[发明专利]一种稳定使用新能源煅烧水泥熟料的工艺及系统

说明书

本发明公开了一种稳定使用新能源煅烧水泥熟料的工艺及系统，具体工艺为生料经过预热器单元预热至300‑700℃后，喂入太阳能分解反应器，太阳能分解反应器吸收太阳能镜场的能量温度达到900‑1300℃，将生料进行分解，分解率达到80‑92％，分解后的热生料进入回转窑进行煅烧，回转窑的燃料采用绿氢和/或生物燃料提供热量，窑内温度达到900‑1500℃，烧制完成出窑后落入窑头冷却机冷却，得到熟料成品。本发明采用太阳能和氢能100％替代了现有水泥生产线的燃料，避免了水泥熟料生产过程中燃料碳排放的产生，且可依据日照强度的多少有选择性的进入回转窑或者储存库，从而实现稳定地生产。

技术领域

本发明涉及环保水泥技术领域，特别是涉及一种稳定使用新能源煅烧水泥熟料的工艺及系统。

背景技术

水泥工业是能源消耗大户，建材联合会公布的数据显示：2020年中国水泥产量达到23.77亿吨、水泥工业二氧化碳排放12.3亿吨，其中电力消耗间接折算约合8955万吨二氧化碳当量，碳减排的压力非常大。按照国标能耗限额估算，水泥行业煤炭消耗超过2亿吨煤，电力消耗超过2千亿度电。从生产过程上分析，水泥生产的能源消耗主要来自熟料生产工序，约占94％，从能源种类上分析主要来自于煤和电，其中煤提供了约94％的能量，可见水泥工业对于化石能源特别是煤炭的依赖非常大。在碳中和的压力下，水泥行业必须要减少对化石能源的消耗，采用新能源技术是水泥熟料制备实现碳中和的重要选择。

太阳能、氢能是已知的清洁能源的重要选项，如氢气的能量密度为140MJ/kg，是汽油能量密度(43MJ/kg)的3.25倍，固体燃料能量密度(50MJ/kg)的2.80倍，绿氢的制备成本在逐步下降，且采用绿氢替代化石燃料还能够减少水泥生产燃料储存、输送的负荷。随着光热技术、绿氢技术的不断成熟，为水泥熟料煅烧采用新能源创造了条件，但同时仍旧存在很多问题，尤其是能量供给不稳定、容易受自然环境等外围条件变化产生剧烈的波动，不能使水泥煅烧系统连续生产，限制了水泥工业新能源技术的应用步伐。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种稳定使用新能源煅烧水泥熟料的工艺及系统，解决了目前水泥生产对化石能源的依赖，利用太阳能和氢能大幅度减少水泥生产过程中的燃料碳排放，提升了废气中CO₂的浓度，为水泥熟料生产零碳排放创造了基础条件。

本发明是这样实现的，一种稳定使用新能源煅烧水泥熟料的工艺，生料经过预热器单元预热至300-700℃后，喂入太阳能分解反应器，太阳能分解反应器吸收太阳能镜场的能量温度达到900-1300℃，将生料进行分解，分解率达到80-92％，分解后的热生料进入回转窑进行煅烧，回转窑的燃料采用绿氢和/或生物燃料提供热量，窑内温度达到900-1500℃，烧制完成出窑后落入窑头冷却机冷却，得到熟料成品。

优选地，在太阳能充足时，经太阳能分解反应器分解的部分热生料可经冷却后进入储存库；在太阳能不足时，再将储存库内存储的已分解生料喂入回转窑窑尾烟室，保证窑系统稳定生产。

进一步优选地，入储存库之前冷却热生料的热空气引入分解炉进行回收利用。

优选地，所述预热器单元的废气进入太阳能分解反应器和/或窑头冷却机，或者单独进行碳捕捉利用，从而实现零碳排放和碳利用。

进一步优选地，进入太阳能分解反应器的废气、和/或太阳能分解反应器内分解热生料产生的CO₂输送至碳捕捉利用系统，在催化剂的作用下，将水和CO₂制备出合成气或液体燃料；或，进入太阳能分解反应器的废气、和/或太阳能分解反应器内分解热生料产生的CO₂输送至预热器单元的末级预热器；或，进入太阳能分解反应器的废气、和/或太阳能分解反应器内分解热生料产生的CO₂一部分输送至碳捕捉利用系统，一部分输送至预热器单元的末级预热器。