本发明专利技术公开了一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的方法及设备，设备包括依次连接的原料破碎机、原料筛分机、原料均化仓、原料粉磨机、原料计量装置和密闭环形煅烧炉；所述密闭环形煅烧炉分别与CO2捕集机构以及篦冷机相连；所述篦冷机依次连接有熟料储存仓、熟料计量装置，熟料计量装置和混合材备料机构分别与水泥磨相连，水泥磨与水泥储存仓相连。方法包括：原料预处理、生料制备、熟料煅烧、出料、碳捕集、混合材制备和水泥制成工艺过程。本发明专利技术设备结构紧凑、投资强度小、运行成本低、易于维护；利用该设备实现水泥生产并捕集CO2的工艺条件成熟，步骤简单，能高效捕集水泥生产过程中产生的CO2。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生产水泥的方法及设备，尤其是涉及一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并实现二氧化碳捕集的方法及设备。
技术介绍
水泥，粉状无机胶凝材料，是一种既能在水中硬化又能在空气中硬化并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起的建筑材料，长期以来被广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程，是国民经济的基础原材料。水泥是典型的资源和能源消耗型产品，其生产工艺过程主要包括生料制备、熟料煅烧、水泥制成3个阶段，需要消耗大量的石灰石原料、煤和电力等资源和能源，是工业部门中排放二氧化碳(CO2)的大户。与电力、钢铁等其它行业部门相比，水泥工业CO2排放的一个显著特点是它不仅包括燃料燃烧产生的CO2和各工艺过程间接消耗的电力，还包括石灰石中碳酸钙和碳酸镁分解产生的C02。据统计，由水泥工业导致的CO2排放约占全球人为CO2排放量的8%。CO2是导致全球气候变暖的温室气体的主要成分之一，对温室效益的贡献率高达55%，由于CO2等温室气体排放引起的气候变化已成为全世界关注的焦点问题。为此，水泥工业也受到政府间气候变化专门委员会(IPCC)的特别关注，2007年《中国应对气候变化国家方案》也明确指出水泥工业是中国应对气候变化的重点领域。另一方面，CO2又是一种多用途的工业原材料，在食品加工保鲜、饮料、化肥、防火、石油开采等行业应用广泛。目前，我国是世界上水泥产量最大的国家，约占全世界水泥产量的60%左`右，据统计，2011年我国水泥工业年生产水泥20. 6亿吨，如果按平均每吨水泥排放O. 7吨CO2计，产生约14亿吨C02。对水泥生产过程中产生的CO2进行捕集，既可以减少大量温室气体的排放，又可回收有经济价值的CO2产品，具有广阔的推广运用前景。研究表明，现有水泥生产过程中，碳酸盐分解、燃料燃烧和电力消耗所排放的CO2分别约占总排放量的59%、32%和6%。为降低水泥行业的CO2排放，实现水泥行业的可持续发展，各科研单位、企业也在实践中也重点从以上三个方面出发，提出和采用了许多针对性的的减排措施，包括使用替代原料(如以部分电石渣代替石灰石)和替代燃料(如以废旧二次燃料代替煤)、添加混合材以减少熟料用量、提高热效及电效、对窑尾CO2进行捕集回收等。以上措施对于控制水泥工业CO2排放具有一定成效，但减排空间仍然有限，水泥工业CO2排放量大的问题仍然没有得到解决，原因包括以下几个方面(1)鉴于对水泥品质和燃料热值的要求，各种替代原料、燃料及混合材的替代加入量均不宜过大；(2)对于选定的生产工艺和设备，热效及电效的提高率较低；(3)对窑尾CO2进行捕集回收成本极高。因此，必须继续寻找新的生产工艺，开发新的生产设备推进水泥工业的碳减排工作。基于目前水泥的生产和研究状况，还没有一种可以切实解决水泥工业CO2排放量过高问题的生产工艺。不难发现，水泥生产工艺中，熟料煅烧过程中碳酸盐分解及燃料燃烧是CO2排放量巨大的最主要原因，但由于在现有的工艺中，熟料煅烧过程为敞开式环境，碳酸盐分解生产的CO2混入了燃料燃烧产生的废气及空气中的N2成分，使得窑尾排出的CO2浓度较低，仅为15%左右，这给后续CO2的分离回收带来巨大的困难，成本较高。