CN211035717U - 可实现钙循环的水泥预分解窑系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水泥生产设备领域，涉及可实现钙循环的水泥预分解窑系统，所述系统包括第一列旋风预热器、第二列旋风预热器、分解炉、冷却器、消化器、吸收炉、第一分料阀、第二分料阀、烟室、回转窑、冷却机；所述第一分料阀设置在第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的下料管处，第一分料阀的一端连接烟室，第一分料阀的另一端通过管道连接第二分料阀；第二分料阀的一端通过管道连接冷却器，冷却器与消化器相连接，消化器与吸收炉相连接；第二分料阀的另一端通过管道连接吸收炉；吸收炉与第二列旋风预热器相连接。本实用新型将离线型预分解窑和钙循环型预分解窑集中于同一系统，可根据需要将系统切换为离线型预分解窑或钙循环型预分解窑。
Description
技术领域
本实用新型属于水泥生产设备技术领域，尤其涉及可实现钙循环的水泥预分解窑系统。
背景技术
作为一种主要的温室气体，CO2的大量排放加剧了全球温室效应，世界各国均普遍面临着实现碳减排、缓解全球气候变化的艰巨任务。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。在中国，水泥行业已成为仅次于电力行业的第二大CO2排放源，减缓水泥工业高CO2排放问题刻不容缓。
对碳减排技术的研究，国内外已有不少报导，但这些研究主要面向电力、煤炭和钢铁等行业，水泥行业相关的碳减排技术报导相对较少。当前水泥生产工艺普遍采用的是新型干法生产工艺，它主要由冷却机、燃烧器、回转窑、多级旋风分离器和连接风管等组成。其中，生料在旋风预热器中预热升温，在分解炉内分解，部分燃料在分解炉燃烧提供生料分解所需的热量，分解后的生料在回转窑内由另一部分燃料煅烧成水泥熟料，随后水泥熟料经冷却机冷却至合适温度。当前通入水泥窑系统的气体为空气，预热器出口CO2浓度为30％左右。目前水泥行业可采用的碳减排技术方案主要有燃烧前捕集和燃烧后捕集。其中燃烧前捕集是指对燃料在燃烧前进行预处理，分离出燃料中的碳。由于水泥熟料生产工艺特点，燃烧前CO2捕集的一个显著缺点是仅能分离出燃料燃烧产生的CO2，而生料煅烧产生的约60％的CO2随烟气排放了，这部分的CO2没有得到任何处理。此外，燃烧前捕集技术相比其他CO2捕集技术熟料煅烧过程对氢燃烧的条件非常苛刻，需要对回转窑燃烧器进行特殊设计，因此该技术在水泥行业中可行性较低，可以被排除。水泥行业燃烧后捕集技术主要是指对燃烧后的烟气进行捕集或者分离出CO2，主要的技术包括吸收法、吸附法、膜吸收法和矿物碳化法等。由于水泥工业窑尾烟气的压力小、体积流量大、CO2浓度低，且含有大量的粉尘和N2，上述方法均存在碳捕集效率低、捕集流量小、系统复杂、设备投资大或者运行成本偏高的问题。
实用新型内容
为改善上述技术问题，本实用新型提供一种可实现钙循环的水泥预分解窑系统，所述系统包括第一列旋风预热器、第二列旋风预热器、分解炉、冷却器、消化器、吸收炉、第一分料阀、第二分料阀、烟室、回转窑、冷却机；
第一列旋风预热器的进风口连接分解炉，第一列旋风预热器的出料口分为两路，一路通过管道连接吸收炉，另一路连接烟室；第二列旋风预热器的进风口连接烟室，第二列旋风预热器的出料口连接分解炉；
烟室连接回转窑；回转窑与冷却机相连接；
第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器与分解炉相连接，第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器连接第一分料阀，所述第一分料阀设置在第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的下料管处，第一分料阀的一端连接烟室，第一分料阀的另一端通过管道连接第二分料阀；
第二分料阀的一端通过管道连接冷却器，冷却器与消化器相连接，消化器与吸收炉相连接；第二分料阀的另一端通过管道连接吸收炉，可满足第二分料阀通过冷却器和消化器连接吸收炉这路在线检修时仍能实现碳减排的需要；
吸收炉与第二列旋风预热器相连接；
所述消化器内设置喷嘴，喷嘴用于喷水；所述喷嘴优选为雾化喷嘴，雾化喷嘴用于喷水雾化。
根据本实用新型的实施方案，吸收炉与第二列旋风预热器的旋风分离器相连接；与吸收炉相连的旋风分离器的下料管处设置有第三分料阀；第三分料阀的一端连接吸收炉，第三分料阀的另一端连接分解炉，第二列旋风预热器最下一级旋风分离器的下料管连接分解炉。
