CN113587665A - 一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一、第二、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机及循环烟气回收装置。本发明将水泥窑炉产生的烟气经过一定程度的循环，使水泥窑炉烟气中二氧化碳浓缩富集，将富含二氧化碳的水泥窑炉循环烟气和压力氧气混配成碳基富氧，和常压氧气混配成碳基空气，作为水泥窑炉的助燃气体，可大幅提升水泥窑炉内辐射力度，达到节能降耗的显著效果，而且大幅降低NOx的生成和排放，同时可减少烟气排放量。此外，二氧化碳富集使二氧化碳捕集更加容易。

Description

一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法
技术领域
本发明涉及富氧燃烧技术领域，具体涉及一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法。
背景技术
随着全球气候变暖触及生态安全、水资源安全和粮食安全等各个方面，加剧了极端气候灾害发生的风险，严重威胁人类的生存环境。而温室气体排放是引起全球气候变暖的最主要因素，其中二氧化碳产生的温室效应占所有温室气体的70％以上，因此二氧化碳的减排是一个亟待解决的问题，对于控制温室效应、减缓全球变暖至关重要。水泥行业是二氧化碳排放大户，碳中和目标下，对于水泥行业来讲，二氧化碳减排尤为迫切。
目前，水泥行业多采用富氧替代空气进入水泥窑炉，以提高水泥窑炉助燃气体中氧气含量，有效增强燃料燃烧效果，达到节能的显著效果。目前富氧多是由氧气和空气混配而成。按气体辐射特点，只有多原子气体(包括三原子气体)具有辐射能力，双原子几乎无辐射能力，空气中氮气的存在降低了水泥窑炉内辐射力度，不利于节能降耗，而且氮气在高温下还与氧气反应生成NOx，NOx严重危害人体健康，破坏生态环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，以解决现有技术的不足。
本发明采用以下技术方案：
一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机及循环烟气回收装置；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，包括氧气通道、氧气通道调节阀、循环烟气通道、氧气分布器、混配器、碳基富氧通道、氧气浓度分析仪；氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，混配器为中空圆筒；氧气通道调节阀设于氧气通道上，氧气通道出口和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内；循环烟气通道出口和混配器的一端连通，碳基富氧通道进口和混配器的另一端连通，氧气浓度分析仪设于碳基富氧通道上；
专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；
常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；
循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉；
所述燃烧方法包括如下步骤：
专有压力氧气制取装置制取压力氧气送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；
常压氧气制取装置制取常压氧气送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风；
压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后分别提供低压碳基富氧产品、高压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品用于回转窑燃烧器的旋流风，高压碳基富氧产品分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；
常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压后送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉。
一种水泥窑炉碳基富氧燃烧方法，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机、循环烟气回收装置、精确测温分析系统、烧成专家优化系统及智能控制系统；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，包括氧气通道、氧气通道调节阀、循环烟气通道、氧气分布器、混配器、碳基富氧通道、氧气浓度分析仪；氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，混配器为中空圆筒；氧气通道调节阀设于氧气通道上，氧气通道出口和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内；循环烟气通道出口和混配器的一端连通，碳基富氧通道进口和混配器的另一端连通，氧气浓度分析仪设于碳基富氧通道上；
专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；
常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；
循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉；
精确测温分析系统，用于实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统；
烧成专家优化系统，接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑炉现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统；
