CN105884223B - 一种可回收二氧化碳的水泥生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可回收二氧化碳的水泥生产装置，包括石灰回转窑、多级旋风预热器、水泥回转窑、二氧化碳处理单元和二氧化碳管网。石灰回转窑为间壁回转窑，间壁回转窑由内环与外环之间的环形物料膛和中心窑膛构成。石灰石预热器通过间壁回转窑的环形物料膛与石灰冷却器连接。石灰冷却器通过水泥原料仓、磨粉单元、水泥原料均化单元和水泥原料预热设备连接到水泥回转窑。石灰回转窑的分解气体出口通过二氧化碳处理单元连接到二氧化碳管网。本发明通过间壁回转窑煅烧石灰石，将燃烧烟气和石灰石分解气体有效分开，改善了水泥原料的品质，回收高纯度二氧化碳，充分利用自然资源。

Description

一种可回收二氧化碳的水泥生产装置

技术领域

本发明属于化工、建材生产设备技术领域，涉及一种水泥生产装置，具体涉及一种可回收二氧化碳的水泥生产装置。

背景技术

二氧化碳是重要的原料，广泛用于石油化工、医药、农业、焊接、制冷、超临界萃取、食品工业、储能及低温能量利用等，随着科技和社会的发展，二氧化碳的用途越来越广。常见的生产二氧化碳方法是从富含二氧化碳的气源中变换获得，这些气源主要有油田伴生气、食品发酵气、石灰窑气、高炉烟道气和甲醇裂解气等。工业上分离提纯二氧化碳的方法有低温蒸馏法、膜分离法、溶剂吸收法和变压吸附法等。这些方法获得二氧化碳的成本高、流程复杂，且受主业生产的限制，不能大规模生产。

利用碳酸盐热分解可以同时生产二氧化碳和石灰，是生产二氧化碳的有效途径。但是煅烧过程中分解气体伴随燃料燃烧产生的烟气一起从窑体出来，使得气体中二氧化碳浓度降低，回收困难，并且燃料中的硫、磷等杂质在燃烧中生成大量的有害物质需要分离去除。

生产水泥的原料主要是石灰石、二氧化硅和黏土等，在水泥生产过程中石灰石分解产生二氧化碳是宝贵的资源。由于煅烧分解的二氧化碳与燃烧烟气混在一起，不利于二氧化碳的回收和利用，排放到大气不仅恶化城乡的环境，还造成全球温室气体排放过量，改变地球气候。

发明内容

本发明的目的是提供一种可回收二氧化碳的水泥生产装置，在生产水泥过程中回收高纯度二氧化碳，充分利用自然资源，减少温室气体排放，降低水泥和二氧化碳生产成本。

本发明的技术方案是：可回收二氧化碳的水泥生产装置，包括石灰石预热器、石灰回转窑、石灰冷却器、水泥原料仓、磨粉单元、水泥原料均化单元、水泥原料预热设备、水泥回转窑和水泥冷却器。石灰回转窑和水泥回转窑的窑头设有烧嘴。石灰冷却器通过水泥原料仓、磨粉单元、水泥原料均化单元和水泥原料预热设备连接到水泥回转窑，水泥回转窑和水泥冷却器连接。装置设有二氧化碳处理单元和二氧化碳管网，石灰回转窑为间壁回转窑，间壁回转窑由内环与外环之间的环形物料膛和中心的窑膛构成。石灰回转窑设有加料环和出料环，加料环上设有分解气体出口。石灰石预热器通过加料环与环形物料膛连接，环形物料膛与石灰冷却器连接。分解气体出口通过二氧化碳处理单元连接到二氧化碳管网。

装置还包括石灰石料场、破碎单元和石灰石均化单元，石灰石料场通过破碎单元和石灰石均化单元与石灰石预热器连接。水泥原料仓设有石灰加料仓、页岩加料仓、砂岩加料仓和铁粉加料仓，石灰加料仓、页岩加料仓、砂岩加料仓和铁粉加料仓的出口连接到磨粉单元。水泥原料预热设备为多级旋风预热器，水泥原料均化单元通过多级旋风预热器连接到水泥回转窑。水泥原料均化单元连接到旋风预热器原料入口，旋风预热器的气体出口连接到废气排放系统。石灰回转窑的烟气出口和水泥回转窑的烟气出口一起连接到旋风预热器的烟气入口。烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴。装置设有冷却风机，冷却风机出口通过石灰冷却器和石灰石预热器连接到石灰回转窑的烧嘴。水泥回转窑不设有预分解炉，本装置是对现有水泥生产设备的改进，对现有水泥生产工艺减少影响的同时回收二氧化碳。

