CN103534546A - 脱二氧化碳方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生料颗粒的脱二氧化碳的方法，所述生料待在水泥厂的熔结窑中燃烧，其颗粒具有如此的粒径分布，以致颗粒在200μm筛上的保留小于2质量%并且颗粒在90μm筛上的保留小于20质量%，所述方法包括以下步骤：a）生料颗粒脱二氧化碳，在流化床热交换器中，所述颗粒被悬浮在包含二氧化碳的上升载气中，所述流化床热交换器具有相对于载气逆流循环的固体热载体，以提供包含二氧化碳的排出气体和脱二氧化碳的生料，b）将所述排出气体和脱二氧化碳的生料分离，c）将所述排出气体分离为第一和第二部分；将所述排出气体的所述第一部分冷却并重复利用以提供载气，d）将排出气体的所述第二部分隔离，e）将所述热载体回收和重新加热并再循环至步骤（a）。

Description

脱二氧化碳方法

技术领域

本发明涉及水硬性粘合剂的领域，特别是水泥的领域。本发明涉及一种新方法，其能够获得富含二氧化碳的排出气体。

背景技术

用于生产标准熟料的方法揭示了每吨熟料中排放820kg二氧化碳。该排放以下列方式进行划分：535kg（即65.2质量%）来自于原材料中碳酸盐离解，并且285kg（即34.8质量%）来自于燃料中碳的氧化。

已知存在若干技术用于减少水泥厂中二氧化碳排放量，例如通过二氧化碳的捕获。在燃烧后捕获二氧化碳是已知的技术，例如，其中处理从烟囱中出来的气体。一般来说，使用溶剂例如胺进行处理。这种方法的优点是不会引发熟料生产方法的改变。然而，这种方法有若干缺点，包括繁琐的、昂贵的和非常耗能的设备。

通过氧燃烧捕获二氧化碳的技术也是已知的。在该方法中，用于燃烧的空气被富集氧的混合气体代替，能够产生富含二氧化碳的燃烧气体。则容易分离二氧化碳和水蒸汽。然而，这种方法存在的问题是有必要通过整合附加设备来适应现有的方法。此外，有必要生产富含氧的混合气体，这在技术上是复杂且昂贵的。

通过直接或间接加热的煅烧技术也是已知的，其中通过水泥厂的熔结窑产生的烟不与煅烧的产品接触。其优点在于可以获得几乎纯净的二氧化碳流。在这种情况下，所需的热量可以（例如）由气体热载体或通过壁的热传导来提供。二者均不是非常有效的，特别是在第二种情况下安装较繁琐。

发明内容

申请人已经发现一种脱二氧化碳方法，其克服了上述问题和缺点。相应地，本发明提供了一种用于生料颗粒脱二氧化碳的方法，所述生料待在水泥厂的熔结窑中燃烧，其颗粒具有这样的粒径分布，使得颗粒在200μm筛上的保留（retention）小于2质量%并且颗粒在90μm筛上的保留小于20质量%，所述方法包括以下步骤：

a）生料颗粒脱二氧化碳，在流化床热交换器中，所述颗粒悬浮在包含二氧化碳的上升载气中，所述流化床热交换器具有相对于所述载气逆流循环的固体热载体，以提供包含二氧化碳的排出气体和脱二氧化碳的生料，

b）将所述排出气体和所述脱二氧化碳的生料分离，

c）将排出气体分离为第一部分和第二部分；将所述排出气体的所述第一部分冷却并重复利用以提供载气，

d）将排出气体的所述第二部分隔离，

e）将所述热载体回收和重新加热并循环至步骤（a）。

根据本发明的方法包括生产基本上纯净的二氧化碳流，所述基本上纯净的二氧化碳主要来自于碳酸钙的脱二氧化碳，所述脱二氧化碳通过基于使用流有逆流的固体-固体-气体流化床的原理的方法来实现。该方法可以被直接引进到水泥生产厂中以生产富含二氧化碳（例如90至95体积%）的排出气体，从而满足强制性标准，例如，针对后续运输和地质储存的强制性标准。

