氧‑煅烧工艺制造技术

用于在煅烧炉(10)中煅烧水泥生料的方法和设施，其中将燃料和具有至少30％体积的氧含量的煅烧炉氧化剂引入到该煅烧炉(10)内以便在该煅烧炉中产生位于该煅烧炉(10)的最低燃料入口水平(L13)与最低氧化剂入口水平(L16)之间的贫氧化剂区或贫燃料区，将按重量计在50％与100％之间的生料(14，15)在该贫氧化剂区、相应地该贫燃料区上游和/或内供应到该煅烧炉(10)。

Oxygen calcining process

Used in the calciner (10) method and facilities in the calcination of cement raw material, wherein the oxidation furnace fuel and oxygen agent has at least 30% volume into the furnace (10) within the furnace in order to produce in the calciner (10) the minimum fuel entrance level (L13) and the lowest level of oxidant entrance (L16) the poor area between the oxidants or lean fuel, raw materials by weight will be between 50% and 100% (14, 15) in the corresponding region, the poor oxidant upstream of the fuel lean and / or supply to the calciner (10).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧-煅烧工艺本专利技术涉及使用氧燃烧来煅烧水泥生料，该生料煅烧是生产水泥熟料中的必要步骤。水泥工业是温室气体CO2的重要排放源。在水泥生产工艺内，经由以下可逆平衡反应在生料(CaCO3)脱碳酸化至石灰(CaO)过程中更特别地产生了显着量的CO2：ΔH≈1800kJ/kg使得水泥厂产生的约80％的CO2在煅烧炉水平处产生。如在2014年5月国际水泥评论(INTERNATIONALCEMENTREVIEW)37期公开的“氧燃烧选项(Theoxycombustionoption)”文章中解释的，水泥工业已经做出相当大的努力来通过使用替代燃料降低其CO2排放、降低窑系统中的比热消耗以及熟料因素的减少，其中加入补充粘结材料导致CO2减少了20％-30％。用于进一步CO2减轻的可能路线在于碳捕获和储存技术(CCS)或碳捕获、储存和利用技术(CCSU)的应用。这需要从水泥厂的烟道气中捕获CO2用于储存或用于其他工业应用中。用于常规燃烧工艺中的空气主要由氮气(约78％体积)组成，所述氮气还形成通过空气燃烧产生的烟道气的主要成分。已经开发了若干技术来从此类烟道气中提取和捕获CO2，特别是对于电力工业。用于捕获存在于烟道气中的CO2的当前参考技术是胺洗涤。此工艺由以下组成：通过用胺吸附剂冲洗气体来从燃烧后的烟道气中提取CO2部分，通过蒸汽汽提使溶剂再生，从而释放几乎纯的CO2，并将汽提的溶剂再循环到吸收器。虽然这项技术非常有效，但它还是相当昂贵的。燃烧后胺洗涤的替代方案是使用氧燃烧。在氧燃烧工艺中，氧气和再循环烟道气代替了常规的燃烧空气，以便在燃烧过程中直接产生富CO2的烟道气，并且从而减少了下游CO2纯化成本。在水泥厂中，可以将氧燃烧应用于全生产线(即在煅烧炉和回转窑部分两者中)，此种工艺被称为“完全氧烧制”，或唯一地在煅烧炉阶段处，被称为“部分氧烧制”。在由国际能源署(InternationalEnergyAgency)(IEA)公布的对比研究“水泥工业中的CO2捕获(CO2CaptureinthecementIndustry)，报告号2008/3”中，得出的结论是，部分氧烧制对于改装现有水泥厂是最有成本效益的且最低风险的配置。