生产水泥熟料的方法和系统技术方案

在根据本发明专利技术的生产水泥熟料的方法中，将水泥生料在预热器中预热，将预热的水泥生料在焙烧装置中预焙烧，以及将预焙烧的水泥生料在窑内燃烧，其中在所述焙烧装置中使用的燃料和燃烧空气包含至少７５ｍｏｌ％的氧含量，以及将所述水泥生料在所述焙烧装置中的流化床中进行预焙烧。在所述窑内产生的废气在绕过所述焙烧装置后被送到所述预热器，而来自所述焙烧装置的废气则被送到二氧化碳洗涤装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产水泥熟料的方法和系统
本专利技术涉及一种生产水泥熟料的方法和系统，其中生料被预热、焙烧、随后在窑内燃烧以形成水泥熟料。
技术介绍
在水泥熟料生产过程中，约0.53吨二氧化碳/吨熟料(tCO2/tclinker)由石灰石的脱酸作用产生以及约0.28吨二氧化碳/吨熟料由燃烧过程中的燃料的燃烧产生。迄今，所述数量的二氧化碳(0.81吨二氧化碳/吨熟料)作为废气排放到大气中，虽然二氧化碳作为一种温室气体的影响是众所周知的。因此，业已有人作出努力，以便在未来大幅减少排放物。在此背景下，目前讨论的是可从燃烧过程的废气中分离二氧化碳的方法。DE19637320格A1公开了一种用于生产水泥的方法，其中生料被预热、焙烧、并且最后在旋转管形窑内燃烧。在该方法中，生料在窑废气流经的焙烧装置中脱酸。所述焙烧装置根据气流床的原理工作。在进入所述旋转管形窑之前，焙烧过的生料被传送到具有循环流化床的悬浮反应器中。所述流化床通过加热空气来形成，其中焙烧的材料从1000℃的温度被加热到至1200℃，以便排出杂质。为了减少二氧化碳的排放，尤其是所谓的氧气燃料制造过程是水泥生产所关注的。在该过程中，燃料与几乎纯质的氧气起反应，以致于燃烧废气不含有氮，并几乎全是由二氧化碳和水组成。WO2008/059378叙述了这样一种方法，其中焙烧装置的废废气相对于二氧化碳的含量而浓缩到这样的程度，以致于其可被传送到贮存站。因此，在熟料燃烧过程中产生的大约75％的二氧化碳可被分离出来，而无需对熟料生产过程进行任何明显的修改。所用的焙烧装置，还有在WO2008/059378中的焙烧装置，通常是所谓的气流床焙烧装置，至于焙烧装置中待处理的生料，在进行热处理的同时，通过载运气体(通常为窑的废气或三次空气)将生料传送通过所述焙烧装置。但是，如果焙烧装置不再通过窑的废气或冷却器的三次空气来运作，而是通过氧气来运作的话，就可大大地减少废气量。在WO2008/059378中，通过返回焙烧装置的废气，藉由废气提高载运气体的量来解决该问题。由于再循环废气的气体温度很高，为了操作流体机械(风扇)，有必要通过换热器冷却所述气体，或通过温度较低的气体来冷却所述气体，正如WO2008/059378所提议。作为所述焙烧装置的一些废气的再循环的结果，还可以避免氧气操作式焙烧装置的局部过热。但是，再循环具有再碳酸化的缺点，即，从CaO和CO2重新形成CaCO3。由于氧气燃料制造过程中的高CO2分压，在待燃烧材料冷却到低于约850℃的平衡温度时，再碳酸化将在高反应速率下进行。对于所述的制造过程而言，由于再碳酸化的材料必须再一次脱酸，该操作导致焙烧装置的热能需求增加。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是在焙烧装置中应用氧气燃料制造过程生产水泥熟料的方法和系统，所述方法和系统的区别在于较低的能量需求。根据本专利技术，所述目的可通过权利要求1和10的特征来完成。在根据本专利技术的生产水泥熟料的方法中，将水泥生料在预热器中预热，将预热的水泥生料在焙烧装置中预焙烧，以及将预焙烧的水泥生料在窑内燃烧，在所述焙烧装置中使用燃料和具有至少75mol％的氧含量的燃烧空气，以及将所述水泥生料在所述焙烧装置中的流化床中进行预焙烧。将所述窑内产生的废气绕过所述焙烧装置输送到所述预热器，而所述焙烧装置的废气则被输送到二氧化碳制备装置。根据本专利技术的系统是为进行上述的方法而开发的。虽然以前已经有人考虑以流化床反应器的形式构建焙烧装置，但该类型的焙烧装置在实践中尚未具有意义，因为鉴于所需的燃烧空气量，所述焙烧装置的尺寸必须很大，以致于不可能进行经济的预焙烧。不过，现在结合氧气燃料制造过程和以流化床反应器的形式构建的焙烧装置，就可使两种本身是公知的方法理想地、相互补充地结合。由于使用的燃烧空气具有至少75％(最好至少为90％)的高含氧量，燃烧所需的气体量可大大地减少。因此，所述流化床反应器可以被构建成比以惯用燃烧空气来工作的流化床反应器小4至5倍。所述流化床反应器还具有的优点在于，相比气流床反应器，其能够以少得多的载运气体来工作。该种情况甚至使得所述流化床反应器中燃烧所需的燃烧空气同时还足以形成流化床。因此，焙烧装置的废气的再循环将全无必要，或者只是很低程度地需要。由于按照本专利技术的组合，从而可避免再碳酸化的问题。所述流化床反应器还具有的优势在于，其具有非常均匀的温度分布，以致于即使在废气没有再循环的情况下，也可避免焙烧装置中局部温度的峰值。本专利技术的其它构型为从属权利要求的主题。根据本专利技术的较佳构型，所述焙烧装置具有用于去除预焙烧水泥生料的装置，其设置在流化床的膨胀点下面，并连接到所述窑。流化床最好以这样的方式工作，使得其处于稳定状态而不是循环状态，也就是说，通过流化床反应器的流动率明显低于预焙烧水泥生料的排放率。