碎。预热球团的强度与预热ⅱ段温度有关，预热ⅱ段温度越高，预热球强度越大。目前，国内大多数球团厂主要是依靠回转窑窑头加装的主煤枪，为整个回转窑及预热ⅱ段提供热量来源。如果传导到链篦机预热ⅱ段的温度较低，预热球的质量将不理想。因此，为了保证球团的质量，就要提高回转窑窑头煤粉燃烧器的给煤量。保证了传递到链篦机预热ⅱ段的温度达到1050℃，回转窑的温度通常会达到1300℃以上，超过了回转窑实际所需温度，随之而来的会造成了回转窑结圈、增加设备负荷、氮氧化物排放量增加及能源浪费等问题。因此，通过在链篦机机头加装煤粉燃烧器，改变由回转窑窑头单一供热的方式，使得供热方式更加灵活，同时由于链篦机本身加装了热源，可以使链篦机更易达到所需温度，从而提高预热球质量。
回转窑-链篦机在球团生产中被广泛应用，其是利用燃料燃烧释放的热量来对固体物料进行机械、物理或化学处理。回转窑在焙烧球团过程中会产生一定量的氮氧化物。该生产过程中产生的氮氧化物可分为：（1）热力型，由于温度过高，使得空气中的n2发生氧化反应形成的；（2）燃料型，由燃料（如煤等）中所含有的氮元素在燃料燃烧时形成的；（3）原料型，由球团原料中所含有的氮元素在燃料燃烧时形成的。
由于当前回转窑实际温度高于所需温度，会造成回转窑-链篦机生产线热力型和燃料型氮氧化物的含量也相应较高，最终排放的烟气中的氮氧化物的含量有时会超过300mg/nm3，超过了环保要求中对氮氧化物排放量的要求，不利于环境保护。
技术实现要素：
针对目前链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺中存在的问题，本发明提供了一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统及方法。
本发明的一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，包括链篦机，回转窑和环冷机，其中：按物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热ⅰ段、预热ⅱ段；环冷机依次分为环冷一段、环冷二段和环冷三段；链篦机的排料口与回转窑的进料口连接，回转窑的排料口与环冷机的进料口连接，其特征在于：在链篦机的预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器，在回转窑窑头中轴线位置设有无助燃风三通道煤粉燃烧器。
本发明所述的双旋流煤粉燃烧器包括外层管道a、内层管道a、内层管道进料支管a、外层管道进料支管a、连接法兰a、密封法兰a、控制碟阀ⅱ、控制碟阀ⅰ及旋流片组，所述的内层管道a套装在外层管道a的内侧，并通过连接法兰a固定连接，形成外层煤粉通道a，在所述的内层管道a的后端部设有密封法兰a，形成内层煤粉通道a，在外层管道a和内层管道a上分别开有外层煤粉通道a的煤粉进料口ⅰ和内层煤粉通道a的煤粉进料口ⅱ，所述的内层管道进料支管a设置在煤粉进料口ⅱ上，并与内层煤粉通道a相连通，控制碟阀ⅱ设置在内层管道进料支管a上，所述的外层管道进料支管a设置在煤粉进料口ⅰ上，并与外层煤粉通道a相连通，控制碟阀ⅰ设置在外层管道进料支管a上；双旋流煤粉燃烧器的前端为煤粉出口；
所述的旋流片组由内旋流片和外旋流片所组成，设置在双旋流煤粉燃烧器的煤粉出口端内侧，所述的内旋流片设置在内层煤粉通道a的煤粉出口端，所述的外旋流片设置在外层煤粉通道a的煤粉出口端。
优选地，所述内旋流片的角度为45°。
优选地，所述外旋流片的角度为30°。
本发明所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器包括外层管道b、中间层管道b、内层管道b、内层管道进料支管b、中间层管道进料支管b、外层管道进料支管b、连接法兰ⅰ、连接法兰ⅲ、密封法兰ⅱ、控制碟阀ⅲ、控制碟阀ⅳ、控制碟阀ⅴ、旋流片及孔板。
所述的中间层管道b套装在外层管道b内，并通过连接法兰ⅰ将中间层管道b与外层管道b的后端固定连接，形成外层煤粉通道b，所述的内层管道b套装在中间层管道b内，并通过连接法兰ⅲ将内层管道b与中间层管道b的后端固定连接，形成中间层煤粉通道b，在内层管道b的后端设有密封法兰ⅱ，形成内层煤粉通道b；
