一种可实现CO2零排放的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种可实现CO2零排放的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法，所述水泥窑系统包括旋风预热器、分解炉、烟室、回转窑、冷却机、热交换器、收尘器、烟囱、烟气净化装置；冷却机上设置有窑门罩、三次风管、余风管道；三次风管的一端均连接冷却机；三次风管通过切换部件分为两路：一路是三次风管的另一端连接分解炉；另一路是三次风管的另一端连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；旋风预热器的出风口通过管道连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置。本发明专利技术的系统将水泥窑释放的窑头气体和窑尾气体利用烟气净化二氧化碳捕捉提纯技术捕捉所有CO2后再释放到大气中，进而实现了水泥窑CO2零排放。零排放。零排放。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现CO2零排放的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法


[0001]本专利技术属于水泥生产设备
，尤其涉及一种可实现CO2零排放的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法。

技术介绍

[0002]近年来，气候变化与温室气体排放问题对世界各国的发展进程产生着越来越重要的影响。中国作为全球经济成长性最好、制造业规模最大的发展中国家，已被列为全球二氧化碳最大排放国，成为全球温室气体减排的“焦点”。2014年中国CO2排放量94亿吨，占全球26％，我国政府庄严承诺2030年左右CO2排放达到峰值。水泥工业碳排放在工业生产过程的碳排放中约占20％，无疑成为减排之重。2014年我国二氧化碳回收总量1040万吨，占排放总量的0.1％。过去1年内欧洲二氧化碳排放价格增加了2倍至20EUR/t
CO2
；2018年美国通过法案，对CO2永久封存补贴50美元，驱油补贴35美元，利用补贴15美元，欧美政府的政策从侧面说明未来CO2是作为一种资源，如果将废气中的CO2进行捕集提纯，可广泛用于冶金、钢铁、石化、电子、食品、医疗等领域，那么CO2是一种宝贵的碳氧资源，或者叫做碳矿。
[0003]水泥制备过程中产生的CO2来自于碳酸盐分解及燃料的燃烧，单位熟料排放的CO2约为0.7-0.9t/t
熟料
，单位水泥排放的CO2约为0.5-0.7t/t
水泥
，2018年世界水泥产能达到57亿吨，中国水泥工业占全球一半的产能，每年往大气中释放了大量的CO2。尽管碳减排面临国内外紧迫的形势需求，但是水泥行业实质性的技术及应用较少，系统解决水泥窑CO2排放的工艺更少。传统的节能减排技术、替代燃料技术以及减少熟料用量的新材料技术，碳减排的比例很少，约10％-20％，已经不能满足国内外生态发展的需求。因此，开发一种系统解决碳排放或者CO2零排放的技术具有重要意义。
[0004]碳捕集利用与封存，即CCUS是指将化石能源利用中所排放的CO2捕获，并长期封存和利用的技术，尤其是CCU被认为是唯一能够大幅度减少化石能源(特别是煤炭)CO2排放的终极技术，是当前研究应用的热点。CCU是末端治理，还是要从源头治理研究碳减排的问题，同时碳捕集利用的方法及成本与烟气中CO2的浓度直接相关。针对浓度低于35％的CO2，一般采用溶剂吸收法进行碳捕集，这个浓度范围以内，运行成本大致相同，但是投资会随着浓度增加而减少，减小幅度不大；CO2浓度较高达到40％-75％浓度时，可以采用变压吸附法进行碳捕集；75％以上可以直接采用吸附精馏法。40％以上CO2浓度气源碳捕集的运行成本和投资都会明显降低，75％以上浓度气源运行成本和投资成本降低接近一半。
[0005]因此，基于这些问题，提供一种能够系统实现二氧化碳零排放的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0006]为改善上述技术问题，本专利技术提供一种可实现CO2零排放的水泥窑系统，所述水泥窑系统包括旋风预热器、分解炉、烟室、回转窑、窑门罩、冷却机、热交换器、收尘器、烟囱、烟气净化装置；
[0007]旋风预热器与分解炉通过管道连接，分解炉连接烟室，烟室连接回转窑，回转窑连接冷却机；
[0008]冷却机上设置有窑门罩、三次风管、余风管道；窑门罩、三次风管、余风管道的一端均连接冷却机；窑门罩的另一端连接回转窑；三次风管通过切换部件分为两路：一路是三次风管的另一端连接分解炉；另一路是三次风管的另一端连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；余风管道的另一端连接收尘器，收尘器连接烟囱；
[0009]旋风预热器的出风口通过管道连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置；烟气净化装置包括：脱硫脱硝装置、二氧化碳吸收塔、二氧化碳解析塔、压缩吸附精馏塔、二氧化碳存储装置、烟囱，脱硫脱硝装置连接二氧化碳吸收塔，二氧化碳吸收塔连接二氧化碳解析塔，二氧化碳解析塔连接压缩吸附精馏塔，压缩吸附精馏塔连接二氧化碳存储装置；二氧化碳吸收塔连接烟囱。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述水泥窑系统还包括发电装置、粉磨装置的至少一个。
[0011]根据本专利技术的实施方案，余风管道的一端连接冷却机，余风管道的另一端连接发电装置，发电装置连接收尘器，收尘器连接烟囱；
[0012]旋风预热器的出风口通过管道连接发电装置，发电装置连接粉磨装置，粉磨装置连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置。
[0013]根据本专利技术的实施方案，余风管道的一端连接冷却机，余风管道的另一端连接发电装置，发电装置连接粉磨装置，粉磨装置连接收尘器，收尘器连接烟囱；
[0014]旋风预热器的出风口通过管道连接发电装置，发电装置连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置。
[0015]根据本专利技术的实施方案，切换部件选自阀门。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；
[0017]连接冷却机与热交换器的三次风管上设置第一阀门，连接热交换器与分解炉的管道上设置第二阀门；连接冷却机与分解炉的三次风管上设置第三阀门。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述水泥窑系统还包括燃烧器，所述回转窑的出口处、所述分解炉上均设置有燃烧器；
[0019]设置在回转窑出口处的燃烧器的数量为1个；
[0020]设置在分解炉上的燃烧器的数量为1个以上。
[0021]根据本专利技术的实施方案，旋风预热器的进风口通过管道连接分解炉，旋风预热器的出料口通过管道连接烟室。
[0022]根据本专利技术的实施方案，旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的进风口通过管道连接分解炉；
[0023]旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口通过管道连接分解炉；
[0024]旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的进料口通过管道连接分解炉；旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的出料口通过管道连接烟室。
[0025]根据本专利技术的实施方案，旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口与分解炉连接的输送管道包括输送干路和输送支路，输送支路的数量为2个以上；各个输送支路之间并联，输送干路与输送支路的连接处设置有分料阀；分料阀调节由输送干路进入各个输送支路的物料量；进而实现分解炉的多点进料、温度区间的调节。
[0026]本专利技术还提供使用上述可实现CO2零排放的水泥窑系统制备水泥熟料的方法，所述方法包括以下步骤：
[0027]将生料加入旋风预热器，生料在旋风预热器内与烟气进行换热；
[0028]旋风预热器预热后的生料通过一点或多点进入分解炉；
[0029]分解炉分解完成的热生料离开分解炉通过烟室进入回转窑，在回转窑内煅烧形成熟料，熟料由回转窑出口的窑门罩进入冷却机，由风机鼓入的空气对熟料进行冷却，得到水泥熟料；
[0030]回转窑内形成的窑气进分解炉；回转窑内形成的窑气和分解炉内形成的烟气经旋风预热器的气固换热后由旋风预热器最上面一级旋风分离器的出口排出；
[0031]由旋风预热器出口排出的烟气经过收尘器进行除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统包括旋风预热器、分解炉、烟室、回转窑、窑门罩、冷却机、热交换器、收尘器、烟囱、烟气净化装置；旋风预热器与分解炉通过管道连接，分解炉连接烟室，烟室连接回转窑，回转窑通过窑门罩连接冷却机；冷却机上设置有窑门罩、三次风管、余风管道；窑门罩、三次风管、余风管道的一端均连接冷却机；窑门罩的另一端连接回转窑，所述窑门罩用于为回转窑提供二次风；三次风管通过切换部件分为两路：一路是三次风管的另一端连接分解炉；另一路是三次风管的另一端连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；余风管道的另一端连接收尘器，收尘器连接烟囱；旋风预热器的出风口通过管道连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置；烟气净化装置包括：脱硫脱硝装置、二氧化碳吸收塔、二氧化碳解析塔、压缩吸附精馏塔、二氧化碳存储装置、烟囱，脱硫脱硝装置连接二氧化碳吸收塔，二氧化碳吸收塔连接二氧化碳解析塔，二氧化碳解析塔连接压缩吸附精馏塔，压缩吸附精馏塔连接二氧化碳存储装置；二氧化碳吸收塔连接烟囱。2.根据权利要求1所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统还包括发电装置、粉磨装置的至少一个。3.根据权利要求2所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，余风管道的一端连接冷却机，余风管道的另一端连接发电装置，发电装置连接收尘器，收尘器连接烟囱；旋风预热器的出风口通过管道连接发电装置，发电装置连接粉磨装置，粉磨装置连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置。4.根据权利要求2所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，余风管道的一端连接冷却机，余风管道的另一端连接发电装置，发电装置连接粉磨装置，粉磨装置连接收尘器，收尘器连接烟囱；旋风预热器的出风口通过管道连接发电装置，发电装置连接收尘器，收尘器连接烟气净化装置。5.根据权利要求1所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，切换部件选自阀门。6.根据权利要求5所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；连接冷却机与热交换器的三次风管上设置第一阀门，连接热交换器与分解炉的管道上设置第二阀门；连接冷却机与分解炉的三次风管上设置第三阀门。7.根据权利要求1所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统还包括燃烧器，所述回转窑的出口处、所述分解炉上均设置有燃烧器；设置在回转窑出口处的燃烧器的数量为1个；设置在分解炉上的燃烧器的数量为1个以上。8.根据权利要求1所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，旋风预热器的进风口通过管道连接分解炉，旋风预热器的出料口通过管道连接烟室。9.根据权利要求8所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，
旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的进风口通过管道连接分解炉；旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口通过管道连接分解炉；旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的进料口通过管道连接分解炉；旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的出料口通过管道连接烟室。10.根据权利要求8所述的可实现CO2零排放的水泥窑系统，其特征在于，旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口与分解炉连接的输送管道包括输送干路和输送支路，输送支路的数量为2个以上；各个输送支路之间并联，输送干路与输送支路的连接处设置有分料阀；分料阀调...

【专利技术属性】
技术研发人员：马娇媚，代中元，彭学平，赵亮，武晓萍，李波，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：