CN112246087A - 一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种应用于水泥技术领域的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的脱碳水洗塔(4)与烟气供应管路(7)连通，脱碳水洗塔(4)与吸收塔(5)连通，吸收塔(5)与解吸塔(6)连通，解吸塔(6)与脱硫床(8)连通，脱硫床(8)与干燥床(9)连通，干燥床(9)与吸附床(10)连通，吸附床(10)与二氧化碳液化部件(11)连通，二氧化碳液化部件(11)与食品级精馏塔(13)连通，食品级精馏塔(13)的食品级二氧化碳储存罐(14)与干冰机(15)连通，本发明的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，能够提高二氧化碳减排量，方便高效完成干冰制备，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线经济效益。

Description

一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备
技术领域
本发明属于水泥技术领域，更具体地说，是涉及一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备。
背景技术
目前市场上，干冰制作一般是外购气体或液态二氧化碳，然后采用在家制取、手工制取或者全自动制取等方法制取干冰，但一般制取干冰的原材料存在运输成本高、运输半径较小，制取干冰的成本较高。同时生产干冰过程产生的气态二氧化碳直接排空，造成资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种性能可靠，能够有效提高水泥窑烟气处理量，提高二氧化碳减排量，同时方便高效完成干冰制备，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础的利用水泥窑烟气制备干冰的设备。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备，包括水泥窑系统、水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统、干冰制备系统，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统内设置脱碳水洗塔、吸收塔、解析塔，脱碳水洗塔与水泥窑系统的烟气供应管路连通，脱碳水洗塔同时与吸收塔连通，吸收塔与解吸塔连通，解吸塔与脱硫床连通，脱硫床与干燥床连通，干燥床与吸附床连通，吸附床与二氧化碳液化部件连通，所述的二氧化碳液化部件与工业级精馏塔和食品级精馏塔连通，食品级精馏塔的食品级二氧化碳储存罐与干冰机连通。
所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的烟气供应管路7上设置烟气风机，烟气供应管路与脱碳水洗塔下部连通，脱碳水洗塔上部通过管路与吸收塔下部连通，吸收塔上部设置排空气体管路，吸收塔下部通过管路与换热部件连通，换热部件通过管路与解吸塔侧面靠近上部位置连通，解吸塔上部与塔顶冷却部件连通。
所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的解吸塔上部设置的塔顶冷却部件通过管路与二氧化碳压缩部件连通，二氧化碳压缩部件通过管路与脱硫床连通，所述的工业级精馏塔包括工业级二氧化碳储存罐。
所述的食品级二氧化碳储存罐通过食品级二氧化碳供应管路与稳压罐连通，干冰机设置多个，稳压罐的每个二氧化碳供应支管与一个干冰机连通。
所述的干冰制备系统的每个干冰机分别通过二氧化碳不凝气支管与二氧化碳不凝气管路连通，二氧化碳不凝气管路与二氧化碳不凝气回收部件连通，食品级二氧化碳储存罐通过管路与二氧化碳不凝气回收部件连通。
所述的水泥窑系统包括回转窑、预热器部件、原料粉磨系统、除尘系统、烟囱、风机。
所述的水泥窑系统的回转窑通过管路与预热器部件连通，预热器部件通过管路与原料粉磨系统连通，原料粉磨系统通过管路与除尘系统连通，除尘系统通过管路与烟囱连通，水泥窑系统的烟气供应管路与除尘系统和烟囱之间的管路连通。
所述的预热器部件与原料粉磨系统之间的管路上设置一个风机，除尘系统与烟囱之间的管路上设置一个风机，水泥窑系统的烟气供应管路与位于除尘系统与烟囱之间的风机后的管路连通。
所述的脱碳水洗塔设置为能够对引入的烟气进行水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理的结构，吸收塔设置为能够采用化学溶剂法吸收烟气中的CO2的结构，解析塔设置为能够解吸出CO2，同时将CO2浓度提浓至99％以上的结构。
