一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置的制作方法

本技术涉及水泥熟料制造过程二氧化碳捕集，具体涉及一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置。

背景技术：

1、我国水泥行业的碳排放量约占全国总碳排放的13.5%，是仅次于电力行业的碳排放大户，开发高效能的碳捕集技术迫在眉睫。目前的水泥行业碳捕集技术以化学吸收法为主，即采用胺溶液吸收、解吸后获得高浓度二氧化碳。但是采用化学吸收法所用胺溶剂会和烟气中的大气污染物so2、nox发生反应，引起设备腐蚀、胺降解或形成腐蚀性盐； co2在解吸塔中从胺溶剂的解析再生过程会消耗大量能量，占该工艺流程总能耗的50-80%，该工艺虽然捕捉了co2但也使得水泥生产支出了额外的能源；整个碳捕集过程工艺流程较复杂，运行成本较高，约为420元/t.co2，经济性很难得到保证。

2、基于此，需要设计一种二氧化碳捕集装置，回收得到较高浓度的co2，实现水泥工业碳减排。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置， 相较于传统捕集装置，不再采用化学吸收剂纯化二氧化碳烟气，选用物理路径即可富集二氧化碳，改善碳捕集能源消耗量，降低碳捕集运行成本。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

3、本实用新型提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，包括用于制备高纯度氧气的制氧系统；用于分解碳酸盐生料的富碳燃烧炉；用于将富含co2的烟气进行气固分离的分离装置；对co2烟气降温处理的高温换热器、中低温换热器；所述制氧系统、富碳燃烧炉、分离装置、高温换热器、中低温换热器之间通过管道连接。

4、进一步地，所述富碳燃烧炉底部设置助燃气体加注口、煤粉加注口；所述富碳燃烧炉的中下段还设有碳酸盐生料加注口；所述助燃气体加注口与制氧系统出口通过管道连接，用于向富碳燃烧炉注入提供高纯度氧气；所述煤粉加注口用于向富碳燃烧炉注入提供煤粉；所述碳酸盐生料加注口用于向富碳燃烧炉注入提供碳酸盐生料；煤粉、碳酸盐生料在富碳燃烧炉中高温受热分解得到co2为主的烟气及固体颗粒。

5、进一步地，所述富碳燃烧炉底部还设置有流化床；所述流化床位于助燃气体加注口上方。

6、进一步地，所述流化床上设有多个喷嘴，高纯度氧气通过喷嘴以喷腾的形式分散输送至富碳燃烧炉中。

7、进一步地，所述分离装置包括第一旋风筒与第二旋风筒，所述第一旋风筒与第二旋风筒之间通过管道连接，在管道内部设置有脱硝装置用于降低烟气中nox含量。

8、进一步地，所述第一旋风筒下端与富碳燃烧炉通过管道连接，其上端与第二旋风筒通过管道连接；所述第二旋风筒下端与水泥窑分解炉通过管道连接，其上端与高温换热器通过管道连接。

9、进一步地，所述高温换热器与中低温换热器通过管道连接，所述高温换热器与中低温换热器之间还设有袋收除尘器，用于将降温后的co2烟气中的灰分收集、脱除。

10、进一步地，所述袋收除尘器上设有出料口一与出料口二；所述出料口一与富碳燃烧炉通过管道连接，保证富碳炉内拥有足够的通风量，同时控制富碳燃烧炉内燃烧温度；所述出料口二与中低温换热器通过管道连接。

11、进一步地，还包括二氧化碳液化储罐；所述二氧化碳液化储罐与中低温换热器通过管道连接。

12、基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

13、（1）本实用新型提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，通过制氧系统，生产纯氧气体，通过纯氧燃烧的方式替代传统空气助燃，直接用于水泥生产；与常规水泥生产同步运行，不影响原窑尾预分解系统稳定性，经富集纯化后可获得高浓度co2气体，降低碳捕集运行成本。

14、（2）本实用新型提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，相较于传统捕集装置，不再采用化学吸收剂纯化二氧化碳烟气，选用物理路径即可富集二氧化碳，改善碳捕集能源消耗量，降低了生产成本。

