[发明专利]一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法

权利要求书

1.一种水泥窑炉烟气循环用碳基富氧燃烧方法，其特征在于，所述燃烧方法所需系统包括专有压力氧气制取装置、压力氧气缓冲罐、常压氧气制取装置、常压氧气缓冲罐、第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器、第三专有高效氧气/循环烟气混配器、循环烟气风机、碳基空气风机及循环烟气回收装置；

所述专有压力氧气制取装置包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、精馏塔、主冷凝蒸发器、精馏塔、主冷凝蒸发器、过冷器、膨胀机和液氮泵；其中，所述透平空气压缩机为水泥窑炉原有配套的空压机系统；

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设于冷箱外，主换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、精馏塔、主冷凝蒸发器、精馏塔、主冷凝蒸发器、过冷器、膨胀机、液氮泵设于冷箱内，主冷凝蒸发器设于精馏塔之上，主冷凝蒸发器设于精馏塔之上，主冷凝蒸发器设于精馏塔底部；

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器和精馏塔底部的原料空气进口连接；

精馏塔底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器I连接，过冷器和主冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器I的富氧空气出口和精馏塔底部连接，主冷凝蒸发器I的液空出口和主冷凝蒸发器连接；

精馏塔顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器I、主冷凝蒸发器III、主换热器连接，主冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔顶部连接；主换热器和压力氮气产品供应管道连接；

精馏塔底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器、精馏塔顶部连接，精馏塔底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器、精馏塔顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器的污氮气进口连接，主换热器的污氮气出口分别和外部放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接；

精馏塔顶部的低压氮气出口和主冷凝蒸发器连接，主冷凝蒸发器的液氮出口分别和精馏塔顶部、液氮泵进口连接，液氮泵出口和精馏塔I顶部连接；

主冷凝蒸发器位于精馏塔底部，精馏塔的氧气出口和主换热器连接，主换热器和压力氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器的液氮出口和精馏塔顶部连接，精馏塔的液氧出口和液氧产品供应管道连接；

精馏塔顶部的带压污氮气和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器的部分复热出口和膨胀机连接，膨胀机再连至主换热器的污氮气进口；

所述专有压力氧气制取装置制取压力氧气产品时，包括如下步骤：

步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；

步骤二、纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔I底部参与精馏；

步骤三、空气经精馏塔精馏后分离为液空和压力氮气，液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入主冷凝蒸发器I作为冷源和压力氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气引入精馏塔底部参与精馏，同时从主冷凝蒸发器I引出部分液空进入主冷凝蒸发器作为冷源；压力氮气部分引入主冷凝蒸发器I作为热源和液空换热，压力氮气被液化为液氮，液氮引入精馏塔顶部作为回流液；部分压力氮气引入主冷凝蒸发器作为热源，其余压力氮气经主换热器复热后出冷箱作为压力氮气产品；

步骤四、液氮和富氧空气经精馏塔精馏后从精馏塔底部获得富氧液空，精馏塔顶部获得低压氮气；引出部分富氧液空经节流阀节流后进入主冷凝蒸发器作为冷源和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，部分污氮气作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空，其余富氧液空经节流阀节流后引入精馏塔顶部参与精馏；低压氮气引入主冷凝蒸发器作为热源和富氧液空换热，低压氮气被液化为液氮，部分液氮引入精馏塔顶部参与精馏，其余液氮经液氮泵增压后引入精馏塔I顶部作为回流液；

步骤五、富氧液空经精馏塔精馏后分离为液氧和带压污氮气，液氧作为主冷凝蒸发器的冷源，和从精馏塔引入的压力氮气换热，液氧被汽化为氧气，引出部分氧气经主换热器复热后出冷箱作为压力氧气产品，其余氧气作为精馏塔的上升气体；压力氮气被液化为液氮，液氮被引入精馏塔顶部作为回流液，同时可从精馏塔I底部引出部分液氧作为液氧产品；带压污氮气经过冷器复热、主换热器部分复热后进入膨胀机膨胀，之后经主换热器复热后出冷箱，部分作为交替使用的分子筛吸附器再生气，其余放空；

