[发明专利]一种产物气循环煅烧石灰石与二氧化碳资源化回收工艺

说明书

本发明提供一种产物气循环煅烧石灰石与二氧化碳资源化回收工艺，属于工业节能减排技术领域。该工艺中石灰煅烧竖窑排放的CO₂净化后首先通入竖窑下部冷却段，利用高温石灰产品余热进行初步加热，随后通过蓄热式加热炉加热至1200℃；加热后的高温CO₂作为热载体通入竖窑中部煅烧段，为石灰石煅烧过程供热；煅烧完成后，作为热载体的CO₂和新分解产生的CO₂一同进入竖窑上部预热段，对未反应的石灰石进行预热；而后从预热段顶部侧面排出，进行下一次循环。该工艺巧妙，可操作性强，适用于各类石灰石煅烧过程，解决了石灰生产过程CO₂排放严重、煅烧质量差等问题，并实现了石灰石分解过程CO₂的全资源化回收。

技术领域

本发明涉及工业节能减排技术领域，特别是指一种产物气循环煅烧石灰石与二氧化碳资源化回收工艺。

背景技术

石灰是一种重要的化工原料，也广泛运用于炼铁(烧结过程)、湿法脱硫、建材生产等工业过程。目前，我国每年石灰生产量超过2亿吨，约占全球石灰总产量的70％。由于缺乏有效的二氧化碳减排技术，我国石灰工业的二氧化碳排放量约为2.4亿吨，成为了仅次于水泥工业的第二大工业过程二氧化碳排放源，引发严重的环境问题。石灰生产过程的碳排放主要包括工艺过程中石灰石分解产生的二氧化碳、燃料燃烧产生的二氧化碳、以及用电设备等导致的间接二氧化碳排放。其中，石灰石分解过程(分解反应方程式如式1所示)的碳排放为主要因素，约为石灰生产总二氧化碳排放的69％。

CaCO₃(s)＝CaO(s)+CO₂(g)(1)

此外，传统石灰窑通常以煤气等工业燃料为能源，通过燃料燃烧火焰与物料直接接触的方式进行煅烧，由于火焰燃烧具有一定的不可控性，导致物料容易出现局部过烧、欠烧等情况；同时，由于燃料燃烧的烟气中有大量杂质，在高温下杂质与物料发生反应，使得产品杂质含量较高，品质较低。

因此，为降低石灰生产过程中二氧化碳排放、提升石灰煅烧质量，亟需开发一种高效、低排的煅烧新工艺，实现二氧化碳减排与资源化回收。

发明内容

本发明针对石灰生产过程碳排放量高、石灰石煅烧质量差等问题，提供一种产物气循环煅烧石灰石与二氧化碳资源化回收工艺。该工艺利用石灰石(碳酸钙)分解过程产生的CO₂作为热载体，构建基于产物气载热循环的高效煅烧系统，实现石灰石分解过程CO₂产物气的全资源化回收，从而大幅降低石灰生产过程的碳排放。

该工艺具体的工艺循环如下：

石灰煅烧竖窑排放的CO₂净化后首先通入石灰煅烧竖窑下部冷却段，利用高温石灰产品余热进行初步加热，然后通过蓄热式加热炉进一步将CO₂加热至1200℃以上；加热后的高温CO₂作为热载体通入石灰煅烧竖窑中部煅烧段，通过气-固逆流换热加热石灰石矿料，为石灰石煅烧过程供热；煅烧完成后，作为热载体的CO₂和新分解产生的CO₂一同进入石灰煅烧竖窑上部预热段，对未反应的石灰石进行预热；而后CO₂从预热段顶部侧面排出，进行下一次循环。

该工艺所涉及的装置包括石灰煅烧竖窑、净化装置、分流装置、风机和蓄热式加热炉，石灰煅烧竖窑自上而下分为预热段、煅烧段和冷却段，煅烧段和冷却段通过管道连接蓄热式加热炉，预热段上方为石灰石入口，预热段顶部侧面通过管道连接净化装置，净化装置后接分流装置，分流装置连接冷却段的管道上设置风机。

其中，蓄热式加热炉设置在石灰煅烧竖窑外部，避免了燃烧火焰与石灰石矿料以及石灰产品的直接接触，解决了矿料局部“过烧”和“欠烧”等问题，消除了燃烧烟气对石灰产品的污染。