15、（3）本实用新型提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，相较于传统捕集装置，通过设计专用富碳燃烧炉叠加流化床装置、co2烟气再反复回富碳炉等工艺技术，合理控制纯氧助燃剂下煤粉燃烧发生的高烈度反应，实现纯氧在水泥窑中应用。

16、（4）本实用新型提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，纯氧燃烧下的二氧化碳气体用于自富集，高温换热器产生的蒸气可用于水泥窑余热发电，而产生的高温固体物料返还预热预分解系统，连同常规预热器分解的物料一块送入回转窑中煅烧成熟料制品，不影响原窑尾预分解系统连续性生产。

技术特征：

1.一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，包括用于制备高纯度氧气的制氧系统（1）；用于分解碳酸盐生料的富碳燃烧炉（2）；用于将富含co2的烟气进行气固分离的分离装置；对co2烟气降温处理的高温换热器（5）、中低温换热器（8）；所述制氧系统（1）、富碳燃烧炉（2）、分离装置、高温换热器（5）、中低温换热器（8）之间通过管道连接；所述富碳燃烧炉（2）底部设置助燃气体加注口（201）、煤粉加注口（203）；所述富碳燃烧炉（2）的中下段还设有碳酸盐生料加注口（204）；所述助燃气体加注口（201）与制氧系统（1）出口通过管道连接，用于向富碳燃烧炉（2）注入提供高纯度氧气；所述煤粉加注口（203）用于向富碳燃烧炉（2）注入提供煤粉；所述碳酸盐生料加注口（204）用于向富碳燃烧炉（2）注入提供碳酸盐生料；煤粉、碳酸盐生料在富碳燃烧炉（2）中高温受热分解得到co2为主的烟气及固体颗粒；所述富碳燃烧炉（2）底部还设置有流化床（202）；所述流化床（202）位于助燃气体加注口（201）上方；所述流化床（202）上设有多个喷嘴，高纯度氧气通过喷嘴以喷腾的形式分散输送至富碳燃烧炉（2）中。

2.根据权利要求1所述的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述分离装置包括第一旋风筒（3）与第二旋风筒（4），所述第一旋风筒（3）与第二旋风筒（4）之间通过管道连接，在管道内部设置有脱硝装置用于降低烟气中nox含量。

3.根据权利要求2所述的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述第一旋风筒（3）下端与富碳燃烧炉（2）通过管道连接，其上端与第二旋风筒（4）通过管道连接；所述第二旋风筒（4）下端与水泥窑分解炉（11）通过管道连接，其上端与高温换热器（5）通过管道连接。

4.根据权利要求1所述的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述高温换热器（5）与中低温换热器（8）通过管道连接，所述高温换热器（5）与中低温换热器（8）之间还设有袋收除尘器（6），用于将降温后的co2烟气中的灰分收集、脱除。

5.根据权利要求4所述的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，所述袋收除尘器（6）上设有出料口一与出料口二；所述出料口一与富碳燃烧炉（2）通过管道连接，保证富碳炉内拥有足够的通风量，同时控制富碳燃烧炉（2）内燃烧温度；所述出料口二与中低温换热器（8）通过管道连接。

6.根据权利要求1所述的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，其特征在于，还包括二氧化碳液化储罐（10）；所述二氧化碳液化储罐（10）与中低温换热器（8）通过管道连接。

技术总结
本技术提供的一种纯氧燃烧下的二氧化碳捕集装置，包括用于制备高纯度氧气的制氧系统；用于分解碳酸盐生料的富碳燃烧炉；用于将富含CO<subgt;2</subgt;的烟气进行气固分离的分离装置；对CO<subgt;2</subgt;烟气降温处理的高温换热器、中低温换热器；所述制氧系统、富碳燃烧炉、分离装置、高温换热器、中低温换热器之间通过管道连接；本技术相较于传统捕集装置，不再采用化学吸收剂纯化二氧化碳烟气，选用物理路径即可富集二氧化碳，改善碳捕集能源消耗量，降低碳捕集运行成本。

技术研发人员：陶从喜,李维,沈序辉,梁乾,何明海,蒋文伟,王明,覃怀清
受保护的技术使用者：华润水泥技术研发（广西）有限公司
技术研发日：20230103
技术公布日：2024/1/15