一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2 的方法及設備技術

本發明專利技術公開了一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的方法及設備，設備包括依次連接的原料破碎機、原料篩分機、原料均化倉、原料粉磨機、原料計量裝置和密閉環形煅燒爐；所述密閉環形煅燒爐分別與CO2捕集機構以及篦冷機相連；所述篦冷機依次連接有熟料儲存倉、熟料計量裝置，熟料計量裝置和混合材備料機構分別與水泥磨相連，水泥磨與水泥儲存倉相連。方法包括：原料預處理、生料制備、熟料煅燒、出料、碳捕集、混合材制備和水泥制成工藝過程。本發明專利技術設備結構緊湊、投資強度小、運行成本低、易于維護；利用該設備實現水泥生產并捕集CO2的工藝條件成熟，步驟簡單，能高效捕集水泥生產過程中產生的CO2。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種生產水泥的方法及設備，尤其是涉及一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并實現二氧化碳捕集的方法及設備。
技術介紹
水泥，粉狀無機膠凝材料，是一種既能在水中硬化又能在空氣中硬化并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起的建筑材料，長期以來被廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程，是國民經濟的基礎原材料。水泥是典型的資源和能源消耗型產品，其生產工藝過程主要包括生料制備、熟料煅燒、水泥制成3個階段，需要消耗大量的石灰石原料、煤和電力等資源和能源，是工業部門中排放二氧化碳(CO2)的大戶。與電力、鋼鐵等其它行業部門相比，水泥工業CO2排放的一個顯著特點是它不僅包括燃料燃燒產生的CO2和各工藝過程間接消耗的電力，還包括石灰石中碳酸鈣和碳酸鎂分解產生的C02。據統計，由水泥工業導致的CO2排放約占全球人為CO2排放量的8%。CO2是導致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，對溫室效益的貢獻率高達55%，由于CO2等溫室氣體排放引起的氣候變化已成為全世界關注的焦點問題。為此，水泥工業也受到政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的特別關注，2007年《中國應對氣候變化國家方案》也明確指出水泥工業是中國應對氣候變化的重點領域。另一方面，CO2又是一種多用途的工業原材料，在食品加工保鮮、飲料、化肥、防火、石油開采等行業應用廣泛。目前，我國是世界上水泥產量最大的國家，約占全世界水泥產量的60%左`右，據統計，2011年我國水泥工業年生產水泥20. 6億噸，如果按平均每噸水泥排放O. 7噸CO2計，產生約14億噸C02。對水泥生產過程中產生的CO2進行捕集，既可以減少大量溫室氣體的排放，又可回收有經濟價值的CO2產品，具有廣闊的推廣運用前景。研究表明，現有水泥生產過程中，碳酸鹽分解、燃料燃燒和電力消耗所排放的CO2分別約占總排放量的59%、32%和6%。為降低水泥行業的CO2排放，實現水泥行業的可持續發展，各科研單位、企業也在實踐中也重點從以上三個方面出發，提出和采用了許多針對性的的減排措施，包括使用替代原料(如以部分電石渣代替石灰石)和替代燃料(如以廢舊二次燃料代替煤)、添加混合材以減少熟料用量、提高熱效及電效、對窯尾CO2進行捕集回收等。以上措施對于控制水泥工業CO2排放具有一定成效，但減排空間仍然有限，水泥工業CO2排放量大的問題仍然沒有得到解決，原因包括以下幾個方面(1)鑒于對水泥品質和燃料熱值的要求，各種替代原料、燃料及混合材的替代加入量均不宜過大；(2)對于選定的生產工藝和設備，熱效及電效的提高率較低；(3)對窯尾CO2進行捕集回收成本極高。因此，必須繼續尋找新的生產工藝，開發新的生產設備推進水泥工業的碳減排工作。