[发明专利]局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置及工艺

权利要求书

1.局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置，其特征在于，包括预热器-碳化炉-回转窑模块、纯氧燃烧分解炉模块以及辅助与纯化装置，所述预热器-碳化炉-回转窑模块包括生料进料装置（21）、第一系列旋风预热器（1）、碳化炉（4）、第二系列旋风预热器（2）、烟室（7）、回转窑（8）、三次风管（25）、回转窑燃烧器（9）以及冷却机（10）；所述纯氧燃烧分解炉模块包括分解炉（13）、分解炉燃烧器（14）、第三系列旋风预热器（3）以及增压风机（20）；所述辅助与纯化装置包括第一SNCR装置（5）、第二SNCR装置（6）、分风装置（15）、第一分料装置（11）、第二分料装置（12）、第一换热装置（16）、第二换热装置（17）、冷凝除水装置（18）、CO₂收集与储存装置（19）、除尘装置（22）、SCR装置（23）、烟气排出装置（24）；

三次风管（25）与烟室（7）的出口相连，第二系列旋风预热器（2）的进风口与烟室（7）相连，碳化炉（4）的进风口与第二系列旋风预热器（2）相连，第一系列旋风预热器（1）的进风口与碳化炉（4）的出风口相连，第一系列旋风预热器（1）的出风口与第二换热装置（17）、除尘装置（22）、SCR装置（23）依次相连；分解炉（13）的出风口与第三系列旋风预热器（3）的进风口相连，第三系列旋风预热器（3）的出风口连接分风装置（15），分风装置（15）其中一个出口连接增压风机（20），并与分解炉（13）的进风口相连，分风装置（15）的另一出口与第一换热装置（16）、冷凝除水装置（18）、CO₂收集与储存装置（19）依次相连；

第一系列旋风预热器（1）的倒数第二级旋风分离器的出料口与碳化炉（4）相连，第一系列旋风预热器（1）的倒数第一级旋风分离器的出料口与第二系列旋风预热器（2）进风管相连，第二系列旋风预热器（2）的出料口通过第二分料装置（12）与分解炉（13）相连，第三系列旋风预热器（3）的出料口通过第一分料装置（11），分别与碳化炉（4）及回转窑（8）窑尾相连接，分解炉（13）的进风口与第二SNCR装置（6）连接，第二系列旋风预热器（2）的进风口与第一SNCR装置（5）连接，烟室（7）下部与回转窑（8）窑尾连接，回转窑（8）窑头与回转窑燃烧器（9）、冷却机（10）连接。

2.根据权利要求1所述的局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置，其特征在于：所述第一系列旋风预热器（1）的旋风分离器级数为4~7级，第二系列旋风预热器（2）的旋风分离器级数为1~2级，第三系列旋风预热器（3）的旋风分离器级数为1~2级。

3.根据权利要求1所述的局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置，其特征在于：所述碳化炉（4）具有多级缩口结构，每级缩口结构上方均设置有进料口。

4.根据权利要求1所述的局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置，其特征在于：所述分解炉（13）具有多级缩口结构，每级缩口结构上方均设置有进料口。

5.一种局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置的捕集工艺，采用权利要求1至4任一项所述的局部钙循环与纯氧燃烧耦合的水泥生产碳捕集装置，其特征在于：

在第一系列旋风预热器（1）的第一个旋风分离器的进风口处设置生料进料装置（21），生料与烟气在第一系列旋风预热器（1）的倒数第二级旋风分离器进入碳化炉（4）；

生料经碳化炉（4）后进入第一系列旋风预热器（1）的倒数第一级旋风分离器，再与烟室（7）出口的气体共同进入第二系列旋风预热器（2），通过第二分料装置（12）在分解炉（13）不同部位分别喷入热生料；

在分解炉（13）的不同部位设置分解炉燃烧器（14），喷注燃料与氧气；采用第二SNCR装置（6）除去烟气中的NOx，再进入第三系列旋风预热器（3），气固分离后，烟气进入分风装置（15）并分成两路，一路依次经过第一换热装置（16）、冷凝除水装置（18），得到高纯度CO₂，进入CO₂收集与储存装置（19），另一路经过增压风机（20）加速，重新进入分解炉（13）参与气体循环；

生料在纯氧燃烧分解炉模块中分解产生大量的CaO，随气体进入第三系列旋风预热器（3），经过气固分离后，物料通过第一分料装置（11）分成两路，一路进入碳化炉（4），实现碳化炉（4）与分解炉（13）之间的局部钙循环，另一路进入回转窑（8）窑尾，进而参与熟料烧成。