本发明可能存在一个或多个下列优点。

离开根据本发明的设备的排出气体包含高浓度的二氧化碳，例如从90体积%至95体积%。

操作逆流的系统提供了优良的热交换效率。

根据本发明的设备的优良效率通常为所述设备减少了累赘。

根据本发明的设备可以很容易地引进到此时已存在的水泥厂中。

对根据本发明的设备的操作条件调节的灵活性可以是优势。

根据本发明的方法的步骤可以连续地和/或同时地进行。

应当注意的是，载气的二氧化碳也可能（例如）来自于碳酸镁（MgCO₃）、碳酸钾（K₂CO₃）或碳酸钠（Na₂CO₃）的脱二氧化碳。

生料通常是原材料的混合，其包含（例如）石灰石和粘土，其旨在被引入到水泥厂的熔结窑中以生产熟料。

固体热载体通常是颗粒形式的固体材料，其在被引入到热交换器或反应器之前被加热，以便释放其热量并通过与热交换器中的所述元件接触来加热另一种元件，。固体热载体可以包含不同类型的材料。适宜地，固体热载体包含熟料、氧化铝例如刚玉、或二氧化硅例如石英的颗粒。优选地，固体热载体包含熟料的颗粒。

适宜地，固体热载体的颗粒具有300至600μm的平均粒径。

适宜地，固体热载体的颗粒具有2000至4500kg/m³的密度。适宜地，颗粒具有在900℃下测得的800至1500J/(kg℃)，优选900至1300J/(kg℃)，特别是从900至1100J/(kg℃)的热容量。

当固体颗粒被加热到低于其熔点但高于其烧结温度的温度时，如果它们接触，则它们可以彼此粘附。应当理解的是，根据本发明的方法中使用的固体热载体的颗粒在所述方法中使用的温度下基本上彼此不粘附。在根据本发明的方法中，固体热载体经受的最高温度是步骤e）中的重新加热温度。在步骤e）的重新加热过程中，通常将固体热载体重新加热到低于或等于约1200℃的温度，优选980至1150℃的温度，例如，约1100℃。

载气通常是在热交换器或反应器中循环的气体，所述气体以如此的速度进行循环，以致其能够使微粒材料的颗粒流化，换言之，悬浮或夹带待加热或待化学转化的微粒材料的颗粒。

逆流流化床热交换器/反应器通常是一种装置，其能够在两个固相之间交换热量，一个相上升（生料）而另一个相对于生料逆流循环（固体热载体）。载气（其包含二氧化碳并上升）携带着两相并使其悬浮。根据本发明，生料中的碳酸钙可以在该交换器/反应器中经受向着CaO和CO₂的基本上完全的转化。

优选地，在根据本发明的方法中，步骤c）中的排出气体的第一部分包含约10体积%的步骤b）中的总排出气体，并且步骤c）和d）中的排出气体的第二部分包含约90体积%的步骤a）中的总排出气体。

优选地，在根据本发明的方法中，热交换器的平均温度为980至1150℃。

优选地，在根据本发明的方法中，对于脱二氧化碳步骤a）而言，生料颗粒在热交换器中的停留时间小于约3.5秒，优选地小于约3秒。

优选地，在根据本发明的方法中，冷却步骤c）中的包含二氧化碳的排出气体的第一部分用于预热生料，例如，在旋流器（cyclone）交换系统中。

步骤e）中的固体热载体的重新加热可以在本领域技术人员已知的任何适当的反应器中进行。优选地，优选的反应器是密相流化床反应器或移动床反应器。

优选地，在根据本发明的方法中，在步骤a）中的脱二氧化碳之前，将生料颗粒加热到600至700℃的温度。

本发明还涉及一种脱二氧化碳设备，其包括：

-逆流流化床热交换器，所述逆流流化床热交换器包括：

在交换器下部中的：

·供应待脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·排空固体热载体的构件，所述固体热载体优选包含平均尺寸为300至600μm的颗粒；

·供应包含二氧化碳的载气的构件；

在交换器上部中的：

·排空脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·供应固体热载体的构件；

·排空包含在脱二氧化碳的过程中产生的二氧化碳的排出气体流的构件；

-加热固体热载体的构件；所述固体热载体接收自排空固体热载体的构件并传递给供应固体热载体的构件；

-冷却排出气体的第二部分中的二氧化碳的构件；以及

-隔离二氧化碳的构件。

优选地，在根据本发明的设备中，热交换器包含截面收缩（sectionreduction）和/或挡板。应当理解的是，在本发明及其相关权利要求中，术语“一（one）”意指“一或多（one or more）”。

