CN112608049B - 一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法，系统包括生料预热预分解系统以及依次连通的烟室、回转窑和冷却机；生料预热预分解系统包括分解炉和预热器；预热器的底端进风口连接分解炉的出风管，预热器的顶端出风口排出低温烟气；预热器的顶端进料口用于生料进料，预热器的底端出料口连通烟室；冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区包括第一冷却分区和第二冷却分区，第一冷却分区的进口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，第二冷却分区的进口通入高浓度二氧化碳烟气，第二冷却区的进口通入空气，解决了现有的水泥窑的二氧化碳富集技术存在的第一冷却区内和第二冷却区之间容易窜风、能耗高的问题。

Description

一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法
技术领域
本发明属于水泥工艺技术领域，尤其涉及一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法。
背景技术
随着全球气候变暖，二氧化碳的排放受到广泛关注。水泥生产过程会产生大量的二氧化碳，据统计，生产1t水泥会排放0.6～0.7t二氧化碳。水泥窑废气中二氧化碳主要来源于以下两个方面：
1、燃料燃烧烟气中生成的二氧化碳，占比约40％。
2、原料中碳酸盐分解产生的二氧化碳，占比约60％。
国际能源署(IEA)和水泥可持续发展倡议组织(CSI)合作开发的《2050水泥技术路线图》指出：碳捕集与封存技术是目前水泥行业减少二氧化碳排放最可行的新技术，预计在2050年可减少二氧化碳排放量56％。
目前，水泥窑废气的二氧化碳全捕集技术尚处于研发阶段，其中废气中二氧化碳的富集是关键环节。
现有水泥窑采用的一种二氧化碳富集技术如下：将原有的冷却机分为第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区通入O2/CO2混合气体与熟料进行换热，换热后的烟气进入回转窑和分解炉；第二冷却区通入常规空气与熟料进行换热，换热后的空气进行余热利用或排放；
上述水泥窑的二氧化碳富集技术，一方面，水泥窑实现二氧化碳自富集，极大便于后续针对二氧化碳的捕集提纯操作，另一方面，冷却后的水泥熟料温度满足后续生产需求，水泥熟料冷却效果不受影响。
上述水泥窑的二氧化碳富集技术存在如下问题：
1、第一冷却区内的O2/CO2的混合气体和第二冷却区内的空气之间容易窜风，会降低烟气中二氧化碳的浓度，从而影响后续的二氧化碳捕集操作，并且会增加纯氧消耗，引起生产成本上升。
2、出冷却机的高温风热量回收不充分。采用全氧燃烧后，回转窑和分解炉所需的燃烧风量减少，导致第一冷却区出口的高温风的热量难以充分回收到煅烧系统，水泥生产能耗高。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法，解决现有的水泥窑的二氧化碳富集技术存在的第一冷却区内的O2/CO2的混合气体和第二冷却区内的空气之间容易窜风，会降低烟气中二氧化碳的浓度，从而影响后续的二氧化碳捕集操作，并且会增加纯氧消耗，引起生产成本上升的问题，以及出冷却机的高温风热量回收不充分，水泥生产能耗高的问题。
本发明通过如下技术方案实现：
本发明的一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，包括生料预热预分解系统、烟室、回转窑和冷却机，所述烟室、回转窑和冷却机依次连通；
所述生料预热预分解系统包括分解炉和预热器，所述预热器包括常规预热器和烟气循环预热器；
所述常规预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述常规预热器的底端分别与所述分解炉和烟室连通，所述烟气循环预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述烟气循环预热器的底端与所述常规预热器连通；
所述冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区包括第一冷却分区和第二冷却分区，所述第一冷却分区的进口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，所述第二冷却分区的进口通入高浓度二氧化碳烟气，所述第二冷却区的进口通入空气。
进一步的，所述冷却机采用篦式冷却机，所述篦式冷却机的中间设置辊式破碎机，将冷却机分为第一冷却区和第二冷却区。
进一步的，所述第一冷却区的中间设置隔墙，将所述第一冷却区分为第一冷却分区和第二冷却分区。
进一步的，所述常规预热器的底端进风口连接所述分解炉的出风管，所述常规预热器的顶端出风口排出低温烟气；所述常规预热器的顶端进料口用于生料进料，所述常规预热器的底端出料口连通所述烟室；
所述烟气循环预热器的顶端出风口排出低温烟气，所述烟气循环预热器的顶端进料口用于生料进料，所述烟气循环预热器的底端出料口连通所述常规预热器的底端进风管。
