【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥原料处理，尤其涉及一种耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺。
技术介绍
1、现有的全氧燃烧熟料线在生产过程中会通过空分装置制取高纯氧气体（氧气浓度高于99.5%），而氮气、氩气等其余气体成分由于在水泥厂中没有合适的用途，在水泥生产运行过程中未能得到有效利用，造成了资源和能量浪费。
2、煅烧粘土是一种低碳胶凝材料，在活化过程中可实现低二氧化碳排放，而且其原料易得性、高胶凝活性及低成本使其成为替代传统熟料的理想选择，但是在生产煅烧粘土时需要控制产品颜色，这是因为高铁含量的粘土在传统煅烧过程中会转变为红棕色，在制备水泥时影响水泥颜色，在销售市场不被接受。而通过还原煅烧气氛和无氧冷却环境可避免粘土在烧成和冷却时的铁相转变，进而保证产品颜色为灰色。同时在直接采用传统空气煅烧时，替代燃料的燃烧效果一般，无法实现低品位替代燃料热值的充分利用，同时还要从室温加热空气，在后端又无法完全回收，热量存在一定的浪费。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，将全氧燃烧的烟气作为燃烧用气，避免加热低温空气的热量损耗，也能控制烟气中含氧量，提高替代燃料的燃烧效果，维持还原气氛，保证产品灰色不变色。
2、为实现此技术目的，本专利技术采用如下方案：
3、耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，基于全氧燃烧熟料生产线和悬浮煅烧粘土系统的结合，包括如下步骤：
4、s1、空气通过空分系统处理得到高纯
5、s2、全氧烧成系统产生含高co2的烟气ⅰ和烟气ⅱ，烟气ⅰ输送到热风炉内，与纯氧ⅱ混合，调节气体中氧气比例，得到的高温烟气ⅲ进入悬浮煅烧炉内，与预热部分下来的粘土原料进行热交换，热交换后的烟气ⅳ向上进入预热部分与烘干后的粘土原料换热，得到烟气ⅴ，烟气ⅴ与烟气ⅱ混合后为烟气ⅵ，进入到烘干系统内完成热量回收后，去往气体处理系统，经过除尘、脱硫脱硝、除水相关操作后，得到高浓度co2气体；
6、s3、高浓度co2气体部分循环回前端，与纯氧ⅰ混合进入全氧烧成系统，另一个部分进入碳捕集系统，将co2捕捉、提纯、液化，得到液态co2便于封存或利用，剩余气体经由烟囱直接排放；
7、s4、烘干后的粘土原料从上部投入悬浮煅烧粘土系统的预热部分，经过多级旋风筒与烟气ⅳ换热后进入悬浮煅烧炉，经过热交换后完成煅烧脱羟基，得到高温煅烧粘土，之后高温煅烧粘土向下进入冷却部分，与氮气混合气体进行热交换，完成无氧冷却，得到灰色煅烧粘土成品；
8、s5、换热后的氮气混合气体进入烘干系统，将热量释放用于烘干原料，之后通过烟囱排入大气环境中。
9、耦合后可实现全氧燃烧的能耗高效利用和产品附加利用，避免了能源与物质的浪费，提高全氧燃烧性价比；同时与单一悬浮煅烧粘土相比，在不增加额外手段的情况下实现无氧环境冷却和还原气氛煅烧，还能进一步提高替代燃料的使用，且尾端烟气还能返回全氧燃烧生产线，进入碳捕集系统，真正实现零碳煅烧粘土的生产；实现资源的优化配置和能源的高效利用同时，解决传统水泥生产的高碳排放难题，实现零碳水泥制备，显著降低水泥行业的碳排放，减少环境影响。
10、进一步的，全氧燃烧熟料生产线包括空分系统、全氧烧成系统、碳捕集系统、原料烘干系统和气体处理系统，空分系统与全氧烧成系统相连，全氧烧成系统与原料烘干系统相连，原料烘干系统之后连接气体处理系统，气体处理系统与碳捕集系统相连。
11、进一步的，空分系统为低温分离、膜分离、psa法空分工艺设备中的任意一种。
12、进一步的，全氧烧成系统为o2和co2烧成气氛，主要为3~5级旋风筒。
13、进一步的，悬浮煅烧粘土系统包括热风炉、悬浮煅烧炉、预热部分和冷却部分，热风炉连接在全氧烧成系统和悬浮煅烧炉之间，悬浮煅烧炉的进料口与预热部分连通，悬浮煅烧炉的出料口与冷却部分连通。
14、进一步的，预热部分为3级或4级旋风筒；和/或冷却部分为3级或4级旋风筒。
15、进一步的，热风炉燃烧用风来自纯氧气体和全氧烧成系统产生的烟气，热风炉主要使用替代燃料提供热量，少部分的化石燃料用来前期启动热风炉。
16、进一步的，烟气i和烟气ii中co2 湿基浓度60~80%。
17、进一步的，s2气体处理系统后烟气干基co2浓度75~80%。
18、进一步的，s4高温煅烧温度在700~800℃，最终产品冷却后温度120℃以下。
19、与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
