一种煅烧石灰石并回收CO2的方法技术

本发明专利技术属于石灰生产技术领域，尤其是一种煅烧石灰石并回收CO2的方法。本发明专利技术具体步骤如下：S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体，向窑体内通入CO2热风预热静置的石料，预热后的CO2混合烟气排入烟气排烟管道；S2、石料煅烧：提高CO2热风温度对预热后的石灰石进行煅烧；煅烧后的CO2混合烟气排入烟气排烟管道；S3、石灰冷却：冷却风通过进风室进入窑体，对石灰成品进行冷却，冷却废风进入进风室排入冷却废风排风管道，石灰冷却后获得石灰成品。本发明专利技术提供了一种静态煅烧、侧面进风以及双面交替加热的石灰制备方法和回收CO2的方法，不仅提高了制备石灰的活性度和钙含量，同时又解决了现有石灰生产中含CO2烟气直接排放、粉化率高等问题。粉化率高等问题。粉化率高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煅烧石灰石并回收CO2的方法


[0001]本专利技术属于石灰生产
，尤其涉及一种煅烧石灰石并回收CO2的方法。

技术介绍

[0002]石灰即氧化钙（CaO），广泛应用于钢铁工业、电石工业、氧化铝工业、耐火材料等工业，也是这些大规模工业领域所必需的生产原料之一，例如在冶金工业中，每生产1吨钢需要约100
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150公斤的冶金石灰。制取石灰的主要原料是石灰石，石灰石的主要成分是碳酸钙（CaCO3），石灰石中的碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的基本反应式是CaCO3+热量
→
CaO＋CO2↑
。为了使这个反应达到工业化生产的反应速度，并有较高的CaCO3分解效率，常规石灰窑一般采用燃烧烟气煅烧石灰石，窑内煅烧温度一般保持在1050℃～1250℃范围之内。
[0003]石灰制备过程为预热、煅烧、冷却三个工序步骤，常规方法是：石灰石从窑体上部向下移动，高温烟气或与石料移动方向相反（逆流加热）、或与石料移动方向一致（并流加热），在石料移动过程中加热和煅烧石灰石，石灰石受热分解为高温的石灰并释放出CO2，高温石灰移动到窑底，被从下部进入窑体的冷却风冷却为成品石灰（生石灰）；由CO2、燃烧烟气、冷却风混合成的混合气进入窑体上部，完成对石料预热后降温从窑体上部排出。
[0004]目前竖窑工艺都是在石料移动过程中进行加热煅烧的，一方面，随着石灰石分解成CO2和石灰，因为石灰强度远低于石灰石，这就不可避免地造成石灰在下移冷却过程中粉碎，从而增加了石灰粉化率，一般竖窑的成品粉化率达到10%，采用回转窑制备石灰时粉化率更高，一般会达到15%或者更高。在钢铁行业，粉化的石灰虽然品质较高但不能用于转炉，只能用于烧结工序，这就造成了优质原料的资源浪费；且由于石料孔隙的均布程度会随石料移动发生变化进而影响煅烧质量；采用“逆流加热”方式煅烧石灰石的方法很难获高质量石灰，石灰高活性度一般只有280ml