间壁回转窑由同轴安装的耐材制成的外环和内环构成，内环和外环之间为环形物料膛，环形物料膛设有耐材支撑，内环的中心为窑膛。耐材为金属材料、耐火材料、陶瓷材料或导热材料，或上述材料的复合材料。耐火材料为耐火砖或不定形耐材浇注而成。烧嘴的助燃风为空气、纯氧或富氧空气。

本发明可回收二氧化碳的水泥生产装置的优点是，在石灰石进入水泥生产设备之前就完成煅烧，煅烧过程中分解的高纯度二氧化碳可被收集利用。水泥原料进入磨粉设备，由于石灰石已经分解，磨粉原料量减少30%，石灰更容易磨粉，减少了磨粉单元的电耗。间壁回转窑产生的废气送入多级旋风预热器中，烟气中的余热得到充分利用，并且旋风预热器中的废气量不少于现有工艺的气量，不会影响旋风预热器的效果。

本发明通过水泥原料石灰的生产过程采用间壁回转窑煅烧，将燃烧烟气和石灰石分解气体有效分开，不仅改善了水泥原料的品质，而且回收高纯度二氧化碳，充分利用自然资源，减少温室气体排放，有利于降低水泥和二氧化碳成本，提高企业经济效益，保护自然环境。在石灰石品质较高时，从间壁回转窑生产出来的石灰是低硫高品质石灰，可以作为商品石灰销售，利用二氧化碳和高品质石灰还可以加工各种碳酸钙产品。

附图说明

图1为本发明可回收二氧化碳的水泥生产装置的流程示意图；

图2为图1的A-A图；

图3为本发明可回收二氧化碳的水泥生产装置的工艺流程示意图；

其中：1—石灰石料场、2—破碎单元、3—石灰石均化单元、4—石灰石预热器、5—加料环、6—石灰回转窑、7—出料环、8—烧嘴、9—分解气出口、10—二氧化碳处理单元、11—二氧化碳管网、12—废气排放系统、13—多级旋风预热器、14—水泥回砖窑、15—水泥冷却器、16—石灰冷却器、17—石灰加料仓、18—页岩加料仓、19—砂岩加料仓、20—铁粉加料仓、21—磨粉单元、22—水泥原料均化单元、23—旋风预热器原料入口、24—环形物料膛、25—窑膛、26—冷却风机、27—除尘器、28—引风机、29—烟囱、30—外环、31—内环、32—耐材支撑。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明可回收二氧化碳的水泥生产装置如图1、图2所示，包括石灰石料场1、破碎单元2、石灰石均化单元3、石灰石预热器4、石灰回转窑6、石灰冷却器16、水泥原料仓、磨粉单元21、水泥原料均化单元22、多级旋风预热器13、水泥回转窑14、水泥冷却器15、二氧化碳处理单元10、二氧化碳管网11和冷却风机26。石灰回转窑和水泥回转窑的窑头设有烧嘴8，烧嘴为气体燃料烧嘴。石灰回转窑为间壁回转窑，间壁回转窑由同轴安装的耐材制成的外环30和内环21构成，内环与外环之间为环形物料膛24，环形物料膛设有耐材支撑32，内环的中心为窑膛25。耐材为耐火材料，耐火材料为不定形耐材浇注而成。石灰回转窑设有加料环5和出料环7，加料环上设有分解气体出口9。水泥原料仓设有石灰加料仓17、页岩加料仓18、砂岩加料仓19和铁粉加料仓20。石灰石料场通过破碎单元和石灰石均化单元与石灰石预热器4连接，石灰石预热器通过加料环与环形物料膛连接，环形物料膛与石灰冷却器连接。石灰冷却器通过石灰加料仓、磨粉单元、水泥原料均化单元和多级旋风预热器连接到水泥回转窑，水泥回转窑和水泥冷却器连接。页岩加料仓、砂岩加料仓和铁粉加料仓的出口也连接到磨粉单元21。分解气体出口通过二氧化碳处理单元连接到二氧化碳管网。水泥原料预热设备为四级旋风预热器，水泥原料均化单元22连接到第一级旋风预热器的入口，第一级旋风预热器的气体出口连接到废气排放系统12，第四级旋风预热器的料腿连接到水泥回转窑14。石灰回转窑的烟气出口和水泥回转窑的烟气出口一起连接到旋风预热器的烟气入口。冷却风机出口通过石灰冷却器16和石灰石预热器4连接到石灰回转窑的烧嘴8，用冷却石灰的高温气体预热石灰石原料后到烧嘴作助燃风。废气排放系统包括除尘器27、引风机28和烟囱29。