所述的解吸塔同时通过前返回管路与换热部件连通，换热装置通过后返回管路与吸收塔连通，解吸塔设置为能够采用吸附精馏法纯化二氧化碳气体的结构，水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统设置为能够获得纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳的结构。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，利用水泥窑煅烧产生的烟气中的CO2作为原料气，通过水泥窑烟气CO2捕集纯化(CCS)系统生产出液态二氧化碳，同时，取一部分食品级液态二氧化碳进入干冰制备系统制取干冰，扩大CO2的销售途径和产量，即提高水泥窑烟气的处理量，提高二氧化碳的减排量，干冰相对液态二氧化碳产品价值高，生产干冰，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线的经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。二氧化碳捕集纯化系统生产的液态二氧化碳纯度高、各项指标符合要求，生产的干冰可应用日常果蔬保鲜、烟雾宴席、饮料啤酒等行业，也可应用到机器设备的清洗、焊接等方面。上述结构，利用水泥窑烟气制备干冰的设备进行干冰制备时，水泥窑系统的水泥窑烟气进入水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统，先在脱碳水洗塔内进行烟气预处理，经过水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理，将烟气的温度和酸气浓度控制到满足需要的程度后，在吸收塔内采用化学溶剂法吸收烟气中CO2，在解吸塔内解吸出CO2，将CO2浓度从18％左右提浓至99％以上，其中烟气中的化学溶剂经加热解吸CO2后被冷却，再返回吸收塔中循环利用，气体实现洁净排放，采用吸附精馏法纯化气体CO2，经压缩部件将气体CO2升压至2.3MPa左右，经脱硫、干燥、吸附等除杂、降温液化、精馏分离轻组分，分别得到纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳。而后，食品级液态二氧化碳进入干冰机，完成干冰制备。本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，性能可靠，能够有效提高水泥窑烟气处理量，提高二氧化碳减排量，同时方便高效完成干冰制备，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的结构示意图；
附图中标记分别为：1、水泥窑系统；2、水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统；3、干冰制备系统；4、脱碳水洗塔；5、吸收塔；6、解析塔；7、烟气供应管路；8、脱硫床；9、干燥床；10、吸附床；11、二氧化碳液化部件；12、工业级精馏塔；13、食品级精馏塔；14、食品级二氧化碳储存罐；15、干冰机；16、烟气风机；17、排空气体管路；18、换热部件；19、塔顶冷却部件；20、二氧化碳压缩部件；21、工业级二氧化碳储存罐；22、食品级二氧化碳供应管路；23、稳压罐；24、二氧化碳供应支管；25、二氧化碳不凝气支管；26、二氧化碳不凝气管路；27、二氧化碳不凝气回收部件；28、回转窑；29、预热器部件；30、原料粉磨系统；31、除尘系统；32、烟囱；33、风机；34、前返回管路；35、后返回管路。
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等作进一步的详细说明：
如附图1所示，本发明为一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备，包括水泥窑系统1、水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统2、干冰制备系统3，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统2内设置脱碳水洗塔4、吸收塔5、解析塔6，脱碳水洗塔4与水泥窑系统1的烟气供应管路7连通，脱碳水洗塔4同时与吸收塔5连通，吸收塔5与解吸塔6连通，解吸塔6与脱硫床8连通，脱硫床8与干燥床9连通，干燥床9与吸附床10连通，吸附床10与二氧化碳液化部件11连通，所述的二氧化碳液化部件11与工业级精馏塔12和食品级精馏塔13连通，食品级精馏塔13的食品级二氧化碳储存罐14与干冰机15连通。