智能控制系统，接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配；
所述燃烧方法包括如下步骤：
专有压力氧气制取装置制取压力氧气送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；
常压氧气制取装置制取常压氧气送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风；
压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后分别提供低压碳基富氧产品、高压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品用于回转窑燃烧器的旋流风，高压碳基富氧产品分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；
常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压后送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉；
精确测温分析系统实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统；
烧成专家优化系统接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑炉现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统；
智能控制系统接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配。
进一步地，所述专有压力氧气制取装置包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机和液氮泵；
过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机、液氮泵设于冷箱内，主冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，主冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上，主冷凝蒸发器III设于精馏塔III底部；
过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器和精馏塔I底部的原料空气进口连接；
精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器I连接，过冷器和主冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器I的富氧空气出口和精馏塔II底部连接，主冷凝蒸发器I的液空出口和主冷凝蒸发器II连接；
精馏塔I顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器I、主冷凝蒸发器III、主换热器连接，主冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部连接；主换热器和压力氮气产品供应管道连接；
精馏塔II底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器的污氮气进口连接，主换热器的污氮气出口分别和外部放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接；
精馏塔II顶部的低压氮气出口和主冷凝蒸发器II连接，主冷凝蒸发器II的液氮出口分别和精馏塔II顶部、液氮泵进口连接，液氮泵出口和精馏塔I顶部连接；
主冷凝蒸发器III位于精馏塔III底部，精馏塔III的氧气出口和主换热器连接，主换热器和压力氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器III的液氮出口和精馏塔I顶部连接，精馏塔III的液氧出口和液氧产品供应管道连接；
精馏塔III顶部的带压污氮气和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器的部分复热出口和膨胀机连接，膨胀机再连至主换热器的污氮气进口。
进一步地，所述专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品时，包括如下步骤：
步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；
步骤二、纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔I底部参与精馏；
步骤三、空气经精馏塔I精馏后分离为液空和压力氮气，液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入主冷凝蒸发器I作为冷源和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气引入精馏塔II底部参与精馏，同时从主冷凝蒸发器I引出部分液空进入主冷凝蒸发器II作为冷源；压力氮气部分引入主冷凝蒸发器I作为热源和液空换热，压力氮气被液化为液氮，液氮引入精馏塔I顶部作为回流液；部分压力氮气引入主冷凝蒸发器III作为热源，其余压力氮气经主换热器复热后出冷箱作为压力氮气产品；
步骤四、液氮和富氧空气经精馏塔II精馏后从精馏塔II底部获得富氧液空，精馏塔II顶部获得低压氮气；引出部分富氧液空经节流阀节流后进入主冷凝蒸发器II作为冷源和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，部分污氮气作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空，其余富氧液空经节流阀节流后引入精馏塔III顶部参与精馏；低压氮气引入主冷凝蒸发器II作为热源和富氧液空换热，低压氮气被液化为液氮，部分液氮引入精馏塔II顶部参与精馏，其余液氮经液氮泵增压后引入精馏塔I顶部作为回流液；
