[发明专利]一种碳捕集石灰煅烧系统及应用方法

说明书

一种碳捕集石灰煅烧系统及应用方法，属于石灰生产技术领域。该系统包括竖窑和加热装置，其中，竖窑自上而下依次设置进料口、预热段、反应段、均热段、冷却段和出料口；预热段的顶部连接尾气管道，预热段的顶部还通过加热管道连接于反应段的底部；均热段的底部连接助燃管道，冷却段连接空气管道；加热管道上设有加热装置。石灰石原料从进料口进入竖窑后，依次通过预热段、反应段、均热段和冷却段后变为石灰产品。该系统采用循环载气加热和空气冷却，循环载气加热避免了石灰石分解释放的二氧化碳与燃烧烟气的混合，空气冷却避免了在冷却段出现石灰再碳酸化问题；得到含高浓度二氧化碳的尾气，无需气体分离便可进行碳捕集，大幅降低碳捕集成本。

技术领域

本发明涉及石灰生产技术领域，特别是指一种碳捕集石灰煅烧系统及应用方法。

背景技术

石灰是一种重要的工业原料，广泛用于钢铁冶金、烟气脱硫、建筑和造纸等主要行业。石灰一般通过竖窑或回转窑中石灰石的受热分解成为石灰和二氧化碳而获得，因而石灰生产工业的碳排放量巨大。在中国，石灰生产引起的温室气体排放量从1979年的0.35亿吨当量二氧化碳增加到2009年的1.4亿吨当量二氧化碳，其中2009年排放量占世界排放量的60％以上。可见，作为一种碳排放密集型工业，石灰生产过程的二氧化碳减排已十分迫切。

石灰石的热分解反应方程式如下：

CaCO₃+热＝CaO+CO₂↑

通过上述反应式可知，石灰生产过程中的二氧化碳来自两个源头过程，即：(1)石灰石分解过程中释放的二氧化碳，一般石灰石矿料含二氧化碳质量分数约为42％；(2)燃料燃烧过程中释放的二氧化碳，因为石灰石的分解反应为吸热反应，工业中一般均通过化石燃料燃烧来提供石灰石热分解所需的高温热量。上述两个源头过程中，石灰石分解过程的碳排放占主导地位，约占石灰生产总碳排放的70％。

对于当前广泛用于石灰生产的常规煅烧工艺，燃料和空气在竖窑和回转窑等煅烧窑内部直接燃烧，上述两部分二氧化碳混合后作为烟气排放。如此，烟气因含大量氮气而达不到二氧化碳运输和封存所需的纯度，由此二氧化碳的捕集需通过气体分离装置并消耗可观的分离能耗。因此，设法将上述两个源头过程分开进行是石灰生产过程碳减排的发展方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种碳捕集石灰煅烧系统及应用方法。

具体技术方案如下：一种碳捕集石灰煅烧系统，其特征在于：包括竖窑和加热装置，其中，竖窑包括进料口、预热段、反应段、均热段、冷却段和出料口，竖窑中进料口、预热段、反应段、均热段、冷却段和出料口自上而下依次设置；预热段的顶部连接尾气管道，预热段的顶部还通过加热管道连接于反应段的底部，均热段的底部连接助燃管道，冷却段连接空气管道；加热管道上设有加热装置和风机一。

进一步地，所述尾气管道和加热管道拥有一段公共管道。

进一步地，所述加热装置为热风炉，助燃管道连接于加热装置，助燃管道上设有风机二。

进一步地，所述竖窑为套筒窑。

一种如上所述的碳捕集石灰煅烧系统的应用方法，其特征在于：石灰石原料从进料口进入竖窑后，依次通过预热段、反应段、均热段和冷却段后变为石灰产品，石灰产品从出料口排出；尾气经尾气管道排出；热载气经加热管道送入反应段的底部；空气经空气管道进入冷却段；助燃气经助燃管道从均热段底部排出。

进一步地，所述热载气分为A部分和B部分，其中A部分进入反应段，B部分进入均热段，且B部分的质量流量小于石灰石原料和石灰产品的质量流量之差。

进一步地，所述热载气经由加热装置进行加热升温，所述尾气和热载气均来自于预热段的顶部。

进一步地，所述助燃气通入加热装置(2)，并作为加热装置(2)中燃料燃烧的助燃气体。