IEA报告还得出结论：部分氧烧制比燃烧后胺洗涤技术更便宜。然而，由于CO2分压的增加，以氧燃烧模式操作煅烧炉对上述脱碳酸化反应具有重大影响。实际上，只有平衡压力(其强烈地取决于温度)超过周围的CO2分压，所希望的脱碳酸化反应才发生。为了抵消与氧燃烧关联的高CO2含量，因此将必要的是在较高的平均温度下操作煅烧炉。在用空气燃烧操作的煅烧炉中，大气典型地含有从25％体积至最大35％体积的CO2。脱碳酸化反应的相应平衡温度是在800℃至850℃的范围内。根据上述研究“水泥工业中的CO2捕获”，在煅烧炉中从空气燃烧转换为氧燃烧将要求大约80℃的煅烧炉温度增加以补偿CO2分压的增加。如在文章“氧燃烧选项”中公认的，在较高的平均温度下操作煅烧炉引起煅烧炉内增加的热点风险，因为燃料和氧气燃烧产生高温产物气体，所以这种情况更严重。此类热点是导致昂贵的煅烧炉停工的煅烧炉内的破坏性材料积聚的原因，替代方案是在较低温度下操作煅烧炉，这将导致工艺效率的显着恶化(较低的煅烧程度)。当使用燃料如石油焦时，这个问题甚至更明显，这要求高温和高停留时间以便实现基本上完全燃烧。为了降低生产成本，此类燃料频繁地被用于水泥工业中。本专利技术的目的是至少部分地克服上述问题。本专利技术的目的特别地是提供一种在煅烧炉中使用氧燃烧来煅烧水泥生料的方法，并且该方法允许同时达到足够的煅烧水平并且减少或甚至避免在该煅烧炉中有害的积聚的发生。该煅烧炉在纵向方向上在底端与顶端之间延伸，所述纵向方向典型地是竖直的或基本上竖直的。将燃料和煅烧炉氧化剂引入到该煅烧炉内。燃料与该煅烧炉氧化剂燃烧以在该煅烧炉内部产生热量。该煅烧炉氧化剂具有在30％体积与100％体积之间的氧含量。该煅烧炉氧化剂有利地具有至少50％体积、优选地至少88％体积的氧含量。将该燃料和煅烧炉氧化剂引入到该煅烧炉内，以便确保所述燃料的基本上完全且优选地完全燃烧，并且优选地，以便使该煅烧炉出口处的烟道气中的过量氧最小化，考虑到至该煅烧炉内的任何空气进入。存在于该煅烧炉烟道气中的氧量(被称为过量氧)典型地被维持低于7％体积、优选地低于5％体积。当煅烧料的有机碳含量小于按重量计0.5％时，燃料燃烧被认为是基本上完全的。同样将生料供应给该煅烧炉。在该煅烧炉内，通过向上气流朝向该顶端夹带该生料。将该生料在该煅烧炉中煅烧，并将由此获得的煅烧料连同该煅烧炉烟道气从该煅烧炉在顶端处排出。·夹带该生料的向上气流典型地包括：通过该燃料与该煅烧炉氧化剂的燃烧产生的烟道气·通过煅烧该生料产生的脱碳酸化气体，并且该脱碳酸化气体主要由CO2组成，以及·作为再循环烟道气经由底端被引入到该煅烧炉内的该煅烧炉烟道气的一部分。一旦从该煅烧炉中排出，将该煅烧料与该煅烧炉烟道气分离。如以上描述的，将该分离的煅烧炉烟道气的一部分作为该再循环烟道气引入到该煅烧炉内。将该煅烧炉氧化剂在至少一个氧化剂入口水平处引入到该煅烧炉内。将该燃料在至少一个燃料入口水平处引入到该煅烧炉内。该至少一个氧化剂入口水平可以由单一氧化剂入口水平组成，然后其被称为“最低氧化剂入口水平”。可替代地，该至少一个氧化剂入口水平可以由沿着该煅烧炉的纵向方向的多个氧化剂入口水平组成，然后与该煅烧炉的底端最近的氧化剂入口水平被称为“最低氧化剂入口水平”。同样地，该至少一个燃料入口水平可以由单一燃料入口水平组成，然后其被称为“最低燃料入口水平”。可替代地，该至少一个燃料入口水平可以由沿着该煅烧炉的纵向方向的多个燃料入口水平组成，然后与该煅烧炉的底端最近的燃料入口水平被称为“最低燃料入口水平”。根据本专利技术，在有限或甚至没有燃料燃烧的区中，将按重量计在50％与100％之间的生料供应给该煅烧炉。