一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统。


背景技术：

2.温室效应目前受全球关注越来越大，水泥生产过程中燃料燃烧和生料分解会产生大量co2，其排放浓度甚至比燃煤电站锅炉烟气还要高，水泥行业和钢铁、煤电工业一样成为我国co2排放的主要来源。
3.普通的空气中只有约21％的氧气参与燃烧，其余79％的氮气不参与燃烧形成废气带走大量热量，富氧燃烧技术是一种采用比空气中氧浓度高的助燃气体燃烧的技术，甚至采用纯氧来助燃；富氧燃烧技术对所有燃料(气体、液体、固体)和工业锅炉均适用，富氧燃烧技术自上世纪70年代末开始在钢铁行业及玻璃工业窑炉领域得到了广泛应用。
4.目前，富氧燃烧技术在石灰石、水泥行业也开始逐渐应用，水泥行业应用富氧燃烧技术主要是为了达到降低煤耗、提高吨煤熟料产量、降低no
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排放的目的。
5.为了防止水泥原料在燃烧过程中产生的窑尾烟气直接向外排放，必须对窑尾烟气中的二氧化碳进行捕集，然后再采用分离、提纯的方式来提取出二氧化碳，如化学吸收法等，由于水泥窑尾烟气含量中二氧化碳含量不高，需要处理大量的废烟气才能实现量较大的二氧化碳捕集、分离与提纯，因此需要配置一个较大容量的装置来储存二氧化碳，这就导致捕集成本过高；若提高窑尾烟气中二氧化碳含量或浓度也是一种解决办法，但是二氧化碳浓度过高会降低窑内氧气的浓度，进而导致富氧燃烧无法有效进行，从而对水泥原料的分解产生不利，进而导致燃烧产物的纯度较低，有待于进一步改进。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的现状，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种提高了水泥窑烟气中二氧化碳浓度以降低了捕集成本，并且充分确保了水泥原料燃烧所需的氧气浓度以保证富氧燃烧有效进行并提高了燃烧产物纯度的提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统。
7.本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统，包括窑尾系统、余热锅炉、收尘器、第一管道、第二管道、篦冷机、回转窑、三次风管和原料磨系统，窑尾系统的出风口与余热锅炉的进风口相连，余热锅炉的出风口与收尘器的进风口相连，窑尾系统的出料口与回转窑的进料口相连，回转窑的出料口与篦冷机的进料口相连，篦冷机的高温端出风口通过三次风管与窑尾系统的进风口相连，收尘器的出风口和篦冷机的低温端出风口分别通过第一管道和第二管道与原料磨系统的两个进风口相连，其特征在于：还包括第三管道、第四管道、第五管道、循环风机、第一风机、制氧装置、第二风机和碳捕集精制装置，所述第四管道的两端分别与收尘器的出风口和篦冷机的高温端进风口相连，所述循环风机和第一风机均设于第四管道上，所述循环风机设于第一风机的上游侧，所述第三管道的一端连接在碳捕集精制装置的进风口上，所述第三管
道的另一端连接在第一管道上，所述第五管道的一端连接在第四管道上，所述制氧装置设于第五管道上，所述第二风机的出风口与篦冷机的低温端进风口相连。
8.优选地，还包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设于第四管道上并设于循环风机的上游侧；所述第二控制阀设于第五管道上并设于制氧装置的下游侧。
9.优选地，还包括冷风管和冷风阀，所述冷风管的一端连接在第四管道上并设于第一风机的进风口处并设于循环风机和第一风机之间，冷风阀设于冷风管上。
10.优选地，还包括第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀，所述第三控制阀设于第二管道上，所述第四控制阀设于第一管道上并设于第三管道的下游侧，所述第五控制阀设于第三管道上。
11.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型提高了水泥窑烟气中二氧化碳浓度，进而能够及时捕集窑尾烟气中的二氧化碳，无需专门配置一个较大容量的装置来储存二氧化碳，从而降低了捕集成本，并且充分确保了水泥原料燃烧所需的氧气浓度以保证富氧燃烧有效进行，进而有利于水泥原料的彻底分解，从而提高燃烧产物的纯度。
附图说明
12.图1为本实用新型的结构原理图；
13.图2为本实用新型的第一控制阀、第二控制阀、冷风管和冷风阀的位置图；
14.图3为本实用新型的第三控制阀、第四控制阀和第五控制阀的位置图。
具体实施方式
15.除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
16.为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。