步骤五、富氧液空经精馏塔III精馏后分离为液氧和带压污氮气，液氧作为主冷凝蒸发器III的冷源，和从精馏塔I引入的压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，引出部分氧气经主换热器复热后出冷箱作为压力氧气产品，其余氧气作为精馏塔III的上升气体；压力氮气被液化为液氮，液氮被引入精馏塔I顶部作为回流液，同时可从精馏塔III底部引出部分液氧作为液氧产品；带压污氮气经过冷器复热、主换热器部分复热后进入膨胀机膨胀，之后经主换热器复热后出冷箱，部分作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空。
进一步地，第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器中的氧气分布器上相邻的三小孔均按相同的等边三角形布置。
进一步地，第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器中的氧气分布器在混配器内靠近连通循环烟气通道的一侧。
进一步地，精确测温分析系统包括温度采集模块、数据处理及控制模块、显示模块；
温度采集模块，为红外高温测温仪，实时采集回转窑内不同位置火焰温度数据，并将采集的数据发送给数据处理及控制模块；
数据处理及控制模块，接收温度采集模块传送的数据，处理后得到回转窑内火焰温度分布及形状数据并发送给烧成专家优化系统及显示模块；
显示模块，实时显示回转窑内火焰温度分布及形状。
进一步地，烧成专家优化系统，通过对水泥窑炉现场各实测数据的统计、分析及原理性计算，并结合近200条水泥窑炉热工标定数据的分析、总结、比对，实现通过监测回转窑内火焰形状及温度分布，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统。
进一步地，专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3MpaG；中压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为50-70Kpa；低压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为20-40Kpa；高压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为80-100Kpa；碳基空气产品含氧量和空气相近，压力为3-10Kpa。
本发明的有益效果：
1、本发明将水泥窑炉产生的烟气经过一定程度地循环，使水泥窑炉烟气中二氧化碳浓缩富集，将富含二氧化碳的水泥窑炉循环烟气和压力氧气混配成碳基富氧，和常压氧气混配成碳基空气，作为水泥窑炉的助燃气体，可大幅提升水泥窑炉内辐射力度，达到节能降耗的显著效果，而且大幅降低NOx的生成和排放，同时可减少烟气排放量。此外，烟气经过循环，提高了二氧化碳的浓度，使二氧化碳捕集更加容易，为低成本CCUS(碳捕捉、碳储存、碳利用)创造有利条件。常规技术空气助燃的燃烧机理：CmHn+O2+N2→CO2+H2O+NOx，本发明碳基富氧/碳基空气(CO2+O2)助燃的燃烧机理：CmHn+O2+CO2→CO2+H2O。
2、本发明可提供三种不同类型的碳基富氧产品，循环烟气和压力氧气混配经节流阀不同程度节流，提供中压碳基富氧产品，用于回转窑和分解炉的送煤风；提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风；提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的轴流风(外轴流风和内轴流风)；用于轴流风、旋流风、送煤风的碳基富氧产品氧组分含量高，有效促进煤粉高效燃烧。本发明还提供碳基空气产品，将循环烟气和常压氧气混配成碳基空气产品，用于篦冷机的冷却风，之后再送入回转窑、分解炉，作为二次风和三次风。
3、本发明专有高效氧气/循环烟气混配器中的氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，顶端和底端不设小孔，氧气通道出气端和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内，氧气通过氧气通道进入氧气分布器，经过氧气分布器均匀分布于混配器内，实现与富含二氧化碳的水泥窑炉循环烟气快速均匀混配成碳基富氧/碳基空气。
4、目前，水泥行业一般利用空压机制取的压缩空气作为水泥窑炉收尘器的除尘风，一方面压缩功被浪费掉，另一方面利用压缩空气给收尘器除尘，压缩空气所含的水分、杂质等也会给收尘器带来不利的影响。本发明专有压力氧气制取装置是利用原有水泥窑炉配套的空压机系统提供原料压缩空气采用三塔精馏，同时制取压力氮气产品(小于3ppmO2，0.68-0.95MpaG)和压力氧气产品(90-99.6％，0.1-0.3MpaG)，压力氧气产品用于和富含二氧化碳的水泥窑炉循环烟气混配，可作为水泥窑炉的送煤风、轴流风、旋流风等，压力氮气产品返回给用户用于收尘器除尘。
5、本发明专有压力氧气制取装置从精馏塔II底部引出部分富氧液空进入精馏塔III精馏，因精馏塔II底部富氧液空含氧量较高，可降低精馏塔III分离功，可以减少精馏塔板数，提高精馏塔III提取效率，增加氧气产量。
6、本发明专有压力氧气制取装置制取的压力氮气产品提取率高，用制取的压力氮气产品给收尘器除尘，避免了现有利用压缩空气除尘时压缩空气带有水分、杂质等给收尘器带来的不利影响。
7、本发明专有压力氧气制取装置采用带压污氮气返流膨胀，充分利用低压系统压力能，在满足装置冷损的情况下，可以产部分液氧。
8、本发明专有压力氧气制取装置在满足精馏塔II和主冷凝蒸发器II最低换热温度的情况下，因进主冷凝蒸发器I中液空的含氧量较精馏塔II富氧液空的含氧量低，可以降低进精馏塔I空气的压力，进而降低空压机的排气压力，降低装置的整体能耗。