本发明还涉及一种水泥厂，其包括根据本发明的设备，将脱二氧化碳的生料供应至熔结窑。

附图说明

图1表示通过固体热载体4的加热原理。

图2表示通过固体热载体4的加热原理。

图3表示根据本发明的设备的实施方案的实例的总示图。

图4表示包含截面收缩17的根据本发明的设备的实例的示图。

图5表示水泥厂中整合根据本发明的设备的实例的总示图。

具体实施方式

方法的说明

由于熟料生产方法的特异性，根据本发明所提出的用于浓缩二氧化碳的系统根本不同于已知的方法。这基于以下发现：每吨生产的熟料中排放820kg二氧化碳，其中535kg主要来自碳酸钙的脱二氧化碳，285kg来自于燃料（例如煤）的燃烧。脱二氧化碳是一种纯粹的热现象。通过在外壳中进行煅烧反应可以产生几乎纯净的二氧化碳流，在所述外壳中通过间接加热来煅烧碳酸钙。

原理

根据本发明的方法和设备，如图1和图2所示，基于流化床交换器-反应器的使用，所述流化床交换器-反应器包括两个相互反应的部分：“燃烧室（combustor）”和“煅烧室（calcinator）”。

煅烧室的说明

煅烧室是发生脱二氧化碳过程的区域。优选地，通过固体热载体在该区域中释放的热量可以维持980至1150℃的平均温度，并且补偿生料脱二氧化碳反应的吸热性。该区域以图的形式示于图3中。

煅烧室由两种固体流来进料：固体热载体和生料颗粒。一般来说，离开煅烧室的二氧化碳的温度过高而无法直接使用。例如，可以使得二氧化碳在生料的预热设备中循环，所述设备包含若干旋流器（例如旋流器交换器），可以将生料预热到600℃至700℃的温度。根据另一个实施方案，可以在锅炉中循环二氧化碳以发电和产生水蒸汽。该步骤可以将二氧化碳的温度从650℃降低到200至350℃。在该温度下，可以重复利用二氧化碳。离开交换器的排出气体（其温度为从200至350℃）的部分在热交换器中作为载气被重复利用，同时其他部分用于储存。

煅烧室包括两部分。第一部分（位于其底部）通常包括固体热载体颗粒的密相流化床。优选地，固体热载体在该部分中的保留是从20至40%，更优选从30至40%，百分比表示为每体积单位的给定部分中固体热载体颗粒的体积。通过包含二氧化碳的载气进行流化过程。将生料进料并且在该部分中提取固体热载体，其中气体的速度相对较低。将生料预热到600℃至700℃的温度。应当注意的是，该部分的横截面面积以这样的方式计算，使得气体的流速足以提升生料颗粒（大于自由落体的速度），同时确保固体热载体颗粒适宜的流化。生料优选进料至固体热载体颗粒的流化床内部，以提高其分散性以及生料和固体热载体之间的接触效率。生料在其引入到脱二氧化碳区域中之前的预热可以在该部分中进行。

优选地，该第一部分的直径大于下文中所描述的第二部分的直径。与更小的直径相比，该更大的直径能够产生更致密的流化床。

将离开燃烧室的固体热载体加料至具有更小直径的第二部分的上部，优选在980至1150℃的温度下。该部分的横截面面积以这样的方式计算，使得气体的流速大于在生料的气动输送过程中的堵塞速度，并小于固体热载体的自由落体的速度。因此，在该部分中，生料和包含二氧化碳的气体上升而固体热载体相对于生料和气体逆流流动。

此外，该部分可以设置有额外的装置，例如缩窄的和拓宽的区域，其可以改善固体热载体颗粒在生料中的分散性，从而改善热交换。该变体（例如）示于图4中。

优选地，煅烧室在其长度的中段具有缩窄的横截面。这可以增加生料颗粒和参与热交换的固体热载体颗粒的循环速度，并且产生颗粒的混合或再循环运动。因此，这可以改善生料颗粒和固体热载体颗粒之间的接触。