17.如图1～3所示，一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统，包括窑尾系统1、余热锅炉2、收尘器3、第一管道20、第二管道21、篦冷机8、回转窑9、三次风管10和原料磨系统15，窑尾系统1的出风口与余热锅炉2的进风口相连，余热锅炉2的出风口与收尘器3的进风口相连，窑尾系统1的出料口与回转窑9的进料口相连，回转窑9的出料口与篦冷机8的进料口相连，篦冷机8的高温端出风口通过三次风管10与窑尾系统1的进风口相连，收尘器3的出风口和篦冷机8的低温端出风口分别通过第一管道20和第二管道21与原料磨系统15的两个进风口相连；还包括第三管道22、第四管道23、第五管道24、循环风机5、第一风机6、制氧装置12、第二风机13和碳捕集精制装置18，第四管道23的两端分别与收尘器3的出风口和篦冷机8的高温端进风口相连，循环风机5和第一风机6均设于第四管道23上，循环风机5设
于第一风机6的上游侧，第三管道22的一端连接在碳捕集精制装置18的进风口上，第三管道22的另一端连接在第一管道20上，第五管道24的一端连接在第四管道23上，制氧装置12设于第五管道24上，第二风机13的出风口与篦冷机8的低温端进风口相连。
18.如图2所示，一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统，还包括第一控制阀4和第二控制阀11，第一控制阀4设于第四管道23上并设于循环风机5的上游侧；第二控制阀11设于第五管道24上并设于制氧装置12的下游侧。
19.如图2所示，一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统，还包括冷风管19和冷风阀7，冷风管19的一端连接在第四管道23上并设于第一风机6的进风口处并设于循环风机5和第一风机6之间，冷风阀7设于冷风管19上。
20.如图3所示，一种提高水泥窑烟气中二氧化碳含量的捕集系统，还包括第三控制阀14、第四控制阀16和第五控制阀17，第三控制阀14设于第二管道21上，第四控制阀16设于第一管道20上并设于第三管道22的下游侧，第五控制阀17设于第三管道22上。
21.工作原理：
22.(1)开窑生产时，从窑尾系统1排出的高温烟气经余热锅炉2的再利用后降温，再进入到收尘器3中除去粉尘，打开第四控制阀16后，从收尘器3中出来的一部分烟气通入原料磨系统15中以供水泥原料烘干用；外部温度较低的空气在第一风机6的作用下通过冷风管19进入到篦冷机8的高温端内部以起到冷却作用。
23.(2)打开冷风阀7和第一控制阀4，关闭第二控制阀11和第五控制阀17，启动循环风机5，从收尘器3中出来的另一部分烟气在循环风机5作用下进入第四管道23，再由第一风机6送至篦冷机8的高温端内部，进而增加了进入到窑系统的空气中的二氧化碳含量以提高窑尾烟气中的二氧化碳浓度。
24.(3)随着送入到篦冷机8高温端内部的空气中的二氧化碳浓度不断增高，逐渐减小冷风阀7的开度，并逐渐增大第二控制阀11的开度，同时启动制氧装置12，进而使得由制氧装置12产生的高浓度氧气逐渐进入到篦冷机8的低温端内部以逐渐替代通过冷风阀7和冷风管19进入到篦冷机8内的外部温度较低的空气，从而提高进入窑系统的冷却气体氧含量以减少高浓度二氧化碳对窑系统内燃料煅烧的影响；在实施过程中，须保证篦冷机8高温端送入的风量足够以防止通入到篦冷机8低温端内部的高浓度氧气混入到篦冷机8的高温端内部，进而避免对含有高浓度二氧化碳的循环烟气造成干扰。
25.(4)随着从冷风阀7中进入的空气逐渐被高浓度氧气替代，进入到回转窑9和三次风管10内氧气浓度不断提高；同时，随着循环烟气也不断进入窑系统，由回转窑9和窑尾系统1产生的烟气中的二氧化碳浓度也进一步提高；此时，打开第五控制阀17并启动碳捕集精制装置18，二氧化碳浓度较高的烟气会部分进入到碳捕集精制装置18中以进行捕集与提纯；通过上述操作，提高了窑尾烟气中的二氧化碳浓度，后期二氧化碳精制捕集与提纯的能耗成本要降低很多。
26.(5)碳捕集精制装置18运行后，通过调节第一控制阀4和第五控制阀17的开度以及循环风机5的功率来调节碳捕集精制装置18的运行负荷。
27.(6)碳捕集精制装置18运行时，循环烟气和外部温度较低的冷风一起对熟料急冷，从而余热锅炉2排出的烟气温度较低，而进入原料磨系统15内的烟气温度也较低。
28.(8)碳捕集精制装置18运行时，当部分窑尾废气不够原料磨系统15的原料烘干时，
打开第三控制阀14，以使从篦冷机8低温端排出的废气经由连接至原料磨系统15，使得部分位于篦冷机8低温端的热风进入原料磨系统15内以满足原料烘干所需。
29.(9)碳捕集精制装置18不运行时，关闭第一控制阀4、循环风机5和第五控制阀17，并保证冷风阀7处于打开状态，进而将所有的窑尾烟气全部通往原料磨系统15中。
30.本实用新型提高了水泥窑烟气中二氧化碳浓度，进而能够及时捕集窑尾烟气中的二氧化碳，无需专门配置一个较大容量的装置来储存二氧化碳，从而降低了捕集成本，并且充分确保了水泥原料燃烧所需的氧气浓度以保证富氧燃烧有效进行，进而有利于水泥原料的彻底分解，从而提高燃烧产物的纯度。
31.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。