9、本发明精确测温分析系统可24小时不间断地实时监控回转窑内的煤粉燃烧状态，记录火焰温度分布及形状，并将数据传输给烧成专家优化系统，还可将火焰温度分布及形状等以图形形式在显示器上显示，使工艺操作人员根据工况随时掌握生产状况。
10、本发明烧成专家优化系统通过对水泥窑炉现场各实测数据的统计、分析及原理性计算，并结合近200条水泥窑炉热工标定数据的分析、总结、比对，实现通过监测回转窑内火焰形状及温度分布，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配，以灵活调节煤粉燃烧火焰形状、长度及火力强度，使水泥窑炉烧成系统保持最佳运行状态，实现燃烧器煤粉高效、稳定燃烧、减少煤粉用量，提高烧成物料品质，并有效降低NOx的生成和排放，同时可减少因操作人员调试经验和水平差异造成窑炉系统波动，保证水泥窑炉系统的正常稳定运行。
附图说明
图1是本发明水泥窑炉碳基富氧燃烧系统示意图。
图2是本发明专有压力氧气制取装置结构示意图。
图3是本发明专有高效氧气/循环烟气混配器结构示意图。
图4是本发明专有高效氧气/循环烟气混配器中氧气分布器上的小孔布置示意图。
图5是本发明专有高效氧气/循环烟气混配器的工作流程示意图。
图6是本发明精确测温分析系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。
一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其所需系统如图1所示，包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机及循环烟气回收装置。优选地，还包括精确测温分析系统、烧成专家优化系统及智能控制系统。
专有压力氧气制取装置，如图2所示，包括过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5、主换热器6、精馏塔I9、主冷凝蒸发器I10、精馏塔II12、主冷凝蒸发器II13、精馏塔III14、主冷凝蒸发器III15、过冷器11、膨胀机8和液氮泵7；
过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5设于冷箱外，主换热器6、精馏塔I9、主冷凝蒸发器I10、精馏塔II12、主冷凝蒸发器II13、精馏塔III14、主冷凝蒸发器III15、过冷器11、膨胀机8、液氮泵7设于冷箱内，主冷凝蒸发器I10设于精馏塔I9之上，主冷凝蒸发器II13设于精馏塔II12之上，主冷凝蒸发器III15设于精馏塔III14底部；
过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、主换热器6依次连接，主换热器6和精馏塔I9底部的原料空气进口连接；
精馏塔I9底部的液空出口和过冷器11连接，过冷器11和主冷凝蒸发器I10连接，过冷器11和主冷凝蒸发器I10的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器I10的富氧空气出口和精馏塔II12底部连接，主冷凝蒸发器I10的液空出口和主冷凝蒸发器II13连接；
精馏塔I9顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器I10、主冷凝蒸发器III15、主换热器6连接，主冷凝蒸发器I10的液氮出口和精馏塔I9顶部连接；主换热器6和压力氮气产品供应管道连接；
精馏塔II12底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器II13、精馏塔III14顶部连接，精馏塔II12底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器II13、精馏塔III14顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器II13的污氮气出口和过冷器11连接，过冷器11和主换热器6的污氮气进口连接，主换热器6的污氮气出口分别和外部放空管道、电加热器5连接，电加热器5和交替使用的分子筛吸附器4连接；
精馏塔II12顶部的低压氮气出口和主冷凝蒸发器II13连接，主冷凝蒸发器II13的液氮出口分别和精馏塔II12顶部、液氮泵7进口连接，液氮泵7出口和精馏塔I9顶部连接；
主冷凝蒸发器III15位于精馏塔III14底部，精馏塔III14的氧气出口和主换热器6连接，主换热器6和压力氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器III15的液氮出口和精馏塔I9顶部连接，精馏塔III14的液氧出口和液氧产品供应管道连接；
精馏塔III14顶部的带压污氮气和过冷器11连接，过冷器11和主换热器6连接，主换热器6的部分复热出口和膨胀机8连接，膨胀机8再连至主换热器6的污氮气进口。
上述各部件的功能如下：
过滤器1，用于过滤原料空气中的灰尘和机械杂质；
透平空气压缩机2，用于将过滤后的原料空气压缩到设定压力；
空气预冷机组3，用于将过滤、压缩后的原料空气预冷；
交替使用的分子筛吸附器4，用于将过滤、压缩、预冷后的原料空气纯化，去除水分、CO2、C2H2等物质；
电加热器5，用于加热污氮气以再生交替使用的分子筛吸附器4；
主换热器6，用于将纯化后的原料空气冷却，用于将带压污氮气部分复热，用于将污氮气、压力氮气、氧气、带压污氮气经膨胀后的污氮气复热；
精馏塔I9，用于将原料空气精馏而分离为液空和压力氮气；
主冷凝蒸发器I10，用于液空和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，压力氮气被液化为液氮；
精馏塔II12，用于将液氮和富氧空气精馏而分离为低压氮气和富氧液空；
主冷凝蒸发器II13，用于富氧液空和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，低压氮气被液化为液氮；
精馏塔III14，用于将富氧液空精馏而分离为液氧和带压污氮气；
