一种水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统及实现方法与流程

本发明涉及建材生产环保设备，涉及水泥熟料生产线生产工艺，特别涉及一种水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统及实现方法。

背景技术：

随着以二氧化碳为首的温室气体排放量急剧增加，全球气候变暖等环境问题日益严峻，由此引发的温室效应将严重威胁人类的生存。工业部门温室气体排放占全球总排放量的28%（其中90%为二氧化碳），其中的29%来自于水泥行业，约占全球总温室气体排放的8%。实现水泥产品二氧化碳排放的有效控制和持续减排，控制二氧化碳排放是水泥工业面临的严峻挑战，也是实现水泥工业科技进步的重要机遇。

水泥行业目前已被国家列为必须进行低碳治理的重点。然而，除用电石渣、硅钙渣生产水泥外，用石灰石作原料生产水泥减排二氧化碳目前相对比较困难。因此，如何回收利用水泥窑产生的二氧化碳，成为水泥工业延伸产业链，发展低碳经济、循环经济绕不开的课题。目前水泥行业已实现采用化学吸附法来捕集纯化窑尾废气中的二氧化碳，但此类方法工艺复杂，运行成本高，由于废气中有害杂质较多，回收的二氧化碳品质低，没有经济效益，水泥厂家不容易接受以及普及。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统及实现方法。有机的结合了现有水泥熟料生产线的工艺特点，实现了水泥熟料生产线从原料捕集纯化二氧化碳，减少窑尾废气二氧化碳、二氧化硫的排放，同时生产高品质的二氧化碳产品。

本发明采取的技术方案是：一种水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统，其特征在于：所述系统包括物料预热给料器、给料装置、加热室、外热式旋窑、出料装置、一级二氧化碳除尘器、二氧化碳空气冷却器、二级二氧化碳除尘器、三级二氧化碳除尘器、液固态二氧化碳制备系统、集料输送装置、石灰石粉仓；所述物料预热给料器采用盘管结构，物料进口通过管道与水泥熟料生产线的生料预热器给料管道、第三级预热器、第四级预热器下料口和石灰石粉仓相连，物料预热给料器的物料出口与给料装置相连；所述加热室通过密封与外热式旋窑的筒体两端连接，外热式旋窑上部设有的废气出口通过废气管道经物料预热给料器与水泥熟料生产线分解炉相连；所述出料装置上部出气口与一级二氧化碳除尘器进气口管道连接，所述一级二氧化碳除尘器采用旋风筒结构，一级二氧化碳除尘器上部出气口与二氧化碳空气冷却器管道连接，二氧化碳空气冷却器采用盘管结构，二氧化碳空气冷却器的出气口与二级二氧化碳除尘器管道连接，二级二氧化碳除尘器的热空气出气口与三级二氧化碳除尘器管道相连，三级二氧化碳除尘器出口与液固态二氧化碳制备系统相连；出料装置、一级二氧化碳除尘器、二氧化碳空气冷却器、二级二氧化碳除尘器、三级二氧化碳除尘器的下部出料口与集料输送装置连接；集料输送装置采用气力输送方式经管道与水泥熟料生产线窑尾烟室和预热器给料管道相连。

本发明所述二级二氧化碳除尘器、三级二氧化碳除尘器采用低速布袋除尘器。

本发明所述加热室由金属外壳、内保温、耐火层组成，内保温采用纳米保温材料，厚度为50-100mm，耐火层厚度为100-200mm。

本发明所述外热式旋窑的筒体全部采用耐热钢焊接而成，水平倾角为1-3度。

本发明所述一种水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统实现方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

一、将水泥熟料生产线的生料预热器给料管道、第三级预热器、第四级预热器的生料和石灰石粉仓的石灰石经给料装置送入外热式旋窑，经加热室加热煅烧后，原料中的碳酸盐分解为氧化物及二氧化碳经出料装置排出。

二、从出料装置上部排出的二氧化碳原料气经一级二氧化碳除尘器预除尘，进入二氧化碳空气冷却器冷却，再依次进入二级二氧化碳除尘器和三级二氧化碳除尘器，三级二氧化碳除尘器出口二氧化碳含尘量小于1mg/nm³，送入液固态二氧化碳制备系统，制成食品级液态、固态二氧化碳产品。

三、常温空气经风机送入二氧化碳空气冷却器后作为助燃空气进入加热室、水泥熟料生产线分解炉。

四、一级二氧化碳除尘器、二氧化碳空气冷却器、二级二氧化碳除尘器和三级二氧化碳除尘器下部排出物料在集料输送装置汇合后，经气力输送至水泥熟料生产线窑尾烟室和预热器给料管道，实现水泥熟料生产线窑尾废气二氧化碳、二氧化硫的减排。