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330ml（石灰活性度是表征生石灰水化反应速度的一个指标，即在足够时间内，以中和生石灰消化时产生的Ca（OH）2所消耗的4mol／L盐酸的毫升数表示）；采用“并流加热”方法煅烧石灰石的石灰窑，主要以双膛窑和套筒窑为代表，但是其石灰高活性度也只能达到360ml
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380ml左右，即达到“特级石灰”（参照YB/T 042
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2014《冶金石灰》），但这个指标距离理论目标还有较大差距（在100%CaO下活性度的理论值是446.5ml）；另一方面，在石料移动过程中进行加热煅烧的方法限制了竖窑产能，实际上是增加了竖窑运行成本，目前套筒窑和双膛窑的最大产量被局限在600吨/天左右。
[0005]对于回转窑生产工艺，回转窑滚筒内物料处于翻滚状态，虽然加热效率与均匀性较好，但存在滚筒结构有泄露、热损耗大、石灰碎末较多等不足，不可避免的影响了石灰的煅烧质量；且冷却石灰后的冷却废风、煅烧烟气与石灰石释放的CO2在窑内即自然混成一体，形成低CO2含量（＜30%）的混合气，由于难于从这种混合气中捕集CO2，目前均是将这种混合气直接排入大气，导致环境不利；虽然近年已经开发了对这种混合气进行CO2捕集的技术，但其投资与运行成本极高，严重影响企业经济效益，推广利用价值不高。
[0006]中国专利（公开号CN103979806A）公开了一种二氧化碳回收室式竖式石灰窑。该技术利用燃烧室隔墙的热辐射加热石灰石，该技术虽然克服了常规石灰煅烧技术中冷却气、
烟气与石灰石分解出CO2混为一体、CO2浓度低、不利于CO2捕集、回收的问题。但是，这种依靠隔离墙热辐射加热石灰石的方法，存在与隔离墙距离远的石灰石温度低、与隔墙距离近的石灰石温度高，从而存在石灰石受热不均，过烧和欠烧程度大，石灰质量低等问题。
[0007]另外，燃烧烟气完成煅烧后的煅烧烟气，以及冷却风冷却石灰后的冷却废风都带有较高温度的余热，通常处理的方法是：一是部分冷却废风直接用于二次燃烧的助燃空气，或者利用换热器预热助燃空气。这些常规方法的弊端包括：燃料在窑内进行二次燃烧，很容易出现燃烧不完全的情况，造成燃料浪费，增加排放烟气污染物；煅烧烟气余热通常用于预热上部的石料，或者利用换热器预热助燃空气。这些常规方法有以下弊端：一是煅烧烟气和冷却废风的温度波动较大，进而造成助燃空气温度波动较大，这会严重地影响燃烧效果，容易造成不完全燃烧，二是常规石灰制备装置通常不预热煤气，造成余热过剩排放，增加能耗，三是利用换热器预热煤气时，也存在与预热助燃空气一样的问题，影响余热利用效果。
[0008]因此，亟需一种煅烧石灰石并回收CO2的方法解决上述问题。