鉴于此，寻找一种在密闭环形煅烧炉内进行，并实现窑尾高浓度CO2捕集回收的工艺，必然为实现国内外水泥行业可持续发展和碳捕集提供可能，也将产生良好的经济效益和环保效益。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并实现二氧化碳捕集的设备及工艺。该设备结构紧凑、投资强度小、运行成本低、易于维护，具有良好的工业化应用前景；利用该设备实现水泥生产并捕集CO2的工艺条件成熟，步骤简单，能高效捕集水泥生产过程中产生的co2。为达到上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案是提供一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，包括对石灰石及校正料(如铁矿石)等原料进行破碎的原料破碎机、以及将破碎后的原料进行筛分的原料筛分机，筛分机通过传送带与将不同原料按比例混合以达到生产要求化学成分的原料均化仓相连，原料均化仓与原料粉 磨机相连，所述原料粉磨机通过上料皮带连接原料计量装置，所述原料计量装置与密闭环形煅烧炉相连；所述密闭环形煅烧炉分别与CO2捕集机构以及篦冷机相连；所述篦冷机连接有熟料储存仓，熟料储存仓与熟料计量装置相连，熟料计量装置和混合材备料机构分别与水泥磨的进料端相连，水泥磨的出料端与水泥储存仓相连。优选地，所述CO2捕集机构包括与密闭环形煅烧炉相连的冷却器，冷却器与除尘净化装置相连通，除尘净化装置依次通过管道连接压缩机、冷凝器后，与CO2储罐相连。优选地，所述混合材备料机构包括混合材破碎机、与混合材破碎机相连的混合材筛分机，所述混合材筛分机与混合材储存仓相连，所述混合材储存仓与混合材计量装置相连，所述混合材计量装置通过上料皮带与水泥磨进料端相连。优选地，所述密闭环形煅烧炉包括由外环炉墙、内环炉墙、炉顶和转动的炉底构成的炉腔，所述炉腔内布置有多个辐射加热装置，所述外环炉墙与内环炉墙之间设置有隔墙，将外环炉墙与内环炉墙之间的环形腔隔离为预热区1、加热区II和高温煅烧区III;所述预热区的起始端设有密闭进料装置，所述高温煅烧区III的尾端分别设有密闭出料装置和CO2排出口 ；所述密闭进料装置与原料计量装置出口相对接；所述密闭出料装置与篦冷机相对接；所述CO2排出口通过管道与冷却器相连。优选地，所述辐射加热装置中的加热管为蓄热式辐射加热管。优选地，所述冷却器连接有冷却塔，所述冷却塔分别与所述冷却器热介质入口及回收介质入口相连。相应地，本专利技术还提供了一种一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的工艺，包括下述步骤I)原料预处理将合格的石灰石、校正料等适度破碎后进行筛分，将合格粒度的筛下料输送至均化仓，各原料之间的比例应满足水泥生产化学反应的要求；2)生料制备达到入炉要求的混合料经共同粉磨后形成生产要求的生料；3)熟料煅烧将步骤2)备好的达到生产要求的生料经密闭进料装置布入密闭环形煅烧炉内，炉料中的各成分进入炉内后随炉底转动，依次经过预热区1、加热区I1、高温煅烧区III。在密闭环形煅烧炉内，辐射式加热管内产生大量热量，并经由辐射管将热量辐射至炉内，使炉腔内各区温度达到水泥熟料煅烧的生产要求。炉内高温使加入的物料发生化学与物理反应，将生料烧结为熟料；4)出料熟料经由密闭出料装置输送至篦冷机进行冷却；5)碳捕集生料煅烧为熟料过程中生成的高浓度CO2气体经CO2排出口进入冷却器，并输送至除尘净化装置进行净化处理，经净化后的高浓度CO2经压缩、冷凝工序后，得到液态CO2封存于CO2储罐中；6)混合材制备将混合材适度破碎后进行筛分，将合格粒度的筛下料输送至混合材储存仓；7)水泥制成将熟料与混合材成分进行混合后一起粉磨为水泥，物料之间的比例应满足所制备水泥的性能要求。最终水泥产品均化、储存于水泥库中，然后分配到包装站生成袋装水泥或者灌装车(散装水泥)进行运输。