【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于水泥熟料生產(chǎn)領(lǐng)域及co2捕集，具體涉及一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備。
技術(shù)介紹
1、水泥熟料生產(chǎn)工藝問題和生產(chǎn)控制情況：在水泥熟料窯外技術(shù)，分解爐是預(yù)分解系統(tǒng)中的十分重要的設(shè)備，它承擔(dān)預(yù)分解系統(tǒng)中繁重的燃燒、換熱和碳酸鹽分解任務(wù)。這些任務(wù)能否在高效狀態(tài)下順利完成，主要取決于生料與燃料能否在爐內(nèi)很好地分散、混合和分布；燃料能否在爐內(nèi)迅速地完全燃燒，并把燃燒熱及時(shí)地傳遞給物料；生料中碳酸鹽組分能否迅速地吸熱、分解逸出的二氧化碳能否及時(shí)排除。以上這些要求能否達(dá)到，在很大程度上又取決于爐內(nèi)氣、固流動方式，即爐內(nèi)流場的合理組織。但現(xiàn)有水泥熟料工藝中的旋風(fēng)預(yù)熱器或預(yù)分解窯出口物料都不同程度地存在分層現(xiàn)象，證明分解爐與懸浮預(yù)熱器或預(yù)分解窯環(huán)境下，存在不利于硅酸二鈣等各氧化物間接觸而固相反應(yīng)的環(huán)境條件，使物料的固相反應(yīng)延遲到在水泥回轉(zhuǎn)窯中完成。
2、針對上述問題，科學(xué)家們研究探索了多種方法改進(jìn)新型干法水泥工藝。如加高增多預(yù)分解窯的預(yù)熱器個(gè)數(shù)，不斷改進(jìn)分解爐的結(jié)構(gòu)形式等。但更高預(yù)分解窯、更多的預(yù)熱器個(gè)數(shù)，明顯增加了提升物料的能耗，不應(yīng)該是改進(jìn)工藝的最佳方向。
3、熱態(tài)窯灰對熟料生產(chǎn)的影響加大。近來煤炭質(zhì)量發(fā)生了很大的變化，顯著特點(diǎn)是大量摻兌煤矸石，造成燃煤熱值下降，灰分顯著增加，竟達(dá)到35％以上，這對工藝煅燒過程帶來很大困難。
4、一般用這種劣質(zhì)煤，干基實(shí)物煤耗可達(dá)到150公斤，沉入煤灰量達(dá)到51～52公斤。沉入窯內(nèi)煤灰量的大量增加，使配料率值產(chǎn)生顯著變化，若不及時(shí)調(diào)整率值，
5、為了達(dá)到節(jié)能的窯爐工藝，滿足規(guī)模生產(chǎn)線的需要，行業(yè)已開發(fā)出了二支撐和三支撐的回轉(zhuǎn)窯系列產(chǎn)品，最大規(guī)格的三支撐回轉(zhuǎn)窯可滿足6000t/d左右規(guī)模生產(chǎn)線的需要。為了提高熱回收效率，還研發(fā)了空氣梁熟料篦式冷卻機(jī)裝置、雙系列和單系列系統(tǒng)壓損在4000pa的預(yù)熱器系統(tǒng)，并通過改進(jìn)和優(yōu)化預(yù)熱器內(nèi)筒、鎖風(fēng)閥和耐火材料、分解爐等，力求降低孰料煅燒的能耗。但從行業(yè)整體來看，熟料的綜合標(biāo)準(zhǔn)煤耗水平仍然普遍高于95kg標(biāo)煤/噸熟料。
6、行業(yè)內(nèi)也在探索硅酸二鈣和硅酸三鈣分別煅燒的方法，以改進(jìn)特種水泥熟料對不同硅酸鹽礦物含量的配制要求，達(dá)到節(jié)能的效果。硅酸二鈣和硅酸三鈣分別煅燒技術(shù)將更大可能地改變水泥熟料中礦物比例，改進(jìn)熟料水化性能、耐久性能與服役壽命、防火性能、變形與徐變等，為高性能現(xiàn)代混凝土、高性能水泥基材料結(jié)構(gòu)及性能的提升提供基礎(chǔ)的膠凝材料。
7、急冷效果不佳，導(dǎo)致高溫生成的硅酸三鈣等礦物分解生成游離氧化物，且熟料礦物的α型化或偏α型化率降低，出現(xiàn)大量β型硅酸鹽礦物，少量γ型硅酸鹽礦物。硅酸三鈣等礦物從高溫熔融窯的含量80％以上，在篦冷機(jī)等冷卻機(jī)出口硅酸三鈣含量降低為50～70％，同時(shí)出現(xiàn)大量游離氧化鈣等。
8、大量的理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明，直徑為100μm的石灰石顆粒于900℃的分解爐中，在分散良好前提下，只需要2s就可100％的分解，停留1s就可分解90％。因而，水泥生產(chǎn)用碳酸鹽分解裝備開發(fā)的關(guān)鍵在于燃料的燃燒組織和生料粉的分散上。這不僅是分解爐的開發(fā)方向，更是應(yīng)用于水泥生產(chǎn)的新型窯爐開發(fā)的方向。
9、水泥行業(yè)二氧化碳捕集的情況：據(jù)2018年統(tǒng)計(jì)，水泥生產(chǎn)產(chǎn)生的co2排放量約占全球co2排放總量的7％。水泥工業(yè)可以通過采取各種不同的技術(shù)措施來降低co2排放，例如提高能量效率、使用替代燃料、使用替代原料以及降低水泥中熟料摻量等。然而，這些技術(shù)在很大程度上已經(jīng)被采用，減排效果仍然有限。
10、co2捕獲和儲存(ccs)可以顯著地減少水泥工業(yè)co2排放，其被認(rèn)為是水泥工業(yè)進(jìn)一步全面碳減排的重大舉措。目前采用的co2捕獲技術(shù)有：mea化學(xué)吸收法、純氧燃燒法、冷卻氨水法、膜分離法、分體式鈣循環(huán)法和集成式鈣循環(huán)法等6種co2捕獲工藝。
