CN116199435A - 一种煅烧石灰石并回收co2的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于石灰生产技术领域，尤其是一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法。本发明具体步骤如下：S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体，向窑体内通入CO₂热风预热静置的石料，预热后的CO₂混合烟气排入烟气排烟管道；S2、石料煅烧：提高CO₂热风温度对预热后的石灰石进行煅烧；煅烧后的CO₂混合烟气排入烟气排烟管道；S3、石灰冷却：冷却风通过进风室进入窑体，对石灰成品进行冷却，冷却废风进入进风室排入冷却废风排风管道，石灰冷却后获得石灰成品。本发明提供了一种静态煅烧、侧面进风以及双面交替加热的石灰制备方法和回收CO₂的方法，不仅提高了制备石灰的活性度和钙含量，同时又解决了现有石灰生产中含CO₂烟气直接排放、粉化率高等问题。

Description

一种煅烧石灰石并回收CO2的方法

技术领域

本发明属于石灰生产技术领域，尤其涉及一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法。

背景技术

石灰即氧化钙（CaO），广泛应用于钢铁工业、电石工业、氧化铝工业、耐火材料等工业，也是这些大规模工业领域所必需的生产原料之一，例如在冶金工业中，每生产1吨钢需要约100-150公斤的冶金石灰。制取石灰的主要原料是石灰石，石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO₃），石灰石中的碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的基本反应式是CaCO₃+热量→CaO＋CO₂↑。为了使这个反应达到工业化生产的反应速度，并有较高的CaCO₃分解效率，常规石灰窑一般采用燃烧烟气煅烧石灰石，窑内煅烧温度一般保持在1050℃～1250℃范围之内。

石灰制备过程为预热、煅烧、冷却三个工序步骤，常规方法是：石灰石从窑体上部向下移动，高温烟气或与石料移动方向相反（逆流加热）、或与石料移动方向一致（并流加热），在石料移动过程中加热和煅烧石灰石，石灰石受热分解为高温的石灰并释放出CO₂，高温石灰移动到窑底，被从下部进入窑体的冷却风冷却为成品石灰（生石灰）；由CO₂、燃烧烟气、冷却风混合成的混合气进入窑体上部，完成对石料预热后降温从窑体上部排出。

目前竖窑工艺都是在石料移动过程中进行加热煅烧的，一方面，随着石灰石分解成CO₂和石灰，因为石灰强度远低于石灰石，这就不可避免地造成石灰在下移冷却过程中粉碎，从而增加了石灰粉化率，一般竖窑的成品粉化率达到10%，采用回转窑制备石灰时粉化率更高，一般会达到15%或者更高。在钢铁行业，粉化的石灰虽然品质较高但不能用于转炉，只能用于烧结工序，这就造成了优质原料的资源浪费；且由于石料孔隙的均布程度会随石料移动发生变化进而影响煅烧质量；采用“逆流加热”方式煅烧石灰石的方法很难获高质量石灰，石灰高活性度一般只有280ml-330ml（石灰活性度是表征生石灰水化反应速度的一个指标，即在足够时间内，以中和生石灰消化时产生的Ca（OH）₂所消耗的4mol／L盐酸的毫升数表示）；采用“并流加热”方法煅烧石灰石的石灰窑，主要以双膛窑和套筒窑为代表，但是其石灰高活性度也只能达到360ml-380ml左右，即达到“特级石灰”（参照YB/T 042-2014《冶金石灰》），但这个指标距离理论目标还有较大差距（在100%CaO下活性度的理论值是446.5ml）；另一方面，在石料移动过程中进行加热煅烧的方法限制了竖窑产能，实际上是增加了竖窑运行成本，目前套筒窑和双膛窑的最大产量被局限在600吨/天左右。

对于回转窑生产工艺，回转窑滚筒内物料处于翻滚状态，虽然加热效率与均匀性较好，但存在滚筒结构有泄露、热损耗大、石灰碎末较多等不足，不可避免的影响了石灰的煅烧质量；且冷却石灰后的冷却废风、煅烧烟气与石灰石释放的CO₂在窑内即自然混成一体，形成低CO₂含量（＜30%）的混合气，由于难于从这种混合气中捕集CO₂，目前均是将这种混合气直接排入大气，导致环境不利；虽然近年已经开发了对这种混合气进行CO₂捕集的技术，但其投资与运行成本极高，严重影响企业经济效益，推广利用价值不高。

