CN110746131A - 水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化co2和减排系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化CO2和减排系统及方法，包括水泥回转窑和外燃回转窑，经过水泥回转窑的窑尾预热器或外燃窑预热器预热的高温物料进入外燃式回转窑，外燃窑在热风室内用由水泥窑三次风经燃烧室补充燃料燃烧继续加热后形成高温热风加热，加热后的热风继续回入水泥窑三次风管或经过外燃窑预热器后再回入水泥窑三次风管，物料在外燃窑内分解，物料分解产生的CO2气处于密闭的外燃窑内，效果是外燃窑内物料与热风室内加热用热风不接触，分解产生的CO2气纯度及品质高，可直接纯化处理成液态CO2或固态CO2（干冰）产品，实现了CO2的减排目的，分解产生的高活性CaO和余热的再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥窑，特别涉及一种水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化CO2和减排系统及方法。
背景技术
随着以CO2为首的温室气体排放量急剧增加，全球气候变暖等环境问题日益严峻。2015年12月，195个国家表决通过《巴黎协定》。我国为《巴黎协定》的主要签约国，为了实现温室气体减排目标，2016年10月，提出到2020年，单位国内生产总值CO2排放比2015年下降18%。工业部门温室气体排放占全球总排放量的28%（其中90%为CO2），其中的29%来自于水泥行业（年排放约40亿吨）---约占全球总温室气体排放的8%。而水泥行业总排放CO2的65%来自于石灰石的分解。
本项发明基于发明人数十年从事水泥熟料生产技术研发、水泥熟料生产管理及外燃式回转窑试验、研究、开发经验，将外燃式回转窑试验、研究、开发经验与水泥熟料生产线相结合，为实现水泥熟料生产线捕集纯化（减排）CO2及减排SO2提供可行的技术措施。
发明内容
本发明提供水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化CO2和减排系统及方法，针对新型干法水泥窑系统和外燃式回转窑系统的工艺特点，在水泥窑系统中配套实施外燃式回转窑系统，从而实现直接捕集纯化水泥生产过程中石灰石分解产生的CO2，为实现水泥熟料生产线捕集纯化（减排）CO2及减排SO2提供可行的技术措施，具体技术方案是，一种新型干法水泥窑捕集纯化CO2和减排系统，为自动控制系统，包括水泥回转窑和外燃回转窑，其中水泥回转窑包括窑尾预热器、分解炉、回转窑、三次风管、熟料冷却机，外燃式回转窑包括分料锁风喂料器、外燃窑、燃烧室、CO2气分离器、CO2气余热锅炉、CO2气二级收尘器、CO2气三级收尘器、锁风喂料器、外燃窑预热器、外燃式回转窑热风室，其特征在于：外燃式回转窑的分料锁风喂料器与水泥回转窑的窑尾预热器的C1、C2、C4级预热器中任一级预热器的出料口连通，外燃式回转窑的外燃窑预热器的进风口与外燃式回转窑热风室的上出风口连通，三次风管两端分别与水泥窑窑分解炉、熟料冷却机相连，三次风管的进出风端经燃烧室8与外燃式回转窑的热风室连通，外燃式回转窑的CO2气分离器、CO2气余热锅炉、CO2气二级收尘器的CaO收集器出料口通过输送管道与水泥回转窑的窑尾预热器的C2级预热器出风管、分解炉、窑尾烟室连通。
