水泥窑头废气粉尘分离器及其废气粉尘分离方法

摘要

本发明公开了一种水泥窑头废气粉尘分离器，所述的分离器为空腔结构，分离器进气口和分离器出气口均设在分离器的顶端壳体上，分离器的内部设分隔板，分隔板设在分离器进气口和分离器出气口之间，并向下延伸，将分离器的内腔分隔成入口重力沉降室和出口重力沉降室；分隔板下部与分离器壳体之间为通腔，形成折流重力沉降室。本发明还公开了上述分离器采用的废气粉尘的分离方法。采用上述技术方案，比传统的沉降室分离效率提高30％左右，达到70％，分离效率高；系统增加阻力很小，不需要改造原有生产线窑头排风机，余热利用锅炉换热面寿命达2年，取得了良好的社会和经济效果。

说明书

技术领域

本发明属于水泥生产的技术领域，涉及水泥生产的余热利用技术，更具体地说，本发明涉及一种水泥窑头废气粉尘分离器。另外，本发明还涉及所述的分离器的废气粉尘分离方法。

背景技术

长期以来，水泥行业烧成窑头废气用于余热利用的粉尘磨损问题比较难以处理。如何有效地解决余热利用的窑头废气高温粉尘磨损、又不过多增加原有生产线的系统阻力，是本领域的技术人员面临的一个的重要课题。

在水泥工厂纯低温余热利用窑头余热利用锅炉处理粉尘经历了以下两个阶段：

1、对粉尘不处理：

早期的窑头余热利用锅炉在系统工艺设计上不对废气中的粉尘进行预除尘，采取窑头废气直接进入余热利用锅炉，出锅炉废气经过生产线窑头收尘器处理。此种方式导致锅炉运行效率低下，锅炉受热面经常磨损，导致爆管事故时常发生，目前的余热利用系统已不再采用这种技术方案。

2、旋风筒除尘：

有些水泥企业在设计窑头余热利用锅炉系统时，采用旋风筒除尘技术，但暴露出来最大的问题是额外增加原有生产线系统阻力500Pa～1000Pa左右，电耗增加较多；特别是在涉及水泥窑老线余热利用系统改造时，在窑头原有排风机富余能力不是很大情况下，导致窑头风机抽风能力不足而需要改造，增加技改投资。

发明内容

本发明所要解决的第一个问题是提供一种水泥窑头废气粉尘分离器，达到减少窑头废气中粉尘对锅炉磨损的目的，同时不额外增加系统的阻力。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的这种水泥窑头废气粉尘分离器，设在水泥窑头的输送废气至AQC锅炉的通路上，所述的分离器包括分离器进气口和分离器出气口，所述的分离器为空腔结构，所述的分离器进气口和分离器出气口均设在分离器的顶端壳体上，所述的分离器的内部设分隔板，所述的分隔板设在分离器进气口和分离器出气口之间，并向下延伸，将分离器的内腔分隔成入口重力沉降室和出口重力沉降室；所述的分隔板下部与所述的分离器壳体之间为通腔，形成折流重力沉降室。

所述的分隔板在向下延伸的过程中，有一个偏向分离器进气口方向的偏转。

所述的分离器进气口和分离器出气口均为圆形孔，所述的分离器的空腔结构的水平横截面为矩形，所述的圆形孔面积小于所述的分离器的空腔结构的水平横截面面积。

所述的折流重力沉降室与所述的出口重力沉降室之间，设有导流板，所述的导流板为多个，且均为竖直方向设置。

所述的多个导流板分布在折流重力沉降室与出口重力沉降室交界处，从分离器进气口至分离器出气口的方向逐渐向下分布。

所述的分离器的下部的壳体为向下缩小的锥形，所述的折流重力沉降室设在锥形内。

所述的锥形的最低处设有回转锁风阀，所述的回转锁风阀与生产线出灰装置连接。

本发明要解决的第二个问题是提供以上所述的水泥窑头废气粉尘分离器采用的废气粉尘分离方法，其发明目的与上述技术方案是相同的。该方法中的废气粉尘分离过程是：

控制从水泥窑输送来的含尘高温气体通过风管，从分离器进气口以14～16m/s的风速，首先进入分离器中的入口重力沉降室，分离器的截面积扩大，高温气体流速突然降低为6～9m/s，低于大于500μm粒径的大颗粒粉尘的沉降速度，粉尘中的大于500μm粒径的颗粒首先从气流中沉降分离出来，沿分离器壳体下移；