根据本实用新型的实施方案，第一分料阀用于将经过第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的物料分至烟室和第二分料阀；所述第一分料阀用于调节由第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器进入烟室和第二分料阀的物料量；
第二分料阀用于调节经过冷却器、消化器进入吸收炉和经过管道直接进入吸收炉的物料量。当冷却器和消化器可正常工作时，经第二分料阀将来自第一分料阀的物料全部分配至冷却器，由冷却器输出的物料进入消化器，此时第二分料阀通过管道直接进入吸收炉的物料量为0。当冷却器或消化器在线检修时，经第二分料阀将来自第一分料阀的物料全部分配至直接连接吸收炉的管道，此时第二分料阀连接冷却器和消化器进吸收炉的物料量为0；
第三分料阀用于调节由与吸收炉相连的第二列旋风预热器的旋风分离器进入吸收炉和分解炉的物料量。
根据本实用新型的实施方案，所述可实现钙循环的水泥预分解窑系统包括热交换器、三次风管、切换部件；
冷却机上设置有三次风管，所述三次风管通过切换部件分为两路，一路是三次风管连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；另一路是三次风管不经热交换器直接连接分解炉。
根据本实用新型的实施方案，所述切换部件选自阀门。
根据本实用新型的实施方案，所述阀门选自闸板阀或蝶阀。
根据本实用新型的实施方案，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；所述第一阀门、第三阀门设置在三次风管上；
第一阀门设置在连接冷却机与热交换器的三次风管上，第二阀门设置在连接热交换器与分解炉的管道上；第三阀门设置在连接冷却机与分解炉的三次风管上。
根据本实用新型的实施方案，第一列旋风预热器、第二列旋风预热器上设置有进料口；
第一列旋风预热器上的进料口的数量为1个，其设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，或者设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；
第二列旋风预热器上的进料口的数量为2个，一个设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，或者设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；另一个设置在倒数第一级旋风分离器与倒数第二级旋风分离器的连接管道上。
根据本实用新型的实施方案，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的级数选自3～7级；
所述热交换器上设置有一个以上的气体入口、一个以上的气体出口；
其中一个气体出口连接余热利用或处理系统；所述余热利用或处理系统包括余热锅炉发电、烘干物料或其他进行余热利用或处理的装置；
所述冷却机选自篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机中的一种。
本实用新型还提供使用上述可实现钙循环的水泥预分解窑系统制备水泥熟料的方法，所述制备方法包括以下步骤：
将生料分别加入第一列旋风预热器、第二列旋风预热器，生料在旋风预热器内与烟气进行换热；
第一列旋风预热器、第二列旋风预热器预热后的生料进入分解炉；热生料离开分解炉经第一列旋风预热器的最下一级旋风分离器经过第一分料阀分为两路，其中一路热生料进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料，熟料由回转窑出口进入冷却机；另外一路经过第二分料阀分为两路，其中一路热生料通过冷却器进行冷却，随后生料中的CaO与消化器中的水进行反应，生成Ca(OH)2，Ca(OH)2与吸收炉内的CO2反应生成CaCO3，生成的CaCO3经过第二列旋风预热器进入分解炉，在分解炉内吸热分解重新生成CaO，完成钙循环；另一路热生料通过管道进入吸收炉，热生料中的CaO与吸收炉内的CO2反应生成CaCO3，生成的CaCO3经过第二列旋风预热器进入分解炉，在分解炉内吸热分解重新生成CaO，完成钙循环；
分解炉内形成的烟气经第一列旋风预热器的气固换热后由最上面一级旋风分离器的出口排出；回转窑内形成的窑气经第二列旋风预热器的气固换热后由最上面一级旋风分离器的出口排出。
根据本实用新型的实施方案，经过第三分料阀的物料分为两路，一路再次进入吸收炉，通过物料循环让未反应完全的CaO或Ca(OH)2再次进入吸收炉中与烟气中的CO2进一步反应生成CaCO3；另一路进入分解炉，在分解炉内进行分解重新生成CaO。
