CN113670069A - 低co2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法，属于水泥生产设备技术领域，包括依次连通的烟室、回转窑、篦冷机，以及分解炉、二氧化碳捕集提纯系统、余热利用系统、多级纯氧预热器和多级空气预热器；篦冷机的高温区包括相互独立的第一冷却区、第二冷却区，第一冷却区与回转窑、三次风管连通，第二冷却区通过空气送风管与多级空气预热器连通，多级纯氧预热器与分解炉、空气送风管、二氧化碳捕集提纯系统连通，多级空气预热器与分解炉、烟室、余热利用系统连通，空气送风管内能够形成低CO₂浓度、高温度的低CO₂分压环境，热生料在空气送风管内能够进行进一步分解，继而无需提高分解炉的温度，也能提高CaCO₃分解率。

Description

低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法

技术领域

本发明涉及水泥生产设备技术领域，特别是涉及一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法。

背景技术

当前水泥生产工艺普遍采用的是水泥窑烧成系统，水泥窑烧成系统具体由冷却机、燃烧器、回转窑、旋风预热器和连接风管等组成。其中，生料在旋风预热器中预热升温，然后在分解炉内分解，部分燃料在分解炉内燃烧为生料分解提供所需的热量，分解后的热生料送至回转窑内在另一部分燃料煅烧下热生料转化成水泥熟料，随后水泥熟料被送至冷却机内，在冷却机内通入的大量空气冷却下逐渐降至合适的温度，而换热后的高温空气被送至旋风预热器中对生料进行预热，以进行下一个循环，直至完成水泥熟料生产。伴随着水泥熟料煅烧过程中，系统内会产生大量的CO₂，而CO₂作为一种主要的温室气体，其大量排放会加剧了全球温室效应，因此为更好发展全球经济和保护自然环境，世界各国都相继制定了碳减排战略目标。

目前水泥行业对于CO₂的处理常采用燃烧后捕集CO₂技术以及水泥窑纯氧燃烧技术。前者主要是指从燃烧后的烟气进行CO₂捕集或者分离出CO₂，但CO₂气体捕集效率低、系统投资以及运行成本高。后者是指利用纯氧气(实际氧气浓度可能为95％以上)代替空气助燃，提高燃料燃烧质量，大幅度提升窑尾烟气CO₂浓度，进而大大节省后续烟捕集提纯系统的投资成本和运行成本，具有更高的实用价值。如专利号为“202011258957.8”，名称为“实现二氧化碳零排放的水泥窑系统及水泥熟料制备方法”的发明专利中的冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区的进气口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，混合气在与冷却机内的水泥熟料换热后，通入分解炉和回转窑中供燃料燃烧，混合气由于氧气含量大幅提高，相比于通入空气，能够显著提高烟气中的CO₂生成浓度，分解炉中产生的高温烟气对旋风预热器进行预热，换热后的烟气通入二氧化碳捕集提纯系统，进行提纯和回收。第二冷却区的进气口通入空气，主要对冷却机的中高温地带和尾端的低温地带的水泥熟料冷却，换热后的空气送入其他余热利用系统进行利用。但上述水泥窑系统中无论是通入空气还是通入纯氧，分解炉内的CO₂浓度都会很高，继而造成CO₂的分压很高，而CaCO₃分解产生CO₂是一个可逆的化学反应，当CO₂分压高的情况下，分解炉内的反应相应就会降低，CaCO₃的分解率就会受到影响，而想要CaCO₃的分解率提高，就需要提高分解炉内的温度，而根据实验发现，想要使CaCO₃分解达到92％左右，分解炉内需要在现有温度基础上再向上提升100-200度。而提高温度及分解炉出口气体温度，不仅会增加整个系统的热耗，而且还会使最下端的旋风筒气体温度也相应提高，而高温会导致旋风筒及料管产生结皮，同时也会增加预热器出口废气温度，继而影响整个水泥窑系统的生产效果。

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法，系统中两个相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器在分别与相互独立的第一冷却区、第二冷却区连通，多级纯氧预热器的多级纯氧热生料出料口与空气送风管连通，多级空气预热器的多级空气热生料出料口与烟室连通，使空气送风管内的高温空气能够形成一个具有低CO₂浓度、高温度的低CO₂分压环境，多级纯氧预热器排出的热生料能够在空气送风管内进行进一步的分解，继而保证CaCO₃分解率达标甚至更高，继而无需特意提高分解炉的温度，降低了整个系统的热耗以及管路结皮的风险。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，包括烟室、回转窑、篦冷机、分解炉、二氧化碳捕集提纯、余热利用系统、相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器；

