[发明专利]一种全回收CO2的石灰窑装置

说明书

本发明提出了利用CO₂热风对矿料进行煅烧、利用蓄热式加热炉加热CO₂的工业石灰制取装置，主要包括有内套筒的竖式石灰窑，以及为石灰窑提供热能的蓄热式加热炉组，在制取石灰时产生的CO₂被全部回收。被回收的CO₂经过除尘后，其中一部分被输送到蓄热式加热炉组，加热到800℃~1200℃后再送回到石灰窑用于煅烧原料，石灰窑煅烧产生的另一部分CO₂则被回收利用。本发明大幅度缩减了石灰窑煅烧时间、提高了生产效率，全部回收CO₂则提高了石灰窑系统副产品的价值。本发明提出的石灰窑系统不需要配置燃烧器系统，有利于实现炉窑大型化；蓄热式加热炉可以利用但不限于单一的高炉煤气做燃料，因而有利于降低石灰窑运行成本。

技术领域

本发明涉及一种利用气体为燃料的石灰窑及利用该石灰窑生产石灰的工艺方法。

背景技术

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吨的钢就需要70公斤的石灰。制取石灰的主要原料是石灰石，石灰石主要成分是碳酸钙（CaCO₃），烧制石灰的基本原理就是借助高温，把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳。

基本反应式：CaCO₃+42.5Kcal = CaO+CO₂

石灰制取工艺过程主要分为预热、煅烧、冷却和卸灰。基于现有的石灰制取技术的工艺方法是：将石灰石和固体燃料装入石灰窑，或者在石灰石装入石灰窑的同时，将气体燃料经管道和燃烧器送入窑体；石灰石被预热到800℃~850℃开始分解，到1200℃完成煅烧；生成的石灰经过冷却后，卸出窑外，即完成生石灰产品的生产。在现有的石灰生产工艺中，每生产1吨的石灰就会产生超过1吨的CO₂排放。虽然CO₂在食品、卫生、石油化工、核工业、消防领域等国民经济的各部门中有着十分重要的用途，在冶金行业也应用广泛，但在现有的石灰生产工艺中，由于燃料在燃烧时需要鼓入助燃空气，烟气中CO₂的体积浓度约为10-15%，回收CO₂的成本很高，企业一般将含有大量CO₂的烟气直接排入大气，造成环境污染。

现有的石灰窑按燃料分：有混烧窑（即以烧固体燃料为主，包括焦炭、焦粉、煤等）和气烧窑（即以燃烧气体燃料为主，如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、电石尾气、发生炉煤气、天然气等），其中气烧窑应用更为广泛；按窑形分：有竖窑、回转窑、套筒窑、并流蓄热式双膛竖窑（麦尔兹窑，也称迈尔兹窑）、弗卡斯窑（意大利）等，其中应用比较广泛的是环形套筒竖窑、麦尔兹窑；按操作方式分：有负压操作窑（如环形套筒竖窑）和正压操作窑（如并流蓄热式双膛竖窑）。

无论哪一种形式的石灰窑，均是由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等部件组成。现有的石灰窑技术、尤其是各种气烧窑共有的特点是都需要配置燃烧器系统，气烧窑的燃烧器系统一般由多排、多组燃烧器分布组成，配置有气体燃料管道和助燃空气管道、喷嘴等。

为了更清楚地说明各种形式的气烧窑技术的普遍特点，下面以应用比较普遍的环形套筒竖窑、并流蓄热式窑（麦尔兹窑）为例进行阐述。

如附图1，环形套筒竖窑系统包括：1-炉体、1a-冷却空气、2-上料系统、3-1-上内套筒、3-2-换热器、3-3下内套筒、4-废气排出系统、4a-全部废气、5-燃烧器、5a-燃气+烧嘴空气、6-出料系统；炉体1内有：1-1-预热带、1-2-煅烧带、1-3-冷却带。