改造燃煤电厂用于联产水泥制造技术

本发明专利技术提供将全然不同的燃煤电厂改造为联产均一可用并具备经济效益的水泥的电厂的系统、工艺和方法。该联产使得同时生产电能和水泥成为可能，并因此具有显著的经济效益和环境益处，消除了主要的温室气体排放源并因此减少了影响气候变化的主要因素。

Retrofitting coal-fired power plants for cement production

The present invention provides systems, processes, and methods for converting a completely different coal-fired power plant into a power plant for the production of uniformly available and economically effective cement. The production of electric power and cement production at the same time makes possible, and thus has significant economic benefits and environmental benefits, eliminates a major source of greenhouse gas emissions and thus reduce the main factors of the impact of climate change.

【技术实现步骤摘要】
改造燃煤电厂用于联产水泥本申请以2007年4月25日提交的美国临时申请US60/914026 全文作为参考。
技术介绍
用于发电的煤燃烧是导致全球变暖的主要原因，每年产生数十 亿吨的C02和其他温室气体，尽管煤燃烧和碳收集技术进一步发展， 仍预计GHG排放会显著提高。在2003年，煤占据了世界总能源消 耗的百分之二十四。在未来的20年世界煤消耗和导致的GHG几乎 会倍增，由2003年的54亿短吨到2030年的106亿吨。用于水泥生 产的煤燃烧同样是导致全球变暖的主要原因，在2007年产生超过20 亿吨的<302和其他温室气体，尽管有工业承受量，总的排放仍预计 会大量提高。例如，水泥生产的排放在过去的15年增加了超过85 %。CFPPs和普通波特兰水泥("OPC")工业是并行和独立运作的。 CFPP工业燃烧煤产生高压蒸汽以驱动发电涡轮，而OPC工业燃烧 煤以将石灰石、粘土和焦炭转化为水泥熟料。本专利技术描述了将这两 种工业结合为一种的工艺和方法，通过应用CFPPs联产电能和水泥， 由此生产OPC不再需要煤燃烧。本专利技术可以在全球范围内显著减少 煤燃烧和其导致的温室气体。根据美国政府，全世界可采煤总储量估计为10010亿吨-足以 维持大约180年。加上其他估算，地球上仅有大约250 - 300年的可 供经济开采的煤。如同不可再生的石油储量，煤储量也是不可再生 的，经济上切实可行的矿藏会最终耗尽。全球每年的水泥需求超过21亿吨，并每年大约增长5%。为满 足这一需求，OPC工业每年燃烧数十亿吨煤。窑炉通常使用粉碎的煤或焦炭作为燃料，且生产大约900g的水泥消耗大约450g的煤。 因此，水泥生产窑消耗超过IO亿公吨的煤。在美国，有过400多家 的燃煤电厂。重要的是，世界面临的局面是在79个国家有超过7000 座的燃煤电厂，每年排放超过90亿吨的C02-到2012年超过310 亿吨。水泥通常是利用煤或焦炭作燃料通过在1450。C下煅烧石灰石 和粘土炭的混合物来生产。该工艺每吨水泥释放大约 一 吨二氧化碳 -半吨来自石灰石自身的煅烧，另一半来自煤或焦炭的煅烧和烧结。 世界范围的水泥生产超过25亿吨，由此产生超过25亿吨的C02,这 超过人类活动释放C02总量的7% 。考虑到用于运输的能源和排放对 陆地、水源和大气质量的有害效应，水泥生产也具有负面影响。全球每年的电能(能源)需求超过170亿千瓦时，并且还以每 年3%增长。电能通常是在CFPPs通过燃烧煤，产生高压蒸汽以驱 动发电涡轮而产生。其他产生电的方法包括利用水坝、天然气、风 力和太阳能。全世界大约25。/。的电是通过CFPPs产生的。为满足这 一需求，CFPP工业每年要燃烧大约60—70亿的煤。此外，在未来 数年中来自CFPPs的GHG排放据估计占据全球GHG排放的大约30 %。CFPPs产生多种煤燃烧产物("CCPs")。根据某些估算，每年 存在480MT的CCPs,中国为100MT (百万吨)，美国为83MT和 印度为80MT。