【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水泥制造，尤其是涉及一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统及方法。
技术介绍
1、环境污染和能源短缺问题正推动全球加速向低碳化和能源清洁化转型。在这一背景下，多能互补互济、多源协同优化的综合能源系统（integratedenergysystem,ies）成为解决能源供需矛盾、提升能源转换效率的关键研究领域。
2、水泥工业是全球碳排放的主要来源之一，占全球碳排放量的7%-8%。其中，约9%的碳排放来自外购电力，而国内电力结构中火电占电力供给的71%。随着政策法规的日益严格，水泥行业面临的降碳压力不断增大。因此，利用可再生能源替代部分外购电力以减少碳排放已成为一种趋势。
3、碳捕集、利用与封存（ccus）技术被视为全球减排行动的关键技术途径，尤其在水泥行业具有广阔的应用前景。目前，主流的碳捕集技术主要分为三类：燃烧前、燃烧中（富氧燃烧）和燃烧后捕集。富氧燃烧碳捕集技术涉及使用高浓度氧气和二氧化碳的混合气体替代空气，在窑炉内与煤粉等燃料进行燃烧反应。氧气通常通过工业级空分装置获得，而二氧化碳则通过烟气循环从窑炉排放的烟气中回收。通过连续的二氧化碳循环，烟气中的二氧化碳浓度逐渐增加。富氧燃烧相较于空气燃烧具有诸多优势，如提高火焰温度和加热效率，以及减少排烟量和热损失。然而，富氧燃烧需要创建高氧环境，这导致了高昂的制氧成本和大量电能消耗。
4、电转气技术在实际应用中分为电转氢气和电转甲烷两种类型，其中电转氢气是电转甲烷的前置反应。电转氢气的基本原理是通过电解水产生氢气和氧气。尽管电解水产生
5、目前，水泥行业采用的富氧燃烧碳捕捉技术面临效率低下、系统投资和运行成本高昂的问题。在工艺布局、制氧成本、适用装备的开发以及防漏风措施等方面，尚存在不足之处。此外，工业中传统的脱硝方法使用氨水，这带来了氨逃逸的风险，因此迫切需要探索一种适合在富氧燃烧烟气高co2分压条件下使用的脱硝技术。为了减少水泥工厂的碳排放，迫切需要建立一个能够实现多种能源互补、多源协同优化的综合能源系统。
技术实现思路
1、为了降低水泥生产过程中的制氧成本以及脱硝成本，本申请提供一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统。
2、第一方面，本申请提供的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统采用如下的技术方案：
3、一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，包括以下管道连接的系统或装置：
4、熟料烧成系统、高温风机、换热器一、收尘器、原料气净化系统、循环风机、除水装置、换热器二、密封系统、空压机装置、煤粉输送系统、清灰系统、输送风机、制氧制气系统、生料烘干系统、煤磨烘干系统、熟料库；
5、所述熟料烧成系统包括篦冷机、回转窑、窑头燃烧器、窑头罩、烟室、分解炉、窑尾燃烧器、各级预热器和压力铰刀；其中，所述篦冷机分为三个冷却区，分别为依次连接的第一冷却区、第二冷却区以及第三冷却区；所述各级预热器分为第一至第五级预热器，所述第一级预热器至所述第五级预热器依次连接；
6、所述压力铰刀连接第二级预热器与第一级预热器间的连接管道，所述第五级预热器连接所述分解炉，所述窑尾燃烧器设置于所述分解炉上；所述分解炉与所述烟室连接，所述烟室连接所述回转窑的一端，所述回转窑的另一端连接所述窑头罩和所述第一冷却区；所述窑头燃烧器设置于所述窑头罩上，所述窑头罩连接所述第一冷却区和所述分解炉；
7、所述第一级预热器、所述高温风机、所述换热器一、所述收尘器和所述循环风机依次连接，所述收尘器分别连接所述原料气净化系统和所述循环风机，所述循环风机分别连接所述除水装置和烟囱，所述除水装置分别连接所述换热器二、所述密封系统、所述第一冷却区以及所述第二冷却区；
8、所述换热器二分别连接所述空压机装置、所述输送风机和所述煤粉输送系统，所述空压机装置连接所述清灰系统，所述输送风机分别连接所述窑头燃烧器和所述窑尾燃烧器；所述煤粉输送系统分别连接所述窑头燃烧器和所述窑尾燃烧器；所述第二冷却区连接所述分解炉与所述第五级预热器之间的连接管道，所述第三冷却区分别连接所述生料烘干系统和所述煤磨烘干系统；
9、所述原料气净化系统包括吸收塔、scr装置、换热器三、变压吸附装置、排风机、热风装置、再生塔和硫回收装置；
10、所述制氧制气系统包括风力-光伏发电系统、ch4储罐、甲烷化装置、电转气装置、储氧罐和制氧装置，所述风力-光伏发电系统分别连接所述电转气装置、所述甲烷化装置和所述制氧装置，所述制氧装置分别连接所述储氧罐和所述窑头燃烧器、所述窑尾燃烧器、所述第一冷却区，所述储氧罐分别连接所述窑头燃烧器、所述窑尾燃烧器和所述第一冷却区；所述电转气装置分别连接所述储氧罐、所述甲烷化装置、所述窑头燃烧器、所述窑尾燃烧器、所述ch4储罐和所述原料气净化系统，所述ch4储罐连接所述窑尾燃烧器、所述scr装置、所述热风装置及所述烟室出口；
11、所述分解炉出口设置有烟气分析装置，所述烟气分析装置用于计算获得分解炉出口的氮氧化物含量和cao含量，所述烟室出口处设有甲烷脱硝器。
12、通过采用上述技术方案，风力-光伏发电系统连同外部电网，共同为制氧装置和电转气装置提供所需的电力。制氧制气系统通过灵活调整各设备的输出计划和能量分配，实现对峰谷时段及风光资源强度的有效调度。在这一过程中，优先利用风力和光伏发电。
13、制氧装置所制得的o2进入储氧罐储存或直接输往窑头燃烧器、窑尾燃烧器、篦冷机第一冷却区利用。电转气装置把水电解生成o2和h2，其中o2进入储氧罐储存或直接输往窑头燃烧器、窑尾燃烧器、篦冷机第一冷却区利用。h2和来自原料气净化系统的高浓度co2进入甲烷化装置，在催化剂作用下发生甲烷化反应生成ch4，进入ch4储罐储存。