所述烟室、所述回转窑以及所述篦冷机依次连通；

所述多级纯氧预热器包括多级纯氧总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级纯氧总生料出料口、与所述分解炉的出风口连通的多级纯氧总进风口、与所述二氧化碳捕集提纯系统连接的多级纯氧总出风口以及多级纯氧热生料出料口；

所述多级空气预热器包括多级空气总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级空气总生料出料口、多级空气总进风口、与所述余热利用系统连接的多级空气总出风口以及与所述烟室连通的多级空气热生料出料口；

所述篦冷机的高温区包括通入纯氧的第一冷却区、通入空气的第二冷却区，所述第一冷却区、所述第二冷却区从所述篦冷机的进料口到出料口依次设置且相互独立，所述第一冷却区与所述回转窑的进风口连通，且所述第一冷却区通过三次风管与所述分解炉的进风口连通，所述第二冷却区与所述多级空气总进风口通过空气送风管连通，所述多级纯氧热生料出料口与所述空气送风管连通。

优选地，所述篦冷机的中低温区包括通入空气的第三冷却区，所述第三冷却区与低温废气利用系统连通。

优选地，所述多级纯氧总出风口与所述二氧化碳捕集提纯系统之间设置有热量交换器。

优选地，所述余热利用系统出气口连通有原料燃料烘干系统，所述热量交换器与所述原料燃料烘干系统连通。

优选地，所述多级纯氧预热器包括依次连通的A1旋风分离器、A2旋风分离器、A3旋风分离器、A4旋风分离器、A5旋风分离器和A6旋风分离器，所述多级纯氧总生料进料口、所述多级纯氧总出风口设置在所述A1旋风分离器上，所述多级纯氧总生料出料口设置在所述A5旋风分离器上，所述多级纯氧总进风口、所述多级纯氧热生料出料口设置在所述A6旋风分离器上。

优选地，所述A1旋风分离器包括并联设置的A11旋风分离器和A12旋风分离器。

优选地，所述多级空气预热器包括依次连通的B1旋风分离器、B2旋风分离器、B3旋风分离器、B4旋风分离器、B5旋风分离器以及B6旋风分离器，所述多级空气总生料进料口、所述多级空气总出风口设置在所述B1旋风分离器上，所述多级空气总生料出料口设置在所述B5旋风分离器上，所述多级空气总进风口、所述多级空气热生料出料口设置在所述B6旋风分离器上。

优选地，所述B1旋风分离器包括并联的B11旋风分离器和B12旋风分离器。

优选地，所述分解炉的中部设有第一进料口、第三进料口，所述分解炉的底部设有第二进料口、第四进料口，所述第一进料口、所述第二进料口与所述多级纯氧总生料出料口连通，所述第三进料口、所述第四进料口与所述多级空气总生料出料口连通。

10.一种水泥熟料制备方法，包括以下步骤：

S1、将生料送入所述多级纯氧预热器内，生料在所述多级纯氧预热器内与所述分解炉产生的高温烟气进行换热分离，并得到预热后的生料；

S2、预热后的生料从所述多级纯氧预热器进入到所述分解炉内，所述分解炉内燃料燃烧释放出大量热量供生料分解，并得到热生料；

S3、所述热生料跟随所述分解炉内的高温烟气进入到所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器，所述高温烟气对通入所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，所述高温烟气携带的热生料分离并通过所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器进入所述空气送风管，并通过所述空气送风管进入所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器，然后热生料分离并从所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料；

S4、所述水泥熟料由所述回转窑出口进入篦冷机，并依次经过第一冷却区和第二冷却区进行换热，所述第一冷却区内换热后的高温纯氧分别通入所述回转窑内和所述分解炉内供燃料燃烧，所述分解炉内燃烧时产生高温烟气，所述高温烟气对所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温烟气从所述多级纯氧预热器排入所述二氧化碳捕集提纯系统中；所述第二冷却区内换热后的高温空气通入所述空气送风管内，所述空气送风管内的高温空气将热生料携带进入所述多级空气预热器中，所述高温空气中携带的热生料分离并从所述多级空气预热器进入回转窑内，与此同时向所述多级空气预热器内通入生料，所述高温空气对通入所述多级空气预热器的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温空气从所述多级空气预热器排入所述余热利用系统中；