本发明可回收二氧化碳的水泥生产装置是对现有水泥生产系统的改进。由石灰石料场供入的石灰石送入破碎单元进行破碎，然后通过输送设备送至石灰石均化单元均化。完成均化的石灰石通过石灰石预热器4送入间壁回转窑进行间壁煅烧，完成煅烧的石灰经到石灰冷却器冷却，冷却后的石灰送入石灰加料仓，其它水泥原料页岩、砂岩和铁粉分别经各自的加料仓进入磨粉单元21磨粉。磨粉后水泥原料送入水泥原料均化单元进行均化，均化后的原料送入水泥回转窑煅烧成水泥。石灰回转窑窑头罩上烧嘴燃烧产生的高温烟气经过窑膛间壁煅烧石灰石后，到多级旋风预热器的下部第四级旋风预热器入口，与水泥回转窑的尾气一同预热原料，预热原料后混合烟气经第一级旋风预热器的出气口到废气排放系统12排放。石灰石回转窑煅烧石灰石产生的二氧化碳经间壁回转窑加料环上的分解气体出口到二氧化碳处理单元10收集处理后并入二氧化碳管网11。在石灰石品质较高时，从间壁回转窑生产出来的石灰是低硫高品质石灰，可以作为商品石灰销售，利用二氧化碳和高品质石灰还可以加工各种碳酸钙产品。

Claims (3)

1.一种可回收二氧化碳的水泥生产装置，包括石灰石预热器（4）、石灰回转窑（6）、石灰冷却器（16）、水泥原料仓、磨粉单元（21）、水泥原料均化单元（22）、水泥原料预热设备、水泥回转窑（14）和水泥冷却器（15），所述石灰回转窑和水泥回转窑的窑头设有烧嘴（8）；所述石灰冷却器通过水泥原料仓、磨粉单元、水泥原料均化单元和水泥原料预热设备连接到水泥回转窑，所述水泥回转窑和水泥冷却器连接；其特征是：所述装置设有二氧化碳处理单元（10）和二氧化碳管网（11），所述石灰回转窑为间壁回转窑，所述间壁回转窑由内环（31）与外环（30）之间的环形物料膛（24）和中心的窑膛（25）构成；所述石灰回转窑设有加料环（5）和出料环（7），所述加料环上设有分解气体出口（9）；所述石灰石预热器通过加料环与环形物料膛连接，环形物料膛与石灰冷却器连接；所述分解气体出口通过二氧化碳处理单元连接到二氧化碳管网；所述装置还包括石灰石料场（1）、破碎单元（2）和石灰石均化单元（3），所述石灰石料场通过破碎单元和石灰石均化单元与石灰石预热器（4）连接；所述水泥原料预热设备为多级旋风预热器（13），所述水泥原料均化单元（22）通过多级旋风预热器连接到水泥回转窑（14）；所述水泥原料均化单元（22）连接到旋风预热器原料入口（23），旋风预热器的气体出口连接到废气排放系统（12）；所述石灰回转窑的烟气出口和水泥回转窑的烟气出口一起连接到旋风预热器的烟气入口；废气排放系统包括除尘器（27）、引风机（28）和烟囱（29）；所述水泥原料仓设有石灰加料仓（17）、页岩加料仓（18）、砂岩加料仓（19）和铁粉加料仓（20），所述石灰加料仓、页岩加料仓、砂岩加料仓和铁粉加料仓的出口连接到磨粉单元（21）；所述烧嘴为气体燃料烧嘴、液体燃料烧嘴或固体燃料烧嘴；所述装置设有冷却风机（26），所述冷却风机出口通过石灰冷却器（16）和石灰石预热器（4）连接到石灰回转窑的烧嘴（8）；所述水泥回转窑不设有预分解炉，本装置是对现有水泥生产设备的改进，对现有水泥生产工艺减少影响的同时回收二氧化碳。

2.根据权利要求1所述的可回收二氧化碳的水泥生产装置，其特征是：所述间壁回转窑由同轴安装的耐材制成的外环（30）和内环（31）构成，内环和外环之间为环形物料膛（24），环形物料膛设有耐材支撑（32），内环的中心为窑膛（25）；所述耐材为金属材料、耐火材料、陶瓷材料或导热材料，或上述材料的复合材料；所述耐火材料为耐火砖或不定形耐材浇注而成。

3.根据权利要求1所述的可回收二氧化碳的水泥生产装置，其特征是：所述烧嘴（8）的助燃风为空气、纯氧或富氧空气。