中国专利（公开号CN103979806A）公开了一种二氧化碳回收室式竖式石灰窑。该技术利用燃烧室隔墙的热辐射加热石灰石，该技术虽然克服了常规石灰煅烧技术中冷却气、烟气与石灰石分解出CO₂混为一体、CO₂浓度低、不利于CO₂捕集、回收的问题。但是，这种依靠隔离墙热辐射加热石灰石的方法，存在与隔离墙距离远的石灰石温度低、与隔墙距离近的石灰石温度高，从而存在石灰石受热不均，过烧和欠烧程度大，石灰质量低等问题。

另外，燃烧烟气完成煅烧后的煅烧烟气，以及冷却风冷却石灰后的冷却废风都带有较高温度的余热，通常处理的方法是：一是部分冷却废风直接用于二次燃烧的助燃空气，或者利用换热器预热助燃空气。这些常规方法的弊端包括：燃料在窑内进行二次燃烧，很容易出现燃烧不完全的情况，造成燃料浪费，增加排放烟气污染物；煅烧烟气余热通常用于预热上部的石料，或者利用换热器预热助燃空气。这些常规方法有以下弊端：一是煅烧烟气和冷却废风的温度波动较大，进而造成助燃空气温度波动较大，这会严重地影响燃烧效果，容易造成不完全燃烧，二是常规石灰制备装置通常不预热煤气，造成余热过剩排放，增加能耗，三是利用换热器预热煤气时，也存在与预热助燃空气一样的问题，影响余热利用效果。

因此，亟需一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本发明提供一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法。本发明可对窑体内石料均匀加热，提高煅烧效率，同时低成本捕集高浓度的CO₂。

为实现上述目的之一，本发明采用以下技术方案：

一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，该方法包括煅烧石料的窑体，窑体包括料室和风室，方法的具体步骤如下：

S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体，向料室内通入CO₂热风，使得CO₂热风经过静置的石料并预热石料，预热石料后的CO₂混合烟气排入预热烟气排烟管道，石料达到预热温度后，进入步骤S2；

S2、石料煅烧：向料室内再次通入提高温度后的CO₂热风，使得CO₂热风经过静置的石料并对预热后的石料进行煅烧；煅烧石料后的CO₂混合烟气排入煅烧烟气排烟管道；

S3、石灰冷却：向料室内通入冷却风，对煅烧后静置的石灰进行冷却，冷却废风通过风室的排风室排入冷却废风排风管道，石灰冷却后获得石灰成品；

S4：排料后，打开上料机构，将石料装入料室，装料完成、关闭上料机构，然后进入S1，循环上述操作；

步骤S1中的CO₂混合烟气和步骤S2中的CO₂混合烟气排入烟气排烟管道经余热回收和CO₂收集处理后，一部分CO₂混合烟气被回收利用，另一部分CO₂混合烟气再次进入加热单元供下一次石灰石煅烧工序使用。

优选的，风室由设置在料室两侧的进风室和排风室组成，进风室与CO₂热风进风管道连通。

优选的，成品石灰排出完成后，先关闭窑体的排料机构的通道阀门，打开上料机构的通道阀门，通过上料机构为石灰窑装料，装料完毕后关闭上料机构的通道阀门；

在石灰石完成煅烧后，关闭进风室的CO₂热风进风管道上的阀门和排风室的煅烧烟气排烟管道上的阀门；当石灰完成冷却后，关闭冷却废风排风管道上的阀门和冷却风进风管道上的阀门，再打开窑体下部的排料机构的通道阀门，通过排料机构为料室卸料，卸料完毕后关闭排料机构的通道阀门。

优选的，加热单元包括热载体加热装置，步骤S1中CO₂热风的温度为500℃-850℃；步骤S2中CO₂热风的温度为1050℃-1250℃。

优选的，步骤S1中预热后的CO₂混合烟气和步骤S2中煅烧后的CO₂混合烟气排入烟气排烟管道后，依次经过蓄能器、换热器、除尘装置，一部分CO₂混合烟气被回收，一部分进入加热单元中，换热器用于对加热单元的煤气和助燃空气进行预热升温。

