[发明专利]一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法

说明书

本发明提供一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法，系统包括生料预热预分解系统以及依次连通的烟室、回转窑和冷却机；生料预热预分解系统包括分解炉和预热器；预热器的底端进风口连接分解炉的出风管，预热器的顶端出风口排出低温烟气；预热器的顶端进料口用于生料进料，预热器的底端出料口连通烟室；冷却机包括第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区包括第一冷却分区和第二冷却分区，第一冷却分区的进口通入纯氧和高浓度二氧化碳烟气的混合气，第二冷却分区的进口通入高浓度二氧化碳烟气，第二冷却区的进口通入空气，解决了现有的水泥窑的二氧化碳富集技术存在的第一冷却区内和第二冷却区之间容易窜风、能耗高的问题。

技术领域

本发明属于水泥工艺技术领域，尤其涉及一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法。

背景技术

随着全球气候变暖，二氧化碳的排放受到广泛关注。水泥生产过程会产生大量的二氧化碳，据统计，生产1t水泥会排放0.6～0.7t二氧化碳。水泥窑废气中二氧化碳主要来源于以下两个方面：

1、燃料燃烧烟气中生成的二氧化碳，占比约40％。

2、原料中碳酸盐分解产生的二氧化碳，占比约60％。

国际能源署(IEA)和水泥可持续发展倡议组织(CSI)合作开发的《2050水泥技术路线图》指出：碳捕集与封存技术是目前水泥行业减少二氧化碳排放最可行的新技术，预计在2050年可减少二氧化碳排放量56％。

目前，水泥窑废气的二氧化碳全捕集技术尚处于研发阶段，其中废气中二氧化碳的富集是关键环节。

现有水泥窑采用的一种二氧化碳富集技术如下：将原有的冷却机分为第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区通入O₂/CO₂混合气体与熟料进行换热，换热后的烟气进入回转窑和分解炉；第二冷却区通入常规空气与熟料进行换热，换热后的空气进行余热利用或排放；

上述水泥窑的二氧化碳富集技术，一方面，水泥窑实现二氧化碳自富集，极大便于后续针对二氧化碳的捕集提纯操作，另一方面，冷却后的水泥熟料温度满足后续生产需求，水泥熟料冷却效果不受影响。

上述水泥窑的二氧化碳富集技术存在如下问题：

1、第一冷却区内的O₂/CO₂的混合气体和第二冷却区内的空气之间容易窜风，会降低烟气中二氧化碳的浓度，从而影响后续的二氧化碳捕集操作，并且会增加纯氧消耗，引起生产成本上升。

2、出冷却机的高温风热量回收不充分。采用全氧燃烧后，回转窑和分解炉所需的燃烧风量减少，导致第一冷却区出口的高温风的热量难以充分回收到煅烧系统，水泥生产能耗高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统及方法，解决现有的水泥窑的二氧化碳富集技术存在的第一冷却区内的O₂/CO₂的混合气体和第二冷却区内的空气之间容易窜风，会降低烟气中二氧化碳的浓度，从而影响后续的二氧化碳捕集操作，并且会增加纯氧消耗，引起生产成本上升的问题，以及出冷却机的高温风热量回收不充分，水泥生产能耗高的问题。

本发明通过如下技术方案实现：

本发明的一种循环预热的低能耗碳富集水泥生产系统，包括生料预热预分解系统、烟室、回转窑和冷却机，所述烟室、回转窑和冷却机依次连通；

所述生料预热预分解系统包括分解炉和预热器，所述预热器包括常规预热器和烟气循环预热器；

所述常规预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述常规预热器的底端分别与所述分解炉和烟室连通，所述烟气循环预热器的顶端用于排出低温烟气以及生料进料，所述烟气循环预热器的底端与所述常规预热器连通；