20、（1）将全氧燃烧熟料生产线前端空分系统（asu）产生的氮气等气体再次利用，充当悬浮煅烧粘土的冷却气体，保证高温煅烧粘土在无氧环境下快速冷却，得到灰色煅烧粘土成品；
21、（2）在悬浮煅烧粘土系统的热风炉内采用高温烟气与纯氧混合气体替代空气助燃，节约燃料损耗，同时改善了低品位替代燃料的燃烧效果；
22、（3）悬浮煅烧装置的烟气与全氧燃烧熟料线烟气再次混合，经过气体处理后进入碳捕集装置，真正实现零碳排放煅烧粘土和零碳水泥的生产。
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1.一种耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，基于全氧燃烧熟料生产线和悬浮煅烧粘土系统的结合，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，全氧燃烧熟料生产线包括空分系统、全氧烧成系统、碳捕集系统、原料烘干系统和气体处理系统，空分系统与全氧烧成系统相连，全氧烧成系统与原料烘干系统相连，原料烘干系统之后连接气体处理系统，气体处理系统与碳捕集系统相连。
3.根据权利要求2所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，空分系统为低温分离、膜分离、PSA法空分工艺设备中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，全氧烧成系统为O2和CO2烧成气氛，主要为3~5级旋风筒。
5.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，悬浮煅烧粘土系统包括热风炉、悬浮煅烧炉、预热部分和冷却部分，热风炉连接在全氧烧成系统和悬浮煅烧炉之间，悬浮煅烧炉的进料口与预热部分连通，悬浮煅烧炉的出料口与冷却部分连通。
6.根据
7.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，热风炉燃烧用风来自纯氧气体和全氧烧成系统产生的烟气，热风炉主要使用替代燃料提供热量，少部分的化石燃料用来前期启动热风炉。
8. 根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，烟气I和烟气II中CO2 湿基浓度60~80%。
9.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，S2气体处理系统后烟气干基CO2浓度75~80%。
10.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，S4高温煅烧温度在700~800℃，最终产品冷却后温度120℃以下。
...【技术特征摘要】
1.一种耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，基于全氧燃烧熟料生产线和悬浮煅烧粘土系统的结合，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，全氧燃烧熟料生产线包括空分系统、全氧烧成系统、碳捕集系统、原料烘干系统和气体处理系统，空分系统与全氧烧成系统相连，全氧烧成系统与原料烘干系统相连，原料烘干系统之后连接气体处理系统，气体处理系统与碳捕集系统相连。
3.根据权利要求2所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，空分系统为低温分离、膜分离、psa法空分工艺设备中的任意一种。
4.根据权利要求2所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，全氧烧成系统为o2和co2烧成气氛，主要为3~5级旋风筒。
5.根据权利要求1所述的耦合全氧燃烧和悬浮煅烧的粘土活化工艺，其特征在于，悬浮煅烧粘土系统包括热风炉、悬浮煅烧炉、预热部分和冷却部分，热风炉连接在全氧烧成...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，郑现明，张超，王国民，陶瑛，郭永生，王志伟，申巧蕊，李润国，邓玉华，
申请(专利权)人：中材建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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