进一步的，所述第二冷却分区的出口通过第一管道与所述烟气循环预热器的底端进风口连通。
进一步的，所述第一冷却分区的出口气体分为两路，第一路气体作为二次风直接进入回转窑内供燃料燃烧，第二路气体作为三次风通过三次风管进入分解炉内供燃料燃烧。
进一步的，所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口。
进一步的，所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气进入第二冷却分区的进口。
进一步的，所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气进入第五管道与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口，第二路循环烟气通过第六管道进入第二冷却分区的进口。
进一步的，所述第二管道上设置第一热交换器。
进一步的，所述第四管道在靠近所述第二风机的进风口位置设置收尘器。
进一步的，所述烟气循环预热器的顶端出风口通过设置第二热交换器的第七管道与第四管道靠近收尘器进口位置连接。
进一步的，所述第四管道的进口位置设置第一阀门。
进一步的，所述第五管道上设置第二阀门。
采用所述的水泥生产系统生产水泥熟料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
I-1将生料分别喂入常规预热器和烟气循环预热器，生料在常规预热器和烟气循环预热器内与烟气进行换热分离，烟气循环预热器的预热生料进入常规预热器底端，与常规预热器的预热生料混合后得到混合预热生料；
I-2混合预热生料进入分解炉，分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料分解，得到热生料；
I-3热生料通过烟室进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料，水泥熟料由回转窑出口进入冷却机，具体操作如下：
通入第一冷却分区的纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气对水泥熟料进行第一次冷却，得到第一冷却气体和第一冷却水泥熟料；
第一冷却水泥熟料落入第二冷却分区，通入第二冷却分区的高浓度二氧化碳气体对第一冷却水泥熟料进行第二次冷却，得到第二冷却气体和第二冷却水泥熟料；
第二冷却水泥熟料进入第二冷却区，通入第二冷却区的空气对第二冷却水泥熟料进行第三次冷却，得到水泥熟料成品以及第三冷却气体；
I-4进入分解炉的窑气与分解炉内燃料燃烧和生料分解形成的烟气混合得到混合烟气产物，混合烟气产物经分解炉的出风管进入常规预热器，与常规预热器内的生料进行换热分离成为低温烟气，低温烟气从常规预热器的顶端出风口排出，低温烟气中CO2 浓度为70-95％。
进一步的，还包括步骤I-5,步骤I-5包括如下三种情况：
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口；
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气进入第二冷却分区的进口；
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口，第二路循环烟气进入第二冷却分区的进口。
进一步的，第一冷却气体分为两路，第一路的第一冷却气体作为二次风进入回转窑内供燃料燃烧，回转窑内燃料燃烧和部分生料分解形成的窑气进分解炉，第二路的第一冷却气体作为三次风进入分解炉内供燃料燃烧。
进一步的，从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机前，先进入第一热交换器进行换热利用；
所述第二路烟气在进入第二风机前，先进入收尘器进行除尘处理。
进一步的，所述第二冷却气体进入烟气循环预热器的底端进风口。
进一步的，从烟气循环预热器排出的低温烟气经过第二热交换器换热利用后与除尘处理前的第二路烟气混合。
和最接近的现有技术比，本发明的技术方案具备如下有益效果：
本发明提供的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区包括第一冷却分区和第二冷却分区，第一冷却分区的进口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，第二冷却分区的进口通入高浓度二氧化碳烟气，第二冷却区的进口通入空气，采用通入高浓度二氧化碳烟气的第二冷却分区阻断第一冷却分区和第二冷却区之间的空气窜风，从而避免进入第一冷却分区的二氧化碳浓度降低，进而提升水泥生产系统的碳富集效果。
本发明提供的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，第二冷却分区的出口通过第一管道与烟气循环预热器的进风口连通，从而将冷却水泥熟料后的高浓度二氧化碳烟气的高温热量用于烟气循环预热器内生料换热，从而降低水泥生产系统的热能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的低能耗碳富集水泥生产系统的结构示意图；
