專利名稱：一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO₂氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于高濃度地回收水泥制造過(guò)程中燃料燃燒產(chǎn)生的CO2氣體和水泥原料熱解煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體的方法。
背景技術(shù)：
CO2被認(rèn)為是造成地球溫暖化的主要?dú)怏w之一。在我國(guó)，電力、鋼鐵、石油、化工和建材是能源和污染物排放最多的工業(yè)部門(mén)，而在建材產(chǎn)業(yè)中，水泥生產(chǎn)所造成的CO2排放就占全國(guó)CO2排放總量的18-22%。因此，水泥生產(chǎn)過(guò)程CO2減排具有重要的意義。水泥生產(chǎn)過(guò)程CO2排放仍然以原料分解、燃料燃燒和電力消耗為主排放源，三者的總排放量約占水泥生產(chǎn)排放量的75%。水泥窯尾氣成分復(fù)雜且CO2濃度偏低，通常為10-15%，其它組分有N2、O2> SO2, NOx等，其中絕大多數(shù)是來(lái)自燃燒空氣中的N2?？刹扇〉臏p少水泥生產(chǎn)過(guò)程CO2向大氣排放的措施，一方面優(yōu)化生產(chǎn)工藝過(guò)程，使用替代燃料，但更重要的一方面是回收水泥生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的C02。中國(guó)專利200610092071.4公開(kāi)了一種利用水泥窯尾氣制備食品級(jí)液體二氧化碳的方法，利用鉀堿復(fù)合活化溶液吸收水泥窯尾氣中的10-15%濃度的CO2,再升溫解吸、分離出高濃度CO2，但由于尾氣中的CO2濃度太低，回收成本很高。日本三菱綜合材料株式會(huì)社在中國(guó)申請(qǐng)的PCT專利200980116294.1公開(kāi)了一種水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法及回收設(shè)備，采 取的方法包括下述幾種:(1)將煅燒前的水泥原料在過(guò)熱爐中過(guò)熱至煅燒溫度以上后，在混合煅燒爐中與新的煅燒前的水泥原料進(jìn)行混合；(2)將煅燒前的水泥原料與從水泥窯排出的高溫的水泥熟料的一部分在混合煅燒爐中進(jìn)行混合；以及使用外熱式煅燒爐。這是從改進(jìn)水泥生產(chǎn)工藝角度來(lái)有效地活用水泥制造設(shè)備中的熱源來(lái)達(dá)到高濃度地回收CO2的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，解決了如何在尾氣排放末端直接回收高濃度CO2氣體的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，包含如下步驟:將O2/水蒸汽/CO2混合氣或02/0)2混合氣從水泥窯爐尾部通入水泥窯爐，并使水泥窯爐內(nèi)的燃料燃燒；將水泥窯爐內(nèi)的水泥原料煅燒生成熟料，煅燒溫度為1400-1800°c ;將所述熟料向所述水泥窯爐尾部移動(dòng)，使其與通入的混合氣接觸，預(yù)熱所述混合氣，同時(shí)使所述熟料冷卻后從水泥窯爐尾部或底部排出；將預(yù)熱后的混合氣部分通入熱分解器，并加入燃料燃燒，使經(jīng)多級(jí)換熱器后進(jìn)入熱分解器的生料進(jìn)行熱分解，形成含CO2的高溫?zé)煔夂退嘣?；所述水泥原料進(jìn)入水泥窯爐煅燒生成熟料；將高溫?zé)煔庀蛏狭鲃?dòng)通過(guò)多級(jí)換熱器；將生料通過(guò)多級(jí)換熱器向下流動(dòng)，使生料被高溫?zé)煔忸A(yù)熱；將經(jīng)過(guò)多級(jí)換熱器的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)冷卻器，使高溫?zé)煔庵械乃魵庑纬梢簯B(tài)水而被分離，回收獲得高濃度CO2氣體。進(jìn)一步的，所述O2/水蒸汽/CO2混合氣中的水蒸汽體積百分比為20 60%。
進(jìn)一步的，所述水泥窯爐為臥式或立式窯爐。進(jìn)一步的，所述高溫?zé)煔庵兴羝w積百分比為20-60%。進(jìn)一步的，所述多級(jí)換熱器為四級(jí)換熱器。進(jìn)一步的，所述多級(jí)換熱器和所述冷卻器之間設(shè)置有高溫引風(fēng)機(jī)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