实现方法包括余热回收、CO2气体捕集纯化、高活性CaO再利用，㈠、余热回收①、物料首先在水泥回转窑的窑尾预热器（1）内预热至~700℃，进入分解炉内燃烧分解，炉内温度为800～900℃，产生的物料进入回转窑煅烧，分解后的废物混合体排出；②、空气通过三次风管进入分解炉，作为分解炉助燃空气，或通过三次风管送入外燃式回转窑的燃烧室，继续加入煤粉燃烧，产生温度为1100～1150℃的高温热风；③、高温风送入外燃式回转窑热风室作为外燃窑热源，向窑内传热，促使窑内物料分解，外排高温风达700～800℃，当C4分料锁风喂料器关闭时，从外燃窑上出口送至外燃窑预热器进行对来自水泥回转窑的窑尾预热器C1级的生料预热，或再回入水泥窑三次风管后进入分解炉；㈡、CO2气体捕集纯化，④、部分由窑尾预热器内预热至800℃的物料进入外燃式回转窑加热分解，外燃窑分解后的物料大部分自窑头卸出，部分细粉料和CO2气体进入CO2气分离器进行分离，分离出的CO2气体经CO2气余热锅炉降温，CO2气进入CO2气二级收尘器、CO2气三级收尘器净化，净化度达到粉尘含量≤5mg/m³，进入下另一个系统处理；㈢、高活性CaO再利用，⑤、外燃窑自窑头卸出的部分细粉料即为第一种高活性CaO、自CO2气二级收尘器卸出的细粉料第二种高活性CaO、自CO2气三级收尘器（12）卸出的细粉料第三种高活性CaO，分别根据需要通过气力输送至水泥窑窑尾预热器的C1级生料给料管，作为脱硫剂，降低水泥窑系统SO2排放量，同时继续生产水泥熟料；或送至水泥窑分解炉，继续生产水泥熟料；或送至水泥窑窑尾烟室，继续生产水泥熟料。
本发明的技术效果是，水泥窑部分物料在外燃窑内分解，物料分解产生的CO2处于密闭的外燃窑空间内，物料与加热用高温热风不接触，CO2纯度高，可直接再加工出液态CO2或固态CO2（干冰）；产生的高活性CaO继续用于水泥熟料生产、或直接销售，形成了可靠的水泥熟料生产线捕集纯化CO2及减排SO2的技术措施。
附图说明
图1是本发明结构连接及流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种新型干法水泥窑捕集纯化CO2和减排系统，为自动控制系统，包括水泥回转窑和外燃回转窑，其中水泥回转窑包括水泥窑窑尾预热器1、分解炉2、回转窑3、三次风管4、冷却机5、分料锁风喂料器6、外燃式回转窑7、燃烧室8、CO2气分离器9、CO2气余热锅炉10、CO2气二级收尘器11、CO2气三级收尘器12、锁风喂料器13、外燃窑预热器14、外燃式回转窑热风室15，外燃式回转窑的分料锁风喂料器6与水泥回转窑的窑尾预热器1的C1、C2、C4级预热器中任一级预热器的出料口连通，外燃式回转窑的外燃窑预热器14的出进风口与外燃式回转窑热风室15上出风口连通，三次风管两端分别与水泥窑窑分解炉2、熟料冷却机5相连，三次风管4的出风端经燃烧室8与外燃式回转窑的热风室连通，外燃式回转窑的CO2气分离器9、CO2气余热锅炉10、CO2气二级收尘器11的CaO收集器出料口通过输送管道与水泥回转窑的窑尾预热器1的C1、C2级预热器、分解炉2、窑尾烟室连通。
实现方法包括余热回收、CO2气体捕集纯化、高活性CaO再利用，
㈠、余热回收，
①、物料首先在水泥回转窑的窑尾预热器1内预热至800℃，进入分解炉2内燃烧分解，炉内温度为750℃，产生的物料进入回转窑3煅烧，分解后的废物混合体排出；
②、空气通过三次风管4进入分解炉2作为分解炉助燃空气，或通过三次风管4送入外燃式回转窑的燃烧室8，继续加入煤粉燃烧，产生温度为1100℃的高温热风；
③、高温风送入外燃式回转窑热风室15作为外燃窑7热源，向窑内传热，促使窑内物料分解，排放高温风达900℃，当水泥回转窑的窑尾预热器1的C4级的分料锁风喂料器6关闭时，从外燃窑7上出口送至外燃窑预热器14进行对来自水泥回转窑的窑尾预热器1C1级的生料预热，或再回入三次风管后进入水泥窑分解炉2；
㈡、CO2气体捕集纯化，
④、部分由窑尾预热器1内预热至~700℃的物料进入外燃式回转窑7加热分解，
外燃窑7分解后的物料大部分自窑头卸出，部分细粉料和CO2气体进入CO2气分离器9进行分离，分离出的 CO2气体经CO2气余热锅炉10降温，进入CO2气二级收尘器11、CO2气三级收尘器12净化，净化度达到粉尘含量≤5mg/m³，进入下另一个系统处理；