根据本实用新型的实施方案，所述制备方法包括通过调节切换部件选择以下任意一路的步骤：一路是出冷却机的三次风通过三次风管进入热交换器，三次风与氧气和循环烟气的混合气体或氧气通过热交换器进行热量交换，热量交换完成的循环烟气和氧气的混合气体或氧气进入分解炉，热量交换完成的三次风进入余热利用或处理系统，另一路是出冷却机的三次风通过三次风管直接进入分解炉，三次风管内的热空气进入分解炉。
根据本实用新型的实施方案，第一分料阀将物料分至烟室和第二分料阀，第三阀门关闭、第一阀门和第二阀门打开时，三次风与氧气和循环烟气的混合气体或氧气通过热交换器进行热量交换，热量交换完成的循环烟气和氧气的混合气体或氧气进入分解炉，分解炉内为富氧燃烧或全氧燃烧，通过冷却器、消化器、吸收炉或者通过输送管道、吸收炉将CaO转化为CaCO3；此时所述系统为钙循环型预分解窑；
第一分料阀将物料全部分至烟室，第三阀门打开、第一阀门和第二阀门关闭时，三次风管内的三次风进入分解炉，此时所述系统为离线型预分解窑。
根据本实用新型的实施方案，系统为钙循环型预分解窑时，使用两个进料口对第二列旋风预热器喂入生料；
系统为离线型预分解窑时，使用一个进料口对第二列旋风预热器喂入生料。
根据本实用新型的实施方案，第三阀门关闭、第一阀门和第二阀门打开时，三次风与氧气在热交换器内进行热量交换，热量交换完成的氧气进入分解炉，分解炉内为全氧燃烧；
第三阀门关闭、第一阀门和第二阀门打开时，三次风与循环烟气和氧气的混合气体在热交换器内进行热量交换，热量交换完成的混合气体进入分解炉，分解炉内为富氧燃烧。
根据本实用新型的实施方案，按气体流向而言，空气经冷却机对高温熟料进行冷却，换热完成的空气分为以下三路：第一路高温空气作为二次风直接进入回转窑内供燃料燃烧；当第三阀门全关，第一阀门和第二阀门全开时，即系统作为钙循环型预分解窑时，第二路高温空气作为三次风通过热交换器对氧气与循环烟气的混合气体或氧气进行热量交换，热量交换完成的三次风进入余热利用或处理系统；当第三阀门全开，第一阀门和第二阀门全关时，即系统作为离线型预分解窑时，第二路高温空气作为三次风直接进入分解炉内供燃料燃烧，分解炉内不再供入氧气与循环烟气的混合气体或氧气；第三路温度较高的空气进入余热利用或处理系统；所述余热利用或处理系统包括余热锅炉发电、烘干物料或其他余热利用或处理装置。
根据本实用新型的实施方案，冷却机的出风为第一路、第二路、第三路；或为第一路单独出风，第二路和第三路组合出风。
根据本实用新型的实施方案，所述第二路和第三路的组合出风为第二路和第三路共用一个出风管。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1.本实用新型充分利用水泥预分解窑烧成系统自身特点，充分考虑CaCO3分解反应和合成反应的反应区间，本实用新型通过冷却器先将由第二分料阀输出的热生料冷却至100℃以内，随后将冷却完成的生料输送至消化器中，在消化器中采用雾化喷嘴对生料喷水使其反应生成Ca(OH)2，随后Ca(OH)2与B列烟气中的CO2在吸收炉中发生反应生成CaCO3，随后将CaCO3送入分解炉内吸热分解重新生成CaO，形成完整的钙循环，或者通过第二分料阀将由第一分料阀输送的热生料全部经过管道输送到吸收炉中，在吸收炉内CaO与CO2反应生成CaCO3，大大提高第一列旋风预热器出口烟气中CO2浓度，极大程度降低第二列旋风预热器出口烟气中CO2的浓度。而且，本实用新型无需外购CaO、Ca(OH)2或其他形式的吸收剂，只需要合理利用烧成系统自身反应产物即可实现水泥预分解窑碳减排的目标；通过对烧成工艺进行小的调整，只添加较少的设备即可大大降低水泥工业CO2排放量。
2.本实用新型创造性地将离线型预分解窑和钙循环型预分解窑集中于同一系统，可根据需要将系统自由切换为离线型预分解窑或钙循环型预分解窑，也可根据需要选择钙循环的线路，操作简单。当无需考虑水泥工业碳减排时，此时可将系统切换为离线型预分解窑，具体操作为第三阀门全开，第一阀门和第二阀门全关，第一分料阀将物料全部分至烟室，三次风进入分解炉内供燃料燃烧所用，此时分解炉内为普通空气助燃，第二列旋风预热器的生料全部从第二列旋风预热器的上进料点进入第二列旋风预热器。当需要考虑水泥工业碳减排时，此时可将系统切换为钙循环型预分解窑，具体操作为第三阀门全关，第一阀门和第二阀门全开，第一分料阀将物料分配至烟室和第二分料阀，此时高温三次风通过热交换器预热循环烟气和氧气的混合气体或氧气，分解炉内为富氧燃烧或纯氧燃烧。