本发明所述加热室采用煤、煤气、高温气体、电能中的任意一种作为热源对外热式旋窑进行均匀加热，所用燃料的单位低位发热值分别为1200-3000kcal。

发明的技术效果是：结合现有水泥熟料生产线，不需对现有生产线进行幅度改造，仅通过原料外热式预分解的方式全部或部分分解生料中碳酸盐，可回收高品质的二氧化碳，减少窑尾废气中的二氧化硫含量，提高熟料产量，降低熟料热耗，提高水泥厂经济和社会效益。而高品质的二氧化碳应用领域广泛，附加值高，随着人们生活水平的提高，市场需求量越来越大，还可以出口到周边国家，具有良好的经济及社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统包括物料预热给料器1、给料装置2、加热室3、外热式旋窑4、出料装置5、一级二氧化碳除尘器6、二氧化碳空气冷却器7、二级二氧化碳除尘器8、三级二氧化碳除尘器9、液固态二氧化碳制备系统10、集料输送装置11、石灰石粉仓16；与水泥熟料生产线相关的部分包括生料预热器给料管道12、分解炉14、第一级预热器13-1、第二级预热器13-2、第三级预热器13-3、第四级预热器13-4、第五级预热器13-5、窑尾烟室15。

物料预热给料器1采用盘管结构，物料进口通过管道与水泥熟料生产线的生料预热器给料管道12、第三级预热器13-3、第四级预热器13-4下料口和石灰石粉仓16相连，物料预热给料器1的物料出口与给料装置2相连；加热室3通过密封与外热式旋窑4的筒体两端连接，外热式旋窑4上部设有的废气出口通过废气管道经物料预热给料器1与水泥熟料生产线分解炉14相连；出料装置5上部出气口与一级二氧化碳除尘器6进气口管道连接，一级二氧化碳除尘器6采用旋风筒结构，一级二氧化碳除尘器6上部出气口与二氧化碳空气冷却器7管道连接，二氧化碳空气冷却器7采用盘管结构，二氧化碳空气冷却器7的出气口与二级二氧化碳除尘器8管道连接，二级二氧化碳除尘器8的热空气出气口与三级二氧化碳除尘器9管道相连，三级二氧化碳除尘器9出口与液固态二氧化碳制备系统10相连；出料装置5、一级二氧化碳除尘器6、二氧化碳空气冷却器7、二级二氧化碳除尘器8、三级二氧化碳除尘器9的下部出料口与集料输送装置11连接；集料输送装置11气力输送方式经管道与水泥熟料生产线窑尾烟室15和预热器给料管道12相连。二级二氧化碳除尘器8、三级二氧化碳除尘器9采有低速布袋除尘器。

加热室3由金属外壳、内保温、耐火层组成，内保温采用纳米保温材料，厚度为100mm，耐火层由耐火砖或耐火浇注料构成，厚度为200mm。外热式旋窑4的筒体全部采用耐热钢焊接而成，水平倾角2度。加热室3可采用煤气作为热源对外热式旋窑4进行均匀加热，所用燃料的低位发热值为1450kcal/nm³。

水泥熟料生产线捕集纯化二氧化碳的系统实现方法包括如下步骤：

一、将水泥熟料生产线的第三级预热器13-3出口的20%生料经给料装置2送入外热式旋窑4，经加热室3加热煅烧后原料中的碳酸盐分解为氧化物及二氧化碳经出料装置5排出，碳酸盐的分解在95%以上。

二、从出料装置5上部排出的二氧化碳原料气经一级二氧化碳除尘器6预除尘，进入二氧化碳空气冷却器7冷却，再依次进入二级二氧化碳除尘器8和三级二氧化碳除尘器9，三级二氧化碳除尘器9出口二氧化碳含尘量小于1mg/nm³，送入液固态二氧化碳制备系统10，制成食品级固态二氧化碳产品。

三、常温空气经风机送入二氧化碳空气冷却器7后作为助燃空气进入加热室3。

四、一级二氧化碳除尘器6、二氧化碳空气冷却器7、二级二氧化碳除尘器8和三级二氧化碳除尘器9下部排出物料在集料输送装置11汇合后，经气力输送至水泥熟料生产线窑尾烟室15和预热器给料管道12，实现水泥熟料生产线窑尾废气二氧化碳、二氧化硫的减排。

液固态二氧化碳制备系统10采用降温、三级压缩、脱硫、干燥、净化、液化、固化工艺制备液态和固态二氧化碳。

水泥生料或石灰石经过预热后进入外热式旋窑，碳酸盐经受热分解后产生二氧化碳气，经过液固态二氧化碳制备系统，生产食品级液态或固态二氧化碳产品；煅烧后的物料送至水泥熟料生产线作为原料；加热产生的废气送至水泥熟料生产线分解炉。