[发明专利]一种水泥窑尾烟气的二氧化碳捕集系统及减排方法

说明书

本发明公开了一种水泥窑尾烟气的二氧化碳捕集系统及减排方法，系统包括第一预热、第二预热、煅烧、冷却、碳酸化、再生、水合、第一废气排放、第二废气排放和第三废气排放子系统。第一废气子系统出口连接碳酸化子系统入口，碳酸化子系统出口连接第二预热子系统的入口。水合子系统一端连接碳酸化子系统，另一端连接再生子系统。冷却子系统出口连接再生子系统入口。第一预热子系统气体出口与第三废气排放子系统气体出口并联接入第二预热子系统气体入口。本发明在保证水泥窑系统正常生产时，将热能与化学能进行相互转化和储能，充分利用集成系统热量，降低再生过程的能耗，将窑尾烟气中的COsubgt;2/subgt;捕集后储存，从而实现水泥窑系统的碳减排或零排放。

技术领域

本发明涉及一种烟气捕集系统及方法，尤其涉及一种水泥窑尾烟气的二氧化碳捕集系统及减排方法。

背景技术

水泥工业是全球工业CO₂排放的大户之一，约占总量的5％。水泥生产中排放的CO₂约有50％来自于石灰石中CaCO₃的分解，约有45％来自于燃料燃烧和电耗排放，约有5％由运输过程产生。

全球降低能源燃烧所排放CO₂的技术主要包括提高能源效率、使用替代燃料、可再生能源和采用碳捕获和储存技术等几个方面。其中碳捕集技术主要有3种类型：燃烧前捕集、富氧燃烧捕集和燃烧后捕集。碳捕集技术的选择主要取决于燃料的类型、燃烧方式、燃烧的温度、气体中CO₂浓度和分压以及现有技术和成本等。

富氧燃烧技术的关键在于通过空分装置得到纯氧，目前主要通过空气冷却至-182℃以下来实现，需要消耗大量能源。为了实现燃烧的完全氧化，氧气通入量通常比燃烧反应化学计量比的数值大，因此燃烧尾气中含有一定的氧气。由于燃料在纯氧中燃烧时的温度要高于其在空气中燃烧时的温度，对设备提出了更高的要求，同时煅烧气氛的变化，对换热和燃烧等相关设备需要重新设计和优化。

胺吸收法虽然现在在电厂和煤化工示范装置上应用较多，但是胺吸收法的缺点也非常明显。胺类溶剂的稳定性较差，在氧气或其它杂质存在时，容易分解变质。因此，需要前端的烟气处理单元将硫氧化物和碳氧化物净化至很低的浓度。再生时需要能源消耗，溶剂有腐蚀性，对设备要求比较高。

目前我国在CCUS技术上，总体还处于研发和示范的初级阶段。由于CCUS技术是在发展中不断完善的技术，还存在着经济、技术、环境和政策等方面的困难和问题，要实现其规模化发展还存在很多阻力和挑战。二氧化碳排放源的浓度决定其捕集成本，如煤化工排放CO₂为90％～95％，钢铁排放CO₂浓度为20～40％，水泥窑排放CO₂浓度为14～25％。尽管水泥行业碳减排面临国内外紧迫的形式需求，由于水泥窑尾烟气的粉尘含量高、体积流量大、CO₂排放浓度低，因此水泥行业相关的碳减排研究较少，系统解决水泥窑尾烟气CO₂排放的工艺更少。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种CO₂吸附量大捕集效率高、热效率损失较低的水泥窑尾烟气的二氧化碳捕集系统；

本发明的另一个目的是提供一种利用水泥窑尾烟气的二氧化碳捕集系统进行二氧化碳减排的方法。