优选的，预热后的CO₂混合烟气和煅烧后的CO₂混合烟气经过换热器预热助燃空气，且助燃空气预热升温后的温度为150℃-600℃；冷却废风经过换热器预热煤气，且煤气预热升温后的温度为150℃-300℃。

优选的，当采用竖高窑型时，预热CO₂热风和煅烧CO₂热风采用与装排料垂直的方向对石灰窑里的静态石料进行预热和煅烧，采用这种侧面加热方式可以降低加热过风厚度，在采用单面加热的时候过风厚度一般不超过500mm-1000mm。

优选的，预热风和煅烧风采用双面加热方式，优选双面交替加热方式，采用这种侧面加热、双面交替加热方式可以是降低石料温差。

优选的，步骤S3中的冷却废风排入冷却废风排风管道经过余热回收和CO₂收集处理后，进入排风主管道排出。

优选的，该方法包括利用两座及两座以上的窑体联动实现连续生产。

优选的，包括如下步骤：

S1、A窑煅烧：在鼓风机的作用下，来自加热单元的CO₂热风经过进风室进入A窑的料室内，完成对静置的石灰石煅烧，A窑排出的煅烧后CO₂混合烟气通过煅烧烟气排烟管道进入预热风主管道，煅烧完成后，A窑再进行下一工序；

S2、B窑预热：将来自A窑的煅烧后CO₂混合烟气经过进风室进入B窑，为B窑静置的石料预热，完成预热后，B窑排出的预热后CO₂混合烟气通过预热烟气排烟管道进入热风中间管，经过第一余热回收装置后，一部分被储气罐回收，一部分预热后CO₂混合烟气进入加热单元，预热完成后B窑再进行下一工序；

S3、C窑冷却：在冷却风机的作用下，冷却风经过进风室进入C窑，对石灰成品进行冷却，C窑排出的冷却废风通过冷却废风排风管道进入排风主管道，经过第二余热回收装置后，进入烟囱排出，冷却完成后再进行卸料和装料，C窑进行下一工序。

优选的，包括如下步骤：

S1、A窑加热煅烧：打开A窑的CO₂热风进风管道上的阀门和煅烧烟气排烟管道上的阀门，热风输送主管内引入CO₂热风，对A窑内静置的石料进行加热煅烧操作，煅烧后的CO₂混合烟气通过煅烧烟气排烟管道进入预热风主管道；

S2、B窑石料预热：打开B窑的CO₂热风进风管道上的阀门和预热烟气排烟管道上的阀门，从预热风主管道引入煅烧后的CO₂混合烟气，对B窑内静置的石料进行预热，在烟气引风机的作用下，B窑预热后的CO₂混合烟气进入热风中间管，经过第一余热回收装置，一部分烟气被回收输送进CO₂储气罐，其余烟气在CO₂煅烧循环风鼓风机的作用下进入热载体加热装置；

S3、C窑石灰冷却：打开与C窑连接的冷却废风排风管道上的阀门和冷却风进风管道上的阀门，在冷却风机的作用下，冷却风进入冷却风总管道，再经冷却风进风管道进入C窑冷却已经完成煅烧分解的石灰，冷却废风经排风室排出窑体进入排风主管道，冷却废风的余热经过第二余热回收装置用于预热煤气，换热后的冷却废风降温在排烟引风机的作用下进入烟囱排放；

S4、打开D窑下部的排料机构的通道阀门，通过排料机构为D窑卸料，卸料完毕后关闭排料机构的通道阀门，再打开上料机构的通道阀门，通过上料机构为D窑装料，装料完毕后关闭上料机构的通道阀门。

本发明的优点在于：

（1）本发明提供了一种静态煅烧、侧面进风以及双面交替加热的石灰制备方法和回收CO₂的方法，不仅提高了制备石灰的活性度和钙含量，同时又解决了现有石灰生产中含CO₂烟气直接排放、粉化率高等问题。