然后，仍然携带着大部分粉尘的含尘高温气体进入折流重力沉降室，气流方向发生180°转向，经过导流板的多级折流，粒径在100μm～500μm的粉尘颗粒大部分被从气流中分离出来，落入分离器下部的锥形壳体；

含尘高温气体折向后，经过出口重力沉降室，该区域空腔面积继续扩大，气体流速下降至1.6～2.6m/s，粉尘颗粒进一步分离，防止了气体将100μm以上的粉尘再次携带出去；

在以上所述的过程同时，设在分离器下部的锥形最底处的回转锁风阀旋转，将积存在锥形壳体内的灰尘排入生产线出灰装置。

本发明采用上述技术方案，主要针对水泥窑烧成窑头大于100μm以上的对锅炉产生破坏性磨蚀的粉尘颗粒进行分离，运用高效低阻折流式分离器，利用“重力+折流”粉尘分离原理，比传统的沉降室分离效率提高30％左右，达到70％，分离效率高；由于针对性强，有效减轻了篦冷机粉尘对余热利用锅炉的磨损，同时系统增加阻力很小，不需要改造原有生产线窑头排风机；将本发明用于水泥余热利用项目的效果是：应用现有技术，余热利用锅炉换热面寿命只有3～6个月，而使用本发明后，余热利用锅炉换热面寿命达2年，取得了良好的社会和经济效果。

附图说明

下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为分离器的正立面示意图；

图3为图2所示结构的俯视示意图；

图4为图2所示结构的侧面示意图；

图5为导流板的分布示意图；

图6为本发明应用于水泥余热系统示意图。

图中标记为：

1、分离器，2、入口重力沉降室，3、折流重力沉降室，4、出口重力沉降室，5、导流板，6、回转锁风阀，7、生产线出灰装置，8、分离器进气口，9、分离器出气口，10、分隔板，11、AQC锅炉。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1至图6所表达的本发明的结构，本发明为一种水泥窑头废气粉尘分离器，设在水泥窑头的输送废气至AQC锅炉11的通路上，所述的分离器1包括分离器进气口8和分离器出气口9。

在进入分离器进气口8的废气中，其含尘浓度为30～50g/Nm³；经过粉尘分离后，从分离器出气口9排出的高温废气的含尘浓度为9～15g/Nm³。

为了实现充分降低废气中的含尘浓度的目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明所提供的这种水泥窑头废气粉尘分离器1为空腔结构，所述的分离器进气口8和分离器出气口9均设在分离器1的顶端壳体上，所述的分离器1的内部设分隔板10，所述的分隔板10设在分离器进气口8和分离器出气口9之间，并向下延伸，将分离器1的内腔分隔成入口重力沉降室2和出口重力沉降室4；所述的分隔板10下部与所述的分离器1壳体之间为通腔，形成折流重力沉降室3。

本发明采取上进风，上出风结构，气体流向在分离器的底部发生180°转向。粉尘分离后沿壳体内壁下移至锁风回转阀，送至下游输灰装置。

本发明的技术要点是采用高效低阻折流式分离器对窑头废气进行除尘。充分利用气流的减速、灰尘的自身重力和气流的转向，实现较大颗粒的灰尘从气流中较为完全的分离，效率很高。水泥窑余热利用系统，对进入窑头余热锅炉的废气采用高效低阻折流式分离器进行预除尘，这种方式除尘效率高，很好地解决了窑头废气中粉尘对余热锅炉的磨损问题；同时阻力较低，仅200Pa左右，一般情况下，不需要对老线窑头排风机进行改造，具有在余热利用项目上推广的价值。