图2为采用低能耗碳富集水泥生产系统生产水泥的方法流程图。
其中，1-烟室，2-回转窑，3-冷却机，301-第一冷却区，3011-第一冷却分区，3012-第二冷却分区，302-第二冷却区，4-分解炉，401-出风管，501-常规预热器，5011-第一旋风分离器，5012-第二旋风分离器，5013-第三旋风分离器，5014-第四旋风分离器， 5015-第五旋风分离器，502-烟气循环预热器，5021-第六旋风分离器，5022-第七旋风分离器，5023-第八旋风分离器，5024-第九旋风分离器，601-第一进风管，602-第二进风管，603-第三进风管，604-第四进风管，605-第五进风管，606-第六进风管，607-第七进风管，7-连通管道，8-三次风管，901-第一管道，902-第二管道，903-第三管道， 904-第四管道，905-第五管道，906-第六管道，907-第七管道，101-第一阀门，102-第二阀门，103-第三阀门，104-第四阀门，11-辊式破碎机，12-隔墙,13-第一风机，14- 第二风机,151-第一热交换器,152-第二热交换器，16-收尘器。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本实施例的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统的结构示意图，图中带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向，循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统包括烟室1、回转窑2、冷却机3以及生料预热预分解系统。
生料预热预分解系统与烟室1连通，回转窑2上设置第一燃烧器,第一燃烧器内通入燃料F，回转窑2的尾部与烟室1连通，回转窑2的头部与冷却机1连通。
生料预热预分解系统包括分解炉4和预热器，预热器包括常规预热器501和烟气循环预热器502，预热器优选为旋风预热器，图中示意的常规预热器501为旋风预热器，烟气循环预热器502为旋风预热器，并且常规预热器501和烟气循环预热器502仅采用 1列旋风预热器，需要说明的是图中常规预热器501以及烟气循环预热器502的列数仅为示意，本领域技术人员可以根据实际需要设定。
分解炉4上设置第二燃烧器，第二燃烧器内通入燃料F,分解炉4的侧壁开设生料入口，分解炉4的顶部设置出风管401，需要说明的是，出风管401也可以设置在分解炉 4的侧面。
上述常规预热器501的底端进风口连接分解炉4的出风管401，常规预热器501的顶端出风口排出低温烟气，常规预热器501的顶端进料口用于生料R进料，常规预热器 501的底端出料口连通烟室1，具体的，图中示意常规预热器501包括依次连通的第一旋风分离器5011、第二旋风分离器5012、第三旋风分离器5013、第四旋风分离器5014 和第五旋风分离器5015，需要说明的是图中常规分离器501的个数仅为示意，本领域技术人员可以根据需要设定。
第一旋风分离器5011的顶端开设出风口，出风口排出低温烟气，第一旋风分离器5011的顶端侧面与第一进风管601连通，第一进风管5011上开设进料口，进料口用于生料进料，第一旋风分离器5011的底端与第二进风管602连通。
第二旋风分离器5012的顶端与第一进风管601连通，第二旋风分离器5012的顶端侧面和第二进风管602连通，第二旋风分离器5012的底端与第三进风管603连通。
第三旋风分离器5013的顶端与第二进风管602连通，第三旋风分离器5013的顶端侧面和第三进风管603连通，第三旋风分离器5013的底端与第四进风管604连通。
第四旋风分离器5014的顶端与第三进风管603连通，第四旋风分离器5014的顶端侧面和第四进风管604连通，第四旋风分离器5014的底端与分解炉4的生料入口连通。
第五旋风分离器5015的顶端与第四进风管604连通，第五旋风分离器5015的顶端侧面开设进风口，进风口通过连通管道7与分解炉4的出风管401连通，第五旋风分离器5015的底端开设出料口，出料口与烟室1连通。
上述烟气循环预热器502的顶端出风口排出低温烟气，烟气循环预热器502的顶端进料口用于生料进料，烟气循环预热器502的底端出料口连通常规预热器501的底端进风管，烟气循环预热器502的级数为2-5级，具体的，图中烟气循环预热器502包括第六旋风分离器5021、第七旋风分离器5022、第八旋风分离器5023以及第九旋风分离器 5024，需要说明的是，图中烟气循环预热器502的个数仅为示意，本领域技术人员可以根据需要设定。
第六旋风分离器5021的顶端开设出风口，出风口排出低温烟气，第六旋风分离器5021的顶端侧面与第五进风管605连通，第五进风管605上开设进料口，进料口用于生料进料，第六旋风分离器5021的底端与第六进风管606连通。
第七旋风分离器5022的顶端与第五进风管605连通，第七旋风分离器5022的顶端侧面和第六进风管606连通，第七旋风分离器5022的底端与第七进风管607连通。
第八旋风分离器5023的顶端与第六进风管606连通，第八旋风分离器5023的顶端侧面和第七进风管607连通，第八旋风分离器5023的底端与第九旋风分离器5024的顶端侧面的进风口连通。