11、這些技術(shù)工藝不符合當(dāng)前建材行業(yè)的實(shí)際情況，這些技術(shù)工藝無一例外地都存在投資費(fèi)用過大和運(yùn)營成本過高的缺點(diǎn)，在水泥行業(yè)很難推行。
12、水泥工業(yè)可以通過采取上述各種不同的技術(shù)措施來減少co2排放，但減排效果有限，有的只是限排措施(如實(shí)施碳交易等)。co2捕獲和儲存(ccs)可以顯著地減少水泥工業(yè)co2排放，其被認(rèn)為是水泥工業(yè)進(jìn)一步全面co2減排的重大舉措，而目前現(xiàn)有技術(shù)中的co2捕獲和儲存(ccs)系統(tǒng)過于復(fù)雜或者系統(tǒng)的成本過高，不利于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，以解決上述
技術(shù)介紹
中硅酸二鈣和硅酸三鈣分別煅燒工藝的難點(diǎn)、預(yù)分解系統(tǒng)物料分層的問題、生料在預(yù)分解系統(tǒng)停留時(shí)間短而難以及時(shí)引發(fā)固相反應(yīng)、co2捕獲和儲存(ccs)系統(tǒng)過于復(fù)雜等問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征在于，包括以下步驟：
4、s1、原料配比粉磨成的生料粉先加水制漿后再壓濾，脫水、脫氯、去除鈉離子后打散成1～5mm物料，落入生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)中。打散的料塊以自重力彌散狀、半懸浮態(tài)在生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)完成預(yù)熱，預(yù)熱所用熱量來自窯頭噴煤裝置。預(yù)熱后物料由第一co2氣體分解與下料控制器(2)實(shí)現(xiàn)氣固分離，之后進(jìn)入可直接捕集高濃度或高純co2并能輕燒硅酸二鈣的微負(fù)壓、密閉、電加熱、物料以自重力彌散狀半懸浮的、可均勻交叉固相反應(yīng)的密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)。生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)排出的煙氣去鍋爐換熱后進(jìn)入余熱回收利用系統(tǒng)，除塵脫硫脫硝等治理后達(dá)標(biāo)排放。
5、s2、已在生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)中完成預(yù)熱至約800℃、800～900℃、900～1100℃等不同溫度的物料，從生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)下料端經(jīng)過第一co2氣體分解與下料控制器進(jìn)入密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，滿足硅酸二鈣和硅酸三鈣等分別煅燒的工藝需求和節(jié)能目標(biāo)，最好控制物料下料溫度在1000℃～1100℃左右進(jìn)入密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)，使物料靠自重力以彌散狀半懸浮的形式發(fā)生均勻交叉固相反應(yīng)，依靠反應(yīng)熱和電加熱，控制最高煅燒溫度在1250℃左右，以生成輕燒硅酸二鈣為主的高貝利特水泥熟料。
6、s3、為制得輕燒硅酸二鈣為主的高貝利特水泥熟料，在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)窯尾端進(jìn)入為水冷+液化氮?dú)饫鋮s與余熱回收系統(tǒng)或水冷+液化co2冷本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征在于：所述生料粉先制漿、壓濾、打散后進(jìn)入自重力彌散狀半懸浮的生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)完成預(yù)熱，然后由第一CO2氣體分解與下料控制器(2)實(shí)現(xiàn)氣固分離，之后進(jìn)入可直接捕集高濃度或高純CO2并能輕燒硅酸二鈣的微負(fù)壓、密閉、電加熱、物料以自重力彌散狀半懸浮的、均勻交叉固相反應(yīng)密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)，預(yù)熱生料選擇在800℃、800～900℃、900～1100℃不同溫度進(jìn)入密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)，物料靠自重力以彌散狀半懸浮的形式發(fā)生均勻交叉固相反應(yīng)，控制電加熱溫度、強(qiáng)度、頻次等與碳酸鹽吸熱和硅酸二鈣的放熱反應(yīng)、捕集CO2等的熱量平衡，并控制密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