专有压力氧气制取装置制取压力氮气产品，纯度为小于3ppmO₂，压力为0.68-0.95MpaG；制取压力氧气产品纯度为90-99.6%，压力为0.1-0.3MpaG；

第一专有高效氧气/循环烟气混配器、第二专有高效氧气/循环烟气混配器和第三专有高效氧气/循环烟气混配器，包括氧气通道、氧气通道调节阀、循环烟气通道、氧气分布器、混配器、碳基富氧通道、氧气浓度分析仪；氧气分布器为中空圆筒，中空圆筒的周壁上均匀设有若干小孔，相邻的三小孔均按相同的等边三角形布置，混配器为中空圆筒；氧气通道调节阀设于氧气通道上，氧气通道出口和氧气分布器的端部连通，氧气分布器和部分氧气通道由混配器的侧壁插入混配器内，氧气分布器在混配器内靠近连通循环烟气通道的一侧；循环烟气通道出口和混配器的一端连通，碳基富氧通道进口和混配器的另一端连通，氧气浓度分析仪设于碳基富氧通道上；

专有压力氧气制取装置压力氧气产品出口和压力氧气缓冲罐连接，压力氧气缓冲罐第一出口和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，压力氧气缓冲罐第二出口和第二专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接，专有压力氧气制取装置压力氮气产品出口连至水泥窑炉除尘器；

常压氧气制取装置常压氧气产品出口和常压氧气缓冲罐连接，常压氧气缓冲罐出口和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的氧气通道进口连接；

循环烟气回收装置进口和水泥窑炉预热器循环烟气出口连接，循环烟气回收装置出口引出两路，一路和循环烟气风机连接，循环烟气风机出口分别和第一专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口、第二专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接，一路和第三专有高效氧气/循环烟气混配器的循环烟气通道进口连接；

第一专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口设节流阀，提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风，第二专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口分三路，一路设节流阀提供低压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的旋流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的内轴流风，一路设节流阀提供高压碳基富氧产品，用于回转窑燃烧器的外轴流风；第三专有高效氧气/循环烟气混配器的碳基富氧通道出口和碳基空气风机连接，碳基空气风机出口和篦冷机连接，篦冷机再分别连至回转窑、分解炉；

所述燃烧方法包括如下步骤：

专有压力氧气制取装置制取压力氮气送入水泥窑炉收尘器，用作除尘风；专有压力氧气制取装置制取压力氧气送入压力氧气缓冲罐，压力氧气缓冲罐引出一路压力氧气送入第一专有高效氧气/循环烟气混配器，引出另一路压力氧气送入第二专有高效氧气/循环烟气混配器；

常压氧气制取装置制取常压氧气送入常压氧气缓冲罐，常压氧气缓冲罐引出常压氧气送入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；

循环烟气从水泥窑炉预热器出来，经过循环烟气回收装置热量回收、除尘、脱硫后，引出两路，一路由循环烟气风机加压后分别引入第一专有高效氧气/循环烟气混配器和第二专有高效氧气/循环烟气混配器，另一路引入第三专有高效氧气/循环烟气混配器；

压力氧气和循环烟气于第一专有高效氧气/循环烟气混配器混配，节流后提供中压碳基富氧产品用于回转窑和分解炉的送煤风；中压碳基富氧产品含25-50%O₂，压力为50-70Kpa；

压力氧气和循环烟气于第二专有高效氧气/循环烟气混配器混配，经不同程度节流后分别提供低压碳基富氧产品、高压碳基富氧产品，低压碳基富氧产品用于回转窑燃烧器的旋流风，高压碳基富氧产品分别用于回转窑燃烧器的外轴流风和内轴流风；低压碳基富氧产品含25-50%O₂，压力为20-40Kpa；高压碳基富氧产品含25-50%O₂，压力为80-100Kpa；

常压氧气和循环烟气于第三专有高效氧气/循环烟气混配器混配，再经碳基空气风机增压提供碳基空气产品，送入篦冷机给熟料降温，之后分两路，分别送入回转窑、分解炉；碳基空气产品含氧量和空气相近，压力为3-10Kpa。