[发明专利]一种采用O2/CO2燃烧技术富集CO2的水泥熟料生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新的水泥熟料生产工艺方法，特别涉及一种采用O₂/CO₂燃烧技术富集CO₂的水泥熟料生产工艺。

背景技术

在全球气候逐渐变暖的背景下，各国纷纷提出CO₂的减排目标，低碳技术及低碳产品开发日益受到国内外的广泛关注。水泥工业作为能源和资源消耗密集型产业，已成为居火力发电之后的工业生产第二大CO₂排放源，实现水泥工业CO₂的减排是一项不可回避的战略任务。在现有技术水平条件下，每生产1吨水泥排放的CO₂量约为0.7-1.1吨左右，其中近一半来自原料中碳酸盐分解（主要是CaCO₃、MgCO₃等的分解），另一半左右来自于煤粉燃烧。水泥生产过程中排放的CO₂浓度比电厂排放的浓度更高，使得水泥工业富集CO₂可成为有效控制CO₂潜在途径。

当前水泥生产工艺普遍采用新型干法生产工艺，它主要由分解炉、多级旋风预热器、回转窑、篦冷机、除尘装置、连接风管等设备组成。生料在分解炉内分解，部分煤粉在分解炉内燃烧并供给生料分解所需能量；分解后的生料进入回转窑内由另一部分煤粉燃烧煅烧成水泥熟料。分解炉排出的高温气体通入多级预热器分级预热物料，出口气体再经过除尘排入大气。因通入水泥窑系统的气体为空气，其排出的气体CO₂浓度为30%左右。目前常用的烟气CO₂分离技术主要有化学吸收法、物理吸收法和膜分离法技术等。通常烟气的压力小、体积大、CO₂浓度低，而且含有大量的N₂，因此捕集系统庞大，需要消耗大量的能源。因此水泥生产工艺中CO₂的处理是一个值得研究的重要课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种采用O₂/CO₂燃烧技术富集CO₂的水泥熟料生产工艺。该生产工艺通过纯氧与循环烟气混合通入分解炉及回转窑，形成O₂/CO₂氛围，从而使分解炉及回转窑的烟气产物为高浓度CO₂，实现水泥工业富集CO₂以便资源化利用和封存。

本发明的目是通过下述工艺流程技术方案实现：一种采用O₂/CO₂燃烧技术富集CO₂的水泥熟料生产工艺，主要包括如图1所示的工艺流程：

按物料流向而言，生料粉由喂料机喂入气力提升泵，由风机鼓入空气，将生料由输送管道带入五级旋风筒预热器，在旋风筒中实现气固分离，生料与空气分离后进入分解炉，在分解炉内生料随O₂/CO₂混合气流做旋流运动，在分解炉内受热分解，在与气流分离后进入回转窑，烧成的熟料进入篦冷机冷却后卸出，获得水泥熟料；

在水泥熟料生产过程中O₂/CO₂混合气通过下述步骤循环利用：按照一定比例混合后的O₂/CO₂混合气通入篦冷机，被熟料预热后分成三路气体，第一路温度较低的O₂/CO₂混合气通入燃料烘干机携带煤粉进入分解炉和回转窑；第二路高温O₂/CO₂混合气直接入回转窑作为二次风供窑内燃料燃烧；第三路温度较高的O₂/CO₂混合气经分解炉的三次风管，在分解炉的底部和窑气混合入炉，与喷入炉内的第一路气体携带的煤粉相遇，供煤粉燃烧，使炉内生料分解，然后分解炉出口烟气进入五级旋风筒预热器，从五级旋风筒预热器出来的烟气的CO₂浓度＞95%，通入余热锅炉进行预热发电，而后部分烟气通入生料磨粉机烘干生料，再与其他烟气汇合进入烟气处理系统，在烟气处理系统中首先对烟气进行除尘，除尘后的烟气一部分进行冷却除水工艺和干燥净化工艺，获得用于资源化利用的CO₂浓度大于99%以上的气体，除尘后的烟气另一部分作为循环烟气与从空气中分离的O₂进行混合作为O₂/CO₂混合气通入篦冷机进行循环利用；