新型干法水泥窑捕集减排二氧化碳.doc

《新型干法水泥窑捕集减排二氧化碳.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新型干法水泥窑捕集减排二氧化碳.doc（15页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、新型干法水泥窑捕集减排二氧化碳摘要介绍了全套外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿物质生产工艺及装备的技术原理、技术组成、可应用领域及生产特点，以5 000 t/d水泥熟料新型干法窑拟建年减排5万t CO2为例，给出了全套具体方案、相关参数及对水泥窑的影响；介绍了目前常规的CO2捕集纯化技术存在的问题、CO2产品的主要用途等。利用外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿物质生产工艺及装备技术，采用2.8 m56 m的外燃式旋窑，可以生产高品质MgO粉、食品级液态CO2、食品级固态CO2（干冰）及余热发电。经一年多的生产考核运行，达到了预期目的。1 外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿物质基本技术原理及生产实景利用石灰石（CaCO

2、3）、菱镁石（MgCO3）、白云石（CaMg（CO3）2）或其他碳酸盐固体矿物质原料在一定温度下（分解温度需在910 以下）可以分解成为CO2气体及石灰（CaO）产品、氧化镁粉（MgO）产品、镁钙（或钙镁）粉产品或其他碳酸盐固体矿物质分解后形成不含CO2的固体物料（产品）的特点，在加热分解上述矿物质原料所需的燃料燃烧（火焰及烟气）不与物料接触的条件下，形成CO2气体及不含CO2的固体物料（产品）。采用旋窑加热分解上述矿物质原料，燃料燃烧在窑外，矿物质原料分解产生CO2在窑内完成，CO2气体自窑内抽出后进一步加工成为CO2产品，矿物质原料分解后产生CaO、MgO等产品。外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿

3、物质基本技术原理见图1，外燃式高温煅烧碳酸镁矿石旋窑实景见图2，氧化镁粉降温及CO2气体冷却、净化装置见图3，CO2气体液化装置见图4，CO2气体液化、固化车间见图5，液态CO2固化（干冰）装置见图6，食品级固态CO2（棒状）见图7。2 技术组成、应用领域及生产特点2.1 技术组成全套外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿物质生产工艺及装备见图8。外燃式旋窑高温煅烧碳酸盐矿物质生产工艺及装备技术组成如下：第部分外燃式旋窑：包括外燃式旋窑本体、窑本体支撑及传动装置。第部分CO2气体高效收尘装置：包括CO2气体二级收尘装置、三级收尘装置。第部分窑尾喂料系统：包括预热器式给料仓，或预热器式给料仓+高温烟气余热锅

4、炉（SP余热锅炉），或高温烟气余热锅炉（SP余热锅炉），根据项目具体情况确定。第部分窑头高温固体物料（产品）出料系统：包括气力输送+高温固体物料余热锅炉（GTB余热锅炉），或高温固体物料余热锅炉（GTB余热锅炉），或高温固体物料冷却机+高温固体物料冷却机废气余热锅炉（AQC余热锅炉）+产品回收装置，根据项目具体情况确定。第V部分CO2气体密封、冷却系统：包括CO2气体高温粉尘分离器+高温高粉尘CO2气体空气预热器，或CO2气体高温粉尘分离器+高温高粉尘CO2气体空气预热器+高温高粉尘CO2余热锅炉（FSP余热锅炉），或高温高粉尘CO2余热锅炉（FSP余热锅炉），根据项目具体情况确定。2.2 应

5、用领域全套技术可以应用于如下行业：（1）捕集纯化（减排）水泥窑CO2及窑尾废气脱硫。将喂入水泥窑窑尾预热器的生料分出一部分喂入外燃式旋窑，利用外燃式旋窑将生料内的CaCO3（石灰石）在外燃窑内分解，分解后产生的高纯度、高品质CO2气体自外燃窑内抽出后进一步加工形成液态或固态CO2产品，产生的CaO与生料中不能分解的其他成分物料混合的高温物料（以下简称“低品位石灰粉产品”）再经水泥窑窑尾烟室直接喂入水泥窑继续生产水泥熟料。根据需要生产的CO2产品量（CO2减排量）确定需自喂入水泥窑窑尾预热器的生料中分出喂入外燃式旋窑的生料量。当水泥窑窑尾废气需要脱硫时，外燃式旋窑产生的低品位石灰粉产品可以与喂入