通過(guò)將從水泥窯爐尾部通入水泥窯爐的氣體改用O2/水蒸汽/CO2混合氣或o2/co2混合氣，不僅有效冷卻了在水泥窯爐內(nèi)煅燒出來(lái)的熟料，而且該混合氣在經(jīng)過(guò)熱分解器燃燒及多級(jí)換熱器后，形成主要成分為CO2和水蒸汽高溫?zé)煔?，從而方便回收獲得高濃度co2。本發(fā)明所述的高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，工作效率高，環(huán)境污染小，回收的CO2氣體濃度可以達(dá)到95%，具有良好的節(jié)能減排效果。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例回收方法流程示意圖。圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例工藝流程圖。圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的換熱器工作示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2所示， 一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，包含如下步驟:步驟Sll:將O2/水蒸汽/CO2混合氣或02/C02混合氣G從水泥窯爐Rl尾部通入水泥窯爐R1，使水泥窯爐Rl內(nèi)的燃料在高CO2濃度下的富氧燃燒。該氣氛下，燃燒產(chǎn)生的煙氣組分基本上為二氧化碳和水蒸汽，不含有N2氣。步驟S12:將水泥窯爐Rl內(nèi)的水泥原料煅燒生成熟料。水泥窯爐Rl內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫1400-1800°C，在此高溫環(huán)境下，水泥窯爐Rl內(nèi)的水泥原料被煅燒成熟料。步驟S13:將所述熟料向所述水泥窯爐Rl尾部移動(dòng)，使其與通入的O2/水蒸汽/CO2混合氣或02/C02混合氣G接觸。利用熟料所帶的熱量與混合氣G進(jìn)行熱量交換，使得在冷卻熟料的同時(shí)預(yù)熱了混合氣G。熟料在冷卻后，從水泥窯爐Rl尾部或底部的排出口 2排出。所述水泥窯爐Rl為回轉(zhuǎn)式臥式或立式窯爐，當(dāng)為臥式時(shí)采取頭高尾低放置，使得其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，內(nèi)部的熟料慢慢向尾部移動(dòng)，最終從尾部或底部的排出口 2排出。由于混合氣G采用逆向通入水泥窯爐Rl內(nèi)，使得熟料在排出水泥窯爐Rl時(shí)，不會(huì)帶出廢氣，具有良好的環(huán)保效果。步驟S14:預(yù)熱后的混合氣G除了通入水泥窯爐Rl外，還一部分通入熱分解器R2。同時(shí)向熱分解器R2中加入燃料(也就是熱分解器R2設(shè)有燃料添加口 5，通過(guò)燃料添加口 5可以向其加入燃料)，使燃料在高CO2濃度下進(jìn)行富氧燃燒。燃燒產(chǎn)生的高溫將熱分解器R2內(nèi)的生料進(jìn)行熱分解，形成含CO2的高溫?zé)煔夂退嘣?。所述生料是?jīng)過(guò)多級(jí)換熱器(本實(shí)施例中采用四級(jí)，即C1-C4)換熱、分散后進(jìn)入熱分解器R2的。所述高溫?zé)煔庵兴羝w積百分比為20-60%。步驟S15:所述水泥原料進(jìn)入水泥窯爐Rl煅燒生成熟料，然后排出；同時(shí)，所述高溫?zé)煔庀蛏狭鲃?dòng)通過(guò)多級(jí)換熱器C4至Cl，與至上而下的生料I進(jìn)行換熱，并將其分散。也即，將生料I分散、預(yù)熱。所述生料I部分經(jīng)換熱器C4進(jìn)入水泥窯爐Rl中。步驟S16:將從最后一級(jí)換熱器Cl出來(lái)的高溫?zé)煔庵苯油ㄈ肜鋮s器R4，在冷卻器R4內(nèi)進(jìn)行冷卻，使高溫?zé)煔庵械乃魵庑纬梢簯B(tài)水，從冷卻器R4底部出口 4流出而分離；高溫?zé)煔庵械腃O2則從冷卻器頂部出口 3被回收，從而獲得高濃度CO2氣體。在換熱器Cl與冷卻器R4之間裝有高溫引風(fēng)機(jī)R3，用于將混合氣G向上抽引，最后進(jìn)入冷卻器R4再排出。上述所述的生料I包括石灰質(zhì)、粘土、鐵(鋁)等用于制作水泥的原材料經(jīng)過(guò)一定配比，并粉磨、均化得到的配料。其中，石灰質(zhì)是石灰石、泥灰?guī)r、白堊或工業(yè)廢渣(如電石渣、白泥等)中的至少一種；粘土則是黃土、頁(yè)巖、粉砂巖、河泥、粉煤灰、煤矸石等中的至少一種。