在所述的外层管道b的外侧设有加强筋，在无助燃风三通道煤粉燃烧器前端的外层管道b与中间层管道b之间设有支撑件，在所述的中间层管道b与内层管道b之间设有旋流片，所述的孔板设置在内层煤粉通道b的前端部；
在外层管道b、中间层管道b和内层管道b的后端分别开有外层煤粉通道b的煤粉进料口ⅲ、中间层煤粉通道b的煤粉进料口ⅳ和内层煤粉通道b的煤粉进料口ⅴ，所述的内层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅴ上，并与内层煤粉通道b相连通，所述的中间层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅳ上，并与中间层煤粉通道b相连通，所述的外层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅲ上，并与外层煤粉通道b相连通，在外层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅲ，在中间层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅳ，在内层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅴ。
优选地，所述的旋流片角度为30°，旋流片为6片。
优选地，所述孔板直径为100mm，孔径为5mm。
本发明的一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的方法，其特征在于，
在链篦机预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器，所述的双旋流煤粉燃烧器的给煤量为0～1.2t/h，控制碟阀ⅰ的开度为0%～100%，控制碟阀ⅱ的开度为50%～100%；链篦机预热ⅱ段烟罩温度控制在1060±30℃；
在回转窑窑头设有无助燃风三通道煤粉燃烧器，回转窑窑头给煤量3.7t/h～4.9t/h，窑头温度控制在1150±30℃，火焰长度15m～20m。
优选地，所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器进入回转窑窑头内800mm，向上倾斜7°；所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器的控制碟阀ⅲ的开度为60%～100%，控制碟阀ⅳ和控制碟阀ⅴ的开度为0%～100%。
本发明的优点是：
1）本发明通过在链篦机预热ⅱ段加装双旋流煤粉燃烧器，改变由回转窑窑头单一供热的方式，使得供热方式更加灵活，预热ⅱ段温度控制更加准确；且随着双旋流煤粉燃烧器给煤量的增加，使链篦机预热ⅱ段的热球质量有所提高；
另外由于本发明在煤粉燃烧器的前端设置了双旋流片，煤粉通过双旋流片时，在旋转的过程中改变了煤粉气流的流速和方向，从双旋流煤粉燃烧器喷出旋转的火焰，其燃烧效果好，燃烧效率高，燃烧完全；
2）由于本发明在回转窑的窑头采用了无助燃风三通道煤粉燃烧器，可以通过调节外层的控制碟阀ⅲ的开度，中间层的控制碟阀ⅳ的开度和内层的控制碟阀ⅴ的开度即可调节火焰的形状以及长度，无需添加外界助燃风，就能使煤粉燃烧速度控制到适中，避免窑内局部高温，使回转窑窑内温度分布均匀。
本发明结构简单，安装方便，具有较好的工业生产价值。
附图说明
图1为本发明的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统结构示意图。
图2为双旋流煤粉燃烧器的结构示意图。
图3为图2的a向图。
图4为无助燃风三通道煤粉燃烧器的结构示意图。
图5为图4的b向图。
图6为图4的c部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，包括链篦机1、回转窑2和环冷机5，其中：按物料走向，链篦机1依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热ⅰ段、预热ⅱ段；环冷机5依次分为环冷一段、环冷二段和环冷三段；链篦机1的排料口与回转窑2的进料口连接，回转窑2的排料口与环冷机5的进料口连接，其特征在于：在链篦机的预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器4，在回转窑5窑头中轴线位置设有无助燃风三通道煤粉燃烧器3。