优选地，沿着煅烧室的长度方向可以存在若干截面收缩。这可以进一步改善生料颗粒和固体热载体颗粒之间的接触，从而改善热交换。

根据一种变体，煅烧室可以包括挡板以改善生料颗粒和固体热载体颗粒之间的接触，从而改善热交换。该变体也可以降低煅烧室的高度。

在煅烧室的输出口可以安装包含一个或多个旋流器的分离器，以便从排出气体中分离出固体颗粒（经煅烧的生料：CaO+SiO₂等）。由此分离的固体颗粒被定向于熔结窑。排出气体包含由脱二氧化碳产生的二氧化碳和含有二氧化碳的载气。出于改善热效率并提高操作灵活性的目的，可以部分地重复利用经煅烧的生料。

此外，在煅烧室的输出口可以配备拓宽的区域，以减少夹带至包含一个或多个旋流器的分离器的固体热载体颗粒的数量（图3）。

优选地，载气包含至少90体积%，例如从95体积%至100体积%的二氧化碳。

优选地，煅烧室包含在从980℃到1150℃的平均温度下操作的流化床热交换器/反应器。其通过两个逆流循环的固体流进料：一个流包含上升的生料颗粒，并且另一个流包含在燃烧室中加热并相对于生料逆流循环的固体热载体颗粒。

优选地，离开旋流器交换器的气流的部分（其速度等于载气的速度）被重复利用，而其他部分（包含通过脱二氧化碳产生的二氧化碳）被定向于储存区域。因此，载气在根据本发明的方法的闭合回路中循环。

通过根据本发明的方法生产的二氧化碳例如可以用于研磨干燥机以减少生料的水分，或者根据另一个实例，其可以用于发电。

优选地，离开煅烧室的排出气体主要包含二氧化碳，换言之，至少约90体积%，即至少95质量%的二氧化碳。离开煅烧室的排出气体包含少量（例如，至多约10体积%）的其他气体，其特别地可以是空气和水蒸汽。

优选地，在待脱二氧化碳的生料颗粒已经通过煅烧室之后，脱二氧化碳的水平为至少约90%。

根据本发明使用的煅烧室是流化床热交换器。该热交换器具有大于1的细长比。优选地，其在竖直位置上差不多大约为10度。在剩余部分的说明书和相关的权利要求书中，形容词“上（upper）”和“下（lower）”用于指代竖直位置。

煅烧室是逆流的流化床热交换器，其包括：

在交换器下部中的：

·供应待脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·排空固体热载体的构件，所述固体热载体包含颗粒，例如熟料、氧化铝（例如刚玉）或二氧化硅（例如石英），优选具有300至600μm的平均尺寸；

·供应包含二氧化碳的载气的构件；

在交换器上部中的：

·排空脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·供应固体热载体的构件；

·排空包含在脱二氧化碳的过程中产生的二氧化碳的排出气体流的构件。

优选地，固体热载体颗粒是熟料颗粒。

优选地，熟料是具有高含量二氧化硅的熟料，例如，相对于熟料总质量大于或等于23质量%。

优选地，熟料是具有低含量铁的熟料，例如，相对于熟料总质量小于或等于2.5质量%。

优选地，熟料是同时具有含量大于或等于23%的二氧化硅和含量小于或等于2.5%的铁的熟料，百分比以相对于熟料总质量的质量表示。该变体可以增加熟料颗粒的烧结温度。

优选地，熟料可以是CaO/SiO₂比例小于或等于3的熟料。使用水泥领域中的符号，CaO/SiO₂比例也可以写为“C/S”。

优选地，熟料可以是C3S含量大于或等于65%的熟料。

优选地，熟料可以是同时具有小于或等于3的CaO/SiO₂比例和大于或等于65%的C3S含量的熟料。

例如，水泥可能具有下列配方：

从热的角度来看，固体热载体在980至1150℃（例如约1100℃）的温度下进入煅烧室，并在820至950℃（例如约930℃）的温度下离开。二氧化碳在200至350℃（例如约200℃）的温度下进入煅烧室，并在900至980℃（例如约960℃）的温度下离开。生料在600至700℃（例如约620℃）的温度下进入煅烧室，并且煅烧的生料在860至950℃（例如约930℃）的温度下离开分离器。