这些CCPs通常一皮一见为工业废物，^旦可一皮用于其他工 业，特别是已知粉煤灰具有胶结性。目前CCPs并未被充分有效利用。 在美国，2005年的粉煤灰产生总量-一种CCP成分-是71MT,但 只有29MT的粉煤灰(41% )被用于某些具有经济效益的方面；其 余都4皮作为垃圾掩埋。29MT的粉煤灰中只有15MT (21% )用于混 凝土和混凝土工业。CCP的其他成分-如炉底灰和锅炉渣-并未为 波特兰水泥业广泛使用。本专利技术通过利用就地联产电能和水泥的优 势，寻求获得未被充分利用的CCPs的最大经济效用。CFPPs有效地消耗大部分由燃烧煤产生的BTUs以产生沸水、蒸 汽、压缩空气和暖气。这些能源中的许多都被回收和循环。然而，5仍有多达80%的能源被浪费。换言之，每磅BTUs只有大约20。/o实 际上被转换为电能。本专利技术通过利用就地联产电能和水泥的优势， 寻求获得未被充分利用的BTUs在沸水、低压蒸汽和压缩/暖气方面 的最大经济效用。另外，CFPPs消耗了发电厂本身的大量地产，用于材料运输和 存储。本专利技术通过利用就地联产电能和水泥的优势，寻求荻得未被 充分利用的地产的最大经济效用。另外，CFPPs消耗大量的铁路运输和水运资源。例如，通常的 CFPP每天消耗煤3 - 5"铁路运输单位"。每个铁路运输单位包括100 车皮煤，每车皮运输100吨，或是每单位10000吨。火车随后空车 返回。此外，世界范围的波特兰水泥厂每年消耗大约IO亿吨煤。相 应的，波特兰水泥厂需要石灰石。在那些石灰石开釆矿与水泥厂在 同一地区的情况下，运输负担较低。然而，很多情况下，石灰石要 通过铁路运输。本专利技术通过利用就地联产电能和水泥的优势，不再 需要运输煤和石灰石，从而可以寻求获得未被充分利用的运输资源 的最大经济效用。全世界范围内都存在对更有效地利用能源的系统和工艺的需 求，以及更有效地利用热能生产所得到的副产物的需求。
技术实现思路
本专利技术提供多联产电能和水泥的系统、工艺和方法。 本专利技术的主要方面在于通过提高在电力工业中所消耗能源和资 源的利用效率来生产水泥这一 突破性创新。本专利技术的 一个方面是利 用可持续的水泥生产技术减少全球温室气体(GHG)的排放(例如 C02排放、NOx、 SOx、微粒)和所导致的气候变化。本专利技术的另一 个方面是同时改善电能和水泥工业的经济效益(例如资产所得利润、 投资报酬率、毛利、净利润)。因此，世界上成批的现存燃煤电厂和新燃煤电厂可有效改造为 能够多联产电能和水泥。本专利技术的方面在于减少或消除水泥生产对燃烧煤的需求，从而减少来自水泥生产的GHG排放。这样水泥成为 电能生产的有效多联产副产物。进而，多联产减少或基本消除了支 持世界水泥工业的运输成本(即减少了运输到水泥厂的原材料的量)。本专利技术一个优选的实施方案提供将所有现存的燃煤电厂改造为 能够联产水泥的系统、方法和工艺。经估算世界范围内存在数千个 CFPPs可以改造为联产电能和水泥。这些现存的工厂每年产生数十 亿吨的粉煤灰和其他CCPs。世界电能需求每年增加3%。相应的，CFPPs工业宣布计划在世 界范围快速扩大其生产能力。本专利技术另一个优选的实施方案提供系 统、方法和工艺以将任何新的燃煤电厂改造为联产水泥。经估算现 有数百个新的CFPPs计划在世界范围内展开，它们均可被改造为联 产电能和水泥。这些.工厂投入使用后每年可产生数十亿吨的额外的 粉煤灰和其他CCPs。根据本专利技术的这些和其他方面，作为待建新发 电厂的设计部分，可包括额外的空间和设备以用于就地生产水泥。对于现存CFPP和新CFPP两种情况，所产生的水泥都将是切实 可行并有保证的，其为环境上可接受的并且具备成本竟争力。这些 水泥可作为传统波特兰水泥的实用替代品。结合随后的描述和附图可进一 步理解本专利技术的其他目的和优 势。尽管随后的描述可能包含本专利技术实施方案的具体细节，这些细 节不应理解为是对本专利技术范围的限制，而只是优选实施方案的说明。 对本专利技术的各个方面，对本领域普通技术人员而言多种变化都是可 能的。在本专利技术范围内可存在多种变化和修改而不背离本专利技术的精 神。引入的参考文献在本文中提到的所有出版物和专利申请都被可1入本专利技术中作为 参考，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联产电能和水泥的方法，包括唯一的煤燃料源的燃烧和就地混合步骤。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：M波拉特，I吉尔，S比林顿，
申请(专利权)人：加州水泥公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]