[发明专利]一种实现石灰生产过程中二氧化碳捕集的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳捕集的设备及方法，具体涉及一种隔绝空气煅烧实现石灰生产过程中二氧化碳捕集的设备及方法。

背景技术

石灰，又称生石灰，主要成分为氧化钙，是一种在建筑、化工、电石、冶金等行业广泛使用的原材料。石灰的生产过程为吸热反应，是将石灰石在高温下煅烧，使石灰石中的主要成分碳酸钙发生分解，并排除分解出的二氧化碳，其原理如下：

从式（1）中可以看出，石灰的生产过程必然伴随着大量二氧化碳气体的排放，产出比例大致为石灰（54）：二氧化碳（43）。以我国目前年产石灰量3亿吨估算，在煅烧石灰石生产石灰过程中，二氧化碳的年产量大约为2.38亿吨左右。二氧化碳是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效应的贡献率高达55%，由于二氧化碳等温室气体排放所引起的气候变化已成为全世界关注的焦点问题。与此同时，二氧化碳又是一种具有较多用途的工业原材料，在食品加工保鲜、饮料、化肥、防火、石油开采等行业中应用广泛。对石灰石煅烧生产石灰过程中产生的大量二氧化碳进行捕集，既可以减少大量温室气体的排放，又可回收有经济价值的二氧化碳产品，具有非常重要的意义。

现有的石灰窑主要为回转窑、普通竖窑或双膛竖窑等，石灰石和燃料（气体燃料经管道和燃烧器送入）装入到石灰窑内，石灰石经预热后到850℃开始分解，到1200℃完成煅烧，生成的石灰经冷却后，卸出窑外。除极少数石灰生产单位在石灰窑后端采用了二氧化碳回收技术，建有二氧化碳回收设备外，窑内产生的二氧化碳均直接排入大气中。一方面，现有石灰窑在运行过程中，燃料在窑内燃烧，会产生大量的燃烧烟尘及有害气体产物如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等，给二氧化碳的分离带来极大的困难；另一方面，现有的二氧化碳捕集回收技术主要有化学吸收法、物理吸收法、变压吸附法、膜吸附法，无论哪种方法，均需经过净化-吸收-解吸-收集的过程，流程复杂，如通常采用的化学吸收技术就涉及到由除尘器、洗涤器、脱硫塔、吸收塔、解吸塔、储气囊、压缩机、干燥液化系统、储液罐、灌装系统等组成的一整套设备，另外，由于烟气中二氧化碳浓度（约20-30%左右）的限制，采用以上方法进行二氧化碳回收时存在效率低、设备维护量大、生产成本过高等问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明目的在于提供一种隔绝空气煅烧实现石灰生产过程中二氧化碳捕集的设备及方法。该设备结构紧凑，投资强度小，运行成本低，具有良好的工业化应用前景。利用该设备实施的方法工艺条件成熟，步骤简单，能高效捕集石灰石煅烧生产石灰过程中产生的CO₂。

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

提供一种实现石灰生产过程中二氧化碳捕集的设备，包括对石灰石进行破碎的破碎机，以及将破碎后的石灰石进行筛分的振动筛分机，所述振动筛分机通过上料皮带连接计量装置，计量装置与密闭煅烧炉相连；所述密闭煅烧炉分别与冷却器和石灰储存仓相连，冷却器与除尘净化装置相连通，除尘净化装置依次通过管道连接压缩机、冷凝器后，与CO₂储罐相连通。

优选地，所述密闭煅烧炉包括密闭进料装置、密闭出灰装置、CO₂排出口和辐射加热装置，所述密闭进料装置设置于密闭煅烧炉的侧壁上方，且与计量装置出口相对接；所述密闭出灰装置设置于密闭煅烧炉的下方，且与石灰储存仓相对接；所述CO₂排出口设置于密闭煅烧炉的另一侧壁上方，且通过管道与冷却器相连通。

优选地，所述冷却器连接有冷却塔，冷却塔分别与所述冷却器介质出口及回收介质入口相连。

相应地，本发明还提供一种实现石灰生产过程中二氧化碳捕集的方法，该方法包括下述步骤：

1）先将石灰石经破碎机破碎，破碎后的石灰石再经振动筛分机进行筛分后，经上料皮带输送至计量装置；

2）经计量装置按照质量比将破碎、筛分后的石灰石计量后，经密闭布料装置输送至隔绝空气密闭煅烧炉内进行石灰煅烧；

3）经窑内高温煅烧分解成的CaO经密闭出灰装置输送至石灰储存仓；

4）另将分解生成的高浓度CO₂经冷却器输送至除尘净化装置进行净化处理；

5）经净化后的高浓度CO₂经压缩、冷凝工序后，得到液态CO₂封存于CO₂储罐中。

优选地，在所述方法中，所述石灰石经破碎后的粒度为10-80mm。