（2）当石料向下移动过程中，如果煅烧热风进风方向与石料移动方向交叉，移动的石料就会阻挡热风向料层中部流动，使得处于料层中部的石料受热不足；如果热风方向与石料移动方向相同（并流加热），石料在移动过程中造成的空隙变化会影响热风分布，进而使得石料受热不均；如果热风方向与石料移动方向相反（逆流加热），石料在移动过程中会阻挡热风向上部石料流动，造成石料上下温差较大，移动石料的空隙变化会影响热风分布，进而使得石料受热不均；总之，上述煅烧方法都会不同程度地影响煅烧效果，一部分石料受热不足就容易出现生烧（石灰石没有完全分解），而另一部分石料因为受热过多，又容易出现过烧（石灰石表面已超过分解温度，得到的石灰晶粒粗大，活性度降低）；即使是当前最先进的套筒窑和双膛窑，也很难避免这种生烧过烧现象，生过烧率一般只能达到3%；本发明中采用CO₂热风煅烧、采用石料静态煅烧的方式，石料受热均匀性得到大幅度改善，且制得的石灰活性度达到400ml以上，石灰的氧化钙含量达到93%-95%（根据YB/T 042-2014《冶金石灰》，特级石灰的活性度≥360ml，氧化钙含量≥92%）；采用石料静态煅烧的方式，石料在均匀受热下完成煅烧分解，并且没有翻滚或者移动状态，不会发生压溃粉化等现象。

（3）相比石料连续移动的竖窑工况，采用石料静态煅烧的方式，便于有效地实现窑体密封，且采用CO₂热风加热煅烧石灰石的过程中不会有空气泄露进窑体混入煅烧风；相比常规石灰窑冷却风与煅烧烟气混合排放的方法，本发明将煅烧工序与冷却工序完全分开，石灰石受热分解产生的CO₂与煅烧烟气混合，实现了CO₂煅烧循环风独立运行，在煅烧风循环通道里富集高浓度的CO₂，从而得到高浓度的CO₂烟气，且得到的CO₂烟气浓度达到90%以上；另外，相对于目前从低CO₂含量的石灰废气中捕集CO₂的技术，本发明大大降低了CO₂捕集成本。

（4）本发明石灰石在预热、煅烧过程中均处于静止状态，料层孔隙率不发生变化，极好地实现了风量、热量的均布，采用的侧向加热方法，极大地降低了石料阻损，提高了煅烧效率，降低了能耗，进而可以大幅度提高生产效率，提高生产线产能（达到600吨/天-2000吨/天）；相比石料移动过程中煅烧的各种方法，本发明几乎没有石灰粉化现象，仅通过降低粉化率就可以提高10%-15%的块料产量。

（5）应用本发明获得的石灰活性度实测值为410ml-415ml，均超过了400ml，高于行业标准的特级石灰指标（360ml）。

附图说明

图1为本发明实施例1流程示意图。

图2为本发明实施例2流程示意图。

图3为本发明实施例3流程示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-窑体、2-上料机构、3-排料机构、4-热载体加热装置、5-储气罐、6-烟囱、7-预热风管道、11-料室、12-风室、13-通风孔、14-进风室、15-排风室、16-隔离墙、010-热风输送主管、011-热风中间管、020-冷却风总管道、021-预热风主管道、030-排风主管道、110-煅烧热风管道、111-预热烟气排烟管道、120-冷却风进风管道、121-煅烧烟气排烟管道、131-冷却废风排风管道、210-冷却风机、220-烟气引风机、221-鼓风机、231-排烟引风机、301-第一余热回收装置、302-第二余热回收装置置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，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。

一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，该方式包括煅烧石料的窑体1，该工艺方式包括煅烧石料的窑体1，窑体1包括料室11和风室12，风室12由进风室14和排风室15组成，进风室14和排风室15分别设置于料室11的两侧；风室与料室11之间设置有隔离墙16，且隔离墙16上开设有通风孔13，进风室14的进风口还与CO₂热风进风管道连通，第一余热回收装置301和第二余热回收装置302均为换热器，除尘装置可为除尘器。

实施例1

如图1所示，采用一个窑体1完成石灰石煅烧工序并回收CO₂的方法，具体步骤如下：

S1、石灰窑装料：关闭所有进出窑体1的工艺风管道阀门，关闭排料机构3的通道阀门，打开上料机构2的通道阀门，为石灰窑料室11装料，装料完毕后，关闭上料机构2的通道阀门；