3.现有双系列预分解窑系统预热器出口烟气量大，CO2浓度为30％左右。本实用新型可灵活调整进吸收炉内的物料量以及第二列生料上下进料点进料比例，第一列旋风预热器出口烟气CO2浓度＞70％，极大程度降低后续烟气中CO2捕集提纯的投资成本和运行成本，第一列旋风预热器烟气中CO2基本不会排放到大气中。第二列旋风预热器出口烟气CO2浓度＜15％，且烟气量约为现有双系列预分解窑系统预热器出口总烟气量的40～60％，大大降低了预分解窑系统的CO2排放量；
4.本实用新型无需对回转窑和冷却机重新设计，大大降低改造成本，简化工艺流程，适用于对现有大多数双系列预分解窑系统进行改造或新建双系列预分解窑系统的设计。
附图说明
图1是本实用新型实施例1中可实现钙循环的水泥预分解窑系统图。其中，1-A列旋风预热器的进料口，2-B列旋风预热器的上进料口，3-B列旋风预热器的下进料口，4-分解炉，5-分解炉的燃烧器，6-第一分料阀，7-第二分料阀，8-冷却器，9-消化器，10-吸收炉，11-第三分料阀，12-烟室，13-回转窑，14-三次风管，15-回转窑的燃烧器，16-冷却机，17-阀B，18-阀C，19-阀A，20-热交换器，2001-气体入口，2002-气体出口，21-A列旋风预热器的烟气出口，22-B列旋风预热器的烟气出口，23-风机。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
如图1所示，可实现钙循环的水泥预分解窑系统包括A列旋风预热器、B列旋风预热器、分解炉(4)、冷却器(8)、消化器(9)、吸收炉(10)、第一分料阀(6)、第二分料阀(7)、第三分料阀(11)、烟室(12)、回转窑(13)、冷却机(16)、热交换器(20)、三次风管(14)、阀A(19)、阀B(17)、阀C(18)；冷却机下方设置有风机(23)；A列旋风预热器的进风口连接分解炉(4)，A列旋风预热器的出料口分为两路，一路连接第二分料阀(7)，另一路连接烟室(12)；B列旋风预热器的进风口连接烟室(12)，B列旋风预热器的出料口连接分解炉(4)；烟室(12)连接回转窑(13)；回转窑(13)与冷却机(16)相连接；分解炉(4)上设置分解炉的燃烧器(5)；回转窑(13)上设置回转窑的燃烧器(15)。A列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器与分解炉(4)相连接，A列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的下料管处设置第一分料阀(6)，第一分料阀(6)的一端连接烟室(12)，第一分料阀(6)的另一端通过管道连接第二分料阀(7)，第二分料阀(7)的一端通过管道连接冷却器(8)，冷却器(8)与消化器(9)相连接，消化器(9)与吸收炉(10)相连接；第二分料阀(7)的另一端通过管道连接吸收炉(10)；第一分料阀(6)将经过A列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的物料分至烟室(12)和第二分料阀(7)；第一分料阀(6)可以调节由A列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器进入烟室(12)和第二分料阀(7)的物料量；第二分料阀(7)可以调节由第一分料阀(6)经过冷却器(8)、消化器(9)进入吸收炉(10)和经过管道直接进入吸收炉(10)的物料量；吸收炉(10)与B列旋风预热器的旋风分离器相连接；与吸收炉(10)相连的旋风分离器的出口处设置有第三分料阀(11)；第三分料阀(11)的一端连接吸收炉(10)，第三分料阀(11)的另一端连接分解炉(4)，B列旋风预热器最下一级旋风分离器的下料管连接分解炉(4)。第三分料阀(11)可以调节与吸收炉(10)相连的B列旋风预热器的旋风分离器进入吸收炉(10)和分解炉(4)的物料量。消化器(9)内设置雾化喷嘴，雾化喷嘴可以喷水雾化。冷却机(16)上设置有三次风管(14)，所述三次风管(14)分为两路，一路是三次风管(14)连接热交换器(20)，热交换器(20)通过管道连接分解炉(4)；另一路是三次风管(14)不经热交换器(20)直接连接分解炉(4)。阀A(19)、阀B(17)设置在三次风管(14)上；阀B(17)设置在连接冷却机(16)与热交换器(20)的管道上，阀C(18)设置在连接热交换器(20)与分解炉(4)的管道上；阀A(19)设置在连接冷却机(16)与分解炉(4)的的三次风管(14)上。