第九旋风分离器5024的顶端与第七进风管607连通，第九旋风分离器5024的底端与常规预热器501的底端进风管连通，即和上述的第四进风管604连通。
上述冷却机3采用篦式冷却机，篦式冷却机的中间设置辊式破碎机11，将冷却机3分为第一冷却区301和第二冷却区302，第一冷却区301的中间设置隔墙12，将第一冷却区301分为第一冷却分区3011和第二冷却分区3012，第二冷却分区3012设在第一冷却分区3011和第二冷却区302之间。
第一冷却分区3011的进口通入纯氧A和高浓度二氧化碳(70-95％)烟气的混合气，第二冷却分区3012的进口通入高浓度二氧化碳(70-95％)烟气B，第二冷却区302的进口通入空气C，空气的输出源可以为风机，纯氧可以是制氧系统制取，也可以购买，纯氧纯度优选区间为85-98％。
将冷却机3采用上述分区设置，能够阻断第一冷却分区3011和第二冷却区3012之间的空气窜风，从而避免进入第一冷却分区3011的二氧化碳浓度降低，进而提升水泥生产系统的碳富集效果。
作为优选实施例，第一冷却分区3011的出口排出第一冷却气体，第一冷却气体分为两路，第一路的第一冷却气体g1作为二次风直接进入回转窑2内供燃料燃烧，第二路的第一冷却气体g2作为三次风通过三次风管8进入分解炉4内供燃料燃烧。
第二冷却分区3012的出口排出第二冷却气体g3，第二冷却气体g3通过第一管道901与烟气循环预热器502的进风口连通，即和第九旋风分离器5024的进风口连通，从而将冷却水泥熟料后的高浓度二氧化碳烟气的高温热量用于烟气循环预热器内生料换热，从而降低水泥生产系统的热能耗。
第二冷却区302的出口排出第三冷却气体g4，第三冷却气体g4温度为200-300℃，用于原料、燃料粉磨系统烘干热源，从而进一步充分利用水泥生产系统产生的热源，并且水泥熟料经过第二冷却区302冷却后得到水泥熟料成品K。
作为优选实施例，为了实现对常规预热器501出口的烟气进行充分利用，常规预热器501的出风口通过第二管道902与第一风机13连接，即图中的第一旋风分离器501 的出风口通过第二管道902与第一风机13连接，第一风机13的出风口的烟气分为两路，第一路烟气D通过第三管道903进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机14的第四管道904，第四管道904出口的烟气(烟气中二氧化碳含量为70-95％)分如下三种方案处理：
方案1：第四管道904出口的烟气作为循环烟气与纯氧混合成为上述的混合气进入第一冷却分区3011的进口。
方案2：第四管道904出口的烟气作为循环烟气进入第二冷却分区3012的进口。
方案3：第四管道904出口的烟气作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气进入第五管道905与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区3011的进口，第二路循环烟气通过第六管道906进入第二冷却分区3012的进口。
上述第一风机13采用高温风机，第二风机14采用循环风机。
由于从常规预热器501的出风口排出的烟气需要作为冷却介质进入冷却机3内，未避免烟气温度过高不利于冷却机3内熟料冷却，作为优选实施例，在上述第二管道902 上设置第一热交换器151，从而使得热交换器15出口的烟气温度降至60-100℃以下，优选的，第一热交换器151可以采用余热发电锅炉或者空气换热器。
进入第二风机14内的烟气可能存在粉尘含量高的情况，若粉尘含量较高的话，一方面，粉尘容易在第二风机14与冷却机1之间的第四管道904内沉降形成积料，增加管道阻力，另一方面，粉尘含量高会增加第二风机14的磨损。因此，作为优选实施例，第四管道904在靠近上述第二风机14的进风口位置设置收尘器16，提前对即将进入第二风机14内的烟气进行除尘处理，从而使得第二风机14中的粉尘浓度降低至100mg/m3以下。
作为优选实施例，第四管道904的进口位置设置第一阀门101，从而便于调节烟气循环量，从而实现从冷却机3出口的气体温度控制在500-900℃；
第五管道905上设置第二阀门102，从而便于调节纯氧和二氧化碳混合气中氧气的浓度；
三次风管8上设置第三阀门103，从而便于调节三次风量；
第一管道901上设置第四阀门104，从而便于调节烟气循环预热器502内第二冷却气体g3的进入量。
作为优选实施例，烟气循环预热器的出风口通过设置第二热交换器152的第七管道 907与第四管道904靠近收尘器16进口位置连接，从而使得从烟气循环预热器502的出风口排出的低温烟气能够作为高浓度二氧化碳循环烟气继续通入冷却机3内，并且第二热交换器152能够将烟气循环预热器502出风口的烟气进行冷却，从而利于冷却机内熟料冷却。
如图2所示，为采用上述循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统生产水泥的方法流程图，图中带箭头虚线为气流方向，带箭头实线为料流方向，采用上述水泥生产系统制备水泥熟料的方法，具体包括如下步骤：
I-1将生料R分别喂入常规预热器501和烟气循环预热器502，生料R在常规预热器501和烟气循环预热器502内与烟气进行换热分离，烟气循环预热器502的预热生料进入常规预热器501底端，与常规预热器501的预热生料混合后得到混合预热生料；
