[发明专利]由碳酸盐分解而产生纯的或者易于纯化的CO2的预煅烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及煅烧方法，以及水泥生产方法(预煅烧炉，precalciner)。

背景技术

联合国政府间气候变化工作小组近期公布了关于CO₂的收集和储存的特别报告(IPCC，2006)，其回顾了用于收集由大型固定源(large stationary source)产生的CO₂以及随后将其封闭(confinement)在许多深部地质构造(deep geological formation)中的现有技术和正在发展中的技术。如所述报告显示，2002年水泥生产在由固定源(该固定源排放超过0.1MtCO₂/年)排放到大气中的总CO₂中占至5.8％。如在电力行业中，在水泥厂中对CO₂的收集和储存导致CO₂排放的显著降低。在CO₂排放市场运行的地方，比如在欧洲，当收集和储存CO₂的成本低于在所述交易市场中CO₂的成本时，这种处理的额外成本可以得到补偿。将CO₂收集的成本降至最低仍然是确保这些技术在中期达到商业可行阶段的关键因素。

发明内容

本发明的目的涉及用于连续煅烧富含CaCO₃的固体流的系统。例如，该方法用于预煅烧用于大规模水泥生产的大量石灰石。通过一些小改动，它还可以用于使用煅烧来生产石灰(例如，用于发电厂的SO₂滞留(SO₂ retention))的其它商品化过程中。因此，本发明的主要目的是进行煅烧并且使用富含CaCO₃的固体流从而产生纯的或者基本上纯的CO₂流，其可以永久性远离大气而被储存起来。

CO₂收集和储存技术的应用包括，首先获得高浓度的CO₂流，对其施加超临界条件从而将其最终储存在深部地质构造中(IPCC，2006)。在水泥工业的情况下，应用于火力发电厂的燃烧后或者氧燃烧CO₂收集技术，理论上也适用于水泥工业(IPCC，2006)。关于如何在水泥厂中实施这些方法以及成本是多少的问题，可获知的信息非常少。然而，CO₂收集技术作为基于产生CaO清除(a purge ofCaO)的碳酸化-煅烧循环的能源生产系统的一部分，正在得到发展(Abanades等，2005 Env.Sci.Tech.39，2861)。通过替代供应至水泥厂的CaCO₃来清除失活的吸附剂(主要为CaO)，在水泥厂获得显著的能源节省是可能的(Abanades et al，2005 Env.Sci.Tech.39，2861)。但是，这些方法仍然在研究和发展阶段中并且主要设计用于电力或H₂的产生。

专利P200200684披露了通过碳酸化收集CO₂的方法，其要求保护“使用在燃烧室中产生的部分热以维持吸热的煅烧反应并再生吸附剂的煅烧炉的应用”。在其一种应用中，还要求保护“通过在两个室之间的惰性固体循环来间接地进行热交换的方法”。特别地，这种用于交流换热器(再生器，regenerator)的热交换系统(其中使用吸附剂(即，CaO颗粒)本身作为从燃烧室向煅烧炉的传热途径)得到了披露。在通过碳酸化来收集CO₂的这些系统中，煅烧的材料必须循环至碳酸化装置中从而再次与CO₂反应(Abanades等，2005 Env.Sci.Tech.39，2861)。

但是，本发明提出的方法仅集中在对供应给水泥厂的石灰石连续流中所含有的CO₂的收集。因为不要求具有碳酸化或从气流(gaseous stream)中收集CO₂的阶段，煅烧条件可以是最适合生产供应至水泥厂的CaO的那些条件。在本发明所披露的预煅烧炉中，存在仅来源于CaCO₃的浓缩的CO₂流，以及煅烧的材料(CaO)流。所描述的方法未考虑对在燃烧室(从燃烧室中产生煅烧热)中由燃料与空气的燃烧而产生的CO₂的收集。然而，必须强调的是，在现代水泥厂中，通过能源的合理使用，大约3/4被排放的CO₂来源于用作生产水泥的原料的CaCO₃，这意味着该技术对于降低水泥厂中的CO₂排放可能具有重要影响。