主冷凝蒸发器III15，用于液氧和压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，压力氮气被液化为液氮；
过冷器11，用于将液空过冷，用于将污氮气、带压污氮气过热；
膨胀机8，用于将经主换热器6部分复热后的带压污氮气膨胀，制取冷量；
液氮泵7，用于将主冷凝蒸发器II13的液氮增压。
制取压力氧气产品时，包括如下步骤：
步骤一、将原料空气经过滤器1过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机2将空气压缩到设定压力0.75-1.0MPa；之后经空气预冷机组3预冷至5-8℃后进入交替使用的分子筛吸附器4中纯化，去除水分、CO2、C2H2等物质；
步骤二、纯化后的原料空气部分用于仪表空气(图2中未示意出)，其余部分进入主换热器6冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔I9底部参与精馏；
步骤三、空气经精馏塔I9精馏后分离为液空和压力氮气(压力为0.68-0.95MpaG)，液空经过冷器11过冷、节流阀节流后进入主冷凝蒸发器I10作为冷源和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气引入精馏塔II12底部参与精馏，同时从主冷凝蒸发器I10引出部分液空进入主冷凝蒸发器II13作为冷源；压力氮气部分引入主冷凝蒸发器I10作为热源和液空换热，压力氮气被液化为液氮，液氮引入精馏塔I9顶部作为回流液；部分压力氮气引入主冷凝蒸发器III15作为热源，其余压力氮气经主换热器6复热后出冷箱作为压力氮气产品(纯度为小于3ppmO2，压力为0.68-0.95MpaG)；
步骤四、液氮和富氧空气经精馏塔II12精馏后从精馏塔II12底部获得富氧液空，精馏塔II12顶部获得低压氮气(压力为0.3-0.5MpaG)；引出部分富氧液空经节流阀节流后进入主冷凝蒸发器II13作为冷源和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器11、主换热器6复热后出冷箱，部分污氮气作为交替使用的分子筛吸附器4再生气，其余放空，其余富氧液空经节流阀节流后引入精馏塔III14顶部参与精馏；低压氮气引入主冷凝蒸发器II13作为热源和富氧液空换热，低压氮气被液化为液氮，部分液氮引入精馏塔II12顶部参与精馏，其余液氮经液氮泵7增压后引入精馏塔I9顶部作为回流液；
步骤五、富氧液空经精馏塔III14精馏后分离为液氧和带压污氮气，液氧作为主冷凝蒸发器III15的冷源，和从精馏塔I9引入的压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，引出部分氧气经主换热器6复热后出冷箱作为压力氧气产品(纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3MpaG)，其余氧气作为精馏塔III14的上升气体；压力氮气被液化为液氮，液氮被引入精馏塔I9顶部作为回流液，同时可从精馏塔III14底部引出部分液氧作为液氧产品；带压污氮气经过冷器11复热、主换热器6部分复热后进入膨胀机8膨胀，之后经主换热器6复热后出冷箱，部分作为交替使用的分子筛吸附器4再生气，其余放空。
常压氧气制取装置采用空分领域常规深冷法制氧，先将空气过滤、压缩、冷却、纯化，并使空气液化，利用氧、氮组分的沸点的不同在精馏塔板上使气、液接触，进行质、热交换，高沸点的氧组分不断从蒸汽中冷凝成液体，低沸点的氮组分不断地转入蒸汽之中，使上升的蒸汽中含氮量不断地提高，而下流液体中氧含量越来越高，从而使氧、氮分离获得纯度为99.6％以上的常压氧气。
第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，如图3至图5所示，包括氧气通道01、氧气通道调节阀02、循环烟气通道03、氧气分布器04、混配器05、碳基富氧通道06、氧气浓度分析仪07；氧气分布器04为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔041，优选地，氧气分布器04上相邻的三小孔041均按相同的等边三角形布置，更利于氧气通过小孔041后和循环烟气快速均匀混配；小孔041孔径可在5-10mm，相邻小孔041间距可在5-10mm，但不限于此尺寸；混配器05，为中空圆筒；氧气通道调节阀02设于氧气通道01上，氧气通道01出口和氧气分布器04的端部连通，氧气分布器04和部分氧气通道01由混配器05的侧壁插入混配器05内，优选地，氧气分布器04在混配器05内靠近连通循环烟气通道03的一侧，更有利于氧气和循环烟气快速均匀混配；循环烟气通道03出口和混配器05的一端连通，碳基富氧通道06进口和混配器05的另一端连通，碳基富氧通道06出口可通过设置法兰061用于固定连接，氧气浓度分析仪07设于碳基富氧通道06上。氧气浓度分析仪07由智能控制系统和氧气通道调节阀02连接，从而实现根据氧气浓度分析仪07的数据调节氧气通道调节阀02的阀门开度。氧气通道01、氧气分布器04的材质为不锈钢材质，循环烟气通道03、混配器05、碳基富氧通道06的材质可为不锈钢或碳钢材质。
碳基富氧/碳基空气混配输送过程如下：循环烟气由循环烟气通道03进入混配器05，氧气由氧气通道01进入氧气分布器04，经过氧气分布器04均匀分布于混配器05内与循环烟气快速均匀混配后从碳基富氧通道06送入水泥窑炉；碳基富氧通道06上设有氧气浓度分析仪07，根据氧气浓度分析仪07的数据控制氧气通道调节阀02的阀门开度，从而进一步调节进入混配器05的氧气含量，当氧气含量符合要求时，混配达到平衡。氧气调节时，氧气通道调节阀02的阀门开度从小到大开始调节，氧气浓度符合要求时，固定氧气通道调节阀02的阀门开度。
专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；
常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；
循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉。
