由在线型分解炉改造的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法技术方案

本发明专利技术涉及由在线型分解炉改造的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法。本发明专利技术创造性地将CO2自富集型水泥窑与在线型水泥窑集于同一系统，可根据需要将系统切换为CO2自富集型水泥窑或在线型水泥窑。当水泥窑作为CO2自富集型水泥窑时，在分解炉内可实现CO2自富集过程，保证第一列和第二列旋风预热器出口烟气CO2浓度＞50％，改善了现有技术中窑尾烟气CO2浓度低，净化提纯困难的问题，可以较大程度降低后续烟气中CO2捕集提纯的投资成本和运行成本。而且，本发明专利技术无需对回转窑和冷却机进行重新设计，适用于对现有大多数水泥窑系统进行改造，大大简化工艺流程，降低改造成本，也可用于对新建水泥生产线的设计。泥生产线的设计。泥生产线的设计。

【技术实现步骤摘要】
由在线型分解炉改造的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法


[0001]本专利技术属于水泥生产设备
，具体涉及由在线型分解炉改造的水泥窑系统及制备水泥熟料的方法。

技术介绍

[0002]作为一种主要的温室气体，CO2的大量排放加剧了全球温室效应，世界各国均普遍面临着实现碳减排、缓解全球气候变化的艰巨任务。为更好发展全球经济和保护自然环境，世界各国都相继制定了碳减排战略目标。在中国，水泥行业已成为仅次于电力行业的第二大CO2排放源。据统计，2018年全国水泥熟料产量接近19亿吨，在现有技术水平下，每生产1吨水泥熟料的CO2排放量约为0.84吨，CO2排放量在2018年已达到15.96亿吨。因此，减缓水泥工业高CO2排放问题刻不容缓。
[0003]对碳减排技术的研究，国内外已有不少报导，但这些研究主要面向电力、煤炭和钢铁等行业，水泥行业相关的碳减排技术报导相对较少。目前水泥行业采用的碳减排技术方案为燃烧前捕集和燃烧后捕集。其中燃烧前捕集是指对燃料在燃烧前进行预处理，分离出燃料中的碳。由于水泥熟料生产工艺特点，燃烧前CO2捕集的一个显著缺点是仅能分离出燃料燃烧产生的CO2，而生料煅烧产生的约60％的CO2随烟气排放了，这部分的CO2没有得到任何处理。此外，燃烧前捕集技术相比其他CO2捕集技术熟料煅烧过程对氢燃烧的条件非常苛刻，需要对回转窑燃烧器进行特殊设计，因此该技术在水泥行业中可行性较低，可以被排除。水泥行业燃烧后捕集技术主要是指对燃烧后的烟气进行捕集或者分离出CO2，主要的技术包括吸收法、吸附法、膜吸收法和矿物碳化法等。由于水泥工业窑尾烟气的压力小、体积流量大、CO2浓度低，且含有大量的粉尘和N2，上述方法均存在碳捕集效率低、捕集流量小、系统复杂、设备投资大或者运行成本偏高的问题。
[0004]因此，亟需研发一种系统简单、设备投资小、运行成本低且具有富集CO2功能的水泥窑系统。