I-2混合预热生料进入分解炉4，分解炉4内燃料燃烧释放大量热量供生料分解，得到热生料；
I-3热生料通过烟室1进入回转窑2，在回转窑2内煅烧形成水泥熟料，水泥熟料由回转窑2出口进入冷却机3，具体操作如下：
通入第一冷却分区3011的纯氧A和高浓度二氧化碳(70-95％)烟气B的混合气对水泥熟料进行第一次冷却，得到第一冷却气体和第一冷却水泥熟料；
第一冷却气体分为两路，第一路的第一冷却气体g1作为二次风进入回转窑2内供燃料燃烧，回转窑2内燃料燃烧和部分生料分解形成的窑气进分解炉4，第二路的第一冷却气体g2作为三次风进入分解炉4内供燃料燃烧；
第一冷却水泥熟料落入第二冷却分区3012，通入第二冷却分区3012的高浓度二氧化碳气体对第一冷却水泥熟料进行第二次冷却，得到第二冷却气体g3和第二冷却水泥熟料；
第二冷却气体g3进入烟气循环预热器502的进风口，与烟气循环预热器502内的生料换热分离成为低温烟气，从烟气循环预热器502的出风口排出；
第二冷却水泥熟料进入第二冷却区302，通入第二冷却区302的空气C对第二冷却水泥熟料进行第三次冷却，得到水泥熟料成品K以及第三冷却气体g4；
第三冷却气体g4用于原料、燃料粉磨系统烘干热源；
I-4进入分解炉4的窑气与分解炉4内燃料燃烧和生料分解形成的烟气混合得到混合烟气产物，混合烟气产物经分解炉4的出风管进入常规预热器501，与常规预热器501 内的生料进行换热分离成为低温烟气，低温烟气从常规预热器501的顶端出风口排出，低温烟气中CO2浓度为70-95％；
I-5从常规预热器501排出的低温烟气(烟气中二氧化碳含量为70-95％)经过热交换器151换热后进入第一风机13，第一风机13的出风口的烟气分为两路，第一路烟气D进入碳捕集系统，第二路烟气分为如下三种方案处理：
1、第二路烟气进入收尘器16进行除尘处理，经过第二风机14后作为循环烟气与纯氧混合成为上述混合气进入第一冷却分区3011的进口；
2、第二路烟气进入收尘器16进行除尘处理，经过第二风机14后作为循环烟气进入第二冷却分区3012的进口；
3、第二路烟气进入收尘器16进行除尘处理，经过第二风机14后作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气与纯氧混合成为上述混合气进入第一冷却分区3011的进口，第二路循环烟气进入第二冷却分区3012的进口(图2示意的是本方案的流程)。
I-6从烟气循环预热器502的出风口排出的低温烟气(烟气中二氧化碳含量为 70-95％)经过第二热交换器152换热利用后与除尘处理前的第二路烟气混合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (16)

1.一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，包括生料预热预分解系统、烟室、回转窑和冷却机，所述烟室、回转窑和冷却机依次连通；
所述生料预热预分解系统包括分解炉和预热器，所述预热器包括常规预热器和烟气循环预热器；
所述常规预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述常规预热器的底端分别与所述分解炉和烟室连通，所述烟气循环预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述烟气循环预热器的底端与所述常规预热器连通；
所述冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，所述第一冷却区包括第一冷却分区和第二冷却分区，所述第一冷却分区的进口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，所述第二冷却分区的进口通入高浓度二氧化碳烟气，所述第二冷却区的进口通入空气；
所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口；
或者，
所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气进入第二冷却分区的进口；
或者，
所述常规预热器的出风口通过第二管道与第一风机连接，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气通过第三管道进入碳捕集系统，第二路烟气进入设置第二风机的第四管道，第四管道出口的烟气作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气进入第五管道与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口，第二路循环烟气通过第六管道进入第二冷却分区的进口。
2.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述冷却机采用篦式冷却机，所述篦式冷却机的中间设置辊式破碎机，将冷却机分为第一冷却区和第二冷却区。
3.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第一冷却区的中间设置隔墙，将所述第一冷却区分为第一冷却分区和第二冷却分区。