技术实现思路

[0009]为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本专利技术提供一种煅烧石灰石并回收CO2的方法。本专利技术可对窑体内石料均匀加热，提高煅烧效率，同时低成本捕集高浓度的CO2。
[0010]为实现上述目的之一，本专利技术采用以下技术方案：一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，该方法包括煅烧石料的窑体，窑体包括料室和风室，方法的具体步骤如下：S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体，向料室内通入CO2热风，使得CO2热风经过静置的石料并预热石料，预热石料后的CO2混合烟气排入预热烟气排烟管道，石料达到预热温度后，进入步骤S2；S2、石料煅烧：向料室内再次通入提高温度后的CO2热风，使得CO2热风经过静置的石料并对预热后的石料进行煅烧；煅烧石料后的CO2混合烟气排入煅烧烟气排烟管道；S3、石灰冷却：向料室内通入冷却风，对煅烧后静置的石灰进行冷却，冷却废风通过风室的排风室排入冷却废风排风管道，石灰冷却后获得石灰成品；S4：排料后，打开上料机构，将石料装入料室，装料完成、关闭上料机构，然后进入S1，循环上述操作；步骤S1中的CO2混合烟气和步骤S2中的CO2混合烟气排入烟气排烟管道经余热回收和CO2收集处理后，一部分CO2混合烟气被回收利用，另一部分CO2混合烟气再次进入加热单元供下一次石灰石煅烧工序使用。
[0011]优选的，风室由设置在料室两侧的进风室和排风室组成，进风室与CO2热风进风管道连通。
[0012]优选的，成品石灰排出完成后，先关闭窑体的排料机构的通道阀门，打开上料机构的通道阀门，通过上料机构为石灰窑装料，装料完毕后关闭上料机构的通道阀门；在石灰石完成煅烧后，关闭进风室的CO2热风进风管道上的阀门和排风室的煅烧烟气排烟管道上的阀门；当石灰完成冷却后，关闭冷却废风排风管道上的阀门和冷却风进风管道上的阀门，再打开窑体下部的排料机构的通道阀门，通过排料机构为料室卸料，卸料完毕后关闭排料机构的通道阀门。
[0013]优选的，加热单元包括热载体加热装置，步骤S1中CO2热风的温度为500℃
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850℃；步骤S2中CO2热风的温度为1050℃
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1250℃。
[0014]优选的，步骤S1中预热后的CO2混合烟气和步骤S2中煅烧后的CO2混合烟气排入烟气排烟管道后，依次经过蓄能器、换热器、除尘装置，一部分C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于，该方法包括煅烧石料的窑体（1），所述窑体（1）包括料室（11）和风室（12），方法的具体步骤如下：S1、石料预热：石料装窑后密闭窑体（1），向料室（11）内通入CO2热风，使得CO2热风经过静置的石料并预热石料，预热石料后的CO2混合烟气排入预热烟气排烟管道（111），石料达到预热温度后，进入步骤S2；S2、石料煅烧：向料室（11）内再次通入提高温度后的CO2热风，使得CO2热风经过静置的石料并对预热后的石料进行煅烧；煅烧石料后的CO2混合烟气排入煅烧烟气排烟管道（121）；S3、石灰冷却：向料室（11）内通入冷却风，对煅烧后静置的石灰进行冷却，冷却废风通过风室（12）的排风室（15）排入冷却废风排风管道（131），石灰冷却后获得石灰成品；步骤S1中所述的CO2混合烟气和步骤S2中所述的CO2混合烟气排入烟气排烟管道经余热回收和CO2收集处理后，一部分CO2混合烟气被回收利用，另一部分CO2混合烟气再次进入加热单元供下一次石灰石煅烧工序使用。2.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于：所述风室（12）由设置在料室（11）两侧的进风室（14）和排风室（15）组成，进风室（14）与CO2热风进风管道连通。3.根据权利要求2所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于：成品石灰排出完成后，先关闭窑体（1）的排料机构（3）的通道阀门，打开上料机构（2）的通道阀门，通过上料机构（2）为石灰窑装料，装料完毕后关闭上料机构（2）的通道阀门；在石灰石完成煅烧后，关闭进风室（14）的CO2热风进风管道上的阀门和煅烧烟气排烟管道（121）；当石灰完成冷却后，关闭冷却废风排风管道（131）上的阀门和冷却风进风管道（120）上的阀门，再打开窑体（1）下部的排料机构（3）的通道阀门，通过排料机构（3）为料室（11）卸料，卸料完毕后关闭排料机构（3）的通道阀门。4.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于：所述加热单元包括热载体加热装置（4），步骤S1中CO2热风的温度为500℃
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850℃；步骤S2中CO2热风的温度为1050℃
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1250℃。5.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于：步骤S1中预热后的CO2混合烟气排入预热烟气排烟管道（111）后和步骤S2中煅烧后的CO2混合烟气排入煅烧烟气排烟管道（121）后，均依次经过蓄能器、换热器、除尘装置，一部分CO2混合烟气被回收，一部分进入加热单元中，所述换热器用于对加热单元的煤气和助燃空气进行预热升温。6.根据权利要求5所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其特征在于：预热后的CO2混合烟气和煅烧后的CO2混合烟气经过换热器预热助燃空气，且助燃空气预热升温后的温度为150℃
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600℃；冷却废风经过换热器预热煤气，且煤气预热升温后的温度为150℃
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300℃。7.根据权利要求1所述的一种煅烧石灰石并回收CO2的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞图，王长春，何汝生，徐潇晗，梁晶晶，索明金，汪小龙，
申请(专利权)人：北京瑞尔非金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：