技术实现思路

[0005]为改善上述技术问题，本专利技术提供一种由在线型分解炉改造的水泥窑系统，所述水泥窑系统包括第一列旋风预热器、第二列旋风预热器、分解炉、烟室、回转窑、冷却机、热交换器、切换部件；
[0006]第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的进风口连接分解炉，第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的出料口连接烟室；分解炉与烟室相连接，烟室连接回转窑；回转窑与冷却机相连接；
[0007]冷却机上设置有三次风管，所述三次风管上设置有切换部件，三次风管通过切换部件分为两路，一路是三次风管连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；另一路是三次风管直接连接分解炉。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述切换部件选自阀门。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述阀门选自闸板阀或蝶阀等。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；所述第一阀门、第三阀门设置在三次风管上，第二阀门设置在连接热交换器与分解炉的管道上；
[0011]所述第一阀门设置在连接冷却机与热交换器的三次风管上，所述第二阀门设置在连接热交换器与分解炉的管道上；所述第三阀门设置在连接冷却机与分解炉的三次风管上。
[0012]根据本专利技术的实施方案，所述第一阀门为阀B，所述第二阀门为阀C，所述第三阀门为阀A。
[0013]根据本专利技术的实施方案，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的最下一级旋风分离器的进风口连接分解炉；
[0014]第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的最下一级旋风分离器的出料口连接烟室。
[0015]进一步地，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器的进料口均通过管道连接分解炉。
[0016]根据本专利技术的实施方案，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口均通过管道连接分解炉，所述管道可以包含或不包含支路；
[0017]当所述管道不包含支路时，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器对分解炉单点进料；当所述管道包含支路时，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器对分解炉多点进料；第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口与分解炉连接的输送管道均包括输送干路和输送支路，输送支路的数量为2个以上；各个输送支路之间并联，输送干路与输送支路的连接处设置有分料阀；所述分料阀可以调节由输送干路进入各个输送支路的物料量；进而实现分解炉的多点进料。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的级数选自3～7级。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述热交换器上设置有一个以上的气体入口、一个以上的气体出口；
[0020]其中一个气体出口连接余热利用或处理系统；所述余热利用或处理系统包括余热锅炉发电、烘干物料或其他进行余热利用或处理的装置；
[0021]所述冷却机选自篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机中的一种。
[0022]根据本专利技术的实施方案，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器上设置有生料喂入口，生料喂入口设置在第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的最上面第一级旋风分离器的进口风管处，或者设置在第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的最上面第二级旋风分离器的进口风管处。
[0023]根据本专利技术的实施方案，所述分解炉上设置燃料入口，燃料入口的数量为1个以上。
[0024]本专利技术还提供使用上述由在线型分解炉改造的水泥窑系统制备水泥熟料的方法，所述制备水泥熟料的方法包括：
[0025]将生料分别加入第一列旋风预热器、第二列旋风预热器，生料在旋风预热器内与烟气进行换热；
[0026]第一列旋风预热器和第二列旋风预热器预热后的生料通过一点或多点进入分解炉；
[0027]分解炉分解完成的热生料离开分解炉分别进入第一列和第二列旋风预热器的倒数第一级旋风分离器，经过气固分离后通过烟室进入回转窑，在回转窑内煅烧形成熟料，熟料由回转窑出口进入冷却机，随后经冷却机冷却，得到水泥熟料；
[0028]回转窑内形成的窑气进分解炉；回转窑内形成的窑气和分解炉内形成的烟气经第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的气固换热后分别由第一列和第二列最上面一级旋风分离器的出口排出；
[0029]三次风通过切换部件分为两路，通过调节切换部件选择以下任意一路：一路是三次风通过三次风管进入热交换器，循环烟气和氧气的混合气体或氧气进入热交换器，三次风与循环烟气和氧气的混合气体或氧气通过热交换器进行热量交换，热量交换完成的循环烟气和氧气的混合气体或氧气进入分解炉，热量交换完成的三次风进入余热利用或处理系统；另一路是三次风管内的三次风不经热交换器进入分解炉，即三次风通过三次风管直接进入分解炉。
[0030]根据本专利技术的实施方案，三次风通过阀门分为两路，通过调节阀门选择以下任意一路：一路是第三阀门关闭、第一阀门和第二阀门打开，三次风通过三次风管进入热交换器，循环烟气和氧气的混合气体或氧气进入热交换器，三次风与循环烟气和氧气的混合气体或氧气通过热交换器进行热量交换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述水泥窑系统包括第一列旋风预热器、第二列旋风预热器、分解炉、烟室、回转窑、冷却机、热交换器、切换部件；第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的进风口连接分解炉，第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的出料口连接烟室；分解炉与烟室相连接，烟室连接回转窑；回转窑与冷却机相连接；冷却机上设置有三次风管，所述三次风管上设置有切换部件，三次风管通过切换部件分为两路，一路是三次风管连接热交换器，热交换器通过管道连接分解炉；另一路是三次风管直接连接分解炉。2.根据权利要求1所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述切换部件选自阀门。3.根据权利要求2所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述阀门选自闸板阀或蝶阀。4.根据权利要求2所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述阀门包括第一阀门、第二阀门、第三阀门；所述第一阀门设置在连接冷却机与热交换器的三次风管上，所述第二阀门设置在连接热交换器与分解炉的管道上；所述第三阀门设置在连接冷却机与分解炉的三次风管上。5.根据权利要求1所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的最下一级旋风分离器的进风口连接分解炉；第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的最下一级旋风分离器的出料口连接烟室。6.根据权利要求5所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口均通过管道连接分解炉，所述管道包含或不包含支路；所述管道不包含支路时，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器对分解炉单点进料；所述管道包含支路时，第一列旋风预热器和第二列旋风预热器对分解炉多点进料；第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的倒数第二级旋风分离器的出料口与分解炉连接的输送管道均包括输送干路和输送支路，输送支路的数量为2个以上；各个输送支路之间并联，输送干路与输送支路的连接处设置有分料阀；分料阀调节由输送干路进入各个输送支路的物料量。7.根据权利要求1所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的级数选自3～7级。8.根据权利要求1所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述热交换器上设置有一个以上的气体入口、一个以上的气体出口；其中一个气体出口连接余热利用或处理系统；所述余热利用或处理系统包括余热锅炉发电、烘干物料；所述冷却机选自篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机中的一种。9.根据权利要求1所述的由在线型分解炉改造的水泥窑系统，其特征在于，所述第一列旋风预热器、第二列旋风预热器上设置有生料喂入口，生料喂入口设置在第一列旋风预热器、第二列旋风预热器的最上面第一级旋风分离器的进口风管处，或者设置在第一列旋风
预热器、第二列旋风预热器的最上面第二级旋风分离器的进口风管处。10.根据权利要求1所述的由在线型分...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭学平，代中元，马娇媚，赵亮，武晓萍，李波，吴杰，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：