A列旋风预热器、B列旋风预热器上设置有进料口；A列旋风预热器的进料口(1)可以设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，也可以设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；B列旋风预热器可以根据需要选择使用一个或两个进料口；B列旋风预热器的上进料口(2)可以设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，也可以设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；B列旋风预热器的下进料口(3)设置在倒数第一级旋风分离器与倒数第二级旋风分离器的连接管道上。冷却机(16)可以为篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机中的一种。
通过阀A(19)、阀B(17)、阀C(18)、第一分料阀(6)、第二分料阀(7)的切换，系统可以切换为以下五种情况的任一种：
第一种情况：第一分料阀(6)将物料全部分至烟室(12)，阀A(19)打开、阀B(17)和阀C(18)关闭时，B列旋风预热器的下进料口(3)不使用，系统为离线型预分解窑。
生料分别从A列旋风预热器的进料口(1)和B列旋风预热器的上进料口(2)进入A列旋风预热器和B列旋风预热器，生料经旋风分离器和连接风管与烟气多次换热，最终生料可预热至700～800℃；预热完成的生料进分解炉(4)。燃料经分解炉的燃烧器(5)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，分解完成的热生料离开分解炉(4)经A列最下一级旋风分离器气固分离后通过烟室(12)进入回转窑(13)，在回转窑(13)内煅烧形成熟料，熟料由回转窑(13)出口进入冷却机(16)，随后经冷却机(16)冷却至65℃+环境温度；分解炉(4)内燃料燃烧和生料分解产生的烟气从分解炉(4)出口进入A列最下一级旋风分离器，与热生料完成气固分离后进入A列倒数第二级旋风分离器，在旋风分离器和连接风管内对A列生料进行多次预热，最终从设置在A列最上一级旋风分离器上的A列旋风预热器的烟气出口(21)出口离开；A列旋风预热器出口烟气温度为300～400℃，烟气中CO2浓度为35％左右，烟气进余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的烟气通过余风处理系统后经烟囱排入大气。环境温度下的空气经冷却机(16)对从回转窑(13)出口进入冷却机(16)的高温熟料进行冷却，换热完成后的空气分为三路：第一路空气进入回转窑(13)内作为供燃料燃烧的高温二次风(900～1200℃)；第二路空气是高温三次风(800～1000℃)，三次风进入三次风管(14)，三次风通过设置在三次风管(14)上的阀A(19)进入分解炉(4)内供燃料燃烧。第三路空气(250～450℃)进入余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的空气通过余风处理系统后经烟囱排入大气；在回转窑(13)内燃料燃烧和少量生料分解形成的窑气经B列最下一级旋风分离器与B列生料气固分离，分离完成的烟气经B列旋风预热器对B列生料进行多次预热，最后从B列旋风预热器的烟气出口(22)离开；B列出口烟气温度300～400℃，烟气中CO2浓度为25％左右，随后烟气进入余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的烟气通过余风处理系统后经烟囱排入大气。
第二种情况：第一分料阀(6)将物料分至烟室(12)和第二分料阀(7)，第二分料阀(7)将由第一分料阀(6)输入的物料全部输送至冷却器(8)，通过B列旋风预热器的上进料口(2)和B列旋风预热器的下进料口(3)对B列旋风预热器喂入生料，阀A(19)关闭、阀B(17)和阀C(18)打开，系统为钙循环型预分解窑。
三次风进入热交换器(20)，氧气进入热交换器(20)，氧气与三次风在热交换器(20)内进行热量交换，热量交换完成的氧气进入分解炉(4)，分解炉(4)内为全氧燃烧，通过冷却器(8)、消化器(9)、吸收炉(10)将热生料中的CaO转化为CaCO3。