精确测温分析系统，用于实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统。
精确测温分析系统，如图6所示，包括温度采集模块、数据处理及控制模块、显示模块。温度采集模块，为红外高温测温仪，实时采集回转窑内不同位置火焰温度数据，并将采集的数据发送给数据处理及控制模块；数据处理及控制模块，接收温度采集模块传送的数据，处理后得到回转窑内火焰温度分布及形状数据并发送给烧成专家优化系统及显示模块；显示模块，实时显示回转窑内火焰温度分布及形状。
精确测温分析系统可24小时不间断地实时监控回转窑内的煤粉燃烧状态，记录火焰温度分布及形状，并将数据传输给烧成专家优化系统，还可将火焰温度分布及形状等以图形形式在显示器上显示，使工艺操作人员根据工况随时掌握生产状况。
烧成专家优化系统，接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统。
具体地，烧成专家优化系统通过对水泥窑炉现场各实测数据的统计、分析及原理性计算，并结合近200条水泥窑炉热工标定数据的分析、总结、比对，实现通过监测回转窑内火焰形状及温度分布，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统。
智能控制系统接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配，以灵活调节煤粉燃烧火焰形状、长度及火力强度，使水泥窑炉烧成系统保持最佳运行状态。
利用上述系统进行水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧的方法，包括如下步骤：
专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品，压力氧气产品纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3MpaG，压力氧气产品送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；
常压氧气制取装置制取常压氧气，常压氧气纯度为99.6％以上，送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压至0.1-0.3MpaG后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品，中压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为50-70Kpa，用于回转窑和分解炉的送煤风；
压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后提供低压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为20-40Kpa，用于回转窑燃烧器的旋流风；提供高压碳基富氧产品，高压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为80-100Kpa，分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；
常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压至3-10Kpa后送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉，作为二次风和三次风。
优选地，还包括如下步骤：
精确测温分析系统实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统；
烧成专家优化系统接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑炉现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统；
智能控制系统接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配，以灵活调节煤粉燃烧火焰形状、长度及火力强度，使水泥窑炉烧成系统保持最佳运行状态。

Claims (9)

1.一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机及循环烟气回收装置；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，包括氧气通道、氧气通道调节阀、循环烟气通道、氧气分布器、混配器、碳基富氧通道、氧气浓度分析仪；氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，混配器为中空圆筒；氧气通道调节阀设于氧气通道上，氧气通道出口和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内；循环烟气通道出口和混配器的一端连通，碳基富氧通道进口和混配器的另一端连通，氧气浓度分析仪设于碳基富氧通道上；
专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；
常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；
循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉；
所述燃烧方法包括如下步骤：
专有压力氧气制取装置制取压力氧气送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；
常压氧气制取装置制取常压氧气送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风；