14、储氧罐的作用是实现氧气的跨时段使用。当风力和光伏发电系统输出功率较高时，它们提供的电力用于制氧装置和电转气装置，产生的氧气一部分被用于燃烧器和冷却区，剩余的则储存于储氧罐中。相反，当风力-光伏发电系统输出功率较低，无法满足系统对富氧运行的需求时，储氧罐将补充氧气差额。如果仍有不足，外部电网将介入补充供电以制氧。
15、ch4储罐使得甲烷得以在不同时间跨度内使用。储罐中的甲烷有四个用途：一部分作为辅助燃料，稳定地供给窑尾燃烧器，降低系统对煤粉的需求（此时甲烷主要用于燃烧，提供热量）；另一部分作为还原剂，输送到烟室出口的甲烷脱硝器，去除大部分氮氧化物（此时甲烷主要用于去除氮氧化物）；再一部分作为还原剂，送往scr装置，去除剩余的氮氧化物，以避免甲烷催化剂中毒（此时甲烷同样主要用于去除氮氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，包括以下管道连接的系统或装置：
2.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述密封系统（9）包括窑头密封装置（48）、窑尾密封装置（49）及系统各处经过改进的检修门、阀门、孔、盖；所述密封系统（9）还包括连接各密封点位的管路系统。
3.根据权利要求2所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑头密封装置（48）采用双层鱼鳞密封结构。
4.根据权利要求3所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑头密封装置（48）包括摩擦环（50）、密封罩（51）和若干密封片（52），所述摩擦环（50）设于所述回转窑（19）的外侧壁上，所述密封罩（51）连接于所述窑头罩（21）上；各所述密封片（52）分别层叠成双层鱼鳞状环形罩体，所述环形罩体的一端压设于所述摩擦环（50）上，另一端固定于所述密封罩（51）上，各所述密封片（52）、所述摩擦环（50）和所述密封罩（51）围合形成有隔离腔（53）；其中，所述密封罩（51）上
5.根据权利要求2所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑尾密封装置（49）采用压紧密封及鱼鳞密封双层密封结构。
6.根据权利要求5所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑尾密封装置（49）包括压紧密封固定端（57）、压紧密封转动端（58）、隔离罩（59）、若干鱼鳞片（60）和接触环（61），所述压紧密封固定端（57）和所述压紧密封转动端（58）接触部分形成摩擦副（70），构成压紧密封结构；所述隔离罩（59）设于烟室（22）侧壁上，各所述鱼鳞片（60）层叠成鱼鳞状环形罩体，且一端固定在所述隔离罩（59）上，另一端压设于所述接触环（61）上，所述接触环（61）设于所述压紧密封转动端（58）上，所述隔离罩（59）、所述鱼鳞片（60）、所述接触环（61）、所述压紧密封固定端（57）和所述压紧密封转动端（58）共同围成密封腔（62）。
7.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述收尘器（4）采用高箱披屋（64）结构，包括壳体（63）、披屋（64）、脉冲清灰装置（65）、双层检修门（66）和锁风阀（67），所述披屋（64）为封闭结构，且设于所述壳体（63）的上部，所述披屋（64）上设有若干所述双层检修门（66），所述双层检修门（66）中间形成封闭的分隔腔（69），所述壳体（63）的下部设有所述锁风阀（67）。
8.根据权利要求7所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述清灰系统（12）包括空气炮、脉冲清灰装置（65）及将连接各清灰点位的管路系统。
9.一种采用权利要求1-8任一所述的富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，包括以下管道连接的系统或装置：
2.根据权利要求1所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述密封系统（9）包括窑头密封装置（48）、窑尾密封装置（49）及系统各处经过改进的检修门、阀门、孔、盖；所述密封系统（9）还包括连接各密封点位的管路系统。
3.根据权利要求2所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑头密封装置（48）采用双层鱼鳞密封结构。
4.根据权利要求3所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑头密封装置（48）包括摩擦环（50）、密封罩（51）和若干密封片（52），所述摩擦环（50）设于所述回转窑（19）的外侧壁上，所述密封罩（51）连接于所述窑头罩（21）上；各所述密封片（52）分别层叠成双层鱼鳞状环形罩体，所述环形罩体的一端压设于所述摩擦环（50）上，另一端固定于所述密封罩（51）上，各所述密封片（52）、所述摩擦环（50）和所述密封罩（51）围合形成有隔离腔（53）；其中，所述密封罩（51）上设有循环气入口一（54）、循环气入口二（55）以及循环气出口（56）。
5.根据权利要求2所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征在于，所述窑尾密封装置（49）采用压紧密封及鱼鳞密封双层密封结构。
6.根据权利要求5所述的一种富氧燃烧耦合绿色能源生产水泥熟料的系统，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：马雷，李明，谢吉优，曹玉波，孙金亮，杨恒杰，杨红彩，孙锐，彭延松，杨超，康亚欣，赵亮，刘鑫昊，孙师然，
申请(专利权)人：北京凯盛建材工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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