S2、石料预热：打开与窑体1、进风室14进风口连通的CO₂热风进风管道的阀门，来自热载体加热装置4的CO₂热风（500℃-850℃），经过CO₂热风进风管道，从进风室14的进风口进入窑体1，经过通风孔13进入料室11对静置的石料进行预热，CO₂预热烟气经过隔离墙16上的通风孔13进入另一侧的排风室15，并且从排风室15的排风口排出窑体1；

具体的，打开窑体1的进风室14的CO₂热风进风管道的阀门，打开窑体1的排风室15的预热烟气排烟管道111的阀门，在热载体加热装置4的热载体鼓风机的作用下，来自热载体加热装置4的CO₂高温热风经过管道鼓入窑体1的进风室14，并通过隔离墙16的通风孔13进入料室11预热石灰石，预热后的CO₂混合烟气经过隔离墙16上的通风孔13进入另一侧风室12，再排入预热烟气排烟管道111；

S3、石料煅烧：来自热载体加热装置4的CO₂热风提升风温到1050℃-1250℃，经过CO₂热风进风管道，从风室12进风口进入窑体1的进风室14，经过通风孔13进入料室11对静置的石料加热煅烧，煅烧后的CO₂混合烟气经过隔离墙16上的通风孔13进入另一侧的排风室15，再排入煅烧烟气排烟管道121；

S4、石灰冷却：打开与窑体1的排风室15排风口连接的工艺风通道，在冷却风机210作用下，来自冷却风总管道020的冷却风，经过冷却风进风通道120进入石灰窑的风室12，冷却风经过通风孔13进入料室11对石灰成品进行冷却，冷却废风气经过通风孔13进入另一侧的排风室15，并且从排风室15的排风口排出窑体1；冷却风的进风方向也可以是从排风室15的排风口进入窑体1，冷却废风从风室12的进风口排出窑体1；

S5、使用排料机构3将窑体1内冷却完成后的石灰排出。

进一步的，步骤S1中预热后的CO₂混合烟气排入预热烟气排烟管道111后和步骤S2中煅烧后的CO₂混合烟气排入煅烧烟气排烟管道121后，均依次经过蓄能器、换热器、除尘装置，一部分CO₂混合烟气被除尘装置回收，一部分进入加热单元中，即，进入到热载体加热装置4中加热后作为CO₂热风重新进入热风输送主管010；预热后的CO₂混合烟气和煅烧后的CO₂混合烟气经过换热器预热助燃空气，且助燃空气预热升温后的温度为150℃-600℃，冷却废风经过换热器预热煤气，且煤气预热升温后的温度为150℃-300℃。

实施例2

如图2所示，采用3个窑体1轮换进行预热、煅烧、冷却工序，完成石灰石煅烧连续生产并回收CO₂的方法，具体步骤如下：

当生产线需要A窑完成石料煅烧、B窑完成石料预热、C窑完成石灰冷却时：

S1、A窑煅烧：打开与A窑进风口连接的CO₂热风进风管道阀门，打开与A窑出风口连接的煅烧烟气排烟管道121的阀门，在鼓风机221的作用下，来自热载体加热装置4的煅烧CO₂热风（热风温度1050℃-1250℃）依次进入热风输送主管010和CO₂热风进风管道，经过进风室14进入A窑，完成对静置的石灰石煅烧，A窑排出的CO₂混合烟气经过煅烧烟气排烟管道121进入预热风主管道021；

S2、B窑预热：打开B窑与预热风主管021连接的CO₂热风进风管道阀门，打开与B窑连接的预热烟气排烟管道111的阀门，来自A窑的煅烧后CO₂混合烟气经过预热风主管021和CO₂热风进风管道进入B窑，为B窑静置的石料预热，完成预热的CO₂混合烟气排出B窑，经预热烟气排烟管道111进入热风中间管011；