如图2-图3所示，本发明所述的双旋流煤粉燃烧器4包括外层管道a41、内层管道a42、内层管道进料支管a46、外层管道进料支管a44、连接法兰a49、密封法兰a48、控制碟阀ⅱ47、控制碟阀ⅰ45及旋流片组，所述的内层管道a42套装在外层管道a41的内侧，并通过连接法兰a49固定连接，形成外层煤粉通道a410，在所述的内层管道a42的后端部设有密封法兰a48，形成内层煤粉通道a411，在外层管道a41和内层管道a42上分别开有外层煤粉通道a的煤粉进料口ⅰ412和内层煤粉通道a的煤粉进料口ⅱ413，所述的内层管道进料支管a46设置在煤粉进料口ⅱ413上，并与内层煤粉通道a411相连通，控制碟阀ⅱ47设置在内层管道进料支管a46上，所述的外层管道进料支管a44设置在煤粉进料口ⅰ412上，并与外层煤粉通道a410相连通，控制碟阀ⅰ45设置在外层管道进料支管a44上；双旋流煤粉燃烧器的前端为煤粉出口；
为了使喷出的煤粉便于形成预定的射流夹角，本发明所述的旋流片组由内旋流片432和外旋流片431所组成，设置在双旋流煤粉燃烧器的煤粉出口端内侧，所述的内旋流片432设置在内层煤粉通道a411的煤粉出口端，所述的外旋流片431设置在外层煤粉通道a410的煤粉出口端。
所述内旋流片432的角度为45°，所述外旋流片431的角度为30°。这样煤粉通过双旋流片时，在旋转的过程中改变了煤粉气流的流速和方向，从双旋流煤粉燃烧器喷出旋转的火焰，其燃烧效果好，燃烧效率高，燃烧完全。
本发明通过在链篦机预热ⅱ段加装双旋流煤粉燃烧器，改变由回转窑窑头单一供热的方式，使得供热方式更加灵活，预热ⅱ段温度控制更加准确；且随着双旋流煤粉燃烧器给煤量的增加，使链篦机预热ⅱ段的热球质量有所提高。
如图4-图6所示，本发明所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器包括外层管道b32、中间层管道b36、内层管道b310、内层管道进料支管b311、中间层管道进料支管b37、外层管道进料支管b33、连接法兰ⅰ35、连接法兰ⅲ39、密封法兰ⅱ、控制碟阀ⅲ34、控制碟阀ⅳ38、控制碟阀ⅴ312、旋流片314及孔板316。
所述的中间层管道b36套装在外层管道b32内，并通过连接法兰ⅰ35将中间层管道b36与外层管道b32的后端固定连接，形成外层煤粉通道b319，所述的内层管道b310套装在中间层管道b36内，并通过连接法兰ⅲ39将内层管道b310与中间层管道b36的后端固定连接，形成中间层煤粉通道b318，在内层管道b310的后端设有密封法兰ⅱ313，形成内层煤粉通道b320；
在所述的外层管道b32的外侧设有加强筋31，在无助燃风三通道煤粉燃烧器前端的外层管道b32与中间层管道b36之间设有支撑件315，为了使喷出的煤粉便于形成预定的射流夹角，本发明在所述的中间层管道b36与内层管道b310之间设有旋流片314；所述的旋流片角度为30°，旋流片为6片。
所述的孔板316设置在内层煤粉通道b320的前端部，起到稳流的作用；所述孔板直径为100mm，孔均匀分布在孔板上，孔径为5mm。
本发明在外层管道b32、中间层管道b36和内层管道b310的后端分别开有外层煤粉通道b的煤粉进料口ⅲ323、中间层煤粉通道b的煤粉进料口ⅳ322和内层煤粉通道b的煤粉进料口ⅴ321，所述的内层管道进料支管b311设置在煤粉进料口ⅴ321上，并与内层煤粉通道b320相连通，所述的中间层管道进料支管b37设置在煤粉进料口ⅳ322上，并与中间层煤粉通道b318相连通，所述的外层管道进料支管b33设置在煤粉进料口ⅲ323上，并与外层煤粉通道b319相连通，在外层管道进料支管b33上设有控制碟阀ⅲ34，在中间层管道进料支管b37上设有控制碟阀ⅳ38，在内层管道进料支管b311上设有控制碟阀ⅴ312。
采用该无助燃风三通道煤粉燃烧器可以通过调节外层的控制碟阀ⅲ的开度，中间层的控制碟阀ⅳ的开度和内层的控制碟阀ⅴ的开度即可调节火焰的形状以及长度，无需添加外界助燃风，就能使煤粉燃烧速度控制到适中，避免窑内局部高温，使回转窑窑内温度分布均匀。