具体地，生料分别经A列旋风预热器的进料口(1)、B列旋风预热器的上进料口(2)、B列旋风预热器的下进料口(3)喂入A列旋风预热器和B列旋风预热器，生料经旋风分离器和连接风管与烟气多次换热，最终生料可预热至700～800℃；分解炉(4)内燃料燃烧释放大量热量供生料分解，热生料经分解炉(4)出口进A列最下一级旋风分离器，经过气固分离通过第一分料阀(6)分为两路，其中一路热生料通过烟室(12)进入回转窑(13)内煅烧生成熟料，熟料经回转窑(13)出口进入冷却机(16)被空气冷却至65℃+环境温度。另外一路热生料进入第二分料阀(7)，第二分料阀(7)通过输送管道将热生料全部输送到冷却器(8)，将热生料冷却至100℃以内，随后将冷却完成的生料输送至消化器(9)中，消化器(9)内的雾化喷嘴喷水，水与生料反应生成Ca(OH)2，随后Ca(OH)2与B列烟气中的CO2在吸收炉(10)中发生反应生成CaCO3，随后CaCO3在旋风分离器中完成气固分离后通过第三分料阀(11)分为两路，其中一路返回吸收炉(10)中，目的是通过物料循环让未反应完全的Ca(OH)2再次进入吸收炉(10)中与烟气中的CO2反应进一步提高CaCO3的合成效率，另外一路进分解炉(4)，在分解炉(4)内吸热分解重新生成CaO，从而实现完整的钙循环过程。由B列旋风预热器的上进料口(2)喂入的生料经过多次换热和分离后进分解炉(4)；由B列旋风预热器的下进料口(3)喂入的生料通过换热和气固分离进入分解炉(4)；分解炉(4)内燃料燃烧和生料分解产生的烟气从分解炉(4)出口进入A列最下一级旋风分离器，与热生料完成气固分离后进入A列倒数第二级旋风分离器，在旋风分离器和连接风管内对A列生料进行多次预热，最终从A列旋风预热器的烟气出口(21)离开。由A列旋风预热器的烟气出口(21)排出的烟气温度为300～400℃，烟气中CO2浓度＞70％，在窑尾余热锅炉中进行废气余热发电，余热锅炉出口烟气经过生料磨预热生料再通入除尘装置进行除尘，除尘后的烟气经过烟气CO2捕集提纯等工艺，获得CO2浓度为99％以上的气体，然后进行资源化处理或封存。环境温度下的空气经冷却机(16)对从回转窑(13)出口进入冷却机(16)的高温熟料进行冷却，换热完成后的空气分为三路：第一路空气进入回转窑(13)内作为供燃料燃烧的高温二次风(900～1200℃)；第二路空气是高温三次风(800～1000℃)，三次风进入三次风管(14)，氧气进入热交换器(20)，在热交换器(20)内进行氧气与三次风的热量交换，热量交换完成的氧气进入分解炉(4)，热量交换完成的三次风进入余热利用或处理系统；第三路空气(250～450℃)进入余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的空气通过余风处理系统后经烟囱排入大气；在回转窑(13)内燃料燃烧和少量生料分解形成的窑气经B列最下一级旋风分离器与B列生料气固分离，分离完成的烟气经B列旋风预热器对B列生料进行多次预热，最后从B列旋风预热器的烟气出口(22)离开；B列出口烟气温度300～400℃，烟气中CO2浓度＜15％，随后烟气进余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的烟气通过余风处理系统后经烟囱排入大气。
第三种情况：系统各部件的切换、物料和气体的流向与第二种情况相同，系统为钙循环型预分解窑。不同之处在于，将A列旋风预热器出口排出烟气的一部分作为循环烟气，循环烟气与氧气的混合气体通过气体入口(2001)进入热交换器(20)，混合气体与三次风在热交换器(20)内进行热量交换，热量交换完成的循环烟气与氧气的混合气体进入分解炉，分解炉内为富氧燃烧。A列旋风预热器出口排出的烟气中CO2浓度＞70％，B列旋风预热器出口排出的烟气中CO2浓度＜15％。
第四种情况：第一分料阀(6)将物料分至烟室(12)和第二分料阀(7)，第二分料阀(7)将由第一分料阀(6)输入的物料全部通过管道输送到吸收炉(10)，通过B列旋风预热器的上进料口(2)和B列旋风预热器的下进料口(3)对B列旋风预热器喂入生料，阀A(19)关闭、阀B(17)和阀C(18)打开，系统为钙循环型预分解窑。
三次风进入热交换器(20)，氧气通过气体入口(2001)进入热交换器(20)，氧气与三次风在热交换器(20)内进行热量交换，热量交换完成的氧气进入分解炉(4)，分解炉(4)内为全氧燃烧，通过吸收炉(10)将热生料中的CaO转化为CaCO3。