S5、所述多级纯氧预热器内、所述多级空气预热器内的预热完的生料均通入所述分解炉内进行分解，然后重复S1至S4步骤直至完成水泥熟料所需量。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明中设置了两列相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器，同时将篦冷机的高温区划分为两个相互独立的第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区通过分解炉、回转窑与多级纯氧预热器连通形成纯氧通路，第二冷却区通过空气送风管与多级空气预热器连通形成空气通路，同时多级纯氧预热器的多级纯氧热生料出料口与空气送风管连通，多级空气预热器的多级空气热生料出料口与回转窑连通，经过分解炉生成的热生料通入多级纯氧预热器中，并通过多级纯氧热生料出料口通入空气送风管中，刚从第二冷却区换热排出的高温空气内部CO₂含量很低，同时高温空气的温度能够达到800-1000度之间，满足生料分解成热生料的温度，因此空气送风管成为了一个相当于具有低CO₂压力环境的第二分解炉，继而创造出了一个低CO₂分压环境，热生料从空气送风管送至多级空气预热器的过程中，热生料中未完全分解的CaCO₃会进行分解，从而提高CaCO₃的分解率，有利于后续回转窑中热生料向水泥熟料的转化，从而无需特意提高分解炉的温度，继而不会造成系统的热耗增高以及管路结皮。同时进入分解炉、回转窑内的纯氧不掺杂CO₂气体，没有CO₂参与循环，更有利于燃料的燃烧，特别是低品位燃料，从而产生CO₂浓度更高的烟气，有利于降低CO₂的回收成本，为回转窑和分解炉的提产或规格减小创造了条件；第二冷却区换热后的高温空气通入多级空气预热器中，能够对多级空气预热器中的生料进行预热，真正将高温空气的热量应用到了水泥烧成系统中，同时有利于减小外接的间接换热设备的规格。

2.本发明中篦冷机的中低温区还设有第三冷却区，虽然中低温区内的水泥熟料的温度大幅降低，导致换热后的空气的温度不足以用于对生料进行预热，但是直接排入大气无疑是一种浪费，因此将第三冷却区与低温废气利用系统连通，有利于提高换热后的空气热量的利用率。

3.本发明中多级纯氧预热器与二氧化碳捕集提纯系统之间设置有热量交换器，虽然烟气与生料进行了换热，但烟气仍具有较高的热量，因此直接通入二氧化碳捕集提纯系统，一方面不利于二氧化碳捕集提纯，另一方面也无疑浪费了烟气的剩余热量，而热量交换器，可以将烟气剩余的高温也充分利用上，然后换热后的热量可通入其他热量利用系统中。

4.本发明中余热利用系统出气口连通有原料燃料烘干系统，高温空气在与余热利用系统换热后，实际仍残有较高温度，这部分空气直接排入空气无疑是一种浪费，因此将其通入原料燃料烘干系统中，可对原料和燃料进行先一步的预热，对降低后续设备对原料和燃料的加热成本，同时将热量换热器与原料燃料烘干系统连通，热量换热器中出来的热空气，也可用于对原料和燃料的预热，仍是利用在了水泥熟料烧成系统中，而非其他去处，继而降低水泥烧成系统的生产成本。

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为低CO₂分压环境水泥烧成系统的结构示意图；

图2为低CO₂分压环境水泥烧成系统的局部放大图。

附图标记说明：1、烟室；2、回转窑；3、篦冷机；4、分解炉；5、多级纯氧预热器；6、多级空气预热器；7、二氧化碳捕集提纯系统；8、余热利用系统；9、低温废气利用系统；10、热量交换器；11、原料燃料烘干系统；12、制氧设备；13、鼓风机；14、生料供料设备；15、A11旋风分离器；16、A12旋风分离器；17、A2旋风分离器；18、A3旋风分离器；19、A4旋风分离器；20、A5旋风分离器；21、A6旋风分离器；22、B11旋风分离器；23、B12旋风分离器；24、B2旋风分离器；25、B3旋风分离器；26、B4旋风分离器；27、B5旋风分离器；28、B6旋风分离器；29、空气送风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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做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。