㈢、高活性CaO再利用，
⑤、外燃窑7自窑头卸出的部分细粉料即为第一种高活性CaO、自CO2气二级收尘器11卸出的细粉料第二种高活性CaO、自CO2气三级收尘器12卸出的细粉料第三种高活性CaO，分别根据需要通过气力输送至水泥窑窑尾预热器1的C1级生料给料管，作为脱硫剂，降低水泥窑系统SO2排放量，同时继续生产水泥熟料；或送至水泥窑分解炉2，继续生产水泥熟料；或送至水泥窑窑尾烟室，继续生产水泥熟料，或外售。
本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化CO2和减排系统，为自动控制系统，包括水泥回转窑和外燃回转窑，其中水泥回转窑包括窑尾预热器（1）、分解炉（2）、回转窑（3）、三次风管（4）、熟料冷却机（5），外燃式回转窑包括分料锁风喂料器（6）、外燃窑（7）、燃烧室（8）、CO2气分离器（9）、CO2气余热锅炉（10）、CO2气二级收尘器（11）、CO2气三级收尘器（12）、锁风喂料器（13）、外燃窑预热器（14）、外燃式回转窑热风室（15），其特征在于：外燃式回转窑的分料锁风喂料器（6）与水泥回转窑的窑尾预热器（1）的C1、C2、C4级预热器中任一级预热器的出料口连通，外燃式回转窑的外燃窑预热器（14）的出进风口与外燃式回转窑热风室（15）上出风口连通，三次风管两端分别与水泥窑窑分解炉（2）、熟料冷却机（5）相连，三次风管4的出风端经燃烧室8与外燃式回转窑的热风室连通，外燃式回转窑的CO2气分离器（9）、CO2气余热锅炉（10）、CO2气二级收尘器（11）的CaO收集器出料口通过输送管道与水泥回转窑的窑尾预热器（1）的C2级预热器出风管、分解炉（2）、窑尾烟室连通。
2.采用权利要求1所述的水泥窑运用外燃式回转窑捕集纯化CO2和减排系统的实现方法，其特征在于：实现方法包括余热回收、CO2气体捕集纯化、高活性CaO再利用，
㈠、余热回收
①、物料首先在水泥回转窑的窑尾预热器（1）内预热至~700℃，进入分解炉（2）内燃烧分解，炉内温度为800～900℃，产生的物料进入回转窑（3）煅烧，分解后的废物混合体排出；
②、空气通过三次风管（4）进入分解炉（2），作为分解炉助燃空气，或通过三次风管（4）送入外燃式回转窑的燃烧室（8），继续加入煤粉燃烧，产生温度为1100～1150℃的高温热风；
③、高温风送入外燃式回转窑热风室（15）作为外燃窑（7）热源，向窑内传热，促使窑内物料分解，外排高温风达800～900℃，当C4分料锁风喂料器（6）关闭时，从外燃窑（7）上出口送至外燃窑预热器（14）进行对来自水泥回转窑的窑尾预热器（1）C1级的生料预热，或再回入水泥窑三次风管后进入分解炉（2）；
㈡、CO2气体捕集纯化
部分由窑尾预热器（1）内预热至~700℃的物料进入外燃式回转窑（7）加热分解，外燃窑（7）分解后的物料大部分自窑头卸出，部分细粉料和CO2气体进入CO2气分离器（9）进行分离，分离出的CO2气体经CO2气余热锅炉（10）降温，CO2气进入CO2气二级收尘器（11）、CO2气三级收尘器（12）净化，净化度达到粉尘含量≤5mg/m³，进入下另一个系统处理；
㈢、高活性CaO再利用
外燃窑（7）自窑头卸出的部分细粉料即为第一种高活性CaO、自CO2气二级收尘器（11）卸出的细粉料第二种高活性CaO、自CO2气三级收尘器（12）卸出的细粉料第三种高活性CaO，分别根据需要通过气力输送至水泥窑窑尾预热器（1）的C1级生料给料管，作为脱硫剂，降低水泥窑系统SO2排放量，同时继续生产水泥熟料或送至水泥窑分解炉（2），继续生产水泥熟料；或送至水泥窑窑尾烟室，继续生产水泥熟料。
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