优选地，在所述工艺中，所述校正料为可以提供Fe203、Al203和SiO2等成分的物料，为铁矿石、矾土、页岩、粘土或砂的一种或多种混合。优选地，在所述工艺中，混合材为高炉矿渣、粉煤灰、石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣或其他与水泥无化学反应的工本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，包括对石灰石及校正料进行破碎的原料破碎机（1）、以及将破碎后的原料进行筛分的原料筛分机（2），其特征在于，所述筛分机（2）通过传送带与原料均化仓（3）相连，原料均化仓（3）与原料粉磨机（4）相连，所述原料粉磨机（4）通过上料皮带连接原料计量装置（5），所述原料计量装置（5）与密闭环形煅烧炉（6）相连，所述密闭环形煅烧炉（6）分别与CO2捕集机构以及篦冷机（13）相连；所述篦冷机（13）连接有熟料储存仓（14），熟料储存仓（14）与熟料计量装置（15）相连，熟料计量装置（15）和混合材备料机构分别与水泥磨（20）的进料端相连，水泥磨（20）的出料端与水泥储存仓（21）相连。
【技术特征摘要】
1.一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，包括对石灰石及校正料进行破碎的原料破碎机(I )、以及将破碎后的原料进行筛分的原料筛分机(2)，其特征在于，所述筛分机(2)通过传送带与原料均化仓(3)相连，原料均化仓(3)与原料粉磨机(4)相连，所述原料粉磨机(4)通过上料皮带连接原料计量装置(5)，所述原料计量装置(5)与密闭环形煅烧炉(6)相连，所述密闭环形煅烧炉(6)分别与CO2捕集机构以及篦冷机(13)相连；所述篦冷机(13)连接有熟料储存仓(14)，熟料储存仓(14)与熟料计量装置(15)相连，熟料计量装置(15)和混合材备料机构分别与水泥磨(20)的进料端相连，水泥磨(20)的出料端与水泥储存仓(21)相连。2.根据权利要求1所述的一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，其特征在于，所述CO2捕集机构包括与密闭环形煅烧炉(6)相连的冷却器(7)，冷却器(7)与除尘净化装置(8)相连通，除尘净化装置(8)依次通过管道连接压缩机(9)、冷凝器(10)后，与0)2储罐(11)相连。3.根据权利要求1所述的一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，其特征在于，所述混合材备料机构包括混合材破碎机(16)、与混合材破碎机(16)相连的混合材筛分机(17)，所述混合材筛分机(17)与混合材储存仓(18)相连，所述混合材储存仓(18)与混合材计量装置(19)相连，所述混合材计量装置(19)通过上料皮带与水泥磨(20)进料端相连。4.根据权利要求1所述的一种利用密闭环形煅烧炉生产水泥并捕集CO2的设备，其特征在于，所述密闭环形煅烧炉(6)包括由外环炉墙(22)、内环炉墙(23)、炉顶(24)和转动的炉底(25)构成的炉腔，所述炉腔内布置有多个辐射加热装置(6d)，所述外环炉墙(22)与内环炉墙(23)之间设置有隔墙，将外环炉墙(22)与内环炉墙(23)之间的环形腔隔离为预热区1、加热区II和高温煅烧区III ;所述预热区I的起始端设有密闭进料装置(6a)，所述高温煅烧区III的尾端分别设有密闭出料装置(6b)和CO2排出口(6c);所述密闭进料装置(6a)与原料计量装置(5)出口相对接；所述密闭出料装置(6b)与篦冷机(13)相对接；所述CO2排出口(6c)通过管道与冷却器(7)相连。5.根据权利要求4所述的一种利用密闭环形煅...
【专利技术属性】
技术研发人员：白玉龙，王昀睿，
申请(专利权)人：西安瑞驰节能工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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