圖3為換熱器的工作示意圖。如圖3所示，所述換熱器包括下一級(jí)上升管道31、上一級(jí)下料管道32、旋風(fēng)筒36、下料管道34、上升管道35，當(dāng)物料W (也即生料)從上一級(jí)下料管道32落下，與從下一級(jí)上升管道31上來(lái)的氣體Q (也即高溫?zé)煔?相遇，并被上升氣體Q吹入旋風(fēng)筒36 ;在氣體Q與物料W相遇至進(jìn)入旋風(fēng)筒36前，物料W被氣體Q分散，并與氣體Q進(jìn)行熱交換。由于氣體Q的作用，當(dāng)物料W進(jìn)入旋風(fēng)筒36后，物料W在旋風(fēng)筒36內(nèi)旋轉(zhuǎn)并分離，通過(guò)下料管道34落入下一級(jí)換熱器中；而氣體Q則從旋風(fēng)筒36頂部的上升管道35流出，進(jìn)入上一級(jí)上升管道。物料W在每一級(jí)換熱器中換熱后，由于溫度的升高，會(huì)逐漸發(fā)生熱分解及熱反應(yīng)，使其最后進(jìn)入水泥窯爐進(jìn)行煅燒時(shí)，節(jié)省了煅燒時(shí)間，能夠快速煅燒形成熟料，有效提聞了熟料的制備效率。本發(fā)明實(shí)施例所述的一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，通過(guò)將從水泥窯爐尾部通入水泥窯爐的氣體改用O2/水蒸汽/CO2混合氣或o2/co2混合氣，不僅有效冷卻了在水泥窯爐內(nèi)煅燒出來(lái)的熟料，而且該混合氣在經(jīng)過(guò)熱分解器燃燒及多級(jí)換熱器后，形成主要成分為CO2和水蒸汽高溫?zé)煔?，從而方便回收獲得高濃度co2。本發(fā)明所述的高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程·中CO2氣體的方法，工作效率高，環(huán)境污染小，回收的CO2氣體濃度可以達(dá)到95%，具有良好的節(jié)能減排效果。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，其特征在于，包含如下步驟: 將O2/水蒸汽/CO2混合氣或o2/co2混合氣從水泥窯爐尾部通入水泥窯爐，并使水泥窯爐內(nèi)的燃料燃燒； 將水泥窯爐內(nèi)的水泥原料煅燒生成熟料，煅燒溫度為1400-1800°c ； 將所述熟料向所述水泥窯爐尾部移動(dòng)，使其與通入的混合氣接觸，預(yù)熱所述混合氣，同時(shí)使所述熟料冷卻后從水泥窯爐尾部或底部排出； 將預(yù)熱后的混合氣部分通入熱分解器，并加入燃料燃燒，使經(jīng)多級(jí)換熱器后進(jìn)入熱分解器的生料進(jìn)行熱分解，形成含CO2的高溫?zé)煔夂退嘣希? 所述水泥原料進(jìn)入水泥窯爐；所述高溫?zé)煔庀蛏狭鲃?dòng)通過(guò)多級(jí)換熱器，使其對(duì)至上向下流動(dòng)的生料進(jìn)行預(yù)熱、分散； 將經(jīng)過(guò)多級(jí)換熱器的高溫?zé)煔馔ㄈ肜鋮s器，使高溫?zé)煔庵械乃魵庑纬梢簯B(tài)水而被分離，回收獲得高濃度CO2氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述O2/水蒸汽/CO2混合氣中的水蒸汽體積百分比為20 60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泥窯爐為臥式或立式窯爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高溫?zé)煔庵兴羝w積百分比為20-60%o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多級(jí)換熱器為四級(jí)換熱器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多級(jí)換熱器和所述冷卻器之間設(shè)置有高溫引風(fēng)機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，所述方法利用O2/水蒸汽/CO2混合氣或O2/CO2混合氣替代空氣，作為燃燒助劑從水泥窯爐尾部通入水泥窯爐，該混合氣不僅冷卻了在水泥窯爐內(nèi)煅燒出來(lái)的熟料，而且混合氣在經(jīng)過(guò)熱分解器燃燒及多級(jí)換熱器后，形成主要成分為CO2和水蒸汽的高溫?zé)煔?，從而方便回收獲得高濃度CO2。本發(fā)明所述的高濃度回收水泥生產(chǎn)過(guò)程中CO2氣體的方法，工作效率高，環(huán)境污染小，回收的CO2氣體濃度可以達(dá)到95%，具有良好的節(jié)能減排效果。
文檔編號(hào)C04B7/36GK103232178SQ20131017313
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者汪印, 劉殊遠(yuǎn), 邢貞嬌 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所