将流化床的废气中仍然含有的尘埃在分离器中从气体中分离出来并传送回所述流化床。相比于WO2008/059378，流化床反应器的使用，尤其是以稳定方式工作的流化床，使废气的再循环变成多余。所以不再需要冷却和重新加热所述废气。因此，在环路中传送的灰尘明显较少，且所述灰尘未被冷却，或者只是略微被冷却，于是相比之下，明显较少的CaO可以再碳酸化。根据焙烧装置的特定构型，所述用于去除预焙烧水泥生料的装置可以以虹吸管的形式来构建。流化床反应器本身最好具有多孔或穿孔式流入基座，用于传送燃烧空气的装置与所述流入基座连接，，以便为所述流入基座充气。所述多孔流入基座也可以通过一层松散材料层来构成，所述松散材料层可通过合适的装置传送和移除，以便更换或再生所述松散材料层。所述焙烧装置的废气中所含的尘埃在与所述焙烧装置连接的分离器中被分离出来，并且，如果适用的话，被传送回所述流化床。为了提高分离器的分离效率和/或为了减少堵塞的风险，所述焙烧装置的废气可以选择性地通过生料或通过换热器直接地冷却。在几乎纯质的CO2环境中进行焙烧的情况下，尤其是由于气体和材料的温度高且很接近碱金属盐的熔点，所以存在旋流堵塞的风险。在所述灰尘已被分离出来以及在任何必要的除湿作用之后，所述焙烧装置的废气被传送到CO2制备装置，尤其是用于液化的装置。通过预热器传送的所述窑的废气的SO2含量可能有增加，因为在所述窑内排出的硫，或者通过所述窑的燃料引入的燃料硫，不能再封存于所述焙烧装置中的材料之内。因此，可便利地将所述窑的废气传送到用于分离SO2的装置。此外，所述窑的废气在被同样地传送到用于CO2液化的装置之前，可以经受CO2洗涤和随后的解吸。经受CO2洗涤和解吸的所述窑的废气还可以在CO2液化之前与所述焙烧装置的废气混合。附图说明本专利技术的其它优点和结构将在下文中参照说明书和附图来进行详述。在附图中：图1所示为根据第一实施例的用于生产水泥熟料的系统的框图；图2所示为根据第二实施例的用于生产水泥熟料的系统的框图；图3所示为根据第一种变型的焙烧装置的示意图；图4所示为根据第二种变型的焙烧装置的示意图；以及图5所示为根据第三实施例的用于生产水泥熟料的系统的框图。具体实施方式图1所示的用于生产水泥熟料的系统基本上包括第一预热器1、第二预热2、焙烧装置3和窑4。其中还设置了冷却器5。所述焙烧装置具有用于传送燃料的装置6以及用于传送燃烧空气的装置7，所述燃烧空气的氧含量至少为75m本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种生产水泥熟料的方法，其中将水泥生料在预热器（１，２）中预热，将预热的水泥生料在焙烧装置（３）中预焙烧，以及将预焙烧的水泥生料在窑（４）内燃烧，在所述焙烧装置（３）中使用燃料和具有至少７５ｍｏｌ％的氧含量的燃烧空气，以及将所述窑内产生的废气绕过所述焙烧装置（３）输送到所述预热器（１），而所述焙烧装置的废气则被输送到二氧化碳制备装置，其特征在于：将所述水泥生料在所述焙烧装置（３）中的流化床中进行预焙烧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE102008053135.92008年10月24日1.一种生产水泥熟料的方法，其中将水泥生料在预热器中预热，将预热的水泥生料在焙烧装置(3)中预焙烧,以及将预焙烧的水泥生料在窑(4)内燃烧，在所述焙烧装置(3)中使用燃料和具有至少75mol％的氧含量的燃烧空气，以及将所述窑内产生的废气绕过所述焙烧装置(3)输送到所述预热器，而所述焙烧装置的废气则被输送到二氧化碳制备装置，而不与所述窑的废气混合，其特征在于：将所述水泥生料在所述焙烧装置(3)中的流化床中进行预焙烧，所述流化床在稳定状态下工作，且从发展中的流化床的膨胀点下面的所述流化床中排出所述预焙烧生料,并传送到所述窑(4)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：产生所述流化床所必需的充气由所述燃烧空气形成。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焙烧装置(3)至少在传送所述燃烧空气的区域中于超压下工作。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：使所述焙烧装置的废气经受液化。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在来自所述窑的二氧化碳同样被传送到二氧化碳液化站之前，使所述窑的通过所述预热器传送的废气经受二氧化碳洗涤(23),并使富集二氧化碳的洗涤剂随后经受解吸。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述窑的废气的通过二氧化碳洗涤(23)和解吸而获得的二氧化碳流,在进行二氧化碳液化之前与所述焙烧装置的废气混合。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：将通过所述预热器传送的所述窑的废气传送到用于分离二氧化硫的装置(22)。8.一种用于进行根据前述权利要求的任一项所述的方法的系统，所述系统具有：a.用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·库珀，
申请(专利权)人：坡利西斯股份公司，
类型：发明
国别省市：DE