基于目前水泥的生產和研究狀況，還沒有一種可以切實解決水泥工業CO2排放量過高問題的生產工藝。不難發現，水泥生產工藝中，熟料煅燒過程中碳酸鹽分解及燃料燃燒是CO2排放量巨大的最主要原因，但由于在現有的工藝中，熟料煅燒過程為敞開式環境，碳酸鹽分解生產的CO2混入了燃料燃燒產生的廢氣及空氣中的N2成分，使得窯尾排出的CO2濃度較低，僅為15%左右，這給后續CO2的分離回收帶來巨大的困難，成本較高。鑒于此，尋找一種在密閉環形煅燒爐內進行，并實現窯尾高濃度CO2捕集回收的工藝，必然為實現國內外水泥行業可持續發展和碳捕集提供可能，也將產生良好的經濟效益和環保效益。
技術實現思路
針對上述現有技術中存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并實現二氧化碳捕集的設備及工藝。該設備結構緊湊、投資強度小、運行成本低、易于維護，具有良好的工業化應用前景；利用該設備實現水泥生產并捕集CO2的工藝條件成熟，步驟簡單，能高效捕集水泥生產過程中產生的co2。為達到上述專利技術目的，本專利技術提供的技術方案是提供一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，包括對石灰石及校正料(如鐵礦石)等原料進行破碎的原料破碎機、以及將破碎后的原料進行篩分的原料篩分機，篩分機通過傳送帶與將不同原料按比例混合以達到生產要求化學成分的原料均化倉相連，原料均化倉與原料粉 磨機相連，所述原料粉磨機通過上料皮帶連接原料計量裝置，所述原料計量裝置與密閉環形煅燒爐相連；所述密閉環形煅燒爐分別與CO2捕集機構以及篦冷機相連；所述篦冷機連接有熟料儲存倉，熟料儲存倉與熟料計量裝置相連，熟料計量裝置和混合材備料機構分別與水泥磨的進料端相連，水泥磨的出料端與水泥儲存倉相連。優選地，所述CO2捕集機構包括與密閉環形煅燒爐相連的冷卻器，冷卻器與除塵凈化裝置相連通，除塵凈化裝置依次通過管道連接壓縮機、冷凝器后，與CO2儲罐相連。優選地，所述混合材備料機構包括混合材破碎機、與混合材破碎機相連的混合材篩分機，所述混合材篩分機與混合材儲存倉相連，所述混合材儲存倉與混合材計量裝置相連，所述混合材計量裝置通過上料皮帶與水泥磨進料端相連。優選地，所述密閉環形煅燒爐包括由外環爐墻、內環爐墻、爐頂和轉動的爐底構成的爐腔，所述爐腔內布置有多個輻射加熱裝置，所述外環爐墻與內環爐墻之間設置有隔墻，將外環爐墻與內環爐墻之間的環形腔隔離為預熱區1、加熱區II和高溫煅燒區III;所述預熱區的起始端設有密閉進料裝置，所述高溫煅燒區III的尾端分別設有密閉出料裝置和CO2排出口 ；所述密閉進料裝置與原料計量裝置出口相對接；所述密閉出料裝置與篦冷機相對接；所述CO2排出口通過管道與冷卻器相連。優選地，所述輻射加熱裝置中的加熱管為蓄熱式輻射加熱管。優選地，所述冷卻器連接有冷卻塔，所述冷卻塔分別與所述冷卻器熱介質入口及回收介質入口相連。相應地，本專利技術還提供了一種一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的工藝，包括下述步驟I)原料預處理將合格的石灰石、校正料等適度破碎后進行篩分，將合格粒度的篩下料輸送至均化倉，各原料之間的比例應滿足水泥生產化學反應的要求；2)生料制備達到入爐要求的混合料經共同粉磨后形成生產要求的生料；3)熟料煅燒將步驟2)備好的達到生產要求的生料經密閉進料裝置布入密閉環形煅燒爐內，爐料中的各成分進入爐內后隨爐底轉動，依次經過預熱區1、加熱區I1、高溫煅燒區III。在密閉環形煅燒爐內，輻射式加熱管內產生大量熱量，并經由輻射管將熱量輻射至爐內，使爐腔內各區溫度達到水泥熟料煅燒的生產要求。爐內高溫使加入的物料發生化學與物理反應，將生料燒結為熟料；4)出料熟料經由密閉出料裝置輸送至篦冷機進行冷卻；5)碳捕集生料煅燒為熟料過程中生成的高濃度CO2氣體經CO2排出口進入冷卻器，并輸送至除塵凈化裝置進行凈化處理，經凈化后的高濃度CO2經壓縮、冷凝工序后，得到液態CO2封存于CO2儲罐中；6)混合材制備將混合材適度破碎后進行篩分，將合格粒度的篩下料輸送至混合材儲存倉；7)水泥制成將熟料與混合材成分進行混合后一起粉磨為水泥，物料之間的比例應滿足所制備水泥的性能要求。