4.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述常规预热器的底端进风口连接所述分解炉的出风管，所述常规预热器的顶端出风口排出低温烟气；所述常规预热器的顶端进料口用于生料进料，所述常规预热器的底端出料口连通所述烟室；
所述烟气循环预热器的顶端出风口排出低温烟气，所述烟气循环预热器的顶端进料口用于生料进料，所述烟气循环预热器的底端出料口连通所述常规预热器的底端进风管。
5.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第二冷却分区的出口通过第一管道与所述烟气循环预热器的底端进风口连通。
6.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第一冷却分区的出口气体分为两路，第一路气体作为二次风直接进入回转窑内供燃料燃烧，第二路气体作为三次风通过三次风管进入分解炉内供燃料燃烧。
7.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第二管道上设置第一热交换器。
8.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第四管道在靠近所述第二风机的进风口位置设置收尘器。
9.根据权利要求8所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述烟气循环预热器的顶端出风口通过设置第二热交换器的第七管道与第四管道靠近收尘器进口位置连接。
10.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第四管道的进口位置设置第一阀门。
11.根据权利要求1所述的循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，其特征在于，所述第五管道上设置第二阀门。
12.采用如权利要求1所述的水泥生产系统生产水泥熟料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
I-1将生料分别喂入常规预热器和烟气循环预热器，生料在常规预热器和烟气循环预热器内与烟气进行换热分离，烟气循环预热器的预热生料进入常规预热器底端，与常规预热器的预热生料混合后得到混合预热生料；
I-2混合预热生料进入分解炉，分解炉内燃料燃烧释放大量热量供生料分解，得到热生料；
I-3热生料通过烟室进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料，水泥熟料由回转窑出口进入冷却机，具体操作如下：
通入第一冷却分区的纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气对水泥熟料进行第一次冷却，得到第一冷却气体和第一冷却水泥熟料；
第一冷却水泥熟料落入第二冷却分区，通入第二冷却分区的高浓度二氧化碳气体对第一冷却水泥熟料进行第二次冷却，得到第二冷却气体和第二冷却水泥熟料；
第二冷却水泥熟料进入第二冷却区，通入第二冷却区的空气对第二冷却水泥熟料进行第三次冷却，得到水泥熟料成品以及第三冷却气体；
I-4进入分解炉的窑气与分解炉内燃料燃烧和生料分解形成的烟气混合得到混合烟气产物，混合烟气产物经分解炉的出风管进入常规预热器，与常规预热器内的生料进行换热分离成为低温烟气，低温烟气从常规预热器的顶端出风口排出，低温烟气中CO2浓度为70-95％；
还包括步骤I-5,步骤I-5包括如下三种情况：
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口；
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气进入第二冷却分区的进口；
从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机，第一风机的出风口的烟气分为两路，第一路烟气进入碳捕集系统，第二路烟气经过第二风机后作为循环烟气分为两路，第一路循环烟气与纯氧混合成为所述混合气进入第一冷却分区的进口，第二路循环烟气进入第二冷却分区的进口。
13.根据权利要求12所述的生产水泥熟料的方法，其特征在于，第一冷却气体分为两路，第一路的第一冷却气体作为二次风进入回转窑内供燃料燃烧，回转窑内燃料燃烧和部分生料分解形成的窑气进分解炉，第二路的第一冷却气体作为三次风进入分解炉内供燃料燃烧。
14.根据权利要求12所述的生产水泥熟料的方法，其特征在于，从常规预热器排出的低温烟气进入第一风机前，先进入第一热交换器进行换热利用；
所述第二路烟气在进入第二风机前，先进入收尘器进行除尘处理。
15.根据权利要求14所述的生产水泥熟料的方法，其特征在于，所述第二冷却气体进入烟气循环预热器的底端进风口。
16.根据权利要求15所述的生产水泥熟料的方法，其特征在于，从烟气循环预热器排出的低温烟气经过第二热交换器换热利用后与除尘处理前的第二路烟气混合。
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