上述结构，利用水泥窑煅烧产生的烟气中的CO2作为原料气，通过水泥窑烟气CO2捕集纯化(CCS)系统生产出液态二氧化碳，同时，取一部分食品级液态二氧化碳进入干冰制备系统制取干冰，扩大CO2的销售途径和产量，即提高水泥窑烟气的处理量，提高二氧化碳的减排量，干冰相对液态二氧化碳产品价值高，生产干冰，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线的经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。二氧化碳捕集纯化系统生产的液态二氧化碳纯度高、各项指标符合要求，生产的干冰可应用日常果蔬保鲜、烟雾宴席、饮料啤酒等行业，也可应用到机器设备的清洗、焊接等方面。上述结构，进行干冰制备时，水泥窑系统的水泥窑烟气进入水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统2，先在脱碳水洗塔4内进行烟气预处理，经过水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理，将烟气的温度和酸气浓度控制到满足需要的程度后，在吸收塔内采用化学溶剂法吸收烟气中CO2，在解吸塔内解吸出CO2，将CO2浓度从18％左右提浓至99％以上，其中烟气中的化学溶剂经加热解吸CO2后被冷却，再返回吸收塔中循环利用，气体实现洁净排放，采用吸附精馏法纯化气体CO2，经压缩部件将气体CO2升压至2.3MPa左右，再经脱硫、干燥、吸附等除杂、降温液化、精馏分离轻组分，分别得到纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳。而后，食品级液态二氧化碳进入干冰机，完成干冰制备。本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，性能可靠，能够有效提高水泥窑烟气处理量，提高二氧化碳减排量，同时方便高效完成干冰制备，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。
所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的烟气供应管路7上设置烟气风机16，烟气供应管路7与脱碳水洗塔4下部连通，脱碳水洗塔4上部通过管路与吸收塔5下部连通，吸收塔5上部设置排空气体管路17，吸收塔5下部通过管路与换热部件18连通，换热部件18通过管路与解吸塔6侧面靠近上部位置连通，解吸塔6上部与塔顶冷却部件19连通。所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的解吸塔6上部设置的塔顶冷却部件19通过管路与二氧化碳压缩部件20连通，二氧化碳压缩部件20通过管路与脱硫床8连通，所述的工业级精馏塔12包括工业级二氧化碳储存罐21。上述结构，换热部件(换热装置)的作用是将从吸收塔出来的温度低的富液与从解吸塔出来的温度高的贫液进行热交换，换热的大概过程是两种不同温度的液体通过传热系数高的管道进行换热，二者不接触，通过管道进行热交换。
所述的食品级二氧化碳储存罐14通过食品级二氧化碳供应管路22与稳压罐23连通，干冰机15设置多个，稳压罐23的每个二氧化碳供应支管24与一个干冰机15连通。所述的干冰制备系统3的每个干冰机15分别通过二氧化碳不凝气支管25与二氧化碳不凝气管路26连通，二氧化碳不凝气管路26与二氧化碳不凝气回收部件27连通，食品级二氧化碳储存罐14通过管路与二氧化碳不凝气回收部件27连通。上述结构，利用水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统(水泥窑烟气CO2捕集纯化装置)制成的食品级液态二氧化碳作为原料，由管路输送至干冰生产车间的稳压罐内，再经管路输送至干冰生产装置的各干冰机中，实现干冰制备，而干冰生产过程产生的二氧化碳不凝气由风机回引至二氧化碳不凝气管路中，再引入二氧化碳不凝气回收部件27实现回收，降低液态二氧化碳的浪费，降低生产成本。
所述的水泥窑系统1包括回转窑28、预热器部件29、原料粉磨系统30、除尘系统31、烟囱32、风机33。所述的水泥窑系统1的回转窑28通过管路与预热器部件29连通，预热器部件29通过管路与原料粉磨系统30连通，原料粉磨系统30通过管路与除尘系统31连通，除尘系统31通过管路与烟囱32连通，水泥窑系统1的烟气供应管路7与除尘系统31和烟囱32之间的管路连通。所述的预热器部件29与原料粉磨系统30之间的管路上设置一个风机33，除尘系统31与烟囱32之间的管路上设置一个风机33，水泥窑系统1的烟气供应管路7与位于除尘系统31与烟囱32之间的风机33后的管路连通。上述结构，水泥熟料煅烧过程中产生大量的烟气，经高温风机做功，烟气输送至原料粉磨系统或经旁路管道(原料磨停)，烟气对在粉磨过程中的原料进行干燥，再经除尘系统(袋收尘)除去烟气中的粉尘，经尾排风机和烟囱排向大气，水泥窑系统的作用是产生水泥窑烟气，而部分烟气经过烟气供应管路7引入，作为二氧化碳捕集的原料气。