本实施例提供一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，如图1至图2所示，包括烟室1、回转窑2、篦冷机3、分解炉4、二氧化碳捕集提纯系统7、余热利用系统8、相互独立的多级纯氧预热器5和多级空气预热器6；(参照图1和图2，左侧列为多级空气预热器6，右侧列为多级纯氧预热器5，此处所指的左侧、右侧只是为了方便技术人员结合附图进行理解，并不代表实际系统中多级空气预热器6必须在左侧，多级纯氧预热器5必须在右侧)；

烟室1、回转窑2以及篦冷机3依次连通；

多级纯氧预热器5包括多级纯氧总生料进料口、多级纯氧总生料出料口、多级纯氧总进风口、多级纯氧总出风口以及多级纯氧热生料出料口；其中多级纯氧总生料进料口与生料供料设备14连通，通过生料供料设备14可对多级纯氧预热器5进行生料的提供；多级纯氧总生料出料口与分解炉4的进料口连通，多级纯氧预热器5内预热后的生料通过多级纯氧总生料出料口送至分解炉4中进行分解并生成热生料；分解炉4的出风口与多级纯氧总进风口连通，热生料伴随着分解炉4内产生的高温烟气，从分解炉4的出风口进入到多级纯氧总进风口内，继而进入多级纯氧预热器5中，高温烟气会对多级纯氧预热器5内的生料进行预热，多级纯氧总出风口与二氧化碳捕集提纯系统7进行连通，换热后的烟气通过多级纯氧总出风口进入二氧化碳捕集提纯系统7内进行提纯回收；

多级空气预热器6包括多级空气总生料进料口、多级空气总生料出料口、多级空气总进风口、多级空气总出风口以及多级空气热生料出料口；其中多级空气总生料出料口与分解炉4的进料口连通，多级空气总出风口与余热利用系统8连通，经过与多级空气预热器6换热后的高温空气，通入余热利用系统8中可再次利用；

篦冷机3的高温区包括相互独立的第一冷却区、第二冷却区，第一冷却区、第二冷却区从篦冷机3的进料口到出料口依次设置，第一冷却区与回转窑2的进风口连通，且第一冷却区通过三次风管与分解炉4的进风口连通，第一冷却区与制氧设备12连通，通过制氧设备12可向第一冷却区通入纯氧对篦冷机3内的水泥熟料进行冷却，换热后的高温纯氧，一部分随着二次风通通入回转窑2中，一部分跟随三次风通入分解炉4中，供回转窑2、分解炉4中的燃料进行燃烧，由于通入的是纯氧，没有CO₂循环，分解炉4、回转窑2内氧气浓度高，为燃烧创造更好的条件，有利于燃烧，特别是低品位燃料，产生的CO₂浓度更高。分解炉4中燃料在燃烧时会产生大量的热，从而使分解炉4内的生料分解成热生料，同时产生大量含有CO₂的高温烟气，高温烟气带着热生料进入多级纯氧预热器5内，高温烟气对多级纯氧预热器5内的生料进行预热；第二冷却区通过空气送风管29与多级空气总进风口连通，同时第二冷却区外部连通有若干鼓风机13；

多级纯氧预热器5中的多级纯氧热生料出料口与空气送风管29连通，多级空气预热器6中的多级空气热生料出料口与烟室1连通，鼓风机13将大量空气送入第二冷却区内与水泥熟料换热，换热后的高温空气通过空气送风管29、多级空气总进风口进入多级空气预热器6中，与此同时从分解炉4进入到多级纯氧预热器5中的热生料，通过多级纯氧热生料出料口排入空气送风管29中，并被空气送风管29中通入的高温空气一同带入多级空气预热器6中，刚从篦冷机3中换热出的高温空气，其内部CO₂浓度很低，而且温度在800-1000度之间，足够热生料中的CaCO₃进行分解，因此空气送风管29形成了一个相当于具有低CO₂压力环境的第二分解炉，热生料中没有分解的CaCO₃能够在从空气送风管29送入多级空气预热器6过程中进行进一步分解，然后分解后的热生料随着高温空气进入多级空气预热器6内，并通过多级空气热生料出料口送至烟室1中，然后通入回转窑2内进行煅烧生成水泥熟料，由于CaCO₃分解率大幅提高，将CaCO₃分解率大幅提高，保证热生料的纯度，继而保证后续水泥熟料的生产质量。同时高温空气会对多级空气预热器6内的生料进行预热，从而将空气的高温真正应用到了水泥烧成系统中，避免这部分的高温被浪费。