本发明在提供上述减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统的基础上，本发明还提供了一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的方法，其特征在于，
在链篦机预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器，所述的双旋流煤粉燃烧器的给煤量为0～1.2t/h，控制碟阀ⅰ的开度为0%～100%，控制碟阀ⅱ的开度为50%～100%；链篦机预热ⅱ段烟罩温度控制在1060±30℃；
在回转窑窑头设有无助燃风三通道煤粉燃烧器，回转窑窑头给煤量3.7t/h～4.9t/h，窑头温度控制在1150±30℃，火焰长度15m～20m。
本发明所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器进入回转窑窑头内800mm，向上倾斜7°；所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器的控制碟阀ⅲ的开度为60%～100%，控制碟阀ⅳ和控制碟阀ⅴ的开度为0%～100%。
本发明使用的煤粉的理化性质为水分<1%，粒度-200目>60%，灰分<12%，挥发分为13%-20%，热值>7000kcal/kg；
实施例1
链篦机预热ⅱ段的双旋流煤粉燃烧器给煤量0.6t/h；
控制碟阀ⅰ的开度为50%，控制碟阀ⅱ的开度为100%；
回转窑给煤量4.3t/h；
控制碟阀ⅲ的开度为80%，控制碟阀ⅳ30%和控制碟阀ⅴ的开度为80%；
预热ⅱ段段烟罩温度为1040±10℃；
预热球强度平均为406n/个球；
回转窑窑头温度1150±10℃；
火焰长度18±0.5m；
氮氧化物排放量平均为145mg/m3。
实施例2
链篦机预热ⅱ段的双旋流煤粉燃烧器给煤量0.8t/h；
控制碟阀ⅱ的开度为80%，控制碟阀ⅰ的开度为100%；
回转窑给煤量4.1t/h；
控制碟阀ⅲ的开度为60%，控制碟阀ⅳ的开度为50%和控制碟阀ⅵ的开度为80%；
预热ⅱ段段烟罩温度为1040±10℃；
预热球强度平均为443n/个球；
回转窑窑头温度1130±10℃；
火焰长度16±0.5m；
氮氧化物排放量平均为127mg/m3。
实施例3
链篦机预热ⅱ段的双旋流煤粉燃烧器给煤量1.0t/h；
控制碟阀ⅱ的开度为100%，控制碟阀ⅰ的开度为100%；
回转窑给煤量3.9t/h；
控制碟阀ⅲ的开度为80%，控制碟阀ⅳ的开度为100%和控制碟阀ⅵ的开度为30%；
预热ⅱ段段烟罩温度为1050±10℃。
预热球强度平均为475n/个球；
回转窑窑头温度1130±10℃；
火焰长度15.5±0.5m；
氮氧化物排放量平均为104mg/m3。
在此条件下，链篦机-回转窑氮氧化物的排放量降低，从没有使用该方法前的160mg/m3降到100-145mg/m3，进而降低了废气处理成本和对环境的污染。除此之外，该方法降低了煤耗，煤单耗减少了1kg/t球团矿。回转窑结圈周期延长了10天以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，包括链篦机、回转窑和环冷机，其中：按物料走向，链篦机依次分为鼓风干燥段、抽风干燥段、预热ⅰ段、预热ⅱ段；环冷机依次分为环冷一段、环冷二段和环冷三段；链篦机的排料口与回转窑的进料口连接，回转窑的排料口与环冷机的进料口连接，其特征在于：在链篦机的预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器，在回转窑窑头中轴线位置设有无助燃风三通道煤粉燃烧器。
2.根据权利要求1所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述的双旋流煤粉燃烧器包括外层管道a、内层管道a、内层管道进料支管a、外层管道进料支管a、连接法兰a、密封法兰a、控制碟阀ⅱ、控制碟阀ⅰ及旋流片组，所述的内层管道a套装在外层管道a的内侧，并通过连接法兰a固定连接，形成外层煤粉通道a，在所述的内层管道a的后端部设有密封法兰a，形成内层煤粉通道a，在外层管道a和内层管道a上分别开有外层煤粉通道a的煤粉进料口ⅰ和内层煤粉通道a的煤粉进料口ⅱ，所述的内层管道进料支管a设置在煤粉进料口ⅱ上，并与内层煤粉通道a相连通，控制碟阀ⅱ设置在内层管道进料支管a上，所述的外层管道进料支管a设置在煤粉进料口ⅰ上，并与外层煤粉通道a相连通，控制碟阀ⅰ设置在外层管道进料支管a上；双旋流煤粉燃烧器的前端为煤粉出口；