最終水泥產品均化、儲存于水泥庫中，然后分配到包裝站生成袋裝水泥或者灌裝車(散裝水泥)進行運輸。優選地，在所述工藝中，所述校正料為可以提供Fe203、Al203和SiO2等成分的物料，為鐵礦石、礬土、頁巖、粘土或砂的一種或多種混合。優選地，在所述工藝中，混合材為高爐礦渣、粉煤灰、石英砂、石灰石、粘土、慢冷礦渣或其他與水泥無化學反應的工本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，包括對石灰石及校正料進行破碎的原料破碎機（1）、以及將破碎后的原料進行篩分的原料篩分機（2），其特征在于，所述篩分機（2）通過傳送帶與原料均化倉（3）相連，原料均化倉（3）與原料粉磨機（4）相連，所述原料粉磨機（4）通過上料皮帶連接原料計量裝置（5），所述原料計量裝置（5）與密閉環形煅燒爐（6）相連，所述密閉環形煅燒爐（6）分別與CO2捕集機構以及篦冷機（13）相連；所述篦冷機（13）連接有熟料儲存倉（14），熟料儲存倉（14）與熟料計量裝置（15）相連，熟料計量裝置（15）和混合材備料機構分別與水泥磨（20）的進料端相連，水泥磨（20）的出料端與水泥儲存倉（21）相連。

【技術特征摘要】
1.一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，包括對石灰石及校正料進行破碎的原料破碎機(I )、以及將破碎后的原料進行篩分的原料篩分機(2)，其特征在于，所述篩分機(2)通過傳送帶與原料均化倉(3)相連，原料均化倉(3)與原料粉磨機(4)相連，所述原料粉磨機(4)通過上料皮帶連接原料計量裝置(5)，所述原料計量裝置(5)與密閉環形煅燒爐(6)相連，所述密閉環形煅燒爐(6)分別與CO2捕集機構以及篦冷機(13)相連；所述篦冷機(13)連接有熟料儲存倉(14)，熟料儲存倉(14)與熟料計量裝置(15)相連，熟料計量裝置(15)和混合材備料機構分別與水泥磨(20)的進料端相連，水泥磨(20)的出料端與水泥儲存倉(21)相連。2.根據權利要求1所述的一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，其特征在于，所述CO2捕集機構包括與密閉環形煅燒爐(6)相連的冷卻器(7)，冷卻器(7)與除塵凈化裝置(8)相連通，除塵凈化裝置(8)依次通過管道連接壓縮機(9)、冷凝器(10)后，與0)2儲罐(11)相連。3.根據權利要求1所述的一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，其特征在于，所述混合材備料機構包括混合材破碎機(16)、與混合材破碎機(16)相連的混合材篩分機(17)，所述混合材篩分機(17)與混合材儲存倉(18)相連，所述混合材儲存倉(18)與混合材計量裝置(19)相連，所述混合材計量裝置(19)通過上料皮帶與水泥磨(20)進料端相連。4.根據權利要求1所述的一種利用密閉環形煅燒爐生產水泥并捕集CO2的設備，其特征在于，所述密閉環形煅燒爐(6)包括由外環爐墻(22)、內環爐墻(23)、爐頂(24)和轉動的爐底(25)構成的爐腔，所述爐腔內布置有多個輻射加熱裝置(6d)，所述外環爐墻(22)與內環爐墻(23)之間設置有隔墻，將外環爐墻(22)與內環爐墻(23)之間的環形腔隔離為預熱區1、加熱區II和高溫煅燒區III ;所述預熱區I的起始端設有密閉進料裝置(6a)，所述高溫煅燒區III的尾端分別設有密閉出料裝置(6b)和CO2排出口(6c);所述密閉進料裝置(6a)與原料計量裝置(5)出口相對接；所述密閉出料裝置(6b)與篦冷機(13)相對接；所述CO2排出口(6c)通過管道與冷卻器(7)相連。5.根據權利要求4所述的一種利用密閉環形煅...

【專利技術屬性】
技術研發人員：白玉龍，王昀睿，
申請(專利權)人：西安瑞馳節能工程有限責任公司，
類型：發明
國別省市：