本实施例中，如图1至图2所示，篦冷机3的中低温区包括通入空气的第三冷却区，第三冷却区与第一冷却区、第二冷却区均不连通，第三冷却区与鼓风机13连通管。第三冷却区主要是对中温区和低温区内的水泥熟料进行冷却，水泥熟料在经过篦冷机3前端的第一冷却区、第二冷却区的冷却，温度实际已经降低了不少，因此第三冷却区内换热后的空气热量不足，因此并不通入多级空气预热器6，但也并不直接排放，而是通入低温废气利用系统9中，以避免这部分热量的浪费，提高换热后的空气热量利用率。

如图1所示，本实施例中，多级纯氧总出风口与二氧化碳捕集提纯系统7之间设置有热量交换器10，虽然高温烟气与生料进行换热后，损失了一部分热量，但实际上换热后的烟气扔具有不少热量，一方面高温烟气不利于CO₂的提纯回收，另一方面如果不加以利用，无疑是一种浪费，通过设置热量交换器10可进一步将烟气中的热量换出，然后用作其他地方。

进一步，本实施例中，余热利用系统8出气口连通有原料燃料烘干系统11，经过余热利用系统8利用后的中低温空气，可以通入原料燃料烘干系统11中，对原料、燃料进行初步的预热，有利于后续的水泥熟料烧成使用，降低设备的能耗。同时热量交换器10也与原料燃料烘干系统11连通，冷空气进入热量交换器10内进行换热，换热后的热空气从热量交换器10直通入原料燃料烘干系统11中，充分利用了高温烟气最后的热量。

本实施例中，如图1至图2所示，多级纯氧预热器5采用了六级预热器，包括依次连通的A1旋风分离器、A2旋风分离器17、A3旋风分离器18、A4旋风分离器19、A5旋风分离器20和A6旋风分离器21。

其中多级纯氧总生料进料口、多级纯氧总出风口设置在A1旋风分离器上，A1旋风分离器的生料出料口与A2旋风分离器17的生料进料口连通，A1旋风分离器的进风口与A2旋风分离器17的出风口连通；

A2旋风分离器17的生料出料口与A3旋风分离器18的生料进料口连通，A2旋风分离器17的进风口与A3旋风分离器18的出风口连通；

A3旋风分离器18的生料出料口与A4旋风分离器19的生料进料口连通，A3旋风分离器18的进风口与A4旋风分离器19的出风口连通；

A4旋风分离器19的生料出料口与A5旋风分离器20的生料进料口连通，A4旋风分离器19的进风口与A5旋风分离器20的出风口连通，多级纯氧总生料出料口设置在A5旋风分离器20上，多级纯氧总生料出料口与分解炉4的进料口连通；

A5旋风分离器20的进风口与A6旋风分离器21的出风口连通，多级纯氧总进风口、多级纯氧热生料出料口设置在A6旋风分离器21上，多级纯氧总进风口与分解炉4的出风口连通，多级纯氧热生料出料口与空气送风管29连通。

进一步，本实施例中，A1旋风分离器包括并联设置的A11旋风分离器15和A12旋风分离器16，A11旋风分离器15和A12旋风分离器16均与生料供料设备14连通，以提高生料的进料量和进料速度。

本实施例中，如图1至图2所示，多级空气预热器6采用了六级预热器，包括依次连通的B1旋风分离器、B2旋风分离器24、B3旋风分离器25、B4旋风分离器26、B5旋风分离器27和B6旋风分离器28。

其中多级空气总生料进料口、多级空气总出风口设置在B1旋风分离器上，B1旋风分离器的生料出料口与B2旋风分离器24的生料进料口连通，B1旋风分离器的进风口与B2旋风分离器24的出风口连通；

B2旋风分离器24的生料出料口与B3旋风分离器25的生料进料口连通，B2旋风分离器24的进风口与B3旋风分离器25的出风口连通；

B3旋风分离器25的生料出料口与B4旋风分离器26的生料进料口连通，B3旋风分离器25的进风口与B4旋风分离器26的出风口连通；

B4旋风分离器26的生料出料口与B5旋风分离器27的生料进料口连通，B4旋风分离器26的进风口与B5旋风分离器27的出风口连通，多级空气总生料出料口设置在B5旋风分离器27上，多级空气总生料出料口与分解炉4的进料口连通；

