CN115520867B - 一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，属于白灰窑烟气二氧化碳回收技术领域，所述方法包括：将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体；将所述含CO2的混合气体进行除尘，后纯化，得到CO2气体。该方法通过将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，且，所述焙烧的整体过程中处于完全燃烧状态，使得煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的二氧化碳的量增加，从而有效提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
Description
技术领域
本申请涉及白灰窑烟气二氧化碳回收技术领域，尤其涉及一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法。
背景技术
白灰窑烟气中的CO2主要来源于煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的，两个反应主要发生在煅烧分解阶段。目前，白灰窑使用低热值高炉煤气作为燃料，通过煅烧后烟气中产生的CO2浓度仅为16％，浓度较低。
发明内容
本申请提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，以解决现有白灰窑烟气中二氧化碳回收方法中存在的二氧化碳浓度低的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，所述方法包括：
将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体；
将所述含CO2的混合气体进行除尘，后纯化，得到CO2气体；
其中，所述焙烧的整体过程中按照预设空燃比进行，且，处于完全燃烧状态。
进一步地，所述焙烧的整体过程中预设空燃比为0.8-0.9。
进一步地，在所述除尘过程中，所述含CO2的混合气体的入口温度≤190℃。
进一步地，以质量分数计，含CO2的所述混合气体中CO2含量≥21％。
进一步地，所述白灰窑本体中均匀间隔设置有若干排煤气环管，且，每排煤气环管相应设置有助燃空气环管。
进一步地，所述煤气环管的排数为3～5排。
进一步地，所述煤气环管的排数为4排。
进一步地，所述白灰窑本体中设置有中心烧嘴。
进一步地，所述将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体，具体包括：
将石灰石原料加入白灰窑中，后进行预热和焙烧，得到含CO2的混合气体。
进一步地，所述预热后煤气的温度≥220℃，所述预热后助燃空气的温度≥260℃。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，该方法通过将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，且，所述焙烧的整体过程中按照预设空燃比进行，且，处于完全燃烧状态，使得煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的二氧化碳的量增加，从而有效提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请实施例提供的一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中白灰窑装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
白灰窑烟气中的CO2主要来源于煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的，两个反应主要发生在煅烧分解阶段。如下列反应式所示：
目前，白灰窑使用低热值高炉煤气作为燃料，通过煅烧后烟气中产生的CO2浓度仅为16％，浓度较低。
现有白灰窑烟气二氧化碳回收技术中变压吸附法(PSA)做为回收二氧化碳的方法在工业应用较为普遍，而白灰窑尾气中存在一定粉尘、H2O、SO2、HCl等，且尾气温度在200℃左右，回收二氧化碳前需要将烟气的粉尘、H2O、SO2、NOX、HCl等杂质气体脱除，并将尾气温度降低到≤40℃，目前采取的工艺是先布袋除尘，再通过换热器降温到≤40℃，再利用分子筛、氧化铝等进行脱除H2O、SO2、HCl等杂质气体。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
第一方面，本申请提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，如图1所示，包括：
将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体；
将所述含CO2的混合气体进行除尘，后纯化，得到CO2气体；