S3、煅烧余热利用、回收CO₂以及循环风加热：由B窑排出的预热后CO₂混合烟气在烟气引风机220的作用下，CO₂混合烟气经过蓄能器均温后进入换热器，用于对热载体加热装置4的助燃空气进行预热升温，CO₂混合烟气换热降温后经除尘器（原理图未显示）进入CO₂储气罐5，一部分高浓度CO₂烟气被抽取回收，其余的CO₂混合烟气在热载体鼓风机221的作用下进入热载体加热装置4加热升温；来自助燃风机的助燃空气经过换热器获得升温，助燃空气预热升温后的温度为150℃-600℃，然后进入热载体加热装置4参与烧炉，因此可以有效降低煤气耗量；

S4、C窑冷却：打开C窑与冷却风总管道020连接的冷却风进风管道120阀门，打开C窑与排风主管道030连接的冷却废风排风管道131，在冷却风机210的作用下，冷却风经过冷却风进风管道120进入C窑，对窑内的石灰成品进行冷却，C窑排出的冷却废风经冷却废风排风管道131进入排风主管道030；

S5、冷却余热利用：由C窑排出的冷却废风先经过冷却废风蓄能换热单元中的蓄能器，在排烟引风机231的作用下，冷却废风经过蓄能器均温后进入换热器，用于对热载体加热装置4的煤气进行预热升温，降温后经过除尘装置（图中未画出）进入烟囱6；来自煤气管网的煤气经过换热器得到升温，煤气预热升温后的温度为150℃-300℃，进入热载体加热装置4参与烧炉。

因此，在上述步骤中，第一个周期里A窑石料煅烧分解，B窑石料预热，C窑石灰冷却、排料和装料；在第二个周期里，换成A窑石灰冷却、排料和装料，B窑石料煅烧分解，C窑石料预热；在第三个周期里，换成A窑石料预热，B窑石灰冷却、排料和装料，C窑石料煅烧分解，上述三个周期循环交替，3座石灰窑即可联动实现石料预热、煅烧分解、冷却和排料、装料。

进一步的，每座窑炉顶部有石灰石上料机构2和顶部密封装置，窑炉下部有石灰排料机构3和底部密封装置。

实施例3

如图3所示，以4座石灰窑（A、B、C、D）组成的回收CO₂的石灰制备系统为佳，其中有3座石灰窑完成预热、煅烧、冷却工序，第4座石灰窑（即，D窑）则在3座窑（A窑、B窑、C窑）完成预热、煅烧、冷却的同时完成排料和装料，具体步骤如下：

第一个周期：

①、来自热载体加热装置4加热的CO₂热风，在鼓风机221的作用下进入热风输送主管010；

②、A窑加热煅烧：打开A窑的CO₂热风进风管道上的阀门和排风室15的煅烧烟气排烟管道121上的阀门，热风输送主管010内引入CO₂热风，对A窑内静置的石料进行加热煅烧操作，煅烧后的CO₂混合烟气通过煅烧烟气排烟管道121进入预热风主管道021；

③、B窑石料预热：打开B窑的CO₂热风进风管道上的阀门和预热烟气排烟管道111上的阀门，从预热风主管道021引入煅烧后的CO₂混合烟气，对B窑内静置的石料进行预热，在烟气引风机220的作用下，B窑预热后的CO₂混合烟气进入热风中间管011，经过第一余热回收装置301，一部分烟气被回收输送进CO₂储气罐5，其余烟气在CO₂煅烧循环风鼓风机221的作用下进入热载体加热装置4中，加热后作为CO₂热风重新进入热风输送主管010；

④、C窑石灰冷却：打开与C窑连接的冷却废风排风管道131上的阀门和冷却风进风管道120上的阀门，在冷却风机210的作用下，冷却风进入冷却风总管道020，再经冷却风进风管道120进入C窑冷却已经完成煅烧分解的石灰，冷却废风经排风室15排出窑体1进入排风主管道030，冷却废风的余热经过第二余热回收装置302用于预热煤气，换热后的冷却废风降温在排烟引风机231的作用下进入烟囱6排放；

⑤、D窑排料装料：打开D窑下部的排料机构3的通道阀门，通过排料机构3为D窑卸料，卸料完毕后关闭排料机构3的通道阀门，再打开上料机构2的通道阀门，通过上料机构2为D窑装料，装料完毕后关闭上料机构2的通道阀门。