6、水泥窑窑尾预热器的生料一起喂入水泥窑窑尾预热器（不再经水泥窑窑尾烟室直接喂入水泥窑），实现水泥窑尾废气脱硫。（2）生产高品质CaO粉、MgO粉、MgO+CaO粉产品及捕集纯化（减排）CO2。CaO粉（石灰）、MgO粉、MgO+CaO粉产品分别由石灰石（CaCO3）、菱镁石（MgCO3）及白云石（CaMg（CO3）2）煅烧产生，由于其分解温度相近，均可采用本项技术及装备。将矿石破碎成200 m5 mm的粉体颗粒，经外燃式旋窑加热后形成高品质CaO粉（石灰）、MgO粉、MgO+CaO粉产品、高纯度CO2气体，CO2气体经进一步加工后形成液态或固态CO2产品。（3）煅烧其他碳酸盐固体矿物质原料（如铝

7、矾土等），将碳酸盐固体矿物质破碎成200 m 5 mm的粉体颗粒，经外燃式旋窑加热后形成不含CO2的固体物料（产品）及高品质、高纯度CO2气体。CO2气体经进一步加工后形成液态或固态CO2产品。生产的液态或固态CO2产品可以用于冷采石油（页岩油等）、混凝土搅拌、农业气肥、焊接保护等，可以实现大量CO2减排的目标。（4）其他应用领域（如加热油砂、油页岩，生产油气等）有待于进一步开发。2.3 生产特点2.3.1 环保环保主要表现在：（1）尾矿回收利用：在某些特定的情况下（如CaO、MgO、钙镁粉生产），利用现有的其他技术建成的相关产品生产线由于对矿石粒度的要求，产生大量的小颗粒或粉体矿石原料尾矿。

8、其一方面造成环保问题，另一方面造成资源浪费。利用本项技术的生产线，可以完全回收利用这些尾矿，生产的产品可以为粉体，也可以压制成相应的颗粒（或块状），其形状、尺寸、颗粒强度可以满足下游生产线的要求。（2）废气、废渣、废水、粉尘：生产线需要的燃料为煤气。由于燃烧室燃烧温度相对较低（8501 150 ）、烟气不与物料接触即不含粉尘（与利用现有的其他技术建成的相关产品生产线排放的废气不同），因此烟气便于脱硝、降温（回收余热）、脱硫，达到环保标准后排放。当为水泥窑捕集纯化CO2项目时，高温烟气直接通入水泥窑尾分解炉，除降低水泥窑煤耗外，烟气的脱硝、脱硫可以利用水泥窑系统的脱硝、脱硫装置。如果生产需要的煤

9、气为自制，则煤气发生炉会产生很少量的废气、含酚废水、炉渣、煤焦油。废气及含酚废水可以并入燃烧室煤气燃烧废气与其一同处理，炉渣及煤焦油积攒到一定量后可以运至水泥生产厂用作水泥生产用原料、燃料。矿石、煤的破碎、输送转运及外燃窑生产的固体物料（产品）输送转运过程会有少量含尘废气产生，经收尘器收尘达到废气排放标准后排放，收尘器收下的粉尘回到各自物料中，不对外排放。生产过程中不产生其他废水。（3）捕集纯化及减排CO2。该技术在生产常规固体物料（产品）的同时，还生产（为矿石直接分解产生）附加产品食品级液态、固态CO2，附加CO2产品的销售、使用，可以提高投资效益及实现大量减排CO2的目标。2.3.2 节能

10、相关生产线的燃料消耗及电耗低于利用现有的其他技术建成的相关产品生产线，同时由于可以全部回收生产过程中产生的余热，其产品的综合能耗远低于利用现有的其他技术建成的相关产品生产线。2.3.3 产能大、产品质量高外燃式旋窑为连续式生产，相比于利用现有技术建成的相关产品生产线，单条外燃式旋窑产能要大很多。由于在煅烧过程中矿石原料与火焰不接触，因此，生产出的产品活性高（矿石原料不会过烧，也不会烧不好如氧化镁产品，其碘活性可达160、柠檬酸可达7 S）、纯度高（燃料中的杂质不会混入产品中，也不会有过烧的矿石原料混入产品中），可提高下游产品质量。也是由于矿石在煅烧过程中物料与火焰不接触，因此，生产出的CO2气

11、体为矿物直接分解，纯度高，有害物成分低，无需再提纯、去除有害物即可生产出食品级液态CO2或干冰等。2.3.4 生产成本低由于可以利用尾矿，同时可以全部回收利用生产过程中产生的余热，加之CO2气体的回收利用（变废为产品）及生产的连续性、产品质量等因素，使得本技术生产成本低。3 应用于水泥窑CO2减排及窑尾废气脱硫3.1 一般工艺系统组成根据水泥熟料生产线的工艺流程，利用本项技术为水泥熟料生产线配套建设水泥窑捕集纯化（减排）CO2及窑尾废气脱硫项目的工艺组成包括：（1）矿石储存及原料制备系统：直接利用水泥线生料粉磨系统生产的生料粉（或石灰石粉），不再考虑设置该系统。（2）外燃式旋窑系统：包括预热器

