[发明专利]水泥制造设备中的CO2气体的回收方法及回收设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于高浓度地回收水泥制造设备中主要在水泥原料煅烧时产生的CO₂气体的、水泥制造设备中产生的CO₂气体的回收方法及回收设备。

背景技术

近年来，世界范围内遍及整个工业领域都在开展着削减成为地球温暖化主要原因的二氧化碳(CO₂)气体的尝试。

即，水泥工业与电力以及钢铁等同样是CO₂气体排出量较多的工业之一，上升至日本的CO₂气体总排出量的大约4％。因此，该水泥工业中CO₂气体的排出削减将对日本总体的CO₂气体的排出削减产生很大的贡献。

图12表示上述水泥工业中的通常的水泥制造设备，图中标记1为用于烧成水泥原料的回转窑(水泥窑)。

并且，在该回转窑1的图中左方的窑尾部分2上，并列设置有用于预热水泥原料的2组预热器3，同时在图中右方的窑前设置有用于加热内部的主燃烧器5。应予说明，图中标记6为用于冷却烧成后的水泥熟料的熟料冷却器。

此处，各预热器3由在上下方向上呈直列配置的多段旋风分离器构成，由供给管4供给至最上段的旋风分离器的水泥原料，随着依次下落至下方的旋风分离器，而被从下方升起的来自回转窑1的高温排气所预热，进而被从下方第2段的旋风分离器取出而输送至煅烧炉7，在该煅烧炉7中通过燃烧器7a而被加热煅烧后，从最下段的旋风分离器介由移送管3a而导入至回转窑1的窑尾部分2。

另一方面，在窑尾部分2中设置有将从回转窑1排出的燃烧排气供给至最下段的旋风分离器的排气管3b，输送至上述旋风分离器的排气被依次送至上方的旋风分离器，从而对上述水泥原料进行预热，同时最终从最上段的旋风分离器的上部由排气扇9通过排气管8而进行排气。

在包含上述构成的水泥制造设备中，首先通过预热器3对作为水泥原料的主要原料而含有的石灰石(CaCO₃)进行预热，接着在煅烧炉7以及预热器3的最下段的旋风分离器中煅烧后，在回转窑1内在大约1450℃的高温气氛下通过烧成而制造水泥熟料。

并且，在该煅烧中，发生由CaCO₃→CaO+CO₂↑所表示的化学反应，产生CO₂气体(源于原料的CO₂气体的产生)。该源于原料的CO₂气体的浓度，理论上为100％。另外，为了将上述回转窑1保持在上述高温气氛下，在主燃烧器5中燃烧化石燃料的结果，由于该化石燃料的燃烧也产生CO₂气体(源于燃料的CO₂气体的产生)。此处，来自主燃烧器5的排气中，由于大量含有燃烧用空气中的N₂气体，故该排气中所含有的源于燃料的CO₂气体的浓度为约15％，较低。

其结果，从上述水泥窑所排出的排气中，混合有上述高浓度的源于原料的CO₂气体与低浓度的源于燃料的CO₂，因此尽管CO₂的排出量大，但其CO₂浓度为30～35％左右，存在难以回收的问题。

与此相对，作为现在正在开发的CO₂气体的回收方法，有液体回收方式、膜分离方式、固体吸附方式等，但仍然存在回收成本极高的问题。

另外，作为防止由上述水泥制造设备排出的CO₂所致的地球温暖化的方法，提出了对以低浓度从该排出源排出的CO₂进行分离·回收而将浓度提高至约100％，在液化后储存在土地中的方法等，然而用于分离·回收的成本高，同样也不能够实现。

另一方面，在下述专利文献1中提出了间接加热式石灰石烧成炉，该间接加热式石灰石烧成炉具备：烧成区，所述烧成区在使填充于耐火材料制的导热管中的石灰石移动的同时，通过从燃烧炉导入的1000℃～1300℃高温气体间接地的将石灰石(CaCO₃)烧成分解为生石灰(CaO)与二氧化碳气体(CO₂气体)；冷却区，所述冷却区循环使用所生成的二氧化碳气体以冷却高温生石灰；预热区，所述预热区通过循环二氧化碳气体预热石灰石，该循环二氧化碳气体由于烧成区所生成的高温二氧化碳气体与生石灰的冷却而变为高温。