在第二个周期里，换成A窑石灰冷却，B窑石料煅烧分解，C窑排料和装料，D窑石料预热；在第三个周期里，换成A窑排料和装料，B窑石灰冷却，C窑石料预热，D窑石料煅烧分解；在第四个周期里，换成A窑石料预热，B窑排料和装料，C窑石料煅烧分解，D窑石灰冷却。上述四个周期循环交替，4座石灰窑即可联动实现石料预热、煅烧分解、冷却和排料、装料。其余与实施例2相同。

对比例1（中国专利，公开号为CN 106892578 B）

一种利用CO₂热风对矿料进行煅烧、利用蓄热式加热炉加热CO₂的工业石灰制取装置，主要包括有内套筒的竖式石灰窑，以及蓄热式加热炉组，在制取石灰时，来自蓄热式加热炉组加热的CO₂热风煅烧石灰石，与石灰石分解CO₂混合后从竖窑上部排出，冷却风在下部冷却室冷却石灰后在冷却室上部被抽出用作助燃空气。

取实施例1-3以及对比例1制得的石灰成品分别进行石灰活性度、石灰的氧化钙含量、粉化率以及收集的CO₂烟气浓度检测，其中石灰活性度、石灰的氧化钙含量的检测标准为YB/T 042-2014《冶金石灰》，检测结果如下表所示：

注：行业标准的特级石灰活性度指标为360ml。

由上表可知，实施例1-3制备的石灰的石灰活性度达到400ml以上，石灰的氧化钙含量达到92%-95%，远远高于现有技术中的行业标准的特级石灰活性度指标以及现有技术中石灰的氧化钙含量，因此本发明制备的石灰质量更高。

另外，本发明收集的CO₂烟气浓度达到90%以上，也远高于对比例1收集的80%的CO₂烟气浓度，这是由于在对比例1的方法中，冷却风在冷却室上部的抽出效率完全取决于窑内的零压面，由于窑内压力始终处于不完全稳定状态，零压面的位置不是固定的，煅烧热风与冷却风必然存在相互干扰，或者冷却风会进入煅烧区降低CO₂的浓度，或者CO₂会进入冷却区随冷却风排出，因此，采用这种方法制备石灰过程中回收的CO₂烟气浓度只能达到80%，因此，以本发明制备方法收集的CO₂烟气浓度更高。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于，该方法包括煅烧石料的窑体（1），所述窑体（1）包括料室（11）和风室（12），方法的具体步骤如下：

S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体（1），向料室（11）内通入CO₂热风，使得CO₂热风经过静置的石料并预热石料，预热石料后的CO₂混合烟气排入预热烟气排烟管道（111），石料达到预热温度后，进入步骤S2；

S2、石料煅烧：向料室（11）内再次通入提高温度后的CO₂热风，使得CO₂热风经过静置的石料并对预热后的石料进行煅烧；煅烧石料后的CO₂混合烟气排入煅烧烟气排烟管道（121）；

S3、石灰冷却：向料室（11）内通入冷却风，对煅烧后静置的石灰进行冷却，冷却废风通过风室（12）的排风室（15）排入冷却废风排风管道（131），石灰冷却后获得石灰成品；

步骤S1中所述的CO₂混合烟气和步骤S2中所述的CO₂混合烟气排入烟气排烟管道经余热回收和CO₂收集处理后，一部分CO₂混合烟气被回收利用，另一部分CO₂混合烟气再次进入加热单元供下一次石灰石煅烧工序使用。

2.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：所述风室（12）由设置在料室（11）两侧的进风室（14）和排风室（15）组成，进风室（14）与CO₂热风进风管道连通。

3.根据权利要求2所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：成品石灰排出完成后，先关闭窑体（1）的排料机构（3）的通道阀门，打开上料机构（2）的通道阀门，通过上料机构（2）为石灰窑装料，装料完毕后关闭上料机构（2）的通道阀门；

在石灰石完成煅烧后，关闭进风室（14）的CO₂热风进风管道上的阀门和煅烧烟气排烟管道（121）；当石灰完成冷却后，关闭冷却废风排风管道（131）上的阀门和冷却风进风管道（120）上的阀门，再打开窑体（1）下部的排料机构（3）的通道阀门，通过排料机构（3）为料室（11）卸料，卸料完毕后关闭排料机构（3）的通道阀门。