其中，所述焙烧的整体过程中按照预设空燃比进行，且，处于完全燃烧状态。
本申请实施例提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，该方法通过将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，其中，所述焙烧的整体过程中按照预设空燃比进行，且，处于完全燃烧状态，使得煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的二氧化碳的量增加，从而有效提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
本申请中，将所述含CO2的混合气体进行除尘后的纯化过程可按照现有白灰窑烟气二氧化碳回收技术中工艺进行，如可将高温煅烧石灰石过程中产生的含二氧化碳的烟气进行除尘后，依次进行降温、脱水、脱硫、脱硝、PSA(Pressure Swing Absorb变压吸附，简称PSA)回收、TSA(变温吸附技术)精脱水、加压、液化等过程；具体可为：将高温煅烧石灰石过程中产生的含二氧化碳的烟气进行除尘后，然后进入窑气冷却器，降温后去TSA深度净化塔(2个)脱除其中的水、NOX和SO2，净化后的气体进入PSA(12个)进行CO2提浓，当CO2气体浓度达到94％左右时，对CO2进行加压液化提纯达到99.8％以上。又比如可按照现有技术(中国专利CN202121713472.3)公开内容进行除尘后的含CO2的混合气体进行纯化，本申请文件对此部分内容不做重复赘述。
本申请中，在一些具体实施例中，如图2所示的白灰窑装置的结构示意图，利用第1、3、4排烧嘴及中心烧嘴本身欠氧燃烧特性、第2排烧嘴本身属于过氧燃烧特性，同时配合炉内大量冷却风的参与燃烧，通过降低系统的空燃比，使其炉内形成煤气完全燃烧状态，又可称为所述焙烧的整体过程中处于完全燃烧状态。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述焙烧的整体过程中预设空燃比为0.8-0.9。
相较于现有白灰窑内焙烧过程中的空燃比(1.05左右)，本申请中控制所述焙烧的整体过程中预设空燃比为0.8-0.9，使整个焙烧过程处于完全燃烧状态，使得煤气和空气的燃烧以及石灰石高温分解产生的二氧化碳的量增加，从而有效提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
作为本申请实施例的一种实施方式，在所述除尘过程中，所述含CO2的混合气体的入口温度≤190℃。
相较于现有白灰窑烟气二氧化碳回收技术中(白灰窑除尘器入口温度≥220℃)，本申请，在所述除尘过程中，所述含CO2的混合气体的入口温度≤190℃。在一些具体实施例中，使得白灰窑除尘器入口温度从220℃降低至190℃，从而减少外界空气混入除尘器内，提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
作为本申请实施例的一种实施方式，以质量分数计，含CO2的所述混合气体中CO2含量≥21％。
本申请中，以质量分数计，含CO2的所述混合气体中CO2含量≥21％，即将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧后所得到的含CO2的混合气体中CO2浓度从现有技术的16％提升至≥21％，显著提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述白灰窑本体中均匀间隔设置有若干排煤气环管，且，每排煤气环管相应设置有助燃空气环管。
本申请中，所述白灰窑本体中均匀间隔设置有若干排煤气环管，且，每排煤气环管相应设置有助燃空气环管，来控制焙烧的整体过程中空燃比，使得所述焙烧的整体过程中处于完全燃烧状态。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述煤气环管的排数为3～5排。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述煤气环管的排数为4排。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述白灰窑本体中设置有中心烧嘴。
本申请中，在一些具体实施例中，所述煤气环管的排数为4排，如图2所示，白灰窑本体配备4排煤气环管并对应4排助燃空气环管，煤气环管和助燃空气环管依次分布，为了保证煅烧均匀在窑内设有中心烧嘴，通过增加空气系数使第二排达到过氧燃烧状态，采用提高煤气系数使得其余三排达到欠氧燃烧技术，通过以上操作将系统空燃比由1.05降至0.8-0.9，使整个焙烧过程处于欠氧燃烧状态，通过对焙烧系统得优化，降低了窑内温度，使得白灰窑除尘器入口温度从220℃降低至190℃。
本申请中，在一些具体实施例中，优化除尘系统，减少外界空气吸入。首先，除尘器入口温度降低后，拆除窑顶除尘器管道保温设施，增加过程温降，除尘器配冷风阀门开度从100％降低至20％；其次，将窑顶加料得两个除尘点位(受料斗和布料仓)的除尘管道路由改至成品除尘器；第三，将窑底排料储灰仓得除尘点位管道路由改至成品除尘器。通过以上措施减少了外界空气混入窑顶除尘器内从而稀释烟气中CO2含量。