压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后分别提供低压碳基富氧产品、高压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品用于回转窑燃烧器的旋流风，高压碳基富氧产品分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；
常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压后送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉。
2.一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机、循环烟气回收装置、精确测温分析系统、烧成专家优化系统及智能控制系统；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，包括氧气通道、氧气通道调节阀、循环烟气通道、氧气分布器、混配器、碳基富氧通道、氧气浓度分析仪；氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，混配器为中空圆筒；氧气通道调节阀设于氧气通道上，氧气通道出口和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内；循环烟气通道出口和混配器的一端连通，碳基富氧通道进口和混配器的另一端连通，氧气浓度分析仪设于碳基富氧通道上；
专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；
常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；
循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；
第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉；
精确测温分析系统，用于实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统；
烧成专家优化系统，接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑炉现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统；
智能控制系统，接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配；
所述燃烧方法包括如下步骤：
专有压力氧气制取装置制取压力氧气送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；
常压氧气制取装置制取常压氧气送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；
压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风；
压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后分别提供低压碳基富氧产品、高压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品用于回转窑燃烧器的旋流风，高压碳基富氧产品分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；
常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压后送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉；
精确测温分析系统实时采集回转窑内不同位置火焰温度，处理得到回转窑内火焰温度分布及形状数据，并实时发送给烧成专家优化系统；
烧成专家优化系统接收精确测温分析系统发送的回转窑内火焰温度分布及形状数据，结合水泥窑炉现场实测数据，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统；
智能控制系统接收烧成专家优化系统对于各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令，并对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度进行调控，通过预先调节方式实现水泥窑炉碳基富氧燃烧系统对相关参数的自动调节及匹配。
3.根据权利要求1或2所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，所述专有压力氧气制取装置包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机和液氮泵；
过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机、液氮泵设于冷箱内，主冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，主冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上，主冷凝蒸发器III设于精馏塔III底部；
过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器和精馏塔I底部的原料空气进口连接；
精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器I连接，过冷器和主冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器I的富氧空气出口和精馏塔II底部连接，主冷凝蒸发器I的液空出口和主冷凝蒸发器II连接；
