CN106089339B - 碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，包括间壁回转窑、汽轮机、燃料吸收罐、高压二氧化碳储罐、二氧化碳净化设备、压缩机、二氧化碳气体储罐、液体燃料储罐和气体燃料储罐。气体燃料储罐与二氧化碳储罐连接，液体燃料储罐连接到燃料吸收罐。间壁回转窑的分解气体出口通过二氧化碳气体储罐、压缩机连接到燃料吸收罐，燃料吸收罐连接到高压二氧化碳储罐。烟气余热锅炉和分解气余热锅炉的蒸汽出口连接到汽轮机入口，汽轮机与压缩机同轴连接。本发明通过间壁回转窑与二氧化碳储能生产系统相结合，利用间壁回转窑产生的高纯度二氧化碳直接压缩成高压二氧化碳进行储能，有利于提高超临界二氧化碳储能生产效率，降低储能的成本。

Description

碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置
技术领域
本发明属于碳酸岩工业生产及储能技术领域，涉及一种碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置。
背景技术
储能技术可以实现能量的有效存储，并在需要时完成能量的高效率释放。利用储能技术，供能系统可以随时将富余能源转化为冷能，利用二氧化碳进行低温存储，从而有效减少能源的浪费。如何利用二氧化碳为载体实现供能系统的储能和供能，提高能源的利用率，减少能量的浪费，是供能系统面临的重要挑战。
以二氧化碳为工作介质储能供能系统较为少见。二氧化碳是一种无毒、不易燃、密度高、临界点适宜 ( 临界温度 T c＝31.1℃，临界压力 P c＝7.38*10 6 Pa) 的流体，具有较好的流动性和传输特性，常被用于制冷、化工等领域。但从总体上来看，目前对于二氧化碳的开发和利用还不够。单纯的二氧化碳储能和供能，能量不能最大限度发挥处理，有待于进一步挖掘和提高二氧化碳的应用价值，拓宽超临界二氧化碳的储能和用能的潜力。碳酸岩工业利用间壁回转窑隔烟加热煅烧石灰石，加热分解为石灰和二氧化碳。由于间壁煅烧，产品与烟气分开，能生产出高纯度的二氧化碳分解气体，用于工业制冷、保鲜、消防和超临界萃取等领域。利用间壁回转窑煅烧石灰石与二氧化碳储能结合生产超临界二氧化碳流体，尤其是生产携带燃料的超临界二氧化碳流体是一种新的尝试。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，通过产生二氧化碳工业设备与储能生产设备结合，提高超临界二氧化碳生产及储能效率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，包括碳酸岩生产单元。碳酸岩生产单元设有间壁回转窑、燃烧器、冷却器和固体产品料仓，间壁回转窑设有原料入口、分解气体出口、烟气出口、灰渣出口和出料口，出料口通过冷却器连接到固体产品料仓。联产装置设有汽轮机、燃料吸收罐、高压二氧化碳储罐、烟气余热锅炉、烟气排放系统、分解气余热锅炉、二氧化碳净化设备、压缩机、二氧化碳气体储罐、液体燃料储罐和气体燃料储罐。气体燃料储罐与二氧化碳储罐连接，液体燃料储罐连接到燃料吸收罐，烟气出口通过烟气余热锅炉连接到烟气排放系统。分解气体出口通过分解气余热锅炉、冷却器和二氧化碳净化设备连接到二氧化碳气体储罐，二氧化碳气体储罐出口通过压缩机连接到燃料吸收罐，燃料吸收罐连接到高压二氧化碳储罐。烟气余热锅炉和分解气余热锅炉的蒸汽出口连接到汽轮机入口，汽轮机与压缩机同轴连接。
