本发明涉及了废白土资源化利用、水泥生产与钙循环捕集co2技术的结合，属于水泥生产与环境保护技术交叉领域。
背景技术：
2016年11月，旨在控制温室效应的《巴黎协定》正式生效，中国承诺2030年之前实现co2排放峰值，并将努力提前实现这一目标，除了燃煤电站，水泥生产是主要的co2排放源之一，不仅是由于水泥生产过程的能耗高，煅烧石灰石制备水泥熟料的过程也将贡献超过50％的co2排放量。我国是水泥生产大国，2014年中国的水泥产量是24.78亿吨，占据了全球水泥总产量的59％，贡献了碳排放总量的15％的份额。
燃烧后捕集co2技术是具有发展前景的碳减排技术之一，其中钙循环法工艺中，使用价格低廉，储量丰富的天然钙基吸收剂(如石灰石、白云石等)，具备一定的经济性。钙循环系统主要包括煅烧反应器和碳酸化反应器，钙基吸收剂在煅烧反应器中(温度>900℃)发生煅烧反应，生成高浓度co2和cao；高浓度co2流进行后续换热、压缩和储存，cao则进入碳酸化反应器(温度～650℃)捕集烟气中的co2，生成caco3。如此往复，吸收剂在系统中进行循环反应。钙循环系统经济性的影响因素主要包含两个方面：一是维持煅烧炉内的高温水平，需要提供额外的燃料；二是天然钙基吸收剂的热稳定性较差，循环反应中由于烧结导致吸收性能急剧衰减，需要持续补充新鲜吸收剂以维持所需的捕集能力，增加物料成本。系统排出的失活吸收剂可以作为水泥生产的原料，从而提高系统整体的经济性。通过利用固体废弃物制备或改性钙基吸收剂，能够有效提高钙循环系统的经济性。但是基于水泥标准组分的要求，对钙基吸收剂改性物质的成分提出了要求，以满足后续的水泥生产需要。
由于具有较高的活性表面积，活性白土被广泛用于食用油和润滑油精制过程。精制过程排出的废白土，含油量高达30％。据统计，2015年度我国食用油和润滑油的总产量分别为2743.和372万吨，以1～6wt.％的活性白土用量计算，至少产生了30万吨废白土。填埋是目前处置废白土的主要方式，不仅造成环境污染，而且浪费了吸附的原油。目前研究的废白土再生方法，主要包括热处理、酸溶液处理、超临界co2萃取以及有机溶剂萃取，其中以有机溶剂萃取法的回收率最高，白土活性恢复程度最高，但是工艺操作复杂，成本高，降低了工艺的经济性。
技术实现要素：
技术问题：为了进一步提高钙循环工艺的经济性，探索废白土资源化利用的新途径，本发明提供一种耦合水泥生产和废白土再利用的高效碳捕集系统，将再生废白土回收的燃料，部分或全部替代钙循环工艺中煅烧反应器所使用的的高价值燃料，再生后的白土渣和水泥用于改性钙基吸收剂，提高吸收剂的抗烧结能力，减少新鲜吸收剂的消耗量，改性的钙基吸收剂满足水泥生产的成分要求，因此失活的吸收剂可以作为原材料用于水泥生产，降低因煅烧石灰石排放的co2量。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供一种耦合水泥生产和废白土再利用的碳减排系统，该系统主要包括碳酸化炉、煅烧炉、废白土热解炉、制粒机、回转窑炉、冷却机、磨粉机、第一旋风分离器、第二旋风分离器、第一换热器、第一换热器；其中，
废白土热解炉上部的热解气出口与煅烧炉的燃料入口相连，废白土热解炉的底渣出口以及水泥厂磨粉机的水泥粉末出口与制粒机的物料入口相连，制粒机的成型颗粒出口与煅烧炉的吸收剂入口相连；
煅烧炉内失活吸收剂的排出口与水泥厂回转窑炉的物料入口相连；回转窑炉的物料出口与冷却机入口相连，冷却机出口与磨粉机的入口相连；
回转窑炉的烟气出口与碳酸化炉底部流化风入口相连；碳酸化炉和第一旋风分离器的caco3出口与煅烧炉的caco3入口相连；同样，煅烧炉和第二旋风分离器的cao出口与碳酸化炉cao入口相连；第一旋风分离器和第二旋风分离器的烟气出口分别与第一换热器和第二换热器的烟气入口相连。
所述的碳酸化炉为流化床反应器。
所述的煅烧炉为流化床反应器。
所述的废白土热解炉的工作温度范围为500℃～800℃，热解炉所需热量由部分循环热解气携带的显热提供，热解气循环量为10％～20％。
所述的吸收剂，质量组分为85％caco3，5％热解白土渣，10％水泥。
所述的制粒机是高速湿法制粒机，制粒过程中用去离子水作粘结剂造粒使用的天然钙基吸收剂为石灰石或白云石，热解白土渣和水泥添加量皆不超过20％。
有益效果：
1.探索了一条废白土资源化利用的新途径，将废白土的再利用与钙循环捕集co2技术相结合，提高了废白土的使用价值；
