一种全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法
本发明公开了一种全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法，包括第一生料预热预分解系统、第二生料预热预分解系统和烟气捕集提纯系统，第二列旋风预热器出风口分别与预燃烧炉循环烟气进口、烟气捕集提纯系统烟气进口连通，烟气捕集提纯系统部分烟气通过支管与第二分解炉出风管连通；高纯度氧气纯度75～85％，第二生料预热预分解系统排出烟气中CO2干基浓度75～85％，烟气捕集提纯系统进第二分解炉出风管烟气中CO2干基浓度95～99％。本发明降低了高纯度氧气纯度和第二分解炉出口烟气温度，使第二生料预热预分解系统烟气中CO2干基浓度进一步提高，提高了生料换热效率及后续捕集提纯烟气中CO2浓度，达到了节能降耗。
发明专利
CN202311504135.7
2023-11-13
CN117570691A
2024-02-20
F27B7/00(2006.01)
天津水泥工业设计研究院有限公司%中国建材集团有限公司
彭学平;代中元;陈昌华;金周政;万夫伟
300400 天津市北辰区引河里北道1号;
天津市鼎和专利商标代理有限公司
张倩
天津;12
1.一种全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统，包括烟室、回转窑、冷却机、第一生料预热预分解系统和第二生料预热预分解系统，所述回转窑上设置第一燃烧器，所述第一生料预热预分解系统为常规生料预热预分解系统，所述第一生料预热预分解系统与所述烟室连通；所述第二生料预热预分解系统为采用全氧燃烧的二氧化碳自富集系统； 所述第二生料预热预分解系统包括预燃烧炉、第二分解炉和第二列旋风预热器，所述预燃烧炉上开设助燃介质进口和循环烟气进口，所述预燃烧炉顶部设置第三燃烧器，所述预燃烧炉的底部与所述第二分解炉的锥部通过连接管道连通，所述第二分解炉上设置第四燃烧器，所述第二分解炉上开设第二列生料入口；所述第二列旋风预热器的底端旋风分离器的进风口连接所述第二分解炉的出风管，所述第二列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出低温烟气；所述第二列旋风预热器的顶端旋风分离器的进口处设有第二进料口，所述第二列旋风预热器的底端旋风分离器的出料口连通所述烟室；其特征在于： 水泥窑系统还包括烟气捕集提纯系统，所述第二列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口通过循环风机分别与所述预燃烧炉的循环烟气进口、烟气捕集提纯系统的烟气进口连通，所述烟气捕集提纯系统的部分烟气通过支管与第二分解炉的出风管连通；所述循环风机与所述预燃烧炉的循环烟气进口之间的管路上设置高纯度氧气入口； 所述高纯度氧气的纯度为75～85％，所述第二生料预热预分解系统排出的低温烟气中CO2干基浓度为75～85％，所述烟气捕集提纯系统捕集提纯后进第二分解炉的出风管的低温烟气中CO2干基浓度为95～99％，所述第二分解炉内的CO2干基浓度为70～80％。 2.根据权利要求1所述的全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统，其特征在于，所述第一生料预热预分解系统包括第一分解炉和第一列旋风预热器；所述第一分解炉上设置第二燃烧器，所述第一分解炉上开设第一列生料入口；所述第一列旋风预热器的底端旋风分离器的进风口连接所述第一分解炉的出风管，所述第一列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出低温烟气，此低温烟气中CO2干基浓度为25～35％；所述第一列旋风预热器的顶端旋风分离器的进口处设有第一进料口，所述第一列旋风预热器的底端旋风分离器的出料口连通所述烟室。 3.根据权利要求2所述的全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统，其特征在于，所述第一列旋风预热器的级数为4～7级。 4.根据权利要求1所述的全氧燃烧碳捕集的水泥窑系统，其特征在于，所述第二列旋风预热器的级数为4～7级。 5.一种采用权利要求1至4任一项所述的水泥窑系统进行全氧燃烧碳捕集制备水泥熟料的方法，包括如下步骤：其特征在于， 将生料分别喂入第一列旋风预热器、第二列旋风预热器，生料在对应列旋风预热器内与烟气进行换热和气固分离； 经第一列旋风预热器预热后的生料进入第一分解炉，经第二列旋风预热器预热后的生料进入第二分解炉； 第二列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出的低温烟气中CO2干基浓度为75～85％，第二列旋风预热器顶端旋风分离器的出风口排出的低温烟气进入循环风机，随后分为两路，其中一路进入预燃烧炉内，另一路进入烟气捕集提纯系统； 进入烟气捕集提纯系统的低温烟气经捕集提纯后CO2干基浓度为95～99％，此低温烟气的一部分通过支管进入第二分解炉的出风管，在第二分解炉出口形成局部混合区域，另一部分进低温精馏提纯系统得到99.9％及以上纯度的食品级、工业级液体CO2产品或固体干冰或其它形式的CO2产品； 纯度为75～85％的高纯度氧气与从第二列旋风预热器顶部排出的CO2干基浓度为75～85％低温烟气混合后从预燃烧炉的循环烟气进口进入预燃烧炉内，供从预燃烧炉顶部进入预燃烧炉内的燃料燃烧，燃烧产物从预燃烧炉的底部经连接管道进入第二分解炉，在第二分解炉内进行全氧燃烧，第二分解炉内煅烧温度为880～920℃，燃料燃烧释放的大量热量供第二分解炉内的生料吸热分解，得到热生料，并产生大量烟气，第二分解炉内烟气中CO2干基浓度为70～80％；第二分解炉内产生的高温烟气经第二分解炉出风口排出，与烟气捕集提纯系统排出的CO2干基浓度为95～99％的低温烟气混合，使出第二分解炉的烟气温度降低为840～880℃，之后进入第二列旋风预热器内与生料换热，换热后烟气经第二列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出； 第一分解炉和第二分解炉内产生的热生料通过烟室进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料，水泥熟料由回转窑进入冷却机，与空气换热得到冷却水泥熟料，回转窑内燃料燃烧生成窑气，窑气依次经烟室和第一分解炉进入第一列旋风预热器，经第一列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出。 6.根据权利要求5所述的全氧燃烧碳捕集制备水泥熟料的方法，其特征在于，第一分解炉内的生料吸热分解，得到热生料，并产生大量烟气，第一分解炉内的烟气进入第一列旋风预热器内与生料换热成为低温烟气，经第一列旋风预热器的顶端旋风分离器的出风口排出的低温烟气中CO2干基浓度为25～35％。