装置设有高压二氧化碳外供管路，燃料吸收罐出口分为两路，一路连接到高压二氧化碳外供管路，一路连接到高压二氧化碳储罐。联产装置设有给水泵和凝汽器，汽轮机出口通过凝汽器连接到给水泵入口，给水泵出口连接到烟气余热锅炉和分解气余热锅炉。间壁回转窑由同轴安装的内筒和外筒构成，内筒中间为窑膛，炉膛一侧的窑头与燃烧器连接。内筒和外筒之间为环形物料空间，环形物料空间设有耐材支撑。气体燃料储罐的燃料为煤气、液化石油气、高炉煤气或电石炉气。液体燃料储罐中的燃料为汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇或焦油，或上述燃料的混合物。固体产品与低温低压二氧化碳直接或间接换热冷却，使固体产品冷却至200℃以下，使低温低压二氧化碳升温增压。另外，固体产品冷却方式可以为超临界高压二氧化碳携带固体产品进入余热锅炉，使固体产品冷却至200℃以下，并产生蒸汽进入汽轮机做功；或者固体产品可以直接进入余热锅炉，使固体产品冷却至200℃以下，并产生蒸汽进入汽轮机做功。固体产品冷却气体为二氧化碳、氮气、一氧化碳、氦气、氢气或空气，或上述两种以上的混合气。
本发明碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，通过石灰生产的间壁回转窑与携带燃料的二氧化碳储能生产系统相结合，利用间壁回转窑生产石灰所产生的高纯度二氧化碳，经过预热和净化后压缩成高压二氧化碳，进行储能，有利于提高超临界二氧化碳储能生产效率，降低二氧化碳储能的成本。利用间壁回转窑煅烧过程的烟气和分解气体的余热发生蒸汽，驱动汽轮机转动带动压缩机压缩二氧化碳，进一步节省能源，有利于提高产能，降低超临界二氧化碳流体价格。
附图说明
图1为本发明碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳联产装置的流程示意图；
图2为图1的A-A图；
其中：1—碳酸岩生产单元、2—给水泵、3—凝汽器、4—汽轮机、5—燃料吸收罐、6—高压二氧化碳储罐、7—烟气余热锅炉、8—烟气排放系统、9—分解气余热锅炉、10—二氧化碳净化设备、11—压缩机、12—二氧化碳气体储罐、13—间壁回转窑、14—燃烧器、15—烟气出口、16—分解气体出口、17—高压二氧化碳外供管路、18—内筒、19—窑膛、20—环形物料空间、21—耐材支撑、22—外筒、23—冷却器。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
本发明碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，如图1所示，包括碳酸岩生产单元1、给水泵2、凝汽器3、汽轮机4、燃料吸收罐5、高压二氧化碳储罐6、烟气余热锅炉7、烟气排放系统8、分解气余热锅炉9、二氧化碳净化设备10、压缩机11、二氧化碳气体储罐12、高压二氧化碳外供管路17、液体燃料储罐和气体燃料储罐。碳酸岩生产单元设有间壁回转窑13、燃烧器14、冷却器23和固体产品料仓，间壁回转窑设有原料入口、分解气体出口16、烟气出口15、灰渣出口和出料口，出料口通过冷却器连接到固体产品料仓。气体燃料储罐通过气体泵与二氧化碳气体储罐连接，液体燃料储罐通过液体泵连接到燃料吸收罐，烟气出口通过烟气余热锅炉连接到烟气排放系统。分解气体出口通过分解气余热锅炉、冷却器和二氧化碳净化设备连接到二氧化碳气体储罐，二氧化碳气体储罐出口通过压缩机连接到燃料吸收罐，燃料吸收罐出口分为两路，一路连接到高压二氧化碳外供管路，一路连接到高压二氧化碳储罐6。烟气余热锅炉和分解气余热锅炉的蒸汽出口连接到汽轮机入口，所述汽轮机出口通过凝汽器连接到给水泵入口，给水泵出口连接到烟气余热锅炉7和分解气余热锅炉9。汽轮机与压缩机同轴连接。如图2所示，间壁回转窑13由同轴安装的内筒18和外筒22构成，内筒中间为窑膛19，炉膛一侧的窑头与燃烧器14连接.内筒和外筒之间为环形物料空间20，环形物料空间设有耐材支撑21。气体燃料储罐的燃料为液化石油气，液体燃料储罐中的燃料为汽油和甲醇，汽油与甲醇比例为1:1。二氧化碳净化设备10包括除尘器和膜分离器。