12、式给料仓、窑尾喂料及密封装置、外燃式旋窑本体、窑头高温出料及抽取CO2气密封装置、外燃式旋窑燃烧室。（3）外燃式旋窑出料系统：包括CaO与生料中不能分解的其他成分物料混合的高温固体物料（高温低品位石灰粉产品）仓、气力输送、入水泥窑窑尾烟室系统（即直接喂入水泥窑，继续生产水泥熟料）。当窑尾废气需要脱硫时，高温低品位石灰粉产品与生料一起喂入水泥窑窑尾预热器（不再经烟室喂入），实现窑尾废气脱硫的目的。（4）CO2气体处理系统：包括高温粉尘分离装置、空气预热器装置、至燃烧室空气输送系统、二级及三级收尘（石灰粉）及回灰装置。（5）CO2气体液化、固化系统：包括液化系统、液态CO2储存罐、固化装置。（6）

13、外燃窑废气处理系统：包括燃烧室高温烟气管道系统、烟气脱硝装置、预热器式给料仓、烟气自预热器式给料仓至入水泥窑窑尾分解炉系统。（7）煤气制备系统：直接利用水泥生产线燃煤储存、破碎系统，本项目仅设置煤的筛分装置。考虑水泥窑临时或较长时间停窑而外燃窑不希望经常停窑：设置备用生料及石灰石粉库（简称“原料粉”），利用水泥线生料粉磨系统的富余生产能力，在备用原料粉库中备存水泥窑临时停窑时外燃式旋窑生产用原料粉。当水泥窑长时间停窑时，利用水泥线生料粉磨系统粉磨原料粉送入备用原料粉库供外燃式旋窑继续生产低品位石灰粉产品。水泥窑恢复生产时，低品位石灰粉产品继续用于水泥熟料生产；或水泥窑生料粉磨系统仅粉磨石灰石粉

14、送入备用原料粉库供外燃式旋窑继续生产高品位石灰粉产品。设置备用低品位石灰粉产品库，储存水泥窑停窑时外燃式旋窑生产的低品位石灰粉产品或高品位石灰粉产品。由于外燃式旋窑出料为高温低品位石灰粉产品，考虑水泥窑停窑，需设置备用高温固体物料降温装置余热锅炉（GTB余热锅炉）。由于外燃式旋窑燃烧室排出的煤气燃烧废气经预热器式给料仓后温度仍为700 以上，考虑水泥窑停窑，需设置备用高温烟气降温装置余热锅炉（SP余热锅炉）。燃烧室高温烟气在进入预热器式给料仓前已脱硝，燃烧用煤气已经脱硫，出SP余热锅炉的烟气可以经水泥窑窑尾烟囱直接排放。3.2 应用于5 000 t/d生产线年捕集纯化（减排）5万t CO2及窑

15、尾废气脱硫项目时的情况3.2.1 工艺系统组成及参数分布5 000 t/d生产线年捕集纯化（减排）5万t CO2及窑尾废气脱硫工艺系统组成及参数分布见图9。3.2.2 基本设计条件基本设计条件（与减排CO2项目相关的水泥窑运行基本技术参数）见表1。3.2.3 项目基本技术参数（1）系统运转率：与水泥窑联合运行270 d；项目独立运行60 d。（2）生料粉及石灰石粉消耗量：与水泥窑联合运行生料消耗38.0 t/h；项目独立运行石灰石粉消耗32.3 t/h。（3）原煤消耗量：与水泥窑联合运行5.4 t/h；项目独立运行5.0 t/h。（4）用电功率：与水泥窑联合运行2 100 kW；项目独立运行2

16、 250 kW。（5）消耗水量：与水泥窑联合运行11 t/h，主要为水泥窑现有余热电站提高发电能力后增加的用水量。项目独立运行26 t/h，主要为余热电站用水量。（6）固体物料产量：低品位CaO粉（CaO含量59%）26.4 t/h，与水泥窑联合运行，入窑尾烟室或入窑尾C1级预热器生产水泥熟料同时窑尾废气脱硫；高品位CaO粉（CaO含量75%）20.7 t/h，项目独立运行，可直接销售，产品标准煤耗192 kg/t，余热发电能力148.7 kWh，综合能耗远低于目前利用其他技术建成的生产线。（7）液态CO2产品产量：水泥窑联合运行10.4 t/h，项目独立运行10.4 t/h，年总产量8.25万t。（8）固