)燒成溫度始終處于1100～1200℃，在窯內(nèi)誘導(dǎo)形成C3A、C4AF、C2?S為主的高硅酸鹽礦物，所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)使窯內(nèi)物料呈彌散狀半懸浮的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征還在于：所述生成硅酸二鈣為主礦物的固相反應(yīng)過程是在電加熱、密閉狀態(tài)的密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)中進(jìn)行的，發(fā)生固相反應(yīng)的同時(shí)，微負(fù)壓方式直接捕集碳酸鹽分解出的高濃度或高純CO2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征還在于：所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)窯頭、窯尾均采用迷宮式(曲徑式)、接觸式(摩擦式)和氣封式等至少兩種形式，在入料端和出料端設(shè)置第一CO2氣體分解與下料控制器(2)和第二CO2氣體分解與下料控制器(3)，實(shí)現(xiàn)氣固分離和完全密閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征還在于：在所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)反應(yīng)5分鐘后，物料以1250℃溫度經(jīng)第二CO2氣體分解與下料控制器(3)氣固分離后，物料可直接落入水冷+液化氮?dú)饫鋮s與余熱回收系統(tǒng)或水冷+液化CO2冷卻與余熱回收系統(tǒng)或熔鹽發(fā)電系統(tǒng)完成充分急冷至500℃以下，再進(jìn)一步利用熔鹽/CO2/氮?dú)膺M(jìn)行余熱回收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征還在于：在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)反應(yīng)5分鐘后，物料以1250℃溫度經(jīng)第二CO2氣體分解與下料控制器(3)氣固分離后，物料直接落入富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)，以煤粉為燃料，再通入制氧機(jī)制備的純氧，在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)基本完成固相反應(yīng)的高貝利特水泥熟料繼續(xù)在富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)煅燒25分鐘，高阿利特水泥熟料再以1350～1450℃溫度直接進(jìn)入水冷+液化氮?dú)饫鋮s與余熱回收系統(tǒng)或水冷+液化CO2冷卻與余熱回收系統(tǒng)或熔鹽發(fā)電系統(tǒng)完成充分急冷至500℃以下，再利用熔鹽/CO2/氮?dú)膺M(jìn)行高效率的余熱回收，為促進(jìn)硅酸三鈣礦物的形成，在富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)入料端加入鋼渣粉晶種，以實(shí)現(xiàn)富氧煅燒的快速熔融反應(yīng)，此時(shí)冷卻的物料為以硅酸三鈣為主的高阿利特水泥熟料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集CO2的工藝及裝備，其特征還在于：所述生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)排出的煙氣通過鍋爐換熱后進(jìn)入余熱回收利用系統(tǒng)，最后達(dá)標(biāo)治理后排放，所述生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)的熱能由噴煤裝置將煤粉噴入窯內(nèi)，以使完成預(yù)熱，所述在控制電加熱溫度、強(qiáng)度、頻次與碳酸鹽吸熱和硅酸二鈣的放熱反應(yīng)、捕集CO2的熱量平衡，和窯內(nèi)壓力、物料粒徑、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)環(huán)境(均勻、偏析)情況下，物料在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)固相反應(yīng)5分鐘，以1250℃溫度出料時(shí)，該物料主要是輕燒的硅酸二鈣，在所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)固相反應(yīng)生成硅酸二鈣為主的硅酸鹽礦物后，在此窯尾端進(jìn)入水冷+液化氮?dú)饫?/span>...