所述的旋流片组由内旋流片和外旋流片所组成，设置在双旋流煤粉燃烧器的煤粉出口端内侧，所述的内旋流片设置在内层煤粉通道a的煤粉出口端，所述的外旋流片设置在外层煤粉通道a的煤粉出口端。
3.根据权利要求2所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述内旋流片的角度为45°。
4.根据权利要求2所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述外旋流片的角度为30°。
5.根据权利要求1所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器包括外层管道b、中间层管道b、内层管道b、内层管道进料支管b、中间层管道进料支管b、外层管道进料支管b、连接法兰ⅰ、连接法兰ⅲ、密封法兰ⅱ、控制碟阀ⅲ、控制碟阀ⅳ、控制碟阀ⅴ、旋流片及孔板。
所述的中间层管道b套装在外层管道b内，并通过连接法兰ⅰ将中间层管道b与外层管道b的后端固定连接，形成外层煤粉通道b，所述的内层管道b套装在中间层管道b内，并通过连接法兰ⅲ将内层管道b与中间层管道b的后端固定连接，形成中间层煤粉通道b，在内层管道b的后端设有密封法兰ⅱ，形成内层煤粉通道b；
在所述的外层管道b的外侧设有加强筋，在无助燃风三通道煤粉燃烧器前端的外层管道b与中间层管道b之间设有支撑件，在所述的中间层管道b与内层管道b之间设有旋流片，所述的孔板设置在内层煤粉通道b的前端部；
在外层管道b、中间层管道b和内层管道b的后端分别开有外层煤粉通道b的煤粉进料口ⅲ、中间层煤粉通道b的煤粉进料口ⅳ和内层煤粉通道b的煤粉进料口ⅴ，所述的内层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅴ上，并与内层煤粉通道b相连通，所述的中间层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅳ上，并与中间层煤粉通道b相连通，所述的外层管道进料支管b设置在煤粉进料口ⅲ上，并与外层煤粉通道b相连通，在外层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅲ，在中间层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅳ，在内层管道进料支管b上设有控制碟阀ⅴ。
6.根据权利要求5所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述的旋流片角度为30°，旋流片为6片。
7.根据权利要求5所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，其特征在于，所述孔板直径为100mm，孔径为5mm。
8.一种减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的方法，其特征在于，包括权利要求1-7的任意一项减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的系统，
在链篦机预热ⅱ段烟罩的头部设有双旋流煤粉燃烧器，所述的双旋流煤粉燃烧器的给煤量为0～1.2t/h，控制碟阀ⅰ的开度为0%～100%，控制碟阀ⅱ的开度为50%～100%；链篦机预热ⅱ段烟罩温度控制在1060±30℃；
在回转窑窑头设有无助燃风三通道煤粉燃烧器，回转窑窑头给煤量3.7t/h～4.9t/h，窑头温度控制在1150±30℃，火焰长度15m～20m。
9.根据权利要求8所述的减少链篦机-回转窑氮氧化物排量的方法，其特征在于，所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器进入回转窑窑头内800mm，向上倾斜7°；所述的无助燃风三通道煤粉燃烧器的控制碟阀ⅲ的开度为60%～100%，控制碟阀ⅳ和控制碟阀ⅴ的开度为0%～100%。
技术总结