精馏塔I顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器I、主冷凝蒸发器III、主换热器连接，主冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部连接；主换热器和压力氮气产品供应管道连接；
精馏塔II底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器的污氮气进口连接，主换热器的污氮气出口分别和外部放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接；
精馏塔II顶部的低压氮气出口和主冷凝蒸发器II连接，主冷凝蒸发器II的液氮出口分别和精馏塔II顶部、液氮泵进口连接，液氮泵出口和精馏塔I顶部连接；
主冷凝蒸发器III位于精馏塔III底部，精馏塔III的氧气出口和主换热器连接，主换热器和压力氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器III的液氮出口和精馏塔I顶部连接，精馏塔III的液氧出口和液氧产品供应管道连接；
精馏塔III顶部的带压污氮气和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器的部分复热出口和膨胀机连接，膨胀机再连至主换热器的污氮气进口。
4.根据权利要求3所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，所述专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品时，包括如下步骤：
步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；
步骤二、纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔I底部参与精馏；
步骤三、空气经精馏塔I精馏后分离为液空和压力氮气，液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入主冷凝蒸发器I作为冷源和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气引入精馏塔II底部参与精馏，同时从主冷凝蒸发器I引出部分液空进入主冷凝蒸发器II作为冷源；压力氮气部分引入主冷凝蒸发器I作为热源和液空换热，压力氮气被液化为液氮，液氮引入精馏塔I顶部作为回流液；部分压力氮气引入主冷凝蒸发器III作为热源，其余压力氮气经主换热器复热后出冷箱作为压力氮气产品；
步骤四、液氮和富氧空气经精馏塔II精馏后从精馏塔II底部获得富氧液空，精馏塔II顶部获得低压氮气；引出部分富氧液空经节流阀节流后进入主冷凝蒸发器II作为冷源和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，部分污氮气作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空，其余富氧液空经节流阀节流后引入精馏塔III顶部参与精馏；低压氮气引入主冷凝蒸发器II作为热源和富氧液空换热，低压氮气被液化为液氮，部分液氮引入精馏塔II顶部参与精馏，其余液氮经液氮泵增压后引入精馏塔I顶部作为回流液；
步骤五、富氧液空经精馏塔III精馏后分离为液氧和带压污氮气，液氧作为主冷凝蒸发器III的冷源，和从精馏塔I引入的压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，引出部分氧气经主换热器复热后出冷箱作为压力氧气产品，其余氧气作为精馏塔III的上升气体；压力氮气被液化为液氮，液氮被引入精馏塔I顶部作为回流液，同时可从精馏塔III底部引出部分液氧作为液氧产品；带压污氮气经过冷器复热、主换热器部分复热后进入膨胀机膨胀，之后经主换热器复热后出冷箱，部分作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空。
5.根据权利要求1或2所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器中的氧气分布器上相邻的三小孔均按相同的等边三角形布置。
6.根据权利要求1或2所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器中的氧气分布器在混配器内靠近连通循环烟气通道的一侧。
7.根据权利要求2所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，精确测温分析系统包括温度采集模块、数据处理及控制模块、显示模块；
温度采集模块，为红外高温测温仪，实时采集回转窑内不同位置火焰温度数据，并将采集的数据发送给数据处理及控制模块；
数据处理及控制模块，接收温度采集模块传送的数据，处理后得到回转窑内火焰温度分布及形状数据并发送给烧成专家优化系统及显示模块；
显示模块，实时显示回转窑内火焰温度分布及形状。
8.根据权利要求2所述的水泥窑炉碳基富氧燃烧方法，其特征在于，烧成专家优化系统，通过对水泥窑炉现场各实测数据的统计、分析及原理性计算，并结合近200条水泥窑炉热工标定数据的分析、总结、比对，实现通过监测回转窑内火焰形状及温度分布，对水泥最优化烧成状态进行评估、预测，生成对各碳基富氧产品、碳基空气产品流量、压力及纯度的调控指令并发送给智能控制系统。
9.根据权利要求1或2所述的水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品纯度为90-99.6％，压力为0.1-0.3MpaG；中压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为50-70Kpa；低压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为20-40Kpa；高压碳基富氧产品含25-50％O2，压力为80-100Kpa；碳基空气产品含氧量和空气相近，压力为3-10Kpa。
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