本申请中，白灰窑本体除上述如排煤气环管、助燃空气环管、除尘系统等额外限定之外，其余结构部件与现有白灰窑装置相同。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体，具体包括：
将石灰石原料加入白灰窑中，后进行预热和焙烧，得到含CO2的混合气体。
作为本申请实施例的一种实施方式，所述预热后煤气的温度≥220℃，所述预热后助燃空气的温度≥260℃。
本申请中，在一些具体实施例中，为提高燃烧效果，利用白灰窑燃烧产生的高温烟气通过换热器将进入窑内的煤气和助燃空气分别进行预热，将低热值煤气温度升高至220℃及以上，将助燃空气温度升高至260℃及以上，并在预热后的煤气和助燃空气管道增加保温设施，减少过程温降，保证了燃烧效果，从而提高了白灰窑烟气中二氧化碳浓度。
综上所述，本申请实施例提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，至少具有下述有益效果：
(1)对预热后的煤气和助燃空气管道增加保温设施，减少过程温降，保证了燃烧效果；
(2)通过调整煤气和助燃空气系数，降低空燃比，使整个煅烧过程处于欠氧燃烧状态；
(3)降低除尘器入口温度，减少除尘器配冷风阀门开度，减少外界空气混入除尘器内；
(4)优化了除尘系统，拆除除尘管道保温设施并将窑顶入料点和窑底排料点得除尘管道路由改至成品除尘器上，减少了外界空气混入窑顶除尘器内。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
实施例1
本例提供了一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，所述方法包括：
将5000kg的高钙石灰石原料由窑前仓通过电振放入上料小车内，上料小车以6斗/小时的速度将高钙石灰石原料送至窑顶旋转布料内，高钙石灰石原料经过旋转布料器均匀的进入窑内，后利用高钙石灰石原料在窑内的预热带经过500度左右的高温烟气进行预窑内的煤气和助燃空气分别进行预热至220℃和260℃，后焙烧(850℃高温下焙烧)，得到含CO2的混合气体；
将所述含CO2的混合气体进行除尘，后纯化，得到CO2气体；
其中，所述焙烧的整体过程中处于完全燃烧状态；具体来说：所述焙烧的整体过程中空燃比为0.85；在所述除尘过程中，所述含CO2的混合气体的入口温度为190℃；如图2所示，所述白灰窑本体中均匀间隔设置有4排煤气环管，且，每排煤气环管相应设置有助燃空气环管，所述白灰窑本体中设置有中心烧嘴。
本例中，以质量分数计，焙烧后的含CO2的混合气体中CO2浓度为30％；采用现有技术对CO2进行加压液化提纯达到99.8％以上。
本例相较于现有白灰窑烟气二氧化碳回收技术(白灰窑本体中未均匀间隔设置有4排煤气环管，且，每排煤气环管未相应设置有助燃空气环管，即为常规白灰窑装置；空燃比1.05)中煅烧后烟气中产生的CO2浓度仅为16％，得到了显著提高。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，其特征在于，所述方法包括：
将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体；
将所述含CO2的混合气体进行除尘，后纯化，得到CO2气体；
其中，所述白灰窑本体中均匀间隔设置有3-5排煤气环管，且，每排煤气环管相应设置有助燃空气环管，所述白灰窑本体中设置有中心烧嘴，所述焙烧的整体过程中按照预设空燃比为0.8-0.9进行，且，处于完全燃烧状态，使得白灰窑除尘器入口温度从220℃降低至190℃，除尘器入口温度降低后，拆除窑顶除尘器管道保温设施，增加过程温降，除尘器配冷风阀门开度从100％降低至20％；将窑顶加料的受料斗和布料仓的除尘管道路由改至成品除尘器；将窑底排料储灰仓的除尘点位管道路由改至成品除尘器。
2.根据权利要求1所述的提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，其特征在于，以质量分数计，含CO2的所述混合气体中CO2含量≥21％。
3.根据权利要求1所述的提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，其特征在于，所述煤气环管的排数为4排。
4.根据权利要求1所述的提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，其特征在于，所述将石灰石原料加入白灰窑中进行焙烧，得到含CO2的混合气体，具体包括：
将石灰石原料加入白灰窑中，后进行预热和焙烧，得到含CO2的混合气体。
5.根据权利要求4所述的提高白灰窑烟气中二氧化碳浓度的方法，其特征在于，所述预热后煤气的温度≥220℃，所述预热后助燃空气的温度≥260℃。
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