这是根据以下选项之一实现的：选项1：该最低氧化剂入口水平位于该最低燃料入口水平的下游(就该向上气流而言)并且这在距该最低燃料入口水平贫氧区距离Do(＞0)处，从而在该煅烧炉中产生贫氧区，将按重量计至少50％的生料、优选地按重量计至少85％的生料在该最低氧化剂入口水平上游和/或该最低氧化剂入口水平处供应到该煅烧炉；或选项2：该最低燃料入口水平位于该最低氧化剂入口水平的下游(就该向上气流而言)并且这在距该最低氧化剂入口水平贫燃料区距离Df(＞0)处，从而在该煅烧炉中产生贫燃料区，将按重量计至少50％的该生料、优选地按重量计至少85％的该生料在该最低燃料入口水平上游和/或该最低燃料入口水平处供应到该煅烧炉。选项1总体上是优选的。当在将该再循环烟道气引入到该煅烧炉内之前，例如在立管内部，将燃料或煅烧炉氧化剂与该再循环烟道气混合时，所述燃料、相应地煅烧炉氧化剂通过该再循环烟道气夹带并经由底端连同该再循环烟道气进入该煅烧炉。在这种情况下，该煅烧炉底端的水平对应于该最低燃料入口水平、相应地该最低氧化剂入口水平。在本专利技术的描述的上下文中，术语“下游”和“上游”被解释相对于该煅烧炉中的向上气流。因此，“下游”指的是该煅烧炉中的较高水平(如在纵向方向上看到的)并且“上游”指的是该煅烧炉中的较低水平。在根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
在煅烧炉(10)中煅烧水泥生料的方法，该煅烧炉具有总煅烧炉高度(H)并且在纵向方向上在底端(11)与顶端(12)之间延伸，其中：·将燃料(13)和煅烧炉氧化剂引入到该煅烧炉(10)内，以便确保该燃料(13)与该煅烧炉氧化剂的完全或基本上完全燃烧并在该煅烧炉(10)内部产生热量，该煅烧炉氧化剂具有至少30％体积、优选地至少50％体积％并且更优选地至少88％体积的氧含量并在至少一个氧化剂入口水平处引入到该煅烧炉(10)内，所述至少一个氧化剂入口水平由最低氧化剂入口水平(L16，L16’)组成或者包括最低氧化剂入口水平(L16，L16’)；将该燃料(13)在至少一个燃料入口水平处引入到该煅烧炉内，所述至少一个燃料入口水平由最低燃料入口水平(L13，L13’)组成或包括最低燃料入口水平(L13，L13’)，·将生料(14，15)供应到该煅烧炉(10)，通过该煅烧炉(10)内的向上气流夹带朝向该顶端(12)并煅烧以产生煅烧料，将该煅烧料连同煅烧炉烟道气从该煅烧炉(10)在该顶端(12)处排出，该向上气流包含：o通过该燃料(13)与该煅烧炉氧化剂(16)的燃烧产生的烟道气，o通过该生料(14，15)的脱碳酸化产生的脱碳酸化气体，以及o作为再循环烟道气(80)在该底端(11)处被引入到该煅烧炉(10)内的该煅烧炉烟道气的一部分，·将该煅烧料与该煅烧炉烟道气分离，并将该分离的煅烧炉烟道气的一部分作为该再循环烟道气(80)引入到该煅烧炉内，其中：·该最低氧化剂入口水平(L16)位于该最低燃料入口水平(L13)的下游距所述最低燃料入口水平(L13)贫氧区距离Do>0处，从而在该煅烧炉(10)中产生贫氧区，在该贫氧区中将燃料与该再循环烟道气混合，所述贫氧区位于该最低燃料入口水平(L13)与该最低氧化剂入口水平(L16)之间，将按重量计在50％与100％之间的该生料(14，15)、优选地按重量计至少75％并且更优选地按重量计至少85％的该生料在该最低氧化剂入口水平(L16)上游和/或该最低氧化剂入口水平(L16)处供应到该煅烧炉(10)，或者·该最低燃料入口水平(L13’)位于该最低氧化剂入口(L16’)下游贫燃料区距离Df>0处，从而在该最低氧化剂入口水平(L16’)与该最低燃料入口水平(L13’)之间在该煅烧炉(10)中产生贫燃料区，在该贫燃料区中将煅烧炉氧化剂与该再循环烟道气混合，将按重量计在50％与100％之间的该生料(14，15)、优选地按重量计至少75％并且更优选地按重量计至少85％的该生料在该最低燃料入口水平(L13’)上游和/或该最低燃料入口水平(L13’)处供应到该煅烧炉(10)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.01 EP 14306933.41.