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征在于：所述生料粉先制漿、壓濾、打散后進(jìn)入自重力彌散狀半懸浮的生料預(yù)熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(1)完成預(yù)熱，然后由第一co2氣體分解與下料控制器(2)實(shí)現(xiàn)氣固分離，之后進(jìn)入可直接捕集高濃度或高純co2并能輕燒硅酸二鈣的微負(fù)壓、密閉、電加熱、物料以自重力彌散狀半懸浮的、均勻交叉固相反應(yīng)密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)，預(yù)熱生料選擇在800℃、800～900℃、900～1100℃不同溫度進(jìn)入密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)，物料靠自重力以彌散狀半懸浮的形式發(fā)生均勻交叉固相反應(yīng)，控制電加熱溫度、強(qiáng)度、頻次等與碳酸鹽吸熱和硅酸二鈣的放熱反應(yīng)、捕集co2等的熱量平衡，并控制密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)燒成溫度始終處于1100～1200℃，在窯內(nèi)誘導(dǎo)形成c3a、c4af、c2?s為主的高硅酸鹽礦物，所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)的運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)使窯內(nèi)物料呈彌散狀半懸浮的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征還在于：所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)反應(yīng)5分鐘后，所述物料以1250℃溫度落入富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)，所述富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)以煤粉為燃料，再通入制氧機(jī)制備的純氧，在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)完成交叉固相反應(yīng)的高貝利特水泥熟料繼續(xù)在富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)內(nèi)富氧煅燒約25分鐘，高阿利特水泥熟料再以1450℃溫度直接進(jìn)入水冷+液化氮?dú)饫鋮s與余熱回收系統(tǒng)或水冷+液化co2冷卻與余熱回收系統(tǒng)或熔鹽發(fā)電系統(tǒng)完成充分急冷，所述促進(jìn)硅酸三鈣礦物的形成，在所述富氧煅燒快速熔融回轉(zhuǎn)窯(8)入料端加入鋼渣粉晶種，以實(shí)現(xiàn)富氧煅燒的快速熔融反應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征還在于：所述生成硅酸二鈣為主礦物的固相反應(yīng)過程是在電加熱、密閉狀態(tài)的密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)中進(jìn)行的，發(fā)生固相反應(yīng)的同時(shí)，微負(fù)壓方式直接捕集碳酸鹽分解出的高濃度或高純co2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征還在于：所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)窯頭、窯尾均采用迷宮式(曲徑式)、接觸式(摩擦式)和氣封式等至少兩種形式，在入料端和出料端設(shè)置第一co2氣體分解與下料控制器(2)和第二co2氣體分解與下料控制器(3)，實(shí)現(xiàn)氣固分離和完全密閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征還在于：在所述密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)反應(yīng)5分鐘后，物料以1250℃溫度經(jīng)第二co2氣體分解與下料控制器(3)氣固分離后，物料可直接落入水冷+液化氮?dú)饫鋮s與余熱回收系統(tǒng)或水冷+液化co2冷卻與余熱回收系統(tǒng)或熔鹽發(fā)電系統(tǒng)完成充分急冷至500℃以下，再進(jìn)一步利用熔鹽/co2/氮?dú)膺M(jìn)行余熱回收。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半干法水泥熟料分級煅燒并捕集co2的工藝及裝備，其特征還在于：在密閉電加熱三葉式回轉(zhuǎn)窯(4)內(nèi)反...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳占興，趙廣明，賈朝暉，
申請(專利權(quán))人：唐山愛思丹露智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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