通常，离开流化床热交换器的二氧化碳的温度对于该二氧化碳的直接重复利用而言太高。因此，有必要冷却该二氧化碳。例如，可以在预热设备中循环该二氧化碳，所述预热设备通常包括若干旋流器并且可以在600至700℃的温度下将生料预热。优选地，该步骤可以将二氧化碳的温度降低到200至350℃，该温度适合于重复利用二氧化碳。根据另一个实施方案，可以在锅炉中循环二氧化碳以产生水蒸汽和发电。

在流化床热交换器的底部可以存在水闸，以定期提取积累的固体热载体颗粒，以便在热交换器中重复利用所述颗粒。

燃烧室的说明

该器件（如图3所示）可以在820至950℃的温度下加热离开煅烧室的固体热载体。其可以是密相流化床反应器或移动床反应器，其中燃料（优选石油焦炭（pet coke））在空气中的燃烧提供了必要的能量。在燃烧室的输出口，固相（换言之，主要是固体热载体）通过包含一个或多个旋流器的分离器从烟中分离。固体热载体被定向至煅烧室，同时烟可以用于能量恢复系统（例如，包括旋流器的交换器）中或锅炉中以产生水蒸汽和发电。

出于补偿固体热载体流失的目的，特别是由磨耗现象引起的固体热载体流失，可以额外供应固体热载体。

优选地，固体燃料包括石油焦炭、天然气、废弃物或其混合物。

根据一个实施方案，为了增加燃烧气体中二氧化碳的浓度，根据本发明使用的燃烧室可以在氧燃烧模式中操作，所述氧燃烧模式即采用富含氧气和基本上无氮的混合气体来代替用于燃烧的空气。因此，通过根据本发明的设备提取的二氧化碳的量可以例如增加30%。

根据本发明使用的燃烧室是一种加热固体热载体的构件，其被连接至排空固体热载体的构件和供应固体热载体的构件。

优选地，固体热载体在闭合回路中循环。

从热的角度来看，优选地，固体热载体在从820至950℃（例如约930℃）的温度下进入燃烧室，并在从980至1150℃（例如约1100℃）的温度下离开燃烧室。

煅烧室的操作条件的选择

碳酸钙至CaO的脱二氧化碳反应是可逆且高度吸热的反应：

ΔH=1655kJ/kg（900℃）

在热力学方面，其只能在800℃以上并且气体气氛中CO₂的分压小于平衡压力P_eq的情况下发生：

$K_{\mathrm{eq}}=P_{\mathrm{eq}}=\mathrm{4,137}.{10}^{12}{e}^{\left(\frac{-20474}{T}\right)}$ T是开尔文温度

典型地，在下列条件下操作预锻烧室（pre-calciner）：

-平均温度T=900℃，

-平均总压力P=1.013×10⁵Pa，

-装置中二氧化碳的平均分压P_CO2=30000Pa。

因此，由平衡时的二氧化碳压力和预锻烧室中二氧化碳的实际分压之间的差异来表示的反应驱动力等于78727Pa。

在通过根据本发明的方法的脱二氧化碳过程中，煅烧室的气氛包含基本上纯净的二氧化碳；因此，二氧化碳的分压在海平面处约为1.013×10⁵Pa。优选地，煅烧室的平均温度应为从980至1150℃，以维持存在于已知的预锻烧炉中的相同的反应驱动力。因此，需要合理增加脱二氧化碳反应器的平均操作温度，以便在纯净的二氧化碳气氛中操作。

在动力学方面，温度的增加可以使得反应器中颗粒停留时间的显著下降，因而降低煅烧室的高度。离开煅烧室的产品（煅烧的生料）的温度通常为从860℃至950℃。

在设定逆流流化床热交换器的尺寸方面，交换器的横截面通常与所需材料的循环流相关，并且交换器的高度通常与待加热的颗粒在交换器中所需的停留时间相关。

向水泥厂引进根据本发明的设备

图5表示向水泥厂引进根据本发明的设备的实例。这种整合并不需要从根本上改变生产链。

在本说明书和所附权利要求书中：

使用筛分法能够测量固体热载体颗粒的平均尺寸。该方法的原理是在一系列连续包裹的筛上将颗粒分类。筛孔的尺寸从上到下依次减小。将颗粒放置在最高的筛上，通过振动，颗粒根据其大小被阻挡在不同的筛上。

其中固体微粒材料开始烧结的温度除其他原因以外取决于材料的熔点及其颗粒的大小。熔点可以通过量热法测量。以开尔文度计，烧结温度通常为熔点的0.6至0.8倍。非纯净材料的烧结温度通常成比例地低于纯净材料。在所有情况下，在本发明中，在不实质烧结（因而不实质结块）得情况下操作固体热载体的能力可以由本领域技术人员通过常规试验来确定。

（使用加热和冷却曲线的）热分析法可以用于测量高温材料的熔化温度。所述方法取决于在材料的熔化或凝固过程中出现的热量的吸收或释放。将热电偶放置在坩埚（例如钨坩埚）中并将材料的样品加热或冷却直至其状态发生变化。在融合或凝固过程中，材料的温度基本保持恒定，并且温度相对于时间的曲线基本上保持平坦并且在熔点或凝固点处与时间轴平行。在测定熔化温度之前，可以使用已知熔化温度的材料来校准热电偶。

密度可以通过排液法（例如水）测量已知质量的样品的体积来测定。

可以通过量热法测量固体热载体颗粒的热容量。

根据图1，在第一区域11中，存在空气6与燃料5的燃烧。将烟7从第一区域11中排空。固体热载体4（例如研磨熟料的颗粒）被加热。固体热载体4引入到脱二氧化碳区域10中，在这里与生料1接触。然后释放二氧化碳3。重复利用二氧化碳3的部分以用作流化床交换器-反应器中的载气。重复利用固体热载体4，然后重新加热。经煅烧的生料2从脱二氧化碳区域10中排空。温度、处理的持续时间以及不同材料和不同气体的循环流都必须适合于每个特定的设施。

根据本发明的方法和设备的原理示于图2中。该图表包括：

·加热区域，被称为“燃烧室”11，可以通过燃料5（石油焦炭、天然气、废弃物等）在空气6中的燃烧来加热固体热载体4。燃烧室11可以是密相流化床交换器-反应器或移动床交换器-反应器。根据本发明使用的固体热载体4的颗粒可以具有300至600μm的平均尺寸。例如，固体热载体4可以是研磨熟料的颗粒、氧化铝（例如刚玉）的颗粒或二氧化硅（例如石英）的颗粒。烟7从燃烧室11中排空；

·从固体热载体4至原材料（生料1）的热量的转移区域。该区域，被称为“煅烧室”10，是将生料1脱二氧化碳的区域。操作逆流的流化床交换器-反应器：生料1和气体3（包含二氧化碳）上升而固体热载体4相对于生料1和气体3进行逆流循环。经煅烧的生料2从脱二氧化碳区域10中排空。离开煅烧室10的二氧化碳3经过气体-固体分离系统15。重复利用二氧化碳3的一部分3a，以用作载气来操作煅烧室10。

特别地，图3中的示图包括煅烧室10的实例和燃烧室11的实例。此示图还包括变体，其中通过使二氧化碳3经过包含若干旋流器9b的生料1的预热设备冷却待重复利用的二氧化碳3。

根据图3，煅烧室10包含：

煅烧室10，

固体热载体4的环路，

生料1的环路，

气体-固体分离系统（旋流器）15，

通过包含旋流器9b的交换器或其他类型交换器对于包含二氧化碳3的废气的能量恢复系统，

二氧化碳3和3a的环路。

根据图3，在煅烧室10的输出口处安装包括一个或多个旋流器的分离器15。其可以分离包含经煅烧的生料2的固相和包含二氧化碳3的气相。该二氧化碳3经过包括若干旋流器9b的生料1的预热设备。二氧化碳3的一部分3a在煅烧室10中重复利用以提供载气。储存二氧化碳3的另一部分3b或将其提供用于特定用途。另一方面，煅烧室10包括拓宽的底部，其可以形成更致密的固体热载体颗粒床。

根据图3，燃烧室11确保了通过燃料5（例如煤）在空气6中的燃烧对固体热载体4的加热。在燃烧室11的输出口处，通过包括至少一个旋流器的分离器16从烟中分离出固相，换言之，主要是固体热载体4。