在煅烧炉(10)中煅烧水泥生料的方法，该煅烧炉具有总煅烧炉高度(H)并且在纵向方向上在底端(11)与顶端(12)之间延伸，其中：·将燃料(13)和煅烧炉氧化剂引入到该煅烧炉(10)内，以便确保该燃料(13)与该煅烧炉氧化剂的完全或基本上完全燃烧并在该煅烧炉(10)内部产生热量，该煅烧炉氧化剂具有至少30％体积、优选地至少50％体积％并且更优选地至少88％体积的氧含量并在至少一个氧化剂入口水平处引入到该煅烧炉(10)内，所述至少一个氧化剂入口水平由最低氧化剂入口水平(L16，L16’)组成或者包括最低氧化剂入口水平(L16，L16’)；将该燃料(13)在至少一个燃料入口水平处引入到该煅烧炉内，所述至少一个燃料入口水平由最低燃料入口水平(L13，L13’)组成或包括最低燃料入口水平(L13，L13’)，·将生料(14，15)供应到该煅烧炉(10)，通过该煅烧炉(10)内的向上气流夹带朝向该顶端(12)并煅烧以产生煅烧料，将该煅烧料连同煅烧炉烟道气从该煅烧炉(10)在该顶端(12)处排出，该向上气流包含：o通过该燃料(13)与该煅烧炉氧化剂(16)的燃烧产生的烟道气，o通过该生料(14，15)的脱碳酸化产生的脱碳酸化气体，以及o作为再循环烟道气(80)在该底端(11)处被引入到该煅烧炉(10)内的该煅烧炉烟道气的一部分，·将该煅烧料与该煅烧炉烟道气分离，并将该分离的煅烧炉烟道气的一部分作为该再循环烟道气(80)引入到该煅烧炉内，其中：·该最低氧化剂入口水平(L16)位于该最低燃料入口水平(L13)的下游距所述最低燃料入口水平(L13)贫氧区距离Do>0处，从而在该煅烧炉(10)中产生贫氧区，在该贫氧区中将燃料与该再循环烟道气混合，所述贫氧区位于该最低燃料入口水平(L13)与该最低氧化剂入口水平(L16)之间，将按重量计在50％与100％之间的该生料(14，15)、优选地按重量计至少75％并且更优选地按重量计至少85％的该生料在该最低氧化剂入口水平(L16)上游和/或该最低氧化剂入口水平(L16)处供应到该煅烧炉(10)，或者·该最低燃料入口水平(L13’)位于该最低氧化剂入口(L16’)下游贫燃料区距离Df>0处，从而在该最低氧化剂入口水平(L16’)与该最低燃料入口水平(L13’)之间在该煅烧炉(10)中产生贫燃料区，在该贫燃料区中将煅烧炉氧化剂与该再循环烟道气混合，将按重量计在50％与100％之间的该生料(14，15)、优选地按重量计至少75％并且更优选地按重量计至少85％的该生料在该最低燃料入口水平(L13’)上游和/或该最低燃料入口水平(L13’)处供应到该煅烧炉(10)。2.根据权利要求1所述的方法，其中该贫氧区距离Do、相应地该贫燃料区距离Df是在该总煅烧炉高度(H)的1/10与4/10之间、更优选地在该总煅烧炉高度(H)的2/10与3/10之间。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将该煅烧炉氧化剂(16)的至少一部分通过多个第一煅烧炉氧化剂入口在该最低氧化剂入口水平(L16，L16’)处引入到该煅烧炉(10)内，所述第一氧化剂入口中的至少一些在该煅烧炉(10)的纵向方向上和/或围绕该煅烧炉(10)的纵向方向彼此径向地间隔开。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将该煅烧炉氧化剂分成第一和第二部分，将该第一部分通过一个或多个第一氧化剂入口在该最低氧化剂入口水平(L16，L16’)处引入到该煅烧炉(10)内，将该煅烧炉氧化剂的第二部分通过一个或多个第二氧化剂入口在该最低氧化剂入口水平(L16，L1...

【专利技术属性】
技术研发人员：福斯丁·潘尼耶，泽维尔·波贝尔，卡洛·伦纳，米歇尔·吉门内斯，科林·帕克斯顿，亨里克·沃萨德，莫坦·德里弗肖恩，瑞米·特斯瓦，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，拉法基公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR