一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法技术

本发明专利技术提供一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，包括将所述脱碳烟气通过水蒸气冷凝工序和氮气分离工序处理后得到的含有机物的富氧气体进行富氧燃烧，可实现有机污染物彻底无害化。本发明专利技术主要包含4个方面的内容：脱碳烟气水分去除、氮气分离提纯、水泥窑富氧燃烧和有机污染物无害化处置。本发明专利技术的方法，针对现有的水泥工艺和化学吸收法碳捕集工艺的特点，通过将含有原脱碳烟气中有机污染物的富氧气体鼓入水泥窑系统进行富氧燃烧的同时用于水泥熟料冷却，可实现有机污染物彻底无害化处置和富氧燃烧的深度耦合，使脱碳烟气达到充分地资源化利用与无害化处置，本发明专利技术的方法简单、适用范围广，经济价值显著。经济价值显著。经济价值显著。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法


[0001]本专利技术涉及水泥
，具体涉及一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，尤其涉及一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气资源化利用与无害化处置的方法。

技术介绍

[0002]“双碳”政策的提出，如何将碳减排技术与水泥行业深度融合，进行技术的革新，成为水泥行业关注重点和研究热点。随着“双碳”政策的实施与推进，许多碳捕集技术得到了大规模应用，如吸收法、吸附法等。化学吸收法是吸收法中最为成熟的一种方法，通常使用胺类有机物作为吸收剂，对烟气中的二氧化碳进行吸收，然后在解吸塔中将二氧化碳解吸。但是吸收
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解吸过程中，胺类吸收剂的挥发物和降解产物会进入到脱碳烟气中形成有机污染物。因此，脱碳烟气不能直接排放，目前现有方法仍然无法实现有机污染物的彻底无害化处理。
[0003]鉴于此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有的水泥工艺和化学吸收法碳捕集工艺的特点，提供一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，用以解决现有技术中脱碳烟气含有机污染物而排放受限的缺陷，实现碳捕集、富氧燃烧及水泥工艺等多领域深度融合，使脱碳烟气达到充分地资源化利用与彻底无害化处置。
[0005]本专利技术提供一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，包括：将所述脱碳烟气通过水蒸气冷凝工序和氮气分离工序处理后得到的含有机物的富氧气体进行富氧燃烧。
[0006]在工业生产中，通常把氧含量大于21％的气体叫做富氧气体。所谓富氧燃烧(oxygen enriched combustion，简称OEC)，是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度时燃料发生的化学反应的过程。按助燃剂的类型，富氧燃烧可分为局部富氧和整体富氧燃烧；按氧气的浓度，富氧燃烧可分为低浓度(21％～30％)、高浓度(30％～90％)、全氧(90％～95％)直至纯氧(95％～100％)燃烧。在水泥工业中，相对于空气供氧的燃烧技术而言，富氧燃烧具有明显优势：降低尾气体积、减少热量损失、提高火焰温度、提升火焰传热能力，可提升烟气中CO2浓度，有利于碳捕集。
[0007]由于化学吸收法脱碳后烟气中含有有机污染物，属于新添污染物种类，且不适合直接排放(某些地方标准严格，不能新增污染物)，需要将此部分有机污染物进行彻底地无害化处置。本专利技术首次将富氧燃烧技术用于化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理，特别是，将脱碳烟气通过水气分离、氮气分离等工序而产生的富氧气体，因该富氧气体的成分特殊，在进行富氧燃烧时，可实现有污染物的彻底无害化处置。
[0008]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述富
氧气体进行富氧燃烧还包括：将所述富氧气体鼓入篦冷机一段进行富氧燃烧，其中，所述富氧气体在鼓入篦冷机时与水泥熟料进行物理换热将所述水泥熟料冷却至1250℃以下。
[0009]优选地，富氧气体鼓入篦冷机一段前所述富氧气体的温度不高于环境温度，如不高于25℃；
[0010]更优选地，所述富氧气体的鼓入量占比所述篦冷机总风量的5％～100％；本专利技术发现，将该富氧气体鼓入篦冷机中用于水泥熟料的冷却且进行所述富氧燃烧，不仅可实现有污染物的彻底无害化处置，而且还可以利用低温的富氧气体助于水泥熟料的快速冷却，不仅未增加新的装置设备，同时还能够取得良好的熟料的冷却效果。
[0011]更优选为，所述富氧气体的鼓入量占比所述篦冷机总风量的60％～100％，当设置所述富氧气体的鼓入量在该范围时，水泥熟料的冷却效率大大提高，能够达到急冷条件，此时，硅酸三钙可在常温下以介稳态存在，从而避免了硅酸三钙分解为硅酸二钙，从而提高水泥的质量。