图4中的煅烧室10包括收缩截面17，其可以产生湍流并改善上升的生料1和相对于生料逆流循环固体热载体4之间的热交换。气体3上升。

不同的参考编号对应于图5中给出的下列要素：1：生料；2：经煅烧的生料；3：二氧化碳；4：固体热载体；5：燃料；6：空气；7：烟；8：研磨器；9：生料的预热器；10：煅烧室；11：燃烧室；12：熔结窑；13：熟料冷却器/空气预热器；14：熟料；18：能量回收器件；19：预热器。

图5显示燃烧室11和煅烧室10一起通过固体热载体4相互作用，并显示出它们位于生料的预热设备9和熔结窑12之间。在煅烧室10中产生的二氧化碳3沿着避开熔结窑12的环路，以便使用于单独处理的二氧化碳3不与来自于熔结窑12的烟7混合。这可以避免复杂且昂贵的步骤，所述步骤用于分离二氧化碳3和在熔结窑12的烟7中包含的其他气体。

按照图5中所示的完整方法，生料1首先进入研磨器8。然后，其进入生料1的预热器9。然后，其进入煅烧室10并以经煅烧的生料2的形式离开。然后，该经煅烧的生料2进入熔结窑12并以熟料14的形式离开。然后，该熟料14进入熟料冷却器/空气预热器13。空气6进入熟料冷却器/空气预热器13，之后被重新定向至熔结窑12和燃烧室11。燃料5用于进料至熔结窑12和燃烧室11。将来自于熔结窑12或燃烧室11的烟7分离成第一流7a和第二流7b。经过生料的预热器9和研磨器8的第一流7a被排空。第二流7b首先进入预热器19，然后进入能量回收器件18，然后在进入预热器9之前与第一流7a混合。能量回收器件18可以例如使用热交换来运行。由此回收的能量可以例如用于发电。

Claims (12)

1.一种用于生料颗粒的脱二氧化碳的方法，所述生料待在水泥厂的熔结窑中燃烧，所述颗粒具有这样的粒径分布，使得颗粒在200μm筛上的保留小于2质量%并且颗粒在90μm筛上的保留小于20质量%，所述方法包括以下步骤：

a）生料颗粒脱二氧化碳，在流化床热交换器中，所述颗粒悬浮在包含二氧化碳的上升载气中，所述流化床热交换器具有相对于所述载气逆流循环的固体热载体，以提供包含二氧化碳的排出气体和脱二氧化碳的生料；

b）将所述排出气体和所述脱二氧化碳的生料分离，

c）将所述排出气体分离为第一部分和第二部分；将所述排出气体的第一部分冷却并重复利用以提供载气，

d）将所述排出气体的第二部分隔离，

e）将所述热载体回收和重新加热并再循环至步骤（a）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述固体热载体包含平均直径为300至600μm的颗粒。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于所述固体热载体包含熟料的颗粒、氧化铝的颗粒或二氧化硅的颗粒。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述排出气体的所述第一部分占约10体积%的总排出气体，并且排出气体的所述第二部分占约90体积%的总排出气体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于所述热交换器的平均温度为980至1150℃。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在步骤（a）中所述生料颗粒在所述热交换器中的停留时间小于约3.5秒。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于包含二氧化碳的所述排出气体的所述第一部分用于预热所述生料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于将步骤e）中的所述固体热载体在密相流化床反应器或移动床反应器中重新加热。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于在步骤（a）中的脱二氧化碳之前，将所述生料颗粒加热到600至700℃的温度。

10.一种脱二氧化碳设备，其包括：

-逆流流化床热交换器，所述逆流流化床热交换器包括：

在交换器下部中的：

·供应待脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·排空固体热载体的构件；

·供应包含二氧化碳的载气的构件；

在交换器上部中的：

·排空脱二氧化碳的生料颗粒的构件；

·供应固体热载体的构件；

·排空包含在所述脱二氧化碳的过程中产生的二氧化碳的排出气体流的构件；

-加热固体热载体的构件，所述固体热载体接收自所述排空固体热载体的构件并传递给所述供应固体热载体的构件；

-冷却所述排出气体的第二部分中的二氧化碳的构件；以及

-隔离所述二氧化碳的构件。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述热交换器包括收缩的横截面和/或挡板。

12.一种包括根据权利要求10或权利要求11所述的设备的水泥装置，其特征在于将脱二氧化碳的生料供应至熔结窑。

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