所述的脱碳水洗塔4设置为能够对引入的烟气进行水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理的结构，吸收塔5设置为能够采用化学溶剂法吸收烟气中的CO2的结构，解析塔6设置为能够解吸出CO2，同时将CO2浓度提浓至99％以上的结构。所述的解吸塔6同时通过前返回管路34与换热部件18连通，换热装置通过后返回管路35与吸收塔5连通，解吸塔6设置为能够采用吸附精馏法纯化二氧化碳气体的结构，水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统2设置为能够获得纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳的结构。上述机构，干冰制备，主要利用食品级液态二氧化碳。而储存到工业级二氧化碳储存罐内的工业级二氧化碳和储存到食品级二氧化碳储存罐内的食品级二氧化碳，分别可以进行转运，满足使用。
本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，利用水泥窑烟气中二氧化碳制备干冰，其在于利用水泥窑烟气中的二氧化碳，通过二氧化碳捕集捕集纯化装置生产出液态二氧化碳，生产出的液态二氧化碳贮存在储存罐中，将液态二氧化碳作为原料，通过干冰机制备出干冰，这样的设备及工艺，一方面，扩大水泥窑烟气二氧化碳减排量，为水泥行业碳减排做出应用贡献，另一方面，因干冰附件值较高，通过生产干冰，延伸二氧化碳的产业链，降低水泥行业碳捕集纯化生产线的运行成本，对碳捕集减排技术在水泥行业应用起到促进作用。
本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，利用水泥窑煅烧产生的烟气中的CO2作为原料气，通过水泥窑烟气CO2捕集纯化(CCS)系统生产出液态二氧化碳，同时，取一部分食品级液态二氧化碳进入干冰制备系统制取干冰，扩大CO2的销售途径和产量，即提高水泥窑烟气的处理量，提高二氧化碳的减排量，干冰相对液态二氧化碳产品价值高，生产干冰，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线的经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。二氧化碳捕集纯化系统生产的液态二氧化碳纯度高、各项指标符合要求，生产的干冰可应用日常果蔬保鲜、烟雾宴席、饮料啤酒等行业，也可应用到机器设备的清洗、焊接等方面。上述结构，利用水泥窑烟气制备干冰的设备进行干冰制备时，水泥窑系统的水泥窑烟气进入水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统，先在脱碳水洗塔内进行烟气预处理，经过水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理，将烟气的温度和酸气浓度控制到满足需要的程度后，在吸收塔内采用化学溶剂法吸收烟气中CO2，在解吸塔内解吸出CO2，将CO2浓度从18％左右提浓至99％以上，其中烟气中的化学溶剂经加热解吸CO2后被冷却，再返回吸收塔中循环利用，气体实现洁净排放，采用吸附精馏法纯化气体CO2，经压缩部件将气体CO2升压至2.3MPa左右，经脱硫、干燥、吸附等除杂、降温液化、精馏分离轻组分，分别得到纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳。而后，食品级液态二氧化碳进入干冰机，完成干冰制备。本发明所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，性能可靠，能够有效提高水泥窑烟气处理量，提高二氧化碳减排量，同时方便高效完成干冰制备，提高水泥窑烟气CO2捕集纯化及干冰项目生产线经济效益，为其在水泥行业推广应用奠定基础。