4.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：所述加热单元包括热载体加热装置（4），步骤S1中CO₂热风的温度为500℃-850℃；步骤S2中CO₂热风的温度为1050℃-1250℃。

5.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：步骤S1中预热后的CO₂混合烟气排入预热烟气排烟管道（111）后和步骤S2中煅烧后的CO₂混合烟气排入煅烧烟气排烟管道（121）后，均依次经过蓄能器、换热器、除尘装置，一部分CO₂混合烟气被回收，一部分进入加热单元中，所述换热器用于对加热单元的煤气和助燃空气进行预热升温。

6.根据权利要求5所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：预热后的CO₂混合烟气和煅烧后的CO₂混合烟气经过换热器预热助燃空气，且助燃空气预热升温后的温度为150℃-600℃；冷却废风经过换热器预热煤气，且煤气预热升温后的温度为150℃-300℃。

7.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：步骤S3中所述的冷却废风排入冷却废风排风管道（131）经过余热回收和CO₂收集处理后，进入排风主管道（030）排出。

8.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于：该方法包括利用两座及两座以上的窑体（1）联动实现连续生产。

9.根据权利要求8所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、A窑煅烧：在鼓风机的作用下，来自加热单元的CO₂热风经过进风室（14）进入A窑的料室（11）内，对静置的石灰石进行煅烧，A窑排出的煅烧后CO₂混合烟气通过煅烧烟气排烟管道（121）进入预热风主管道（021），煅烧完成后，A窑再进行下一工序；

S2、B窑预热：将来自A窑的煅烧后CO₂混合烟气经过进风室（14）进入B窑，为B窑静置的石料预热，完成预热后，B窑排出的预热后CO₂混合烟气通过预热烟气排烟管道（111）进入热风中间管（011），经过第一余热回收装置（301）后，一部分被储气罐（5）回收，一部分预热后CO₂混合烟气进入加热单元，预热完成后B窑再进行下一工序；

S3、C窑冷却：在冷却风机（210）的作用下，冷却风经过进风室（14）进入C窑，对石灰成品进行冷却，C窑排出的冷却废风通过冷却废风排风管道（131）进入排风主管道（030），经过第二余热回收装置（302）后，进入烟囱（6）排出，冷却完成后再进行卸料和装料，C窑进行下一工序。

10.根据权利要求8所述的一种煅烧石灰石并回收CO₂的方法，其特征在于，包括如下步骤，其特征在于，包括如下步骤：

S1、A窑加热煅烧：打开A窑的CO₂热风进风管道上的阀门和煅烧烟气排烟管道（121）上的阀门，热风输送主管（010）内引入CO₂热风，对A窑内静置的石料进行加热煅烧操作，煅烧后的CO₂混合烟气通过煅烧烟气排烟管道（121）进入预热风主管道（021）；

S2、B窑石料预热：打开B窑的CO₂热风进风管道上的阀门和预热烟气排烟管道（111）上的阀门，从预热风主管道（021）引入煅烧后的CO₂混合烟气，对B窑内静置的石料进行预热，在烟气引风机（220）的作用下，B窑预热后的CO₂混合烟气进入热风中间管（011），经过第一余热回收装置（301），一部分烟气被回收输送进CO₂储气罐（5），其余烟气在CO₂煅烧循环风鼓风机（221）的作用下进入热载体加热装置（4）；

S3、C窑石灰冷却：打开与C窑连接的冷却废风排风管道（131）上的阀门和冷却风进风管道（120）上的阀门，在冷却风机（210）的作用下，冷却风进入冷却风总管道（020），再经冷却风进风管道（120）进入C窑冷却已经完成煅烧分解的石灰，冷却废风经排风室（15）排出窑体（1）进入排风主管道（030），冷却废风的余热经过第二余热回收装置（302）用于预热煤气，换热后的冷却废风降温在排烟引风机（231）的作用下进入烟囱（6）排放；

S4、打开D窑下部的排料机构（3）的通道阀门，通过排料机构（3）为D窑卸料，卸料完毕后关闭排料机构（3）的通道阀门，再打开上料机构（2）的通道阀门，通过上料机构（2）为D窑装料，装料完毕后关闭上料机构（2）的通道阀门。

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