下面是本发明的具体实施方式：

一、本发明所述的分隔板10在向下延伸的过程中，有一个偏向分离器进气口8方向的偏转。

如图1所示，该结构使得出口重力沉降室4容积大大增加，进一步降低气体流速，使粉尘进一步分离。

图1中的空心箭头为气流的流动方向，细箭头为分离后的粉尘流动方向。

二、如图2所示：本发明所述的分离器进气口8和分离器出气口9均为圆形孔，所述的分离器1的空腔结构的水平横截面为矩形，所述的圆形孔面积小于所述的分离器1的空腔结构的水平横截面面积。

该结构的目的也是使得入口重力沉降室2和出口重力沉降室4容积大大增加，降低气体流速，使粉尘充分分离。

分离器进气口8和分离器出气口9的直径均为Φ3.7m。

三、本发明所述的折流重力沉降室3与所述的出口重力沉降室4之间，设有导流板5，所述的导流板5为多个，且均为竖直方向设置。

如图1所示，导流板5的设置实现气流的多级折流，粒径在100μm～500μm的粉尘颗粒大部分被从气流中分离出来，落入分离器1下部的锥形壳体。

四、本发明所述的多个导流板5分布在折流重力沉降室3与出口重力沉降室4交界处，从分离器进气口8至分离器出气口9的方向逐渐向下分布。

在气流沿锥形向下的过程中，在导流板5的作用下，不断折向向上，通入到出口重力沉降室4。

五、本发明所述的分离器1的下部的壳体为向下缩小的锥形，所述的折流重力沉降室3设在锥形内。

锥形的设置，其最主要的作用是实现气流的转折，粉尘由于惯性的作用集聚到锥面上，然后下滑；还一个作用是：锥形容易使分离后的粉尘集中至较小的范围，有助于回收装置回收。

六、本发明所述的锥形的最低处设有回转锁风阀6，所述的回转锁风阀6与生产线出灰装置7连接。

该回转锁风阀6的作用是，其在旋转过程中，不会产生泄漏，而又能不断地使分离后的粉尘排出。

本发明还提供以上所述的水泥窑头废气粉尘分离器采用的废气粉尘分离方法。该方法中的废气粉尘分离过程是：

控制从水泥窑输送来的含尘高温气体通过风管，从分离器进气口8以14～16m/s的风速，首先进入分离器1中的入口重力沉降室2，分离器1的截面积扩大，高温气体流速突然降低为6～9m/s，低于大于500μm粒径的大颗粒粉尘的沉降速度，粉尘中的大于500μm粒径的颗粒首先从气流中沉降分离出来，沿分离器壳体下移；

然后，仍然携带着大部分粉尘的含尘高温气体进入折流重力沉降室3，气流方向发生180°转向，经过导流板5的多级折流，粒径在100μm～500μm的粉尘颗粒大部分被从气流中分离出来，落入分离器1下部的锥形壳体；

含尘高温气体折向后，经过出口重力沉降室4，该区域空腔面积继续扩大，气体流速下降至1.6～2.6m/s，粉尘颗粒进一步分离，防止了气体将100μm以上的粉尘再次携带出去；

在以上所述的过程同时，设在分离器1下部的锥形最底处的回转锁风阀6旋转，不断将积存在锥形壳体内的灰尘排入生产线出灰装置7。

采用上述技术方案，主要针对水泥窑烧成窑头大于100μm以上的对锅炉产生破坏性磨蚀的粉尘颗粒进行分离，运用高效低阻折流式分离器，利用“重力+折流”粉尘分离原理，比传统的沉降室分离效率提高30％左右，达到70％，分离效率高；由于针对性强，有效减轻了篦冷机粉尘对余热利用锅炉的磨损，同时系统增加阻力很小，不需要改造原有生产线窑头排风机；将本发明用于水泥余热利用项目的效果是：应用现有技术，余热利用锅炉换热面寿命只有3～6个月，而使用本发明后，余热利用锅炉换热面寿命达2年，取得了良好的社会和经济效果。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。