一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置及其操作方法。


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，本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高窑系统内助燃空气中的氧气含量，进而显著提高了从窑尾系统中排出的烟气中的二氧化碳含量以利于二氧化碳捕集的水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置及其操作方法。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置，包括窑系统和原料磨系统，窑系统包括沿料路依次相连的窑尾系统、回转窑和篦冷机；窑尾系统的出风口和篦冷机的低温端出风口均与原料磨系统的进风口相连，其特征在于：还包括收尘器、二氧化碳捕集精制装置和制氧装置，所述收尘器的进风口与窑尾系统的出风口相连，所述二氧化碳捕集精制装置的进风口和篦冷机的高温端进风口并联接入到收尘器的出风口上，所述制氧装置的出风口通过第一管道与篦冷机的高温端进风口相连；所述第一管道上还插接有第二管道，所述第二管道上还设有补风阀。
8.优选地，所述收尘器的进风口和原料磨系统的进风口上还均设有一个烟气降温装置。
9.一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置的操作方法，其特征在于：包括以下步骤：
10.(1)从窑尾系统中排出的烟气分为两路，其中一路烟气经烟气降温装置的降温后再经收尘器分离出粉料后，引入篦冷机的高温端内部；同时，制氧装置制备出纯氧或富氧气体，并通过第一管道引入篦冷机的高温端内部；两路气体相互混合。
11.(2)进入到篦冷机高温端内部的混合气体与进入到篦冷机中的高温熟料进行换热，熟料被冷却的同时，富含二氧化碳和氧气的混合气体被加热，并以二次风、三次风的形式分别进入回转窑和窑尾系统。
12.(3)窑系统运行一段时间后，从窑尾系统排出的烟气中，二氧化碳浓度逐步升高，当二氧化碳浓度升高到一定数值时，将经收尘器分离出粉料后的部分窑尾烟气引入二氧化碳捕集精制装置中，从而实现二氧化碳的捕集与提纯。
13.(4)打开补风阀，以使外部常温空气通过第二管道和第一管道也通入到篦冷机高温端内部，从而辅助调节混合气体的温度和氧气含量。
14.优选地，所述步骤(1)中的混合气体的氧含量不低于21％。
15.优选地，所述步骤(3)中的二氧化碳浓度须高于35％。
16.与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明借助制氧装置向窑系统中通入纯氧或富氧气体作为补充气体，以提高窑系统内助燃空气中的氧气含量，进而在篦冷机内形成含有高浓度氧气的烟气并在窑系统中经过多次循环，从而显著提高了从窑尾系统中排出的烟气中的二氧化碳含量，以利于二氧化碳捕集精制装置对二氧化碳的捕集。
附图说明
17.图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
18.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“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。
19.为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。
20.如图1所示，一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置，包括窑系统和原料磨系统，窑系统包括沿料路依次相连的窑尾系统、回转窑和篦冷机；窑尾系统的出风口和篦冷机的低温端出风口均与原料磨系统的进风口相连；还包括收尘器、二氧化碳捕集精制装置和制氧装置，收尘器的进风口与窑尾系统的出风口相连，二氧化碳捕集精制装置的进风口和篦冷机的高温端进风口并联接入到收尘器的出风口上，制氧装置的出风口通过第一管道与篦冷机的高温端进风口相连；第一管道上还插接有第二管道，第二管道上还设有补风阀。
21.收尘器的进风口和原料磨系统的进风口上还均设有一个烟气降温装置。
22.一种水泥窑烟气二氧化碳富集与捕捉装置的操作方法，包括以下步骤：
23.(1)从窑尾系统中排出的烟气分为两路，其中一路烟气经烟气降温装置的降温后再经收尘器分离出粉料后，引入篦冷机的高温端内部；同时，制氧装置制备出纯氧或富氧气体，并通过第一管道引入篦冷机的高温端内部；两路气体相互混合，混合气体的氧含量不低于21％。
24.(2)进入到篦冷机高温端内部的混合气体与进入到篦冷机中的高温熟料进行换热，熟料被冷却的同时，富含二氧化碳和氧气的混合气体被加热，并以二次风、三次风的形式分别进入回转窑和窑尾系统。
25.(3)窑系统运行一段时间后，从窑尾系统排出的烟气中，二氧化碳浓度逐步升高，当二氧化碳浓度升高到≥35％后，将经收尘器分离出粉料后的部分窑尾烟气引入二氧化碳捕集精制装置中，从而实现二氧化碳的捕集与提纯。
26.(4)打开补风阀，以使外部常温空气通过第二管道和第一管道也通入到篦冷机高温端内部，从而辅助调节混合气体的温度和氧气含量。
27.本发明借助制氧装置向窑系统中通入纯氧或富氧气体作为补充气体，以提高窑系统内助燃空气中的氧气含量，进而在篦冷机内形成含有高浓度氧气的烟气并在窑系统中经过多次循环，从而显著提高了从窑尾系统中排出的烟气中的二氧化碳含量，以利于二氧化碳捕集精制装置对二氧化碳的捕集。
28.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神与范围。