具体地，生料分别经A列旋风预热器的进料口(1)、B列旋风预热器的上进料口(2)、B列旋风预热器的下进料口(3)喂入A列旋风预热器和B列旋风预热器，生料经旋风分离器和连接风管与烟气多次换热，最终生料可预热至700～800℃；分解炉(4)内燃料燃烧释放大量热量供生料分解，热生料经分解炉(4)出口进A列最下一级旋风分离器，经过气固分离通过第一分料阀(6)分为两路，其中一路热生料通过烟室(12)进入回转窑(13)内煅烧生成熟料，熟料经回转窑(13)出口进入冷却机(16)被空气冷却至65℃+环境温度。另外一路热生料进入第二分料阀(7)，第二分料阀(7)通过输送管道将热生料全部输送到吸收炉(10)，CaO与CO2在吸收炉(10)中发生反应生成CaCO3，随后CaCO3在旋风分离器中完成气固分离后通过第三分料阀(11)分为两路，其中一路返回吸收炉(10)中，目的是通过物料循环让未反应完全的CaO再次进入吸收炉(10)中与烟气中的CO2反应进一步提高CaCO3的合成效率，另外一路进分解炉(4)，在分解炉(4)内吸热分解重新生成CaO，从而实现完整的钙循环过程。由B列旋风预热器的上进料口(2)喂入的生料经过多次换热和分离后进分解炉(4)；由B列旋风预热器的下进料口(3)喂入的生料通过换热和气固分离进入分解炉(4)；分解炉(4)内燃料燃烧和生料分解产生的烟气从分解炉(4)出口进入A列最下一级旋风分离器，与热生料完成气固分离后进入A列倒数第二级旋风分离器，在旋风分离器和连接风管内对A列生料进行多次预热，最终从A列旋风预热器的烟气出口(21)离开。由A列旋风预热器的烟气出口(21)排出的烟气温度为300～400℃，烟气中CO2浓度＞70％，在窑尾余热锅炉中进行废气余热发电，余热锅炉出口烟气经过生料磨预热生料再通入除尘装置进行除尘，除尘后的烟气经过烟气CO2捕集提纯等工艺，获得CO2浓度为99％以上的气体，然后进行资源化处理或封存。环境温度下的空气经冷却机(16)对从回转窑(13)出口进入冷却机(16)的高温熟料进行冷却，换热完成后的空气分为三路：第一路空气进入回转窑(13)内作为供燃料燃烧的高温二次风(900～1200℃)；第二路空气是高温三次风(800～1000℃)，三次风进入三次风管(14)，氧气通过设置在热交换器(20)上气体入口(2001)进入热交换器(20)，在热交换器(20)内进行氧气与三次风的热量交换，热量交换完成的氧气进入分解炉(4)，热量交换完成的三次风通过气体出口(2002)进入余热利用或处理系统；第三路空气(250～450℃)进入余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的空气通过余风处理系统后经烟囱排入大气；在回转窑(13)内燃料燃烧和少量生料分解形成的窑气经B列最下一级旋风分离器与B列生料气固分离，分离完成的烟气经B列旋风预热器对B列生料进行多次预热，最后从B列旋风预热器的烟气出口(22)离开；B列出口烟气温度300～400℃，烟气中CO2浓度＜15％，随后烟气进余热锅炉发电或其他余热利用或处理系统，发电完成或其他余热利用、处理系统的烟气通过余风处理系统后经烟囱排入大气。
第五种情况：系统各部件的切换、物料和气体的流向与第四种情况相同，系统为钙循环型预分解窑。不同之处在于，将A列旋风预热器出口排出烟气的一部分作为循环烟气，循环烟气与氧气的混合气体进入热交换器(20)，混合气体与三次风在热交换器(20)内进行热量交换，热量交换完成的循环烟气与氧气的混合气体进入分解炉(4)，分解炉(4)内为富氧燃烧。A列旋风预热器出口排出的烟气中CO2浓度＞70％，B列旋风预热器出口排出的烟气中CO2浓度＜15％。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，如调整A列和B列旋风预热器级数、A列热生料进B列旋风预热器部位以及B列热生料进分解炉部位等均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，
所述系统包括第一列旋风预热器、第二列旋风预热器、分解炉、冷却器、消化器、吸收炉、第一分料阀、第二分料阀、烟室、回转窑、冷却机；
第一列旋风预热器的进风口连接分解炉，第一列旋风预热器的出料口分为两路，一路通过管道连接吸收炉，另一路连接烟室；第二列旋风预热器的进风口连接烟室，第二列旋风预热器的出料口连接分解炉；
第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器与分解炉相连接，所述第一分料阀设置在第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的下料管处，第一分料阀的一端连接烟室，第一分料阀的另一端通过管道连接第二分料阀；
第二分料阀的一端通过管道连接冷却器，冷却器与消化器相连接，消化器与吸收炉相连接；第二分料阀的另一端通过管道连接吸收炉；
吸收炉与第二列旋风预热器相连接；
所述消化器内设置喷嘴，喷嘴用于喷水。
2.根据权利要求1所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，烟室连接回转窑；回转窑与冷却机相连接；