[0012]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述富氧气体的组成为：0.1％～1.5％的水蒸气、12％～70％的氮气、21.1％～85％的氧气、2％～8％的二氧化碳、有机污染物余量。
[0013]本专利技术的脱碳烟气中主要含有6％～15％的水蒸气，75％～85％的氮气、6％～14％的氧气、0.4％～5％的二氧化碳和少量有机污染物，其中，所述有机污染物包括胺类二氧化碳吸收剂及其降解产物、可能含有窑尾烟气中其他有机类污染物等。
[0014]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述脱碳烟气的温度为30～45℃。
[0015]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述富氧燃烧对所述富氧气体中有机污染物的焚毁去除率大于99.99％，优选为99.9999％。
[0016]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述水蒸气冷凝工序使得所述脱碳烟气中水蒸气的去除率大于95％。
[0017]水蒸气冷凝工序的过程为：采用换热法，将脱碳烟气的温度降低至20℃以下，冷凝脱碳烟气中的水蒸气，此时，可能会有极少部分溶于水的有机物，但该冷凝水汇入水泥厂区的污水处理设施后即可实现合理处理。而且，本专利技术发现，在水蒸气冷凝工序中，所述脱碳烟气中水蒸气的去除率大于95％时，更有利于富氧燃烧的进行。
[0018]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述氮气分离工序使得所述脱碳烟气中氮气的去除率大于55％。
[0019]由于氮气为脱碳后烟气中主要含有的成分，所以氮气去除率会对富氧气体中氧气的浓度产生较大的影响。本专利技术发现，在氮气分离工序中，所述脱碳烟气中氮气的去除率大于55％时，更有利于富氧燃烧的进行。
[0020]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述氮气分离工序得到的富含氮气的气体经过氮气提纯工序；
[0021]优选地，所述的氮气提纯工序产生的非目标气体回流入所述氮气分离工序与除水烟气混合重新进行提纯。氮气提纯工序处理后，所得到的氮气浓度为95％～99.9999％。
[0022]根据本专利技术提供的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，所述碳捕集的原料气包含协同处置废弃物(含危险废物)的窑尾烟气。
[0023]一般水泥窑生产工艺以生产水泥为主，产生的污染物主要包含氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、粉尘等。相较于一般的水泥窑生产工艺，水泥窑协同处置废弃物技术在在近十几年的时间里逐渐成熟，可协同处置生活垃圾、污泥、土壤、危险废物等，因处置物来源复杂，因此污染物的成分也更为复杂。就本专利技术而言，本专利技术不仅适用于一般的水泥生产工艺，还适用于水泥窑协同处置工艺。
[0024]本专利技术提供的一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，通过将含有原脱碳烟气中有机污染物的富氧气体进行富氧燃烧，可实现有机污染物彻底无害化处置和富氧燃烧的深度耦合；
[0025]本专利技术提供的一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其中将所述富氧气体鼓入水泥窑系统中的篦冷机进行富氧燃烧，在实现有机污染物彻底无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其特征在于，包括：将所述脱碳烟气通过水蒸气冷凝工序和氮气分离工序处理后得到的含有机物的富氧气体进行富氧燃烧。2.根据权利要求1所述的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其特征在于，所述富氧气体进行富氧燃烧是指：将所述富氧气体鼓入篦冷机一段进行富氧燃烧，其中，所述富氧气体在鼓入篦冷机时与水泥熟料进行物理换热将所述水泥熟料冷却至1250℃以下。3.根据权利要求2所述的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其特征在于，所述富氧气体的鼓入量占比篦冷机总风量的5％～100％。4.根据权利要求1～3中任一项所述的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其特征在于，所述富氧气体的组成为：0.1％～1.5％的水蒸气、12％～70％的氮气、21.1％～85％的氧气、2％～8％的二氧化碳、有机污染物余量。5.根据权利要求1～4中任一项所述的水泥行业中化学吸收法碳捕集后脱碳烟气的处理方法，其特征在于，所述脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪硕，李寅明，韩力，李爱红，郭建平，
申请(专利权)人：北京金隅集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：