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的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他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：包括水泥窑系统(1)、水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统(2)、干冰制备系统(3)，所述的水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统(2)内设置脱碳水洗塔(4)、吸收塔(5)、解析塔(6)，脱碳水洗塔(4)与水泥窑系统(1)的烟气供应管路(7)连通，脱碳水洗塔(4)同时与吸收塔(5)连通，吸收塔(5)与解吸塔(6)连通，解吸塔(6)与脱硫床(8)连通，脱硫床(8)与干燥床(9)连通，干燥床(9)与吸附床(10)连通，吸附床(10)与二氧化碳液化部件(11)连通，所述的二氧化碳液化部件(11)与工业级精馏塔(12)和食品级精馏塔(13)连通，食品级精馏塔(13)的食品级二氧化碳储存罐(14)与干冰机(15)连通。
2.根据权利要求1所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的烟气供应管路(7)上设置烟气风机(16)，烟气供应管路(7)与脱碳水洗塔(4)下部连通，脱碳水洗塔(4)上部通过管路与吸收塔(5)下部连通，吸收塔(5)上部设置排空气体管路(17)，吸收塔(5)下部通过管路与换热部件(18)连通，换热部件(18)通过管路与解吸塔(6)侧面靠近上部位置连通，解吸塔(6)上部与塔顶冷却部件(19)连通。
3.根据权利要求2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备的解吸塔(6)上部设置的塔顶冷却部件(19)通过管路与二氧化碳压缩部件(20)连通，二氧化碳压缩部件(20)通过管路与脱硫床(8)连通，所述的工业级精馏塔(12)包括工业级二氧化碳储存罐(21)。
4.根据权利要求1或2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的食品级二氧化碳储存罐(14)通过食品级二氧化碳供应管路(22)与稳压罐(23)连通，干冰机(15)设置多个，稳压罐(23)的每个二氧化碳供应支管(24)与一个干冰机(15)连通。
5.根据权利要求1或2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：干冰制备系统(3)的每个干冰机(15)分别通过二氧化碳不凝气支管(25)与二氧化碳不凝气管路(26)连通，二氧化碳不凝气管路(26)与二氧化碳不凝气回收部件(27)连通，食品级二氧化碳储存罐(14)通过管路与二氧化碳不凝气回收部件(27)连通。
6.根据权利要求1或2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的水泥窑系统(1)包括回转窑(28)、预热器部件(29)、原料粉磨系统(30)、除尘系统(31)、烟囱(32)、风机(33)。
7.根据权利要求6所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的水泥窑系统(1)的回转窑(28)通过管路与预热器部件(29)连通，预热器部件(29)通过管路与原料粉磨系统(30)连通，原料粉磨系统(30)通过管路与除尘系统(31)连通，除尘系统(31)通过管路与烟囱(32)连通，水泥窑系统(1)的烟气供应管路(7)与除尘系统(31)和烟囱(32)之间的管路连通。
8.根据权利要求7所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的预热器部件(29)与原料粉磨系统(30)之间的管路上设置一个风机(33)，除尘系统(31)与烟囱(32)之间的管路上设置一个风机(33)，水泥窑系统(1)的烟气供应管路(7)与位于除尘系统(31)与烟囱(32)之间的风机(33)后的管路连通。
9.根据权利要求1欧2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的脱碳水洗塔(4)设置为能够对引入的烟气进行水洗除尘、降温及避碳脱硫脱硝预处理的结构，吸收塔(5)设置为能够采用化学溶剂法吸收烟气中的CO2的结构，解析塔(6)设置为能够解吸出CO2，同时将CO2浓度提浓至99％以上的结构。
10.根据权利要求2所述的利用水泥窑烟气制备干冰的设备，其特征在于：所述的解吸塔(6)同时通过前返回管路(34)与换热部件(18)连通，换热装置通过后返回管路(35)与吸收塔(5)连通，解吸塔(6)设置为能够采用吸附精馏法纯化二氧化碳气体的结构，水泥窑烟气二氧化碳捕捉系统(2)设置为能够获得纯度为99.9％以上的工业级液态二氧化碳和纯度为99.99％以上的食品级液态二氧化碳的结构。
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