B5旋风分离器27的进风口与B6旋风分离器28的出风口连通，多级空气总进风口、多级空气热生料出料口设置在B6旋风分离器28上，多级纯氧总进风口通过空气送风管29与篦冷机3的第二冷却区连通，多级空气热生料出料口与烟室1连通。

进一步，本实施例中，B1旋风分离器包括并联设置的B11旋风分离器22和B12旋风分离器23，B11旋风分离器22和B12旋风分离器23均与生料供料设备14连通，以提高生料的进料量和进料速度。

本实施例中，如图1至图2所示，分解炉4的中部设有第一进料口、第三进料口，分解炉4的底部设有第二进料口、第四进料口，第一进料口、第二进料口与多级纯氧预热器5的多级纯氧总生料出料口连通，第三进料口、第四进料口与多级空气预热器6的多级空气总生料出料口连通，从而根据分解炉4内部中部、底部的温度场状况进行分开供料。

本实施例提供了一种水泥熟料制备方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：

S1、将生料送入多级纯氧预热器5内，生料在多级纯氧预热器5内与分解炉4产生的高温烟气进行换热分离，并得到预热后的生料；

S2、预热后的生料从多级纯氧预热器5的多级纯氧总生料出料口进入到分解炉4内，分解炉4内的燃料燃烧释放出大量热量供生料分解，并得到热生料；

S3、热生料跟随分解炉4内的高温烟气，通过分解炉4的出风口以及多级纯氧预热器5的多级纯氧总进风口，进入到多级纯氧预热器5内，高温烟气和热生料分离，高温烟气对通入多级纯氧预热器5内的生料进行预热，分离高温烟气的热生料并通过多级纯氧预热器5的多级纯氧热生料出料口进入空气送风管29内，在空气送风管29内的高温空气带动下送入多级空气预热器6内，然后热生料分离并从多级空气预热器6内进入烟室1，然后通入回转窑2中，在回转窑2内煅烧形成水泥熟料；

S4、水泥熟料由回转窑2出口进入篦冷机3，并依次经过第一冷却区和第二冷却区进行换热，第一冷却区内换热后的高温纯氧一部分通过二次风通入回转窑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通过烟室1进入分解炉4内，另一部分高温纯氧通过三次风直接进入分解炉4内供燃料燃烧，并产生高温烟气，高温烟气对多级纯氧预热器5内的生料进行预热，与生料换完热后的高温烟气从多级纯氧预热器5的多级纯氧总出风口排入二氧化碳捕集提纯系统7中进行提纯和回收；

第二冷却区内换热后的高温空气通入空气送风管29中，空气送风管29内的高温空气将从多级纯氧预热器5的多级纯氧热生料出料口排出的热生料携带进入多级空气预热器6中，高温空气中携带的热生料分离并从多级空气预热器6进入烟室1中，继而通入回转窑2内，与此同时向多级空气预热器6内通入生料，高温空气对通入多级空气预热器6的生料进行预热，与生料换完热后的高温空气从多级空气预热器6排入余热利用系统8中；

S5、多级纯氧预热器5内、多级空气预热器6内的预热完的生料均通入分解炉4内进行分解，然后重复S1至S4步骤直至完成水泥熟料所需量。

本实施例中，通入第三冷却区内的空气在与水泥熟料换热后，直接通入低温废气利用系统9中进行换热利用。

本实施例中，从多级纯氧预热器5多级纯氧总出风口排出的烟气，与通入热量交换器10内的冷空气进行换热，换热后的烟气继续通入二氧化碳捕集提纯系统7中进行提纯和收集。

本实施例中，从多级空气预热器6多级空气总出风口排出的空气，进入余热利用系统8之后进行换热，换热后的中低温空气进入原料燃料烘干系统11内，对原料、燃料进行预热，冷空气进入热量交换器10内换热形成热空气，热空气也通入原料燃料烘干系统11内供余热利用。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，包括烟室、回转窑、篦冷机、分解炉、二氧化碳捕集提纯、余热利用系统、相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器；

所述烟室、所述回转窑以及所述篦冷机依次连通；

所述多级纯氧预热器包括多级纯氧总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级纯氧总生料出料口、与所述分解炉的出风口连通的多级纯氧总进风口、与所述二氧化碳捕集提纯系统连接的多级纯氧总出风口以及多级纯氧热生料出料口；

