[發明專利]一種低碳、低氮、節煤的水泥熟料燒成系統及生產方法

在審

• 申請號: 202210030870.8
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114477812A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 湯躍;劉建;蔡順華;趙建濤;高敏;楊騰飛
• 申請（專利權）人: 成都建筑材料工業設計研究院有限公司
• 主分類號: C04B7/44
• 分類號: C04B7/44;C04B7/46;C04B7/43
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明涉及水泥熟料燒成系統節能減排技術領域，旨在解決現有技術難以穩定可靠、經濟地實現低碳、低氮、節煤生產水泥熟料的問題，提供一種低碳、低氮、節煤的水泥熟料燒成系統及生產方法；其中，水泥熟料燒成系統包括多級預熱器、脫氮爐、分解爐、以及回轉窯，多級預熱器中相鄰兩個預熱器之間通過連接管道相連；脫氮爐與分解爐并聯布置；脫氮爐頂部與最末級預熱器相連，脫氮爐底部與回轉窯尾部的窯尾煙室相連；分解爐的頂部布置有若干個生料喂料口，用于喂入經多級預熱器預熱后的生料，分解爐的底部通過氣固分離裝置與回轉窯尾部的窯尾煙室相連；回轉窯連接有第一燃燒器；分解爐內設置有電加熱帶。本發明能夠大幅降低CO₂、NOx排放，且減少煤的消耗。

技術領域

本發明涉及水泥熟料燒成系統節能減排技術領域，具體而言，涉及一種低碳、低氮、節煤的水泥熟料燒成系統及生產方法。

背景技術

水泥行業作為溫室氣體CO₂、大氣污染氣體NOx排放大戶，以及化石能源(主要是煤)消耗大戶。研發、采用新技術、新工藝控制水泥行業CO₂、NOx排放，以及減少水泥行業對化石能源(主要是煤)的消耗對于“碳達峰、碳中和”、“大氣污染物超低排放”、“提升工業節能減排水平”具有重要的意義。

以“懸浮預熱、窯外分解”為主要特征的水泥熟料生產工藝中：

CO₂排放來源如下：

(1)化石燃料：煤燃燒產生的CO₂，約占30％；

(2)主要原料：生料中的石灰石(主要是CaCO₃)分解產生的CO₂，約占70％。

NOx排放來源如下：

(1)回轉窯內產生的熱力型NOx、燃料型NOx；

(2)分解爐內產生的燃料型NOx。

為控制CO₂排放，被公認為對水泥行業碳減排貢獻度最大的碳捕集技術路線主要有：

1、不改造現有水泥熟料燒成系統及生產工藝，直接借鑒電力、化工行業CO₂捕集技術：化學吸收法，通過化學反應對生產熟料過程中產生的廢氣中的CO₂進行捕集，由于廢氣中CO₂的濃度很低，僅30％左右，使得此種工藝的單位CO₂捕集成本很高，難以大規模工業化運用。

2、對現有燒成系統進行改造，如鈣循環法，全氧燃燒法等，先將廢氣中的CO₂濃度富集到70％以上，再通過化學吸收、物理吸附等方法捕集CO₂，這雖然降低了CO₂捕集成本，但為了獲得CO₂濃度達70％以上的富碳氣體，需要對燒成系統進行深度改造，使新的系統及其工藝流程與現有相比，變得異常復雜，將明顯影響熟料的質量、電耗、能耗及生產穩定性。

為控制NOx排放，目前采取的主要技術有分級燃燒、選擇性非催化還原法SNCR、選擇性催化還原SCR等方法。其中分級燃燒由于不使用氨水，不額外增加后期運行成本，僅通過合理組織煤的燃燒方式脫氮而受到推崇，其基本原理為通過煤在還原氣氛中燃燒產生CO等還原性介質將從窯內釋放出的NOx還原為N₂，其工藝實現方式為從分解爐錐部分配出一定爐容作為煤還原NOx的反應空間，或在分解爐與窯尾之間單獨設置脫氮爐實現煤的還原燃燒以還原NOx后再進入分解爐。這些分級燃燒脫氮工藝或存在脫氮效率低、或存在額外增加系統阻力導致電耗增加等缺陷。

水泥熟料生產對煤的消耗主要是窯頭回轉窯用煤，約占40％，為燒成反應提供熱量；窯尾分解爐用煤，約占60％，為碳酸鹽分解提供熱量。煤粉燃燒既產生燃料型NOx，又產生CO₂，若能從源頭上大幅度減少煤的使用，使用其它清潔替代能源，將明顯減少NOx、CO₂的排放。