[發明專利]局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置及工藝

有效

• 申請號: 202110375622.2
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113509834B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 張同生;汪偉;郭奕群;韋江雄;余其俊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01D53/83
• 分類號: B01D53/83;B01D53/62;C01B32/50
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

1.局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置，其特征在于，包括預熱器-碳化爐-回轉窯模塊、純氧燃燒分解爐模塊以及輔助與純化裝置，所述預熱器-碳化爐-回轉窯模塊包括生料進料裝置（21）、第一系列旋風預熱器（1）、碳化爐（4）、第二系列旋風預熱器（2）、煙室（7）、回轉窯（8）、三次風管（25）、回轉窯燃燒器（9）以及冷卻機（10）；所述純氧燃燒分解爐模塊包括分解爐（13）、分解爐燃燒器（14）、第三系列旋風預熱器（3）以及增壓風機（20）；所述輔助與純化裝置包括第一SNCR裝置（5）、第二SNCR裝置（6）、分風裝置（15）、第一分料裝置（11）、第二分料裝置（12）、第一換熱裝置（16）、第二換熱裝置（17）、冷凝除水裝置（18）、CO₂收集與儲存裝置（19）、除塵裝置（22）、SCR裝置（23）、煙氣排出裝置（24）；

三次風管（25）與煙室（7）的出口相連，第二系列旋風預熱器（2）的進風口與煙室（7）相連，碳化爐（4）的進風口與第二系列旋風預熱器（2）相連，第一系列旋風預熱器（1）的進風口與碳化爐（4）的出風口相連，第一系列旋風預熱器（1）的出風口與第二換熱裝置（17）、除塵裝置（22）、SCR裝置（23）依次相連；分解爐（13）的出風口與第三系列旋風預熱器（3）的進風口相連，第三系列旋風預熱器（3）的出風口連接分風裝置（15），分風裝置（15）其中一個出口連接增壓風機（20），并與分解爐（13）的進風口相連，分風裝置（15）的另一出口與第一換熱裝置（16）、冷凝除水裝置（18）、CO₂收集與儲存裝置（19）依次相連；

第一系列旋風預熱器（1）的倒數第二級旋風分離器的出料口與碳化爐（4）相連，第一系列旋風預熱器（1）的倒數第一級旋風分離器的出料口與第二系列旋風預熱器（2）進風管相連，第二系列旋風預熱器（2）的出料口通過第二分料裝置（12）與分解爐（13）相連，第三系列旋風預熱器（3）的出料口通過第一分料裝置（11），分別與碳化爐（4）及回轉窯（8）窯尾相連接，分解爐（13）的進風口與第二SNCR裝置（6）連接，第二系列旋風預熱器（2）的進風口與第一SNCR裝置（5）連接，煙室（7）下部與回轉窯（8）窯尾連接，回轉窯（8）窯頭與回轉窯燃燒器（9）、冷卻機（10）連接。

2.根據權利要求1所述的局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置，其特征在于：所述第一系列旋風預熱器（1）的旋風分離器級數為4~7級，第二系列旋風預熱器（2）的旋風分離器級數為1~2級，第三系列旋風預熱器（3）的旋風分離器級數為1~2級。

3.根據權利要求1所述的局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置，其特征在于：所述碳化爐（4）具有多級縮口結構，每級縮口結構上方均設置有進料口。

4.根據權利要求1所述的局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置，其特征在于：所述分解爐（13）具有多級縮口結構，每級縮口結構上方均設置有進料口。

5.一種局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置的捕集工藝，采用權利要求1至4任一項所述的局部鈣循環與純氧燃燒耦合的水泥生產碳捕集裝置，其特征在于：

在第一系列旋風預熱器（1）的第一個旋風分離器的進風口處設置生料進料裝置（21），生料與煙氣在第一系列旋風預熱器（1）的倒數第二級旋風分離器進入碳化爐（4）；

生料經碳化爐（4）后進入第一系列旋風預熱器（1）的倒數第一級旋風分離器，再與煙室（7）出口的氣體共同進入第二系列旋風預熱器（2），通過第二分料裝置（12）在分解爐（13）不同部位分別噴入熱生料；

在分解爐（13）的不同部位設置分解爐燃燒器（14），噴注燃料與氧氣；采用第二SNCR裝置（6）除去煙氣中的NOx，再進入第三系列旋風預熱器（3），氣固分離后，煙氣進入分風裝置（15）并分成兩路，一路依次經過第一換熱裝置（16）、冷凝除水裝置（18），得到高純度CO₂，進入CO₂收集與儲存裝置（19），另一路經過增壓風機（20）加速，重新進入分解爐（13）參與氣體循環；

生料在純氧燃燒分解爐模塊中分解產生大量的CaO，隨氣體進入第三系列旋風預熱器（3），經過氣固分離后，物料通過第一分料裝置（11）分成兩路，一路進入碳化爐（4），實現碳化爐（4）與分解爐（13）之間的局部鈣循環，另一路進入回轉窯（8）窯尾，進而參與熟料燒成。