本发明碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置的运行过程为，石灰石原料经原料入口进入间壁回转窑13的环形物料空间20，燃烧器燃烧隔烟加热环形物料空间的石灰石，石灰石受热分解为石灰和二氧化碳。石灰经出料口和冷却器到固体产品仓，回转窑窑膛19燃烧产生的灰渣经灰渣出口排出，窑膛中的烟气经烟气余热锅炉7放出热量发生蒸汽后到烟气排放系统排放。环形物料空间中的分解气体经分解气体出口16到分解气余热锅炉放出热量发生蒸汽，放出热量后的分解气体经冷却器23预热和二氧化碳净化设备10净化分离后到二氧化碳气体储罐12。气体燃料储罐经气体泵向二氧化碳气体储罐注入气体燃料，气体燃料为液化石油气，加入气体燃料后，二氧化碳气体储罐中的二氧化碳体积浓度为85%。二氧化碳气体储罐中的混合气体经压缩机11压缩后进入燃料吸收罐5，液体燃料储罐中的汽油与甲醇混合液体燃料经液体泵打入燃料吸收罐，燃料吸收罐的压力为30MPa，温度为300℃。燃料吸收罐出口一路进入高压二氧化碳储罐6储存进行储能，另一路经高压二氧化碳外供管路为用户提供超临界二氧化碳流体。烟气余热锅炉和分解气余热锅炉产生的蒸汽驱动汽轮机做功，驱动压缩机压缩二氧化碳混合气体，做完功后的乏汽经凝汽器3凝结成冷凝水，经给水泵2到烟气余热锅炉和分解气余热锅炉作锅炉用水循环使用。

Claims (4)

1.一种碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，包括碳酸岩生产单元（1），所述碳酸岩生产单元设有间壁回转窑（13）、燃烧器（14）、冷却器（23）和固体产品料仓，所述间壁回转窑设有原料入口、分解气体出口（16）、烟气出口（15）、灰渣出口和出料口，所述出料口通过冷却器连接到固体产品料仓；其特征是：所述联产装置设有汽轮机（4）、燃料吸收罐（5）、高压二氧化碳储罐（6）、烟气余热锅炉（7）、烟气排放系统（8）、分解气余热锅炉（9）、二氧化碳净化设备（10）、压缩机（11）、二氧化碳气体储罐（12）、液体燃料储罐和气体燃料储罐；所述气体燃料储罐与二氧化碳气体储罐连接，所述液体燃料储罐连接到燃料吸收罐，所述烟气出口通过烟气余热锅炉连接到烟气排放系统；所述分解气体出口通过分解气余热锅炉、冷却器和二氧化碳净化设备连接到二氧化碳气体储罐，二氧化碳气体储罐出口通过压缩机连接到燃料吸收罐，所述燃料吸收罐连接到高压二氧化碳储罐（6）；所述烟气余热锅炉和分解气余热锅炉的蒸汽出口连接到汽轮机入口，汽轮机与压缩机同轴连接；所述固体产品与低温低压二氧化碳直接或间接换热冷却，使固体产品冷却至200℃以下，使低温低压二氧化碳升温增压；所述气体燃料储罐的燃料为煤气、液化石油气、一氧化碳或电石炉气，或上述燃料的混合物；所述液体燃料储罐中的燃料为汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇或焦油，或上述燃料的混合物。
2.根据权利要求1所述碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，其特征是：所述联产装置设高压二氧化碳外供管路（17），所述燃料吸收罐出口分为两路，一路连接到高压二氧化碳外供管路，一路连接到高压二氧化碳储罐（6）。
3.根据权利要求1所述碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，其特征是：所述联产装置设有给水泵（2）和凝汽器（3），所述汽轮机出口通过凝汽器连接到给水泵入口，给水泵出口连接到烟气余热锅炉（7）和分解气余热锅炉（9）。
4.根据权利要求1所述碳酸岩工业与携带燃料的超临界二氧化碳的联产装置，其特征是：所述间壁回转窑（13）由同轴安装的内筒（18）和外筒（22）构成，内筒和外筒由耐材构成，内筒中间为窑膛（19），炉膛一侧的窑头与燃烧器（14）连接；内筒和外筒之间为环形物料空间（20），环形物料空间设有耐材支撑（21）。
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