吸收炉与第二列旋风预热器的旋风分离器相连接；与吸收炉相连的旋风分离器的下料管处设置有第三分料阀；第三分料阀的一端连接吸收炉，第三分料阀的另一端连接分解炉；
第二列旋风预热器最下一级旋风分离器的下料管连接分解炉。
3.根据权利要求2所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，第一分料阀用于将经过第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的物料分至烟室和第二分料阀；所述第一分料阀用于调节由第一列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器进入烟室和第二分料阀的物料量；
第二分料阀用于调节经过冷却器、消化器进入吸收炉和经过管道直接进入吸收炉的物料量；
第三分料阀用于调节由与吸收炉相连的第二列旋风预热器的旋风分离器进入吸收炉和分解炉的物料量。
4.根据权利要求1所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，所述可实现钙循环的水泥预分解窑系统还包括热交换器、三次风管、切换部件；
冷却机上设置有三次风管，所述三次风管通过切换部件分为两路，一路是三次风管连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；另一路是三次风管不经热交换器直接连接分解炉。
5.根据权利要求4所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，所述切换部件选自阀门。
6.根据权利要求5所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，所述阀门选自闸板阀或蝶阀。
7.根据权利要求5所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；
第一阀门设置在连接冷却机与热交换器的三次风管上，第二阀门设置在连接热交换器与分解炉的管道上；第三阀门设置在连接冷却机与分解炉的三次风管上。
8.根据权利要求1所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，第一列旋风预热器、第二列旋风预热器上设置有进料口；
第一列旋风预热器上的进料口的数量为1个，其设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，或者设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；
第二列旋风预热器上的进料口的数量为2个，一个设置在第一级旋风分离器与第二级旋风分离器的连接管道上，或者设置在第二级旋风分离器与第三级旋风分离器的连接管道上；另一个设置在倒数第一级旋风分离器与倒数第二级旋风分离器的连接管道上。
9.根据权利要求4所述的可实现钙循环的水泥预分解窑系统，其特征在于，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的级数选自3～7级；
所述热交换器上设置有一个以上的气体入口、一个以上的气体出口；
其中一个气体出口连接余热利用或处理系统；所述余热利用或处理系统包括余热锅炉发电、烘干物料；
所述冷却机选自篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机中的一种。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112390552A (zh) * | 2019-08-12 | 2021-02-23 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 可实现钙循环的水泥预分解窑系统及制备水泥熟料的方法 |
| WO2022099532A1 (zh) * | 2020-11-12 | 2022-05-19 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种水泥窑系统及制备水泥熟料的方法 |
| WO2022126410A1 (zh) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种低能耗碳富集水泥生产系统及生产水泥熟料的方法 |
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