[发明专利]一种建材工业燃料替代碳中和的方法

说明书

本专利公开了一种建材工业燃料替代碳中和的方法，在燃烧器中通入氢气、原子吸收剂、惰性气体、氧调节剂、改性缓燃剂，分别从燃烧器不同通道喷出，并在燃烧器喷口外混合、燃烧，得到稳定、长度可调的火焰。同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，燃烧温度范围宽。

技术领域

本发明涉及建材工业碳中和领域，具体涉及水泥或石膏工业用燃料替代，即用氢替代煤或天然气的方法。

背景技术

建材工业中二氧化碳排放量最大的是水泥工业，水泥工业是世界第三大能源消耗行业，占据工业能源消耗的7％，也是世界第二大二氧化碳排放行业，占全球二氧化碳排放的7％。我国水泥工业2020年碳排放约13.2亿吨(含电力消耗)，约占建材工业的80％，约占全国的13.5％。水泥工业对我国建材工业实现“双碳”目标影响重大。水泥工业的碳排放主要来源是生产电耗、燃料燃烧和原材料碳酸盐分解。按照相关现行国家标准取值计算，每吨水泥的二氧化碳排放约为675千克；其中，生产电耗间接排放约占11％，燃料燃烧直接排放约占31％，原材料碳酸盐分解直接排放约占58％[齐冬有，张标，罗宁.建材工业碳中和[J].中国建材，2021，(7)：92-97]。

氢气作为一种价值丰富的商品气体和化学原料，可以成为可再生能源转换的能量储存载体。将电解水技术与可再生能源发电相结合，可将多余的电能以化学能的方式储存在氢气中，平抑可再生能源波动，提高消纳水平，推进能源清洁化替代[赵雪莹，李根蒂，孙晓彤，等.“双碳”目标下电解制氢关键技术及其应用进展[J].全球能源互联网，2021，4(5)：436-446]。利用可再生能源制取的“绿氢”还可直接应用于建材工业替代碳质燃料，为实现深度碳减排提供有效途径。

氢气易燃易爆、燃烧范围宽(4％-75％)、点火能量低、扩散系数大，氢气火焰的稳定性差。本发明通过添加外加剂改变燃料气体组成，并通过合理设计燃烧喷嘴，改变氢气的燃烧速度，实现氢气在现有水泥窑炉或石膏生产炉中的应用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种建材工业燃料替代碳中和的方法，同已有技术方案相比，本方法操作简单，成本低，燃烧温度范围宽，具有容易在现有窑炉中应用的特点，具有显著的经济效益和社会效益。

一种建材工业燃料替代碳中和的方法，包括以下步骤：

在燃烧器中通入氢气、原子吸收剂、惰性气体、氧调节剂、改性缓燃剂从燃烧器不同通道喷出，并在燃烧器喷口外混合、燃烧，得到稳定、长度可调的火焰；其中，改性缓燃剂为缓燃剂与表面活性剂混合均匀得到。

所述原子吸收剂为重油、煤焦油、裂解残渣中的一种，加入量为氢气质量10-50％。

所述惰性气体为氮气、二氧化碳、水蒸气中的一种，加入量为氢气质量10-50％。

所述氧调节剂为铁渣粉、锡渣粉、铜渣粉中的一种，加入量为氢气质量0.1-2.0％。

所述缓燃剂为废塑料粉、淤泥粉、养殖场废物中的一种，加入量为氢气质量100-500％。

所述表面活性剂为三乙醇胺、丙三醇、甲酸钙中的一种，加入量为氢气质量0.1-2.0％。

所述燃烧器为多通道喷燃料管，喷口设有钝体和导流叶片。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

氢气为绿电电解水产氢、光解水产氢、微生物产氢中的一种，这些氢均能在本发明中得到同样的效果。绿电为太阳能、风能、水能、潮汐能、核能、地热能产生电的一种，这些电具有不排二氧化碳的特点；电解水的方法为碱性溶液电解水、固体高分子膜电解水、高温水蒸气固体电解质电解水中的一种。光解水产氢，光解水制氢是指利用光催化技术催化分解水制氢，水是一种非常稳定的化合物，通过光和半导体光催化剂共同作用实现此反应过程。产氢微生物为常见微生物，即光合微生物，主要包含了绿藻、蓝细菌和厌氧光合细菌。可见，氢气为绿氢，可再生。