所述多级空气预热器包括多级空气总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级空气总生料出料口、多级空气总进风口、与所述余热利用系统连接的多级空气总出风口以及与所述烟室连通的多级空气热生料出料口；

所述篦冷机的高温区包括通入纯氧的第一冷却区、通入空气的第二冷却区，所述第一冷却区、所述第二冷却区从所述篦冷机的进料口到出料口依次设置且相互独立，所述第一冷却区与所述回转窑的进风口连通，且所述第一冷却区通过三次风管与所述分解炉的进风口连通，所述第二冷却区与所述多级空气总进风口通过空气送风管连通，所述多级纯氧热生料出料口与所述空气送风管连通。

2.根据权利要求1所述的一种纯氧燃烧水泥烧成系统，其特征在于，所述篦冷机的中低温区包括通入空气的第三冷却区，所述第三冷却区与低温废气利用系统连通。

3.根据权利要求1所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述多级纯氧总出风口与所述二氧化碳捕集提纯系统之间设置有热量交换器。

4.根据权利要求3所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述余热利用系统出气口连通有原料燃料烘干系统，所述热量交换器与所述原料燃料烘干系统连通。

5.根据权利要求1所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述多级纯氧预热器包括依次连通的A1旋风分离器、A2旋风分离器、A3旋风分离器、A4旋风分离器、A5旋风分离器和A6旋风分离器，所述多级纯氧总生料进料口、所述多级纯氧总出风口设置在所述A1旋风分离器上，所述多级纯氧总生料出料口设置在所述A5旋风分离器上，所述多级纯氧总进风口、所述多级纯氧热生料出料口设置在所述A6旋风分离器上。

6.根据权利要求5所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述A1旋风分离器包括并联设置的A11旋风分离器和A12旋风分离器。

7.根据权利要求1所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述多级空气预热器包括依次连通的B1旋风分离器、B2旋风分离器、B3旋风分离器、B4旋风分离器、B5旋风分离器以及B6旋风分离器，所述多级空气总生料进料口、所述多级空气总出风口设置在所述B1旋风分离器上，所述多级空气总生料出料口设置在所述B5旋风分离器上，所述多级空气总进风口、所述多级空气热生料出料口设置在所述B6旋风分离器上。

8.根据权利要求7所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述B1旋风分离器包括并联的B11旋风分离器和B12旋风分离器。

9.根据权利要求1所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，所述分解炉的中部设有第一进料口、第三进料口，所述分解炉的底部设有第二进料口、第四进料口，所述第一进料口、所述第二进料口与所述多级纯氧总生料出料口连通，所述第三进料口、所述第四进料口与所述多级空气总生料出料口连通。

10.一种水泥熟料制备方法，采用了如权利要求1-9任意一项所述的一种低CO₂分压环境水泥烧成系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将生料送入所述多级纯氧预热器内，生料在所述多级纯氧预热器内与所述分解炉产生的高温烟气进行换热分离，并得到预热后的生料；

S2、预热后的生料从所述多级纯氧预热器进入到所述分解炉内，所述分解炉内燃料燃烧释放出大量热量供生料分解，并得到热生料；

S3、所述热生料跟随所述分解炉内的高温烟气进入到所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器，所述高温烟气对通入所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，所述高温烟气携带的热生料分离并通过所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器进入所述空气送风管，并通过所述空气送风管进入所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器，然后热生料分离并从所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料；

S4、所述水泥熟料由所述回转窑出口进入篦冷机，并依次经过第一冷却区和第二冷却区进行换热，所述第一冷却区内换热后的高温纯氧分别通入所述回转窑内和所述分解炉内供燃料燃烧，所述分解炉内燃烧时产生高温烟气，所述高温烟气对所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温烟气从所述多级纯氧预热器排入所述二氧化碳捕集提纯系统中；所述第二冷却区内换热后的高温空气通入所述空气送风管内，所述空气送风管内的高温空气将热生料携带进入所述多级空气预热器中，所述高温空气中携带的热生料分离并从所述多级空气预热器进入回转窑内，与此同时向所述多级空气预热器内通入生料，所述高温空气对通入所述多级空气预热器的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温空气从所述多级空气预热器排入所述余热利用系统中；

S5、所述多级纯氧预热器内、所述多级空气预热器内的预热完的生料均通入所述分解炉内进行分解，然后重复S1至S4步骤直至完成水泥熟料所需量。

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