2.用再生废白土回收的燃料，替代钙循环系统中煅烧反应器中消耗的高价值燃料，可以降低燃料成本；再生废白土和水泥改性的钙基吸收剂，抗烧结能力提高，降低新鲜吸收剂的消耗量，从而降低吸收剂成本；
3.将失活的钙基吸收剂用作水泥生产的原料，能够有效降低因煅烧石灰石制备熟料的co2排放量。
附图说明
图1为本发明装置示意图。
图中包含：碳酸化炉1、煅烧炉2、废白土热解炉3、制粒机4、回转窑炉5、冷却机6、磨粉机7、第一旋风分离器8-1、第二旋风分离器8-2、第一换热器9-1、第二换热器9-2。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均处于本发明的保护范围之中。
本发明中，将废白土再生技术，水泥生产工艺与钙循环法捕集co2工艺相结合，能够实现废白土的高价值利用，提高系统整体的经济性。通过废白土热解再生方法回收的燃料(热解气)进入煅烧炉，代替高价值燃料，维持煅烧炉高温；再生后的白土渣包含一定量的惰性氧化物和残碳与水泥和煅烧石灰石粉末混合，制备出高活性的成型钙基吸收剂，进入煅烧炉参与循环煅烧碳酸化反应；钙循环系统排出的失活改性钙基吸收剂，由于符合水泥生产的成分要求，适合作为原料用于生产水泥熟料，因此可以减少直接煅烧石灰石制备cao的份额，从而降低传统水泥生产的co2排放量，最终生产出的水泥，一部分用于制备高活性吸收剂颗粒，从而实现水泥生产工艺与钙循环工艺的耦合。
废白土热解炉3的热解气出口与煅烧炉2的燃料入口相连，废白土热解炉3的底渣出口以及水泥厂磨粉机7的水泥粉末出口与制粒机4的物料入口相连，制粒机4的成型颗粒出口与煅烧炉2的吸收剂入口相连；所述的废白土热解炉的工作温度范围为；废白土再生方法包括热处理法，化学处理法、超临界co2萃取法和有机溶剂萃取法等；所述的煅烧炉中维持高温所需的能量，由来自废白土再生产生的油分、热解气以及煅烧产生的高温烟气显热等能量提供；所述的制粒机可以是流化床喷雾造粒机、高速湿法制粒机以及挤压成型等机械，造粒使用的天然钙基吸收剂为石灰石或白云石等。
煅烧炉2内失活吸收剂的排出口与水泥厂回转窑炉5的物料入口相连；回转窑炉5的物料出口与冷却机6入口相连，冷却机6出口与磨粉机7的入口相连；
锅炉和回转窑炉5的烟气出口与碳酸化炉1底部流化风入口相连；碳酸化炉1和第一旋风分离器8-1的caco3出口与煅烧炉2的caco3入口相连；同样，煅烧炉2和第二旋风分离器8-2的cao出口与碳酸化炉1的cao入口相连；第一旋风分离器8-1和第二旋风分离器8-2的烟气出口分别与第一换热器9-1和第二换热器9-2的烟气入口相连。
针对本发明中提出的系统，进行热量平衡和物料平衡的粗略计算，以中石化某炼油厂的废白土为样本，经实验测得废白土的含油量在25％～35％，计算时取含油量为30％，燃料油的热值10000kcal/kg，计算可得1kg废白土回收油分的燃烧热为10000*4.18585*0.3＝12557.6kj，以废白土中所含油分计算所得的燃烧热代替热解气在煅烧炉中的燃烧放热量，假设从碳酸化炉进入煅烧炉的caco3温度为650℃，加热升温至900℃后恒温分解，caco3高温分解反应的热化学方程式如式(1)所示，反应热由基尔戈夫方程计算而得，计算方程式如式(2)所示，
计算可得δh为209.6kj/mol，即煅烧1kgcaco3所需能量为2096kj，以复合吸收剂物料组成为80％caco3/10％热解白土渣/10％水泥为例，以50％的平均碳酸化转化率进行计算，煅烧1kg复合吸收剂颗粒所需能量q1＝2096*0.8*0.5＝838.4kj；对应废白土产生热解气所能提供的能量q2＝12557.6*0.1/0.7＝1793.9kj。由于q2>q1，以上假设条件下，热解白土渣全部用于制备吸收剂，同时产生的热解气能够完全提供吸收剂两次煅烧分解所需的能量。当进行多循环反应时，需要消耗额外燃料提供所需的煅烧热。
吸收剂捕集性能实验结果显示，组分为85％caco3/5％热解白土渣/10％水泥的复合吸收剂颗粒的捕集性能最好，以50％的平均碳酸化转化率进行计算，1kg复合吸收剂颗粒所需能量q1’＝2096*0.85*0.5＝890.5kj；对应废白土产生热解气所能提供的能量q2’＝12557.6*0.05/0.7＝897.0kj。由于q2’>q1’，以上假设条件下，热解白土渣全部用于制备吸收剂，同时产生的热解气能够完全提供吸收剂单次煅烧分解所需的能量。当进行多循环反应时，需要消耗额外燃料提供所需的煅烧热。