[实用新型]一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备

说明书

本实用新型涉及一种生产水泥的设备，尤其是涉及一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并实现二氧化碳捕集的设备。

水泥，粉状无机胶凝材料，是一种既能在水中硬化又能在空气中硬化并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的建筑材料，长期以来被广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程，是国民经济的基础原材料。水泥是典型的资源和能源消耗型产品，其生产工艺过程主要包括生料制备、熟料煅烧、水泥制成3个阶段，需要消耗大量的石灰石原料、煤和电力等资源和能源，是工业部门中排放二氧化碳（CO₂）的大户。

与电力、钢铁等其它行业部门相比，水泥工业CO₂排放的一个显著特点是它不仅包括燃料燃烧产生的CO₂和各工艺过程间接消耗的电力，还包括石灰石中碳酸钙和碳酸镁分解产生的CO₂。据统计，由水泥工业导致的CO₂排放约占全球人为CO₂排放量的8%。CO₂是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效益的贡献率高达55%，由于CO₂等温室气体排放引起的气候变化已成为全世界关注的焦点问题。为此，水泥工业也受到政府间气候变化专门委员会（IPCC）的特别关注，2007年《中国应对气候变化国家方案》也明确指出水泥工业是中国应对气候变化的重点领域。另一方面，CO₂又是一种多用途的工业原材料，在食品加工保鲜、饮料、化肥、防火、石油开采等行业应用广泛。目前，我国是世界上水泥产量最大的国家，约占全世界水泥产量的60%左右，据统计，2011年我国水泥工业年生产水泥20.6亿吨，如果按平均每吨水泥排放0.7吨CO₂计，产生约14亿吨CO₂。对水泥生产过程中产生的CO₂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CO₂产品，具有广阔的推广运用前景。

研究表明，现有水泥生产过程中，碳酸盐分解、燃料燃烧和电力消耗所排放的CO₂分别约占总排放量的59%、32%和6%。为降低水泥行业的CO₂排放，实现水泥行业的可持续发展，各科研单位、企业也在实践中也重点从以上三个方面出发，提出和采用了许多针对性的的减排措施，包括：使用替代原料（如以部分电石渣代替石灰石）和替代燃料（如以废旧二次燃料代替煤）、添加混合材以减少熟料用量、提高热效及电效、对窑尾CO₂进行捕集回收等。以上措施对于控制水泥工业CO₂排放具有一定成效，但减排空间仍然有限，水泥工业CO₂排放量大的问题仍然没有得到解决，原因包括以下几个方面：（1）鉴于对水泥品质和燃料热值的要求，各种替代原料、燃料及混合材的替代加入量均不宜过大；（2）对于选定的生产工艺和设备，热效及电效的提高率较低；（3）对窑尾CO₂进行捕集回收成本极高。因此，必须继续寻找新的生产工艺及设备，开发新的生产设备推进水泥工业的碳减排工作。

基于目前水泥的生产和研究状况，还没有一种可以切实解决水泥工业CO₂排放量过高问题的生产设备。不难发现，水泥生产工艺设备中，熟料煅烧过程中碳酸盐分解及燃料燃烧是CO₂排放量巨大的最主要原因，但由于在现有的工艺中，熟料煅烧过程为敞开式环境，碳酸盐分解生产的CO₂混入了燃料燃烧产生的废气及空气中的N₂成分，使得窑尾排出的CO₂浓度较低，仅为15%左右，这给后续CO₂的分离回收带来巨大的困难，成本较高。鉴于此，寻找一种在密闭环形煅烧炉内进行，并实现窑尾高浓度CO₂捕集回收的工艺，必然为实现国内外水泥行业可持续发展和碳捕集提供可能，也将产生良好的经济效益和环保效益。

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并实现二氧化碳捕集的设备。该设备结构紧凑、投资强度小、运行成本低、易于维护，具有良好的工业化应用前景；利用该设备实现水泥生产并捕集CO₂的工艺条件成熟，步骤简单，能高效捕集水泥生产过程中产生的CO₂。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：