低CO

摘要

本发明公开了一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法，属于水泥生产设备技术领域，包括依次连通的烟室、回转窑、篦冷机，以及分解炉、二氧化碳捕集提纯系统、余热利用系统、多级纯氧预热器和多级空气预热器；篦冷机的高温区包括相互独立的第一冷却区、第二冷却区，第一冷却区与回转窑、三次风管连通，第二冷却区通过空气送风管与多级空气预热器连通，多级纯氧预热器与分解炉、空气送风管、二氧化碳捕集提纯系统连通，多级空气预热器与分解炉、烟室、余热利用系统连通，空气送风管内能够形成低CO

说明书

技术领域

本发明涉及水泥生产设备技术领域，特别是涉及一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法。

背景技术

当前水泥生产工艺普遍采用的是水泥窑烧成系统，水泥窑烧成系统具体由冷却机、燃烧器、回转窑、旋风预热器和连接风管等组成。其中，生料在旋风预热器中预热升温，然后在分解炉内分解，部分燃料在分解炉内燃烧为生料分解提供所需的热量，分解后的热生料送至回转窑内在另一部分燃料煅烧下热生料转化成水泥熟料，随后水泥熟料被送至冷却机内，在冷却机内通入的大量空气冷却下逐渐降至合适的温度，而换热后的高温空气被送至旋风预热器中对生料进行预热，以进行下一个循环，直至完成水泥熟料生产。伴随着水泥熟料煅烧过程中，系统内会产生大量的CO

目前水泥行业对于CO

发明内容

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种低CO2分压环境水泥烧成系统及水泥熟料制备方法，系统中两个相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器在分别与相互独立的第一冷却区、第二冷却区连通，多级纯氧预热器的多级纯氧热生料出料口与空气送风管连通，多级空气预热器的多级空气热生料出料口与烟室连通，使空气送风管内的高温空气能够形成一个具有低CO

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种低CO

所述烟室、所述回转窑以及所述篦冷机依次连通；

所述多级纯氧预热器包括多级纯氧总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级纯氧总生料出料口、与所述分解炉的出风口连通的多级纯氧总进风口、与所述二氧化碳捕集提纯系统连接的多级纯氧总出风口以及多级纯氧热生料出料口；

所述多级空气预热器包括多级空气总生料进料口、与所述分解炉的进料口连通的多级空气总生料出料口、多级空气总进风口、与所述余热利用系统连接的多级空气总出风口以及与所述烟室连通的多级空气热生料出料口；

所述篦冷机的高温区包括通入纯氧的第一冷却区、通入空气的第二冷却区，所述第一冷却区、所述第二冷却区从所述篦冷机的进料口到出料口依次设置且相互独立，所述第一冷却区与所述回转窑的进风口连通，且所述第一冷却区通过三次风管与所述分解炉的进风口连通，所述第二冷却区与所述多级空气总进风口通过空气送风管连通，所述多级纯氧热生料出料口与所述空气送风管连通。

优选地，所述篦冷机的中低温区包括通入空气的第三冷却区，所述第三冷却区与低温废气利用系统连通。

优选地，所述多级纯氧总出风口与所述二氧化碳捕集提纯系统之间设置有热量交换器。

优选地，所述余热利用系统出气口连通有原料燃料烘干系统，所述热量交换器与所述原料燃料烘干系统连通。

优选地，所述多级纯氧预热器包括依次连通的A1旋风分离器、A2旋风分离器、A3旋风分离器、A4旋风分离器、A5旋风分离器和A6旋风分离器，所述多级纯氧总生料进料口、所述多级纯氧总出风口设置在所述A1旋风分离器上，所述多级纯氧总生料出料口设置在所述A5旋风分离器上，所述多级纯氧总进风口、所述多级纯氧热生料出料口设置在所述A6旋风分离器上。

优选地，所述A1旋风分离器包括并联设置的A11旋风分离器和A12旋风分离器。

优选地，所述多级空气预热器包括依次连通的B1旋风分离器、B2旋风分离器、B3旋风分离器、B4旋风分离器、B5旋风分离器以及B6旋风分离器，所述多级空气总生料进料口、所述多级空气总出风口设置在所述B1旋风分离器上，所述多级空气总生料出料口设置在所述B5旋风分离器上，所述多级空气总进风口、所述多级空气热生料出料口设置在所述B6旋风分离器上。

优选地，所述B1旋风分离器包括并联的B11旋风分离器和B12旋风分离器。

优选地，所述分解炉的中部设有第一进料口、第三进料口，所述分解炉的底部设有第二进料口、第四进料口，所述第一进料口、所述第二进料口与所述多级纯氧总生料出料口连通，所述第三进料口、所述第四进料口与所述多级空气总生料出料口连通。

10.一种水泥熟料制备方法，包括以下步骤：

S1、将生料送入所述多级纯氧预热器内，生料在所述多级纯氧预热器内与所述分解炉产生的高温烟气进行换热分离，并得到预热后的生料；

S2、预热后的生料从所述多级纯氧预热器进入到所述分解炉内，所述分解炉内燃料燃烧释放出大量热量供生料分解，并得到热生料；

S3、所述热生料跟随所述分解炉内的高温烟气进入到所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器，所述高温烟气对通入所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，所述高温烟气携带的热生料分离并通过所述多级纯氧预热器的最下一级旋风分离器进入所述空气送风管，并通过所述空气送风管进入所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器，然后热生料分离并从所述多级空气预热器的最下一级旋风分离器进入回转窑，在回转窑内煅烧形成水泥熟料；

S4、所述水泥熟料由所述回转窑出口进入篦冷机，并依次经过第一冷却区和第二冷却区进行换热，所述第一冷却区内换热后的高温纯氧分别通入所述回转窑内和所述分解炉内供燃料燃烧，所述分解炉内燃烧时产生高温烟气，所述高温烟气对所述多级纯氧预热器内的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温烟气从所述多级纯氧预热器排入所述二氧化碳捕集提纯系统中；所述第二冷却区内换热后的高温空气通入所述空气送风管内，所述空气送风管内的高温空气将热生料携带进入所述多级空气预热器中，所述高温空气中携带的热生料分离并从所述多级空气预热器进入回转窑内，与此同时向所述多级空气预热器内通入生料，所述高温空气对通入所述多级空气预热器的生料进行预热，与生料换完热后的所述高温空气从所述多级空气预热器排入所述余热利用系统中；

S5、所述多级纯氧预热器内、所述多级空气预热器内的预热完的生料均通入所述分解炉内进行分解，然后重复S1至S4步骤直至完成水泥熟料所需量。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1.本发明中设置了两列相互独立的多级纯氧预热器和多级空气预热器，同时将篦冷机的高温区划分为两个相互独立的第一冷却区和第二冷却区，第一冷却区通过分解炉、回转窑与多级纯氧预热器连通形成纯氧通路，第二冷却区通过空气送风管与多级空气预热器连通形成空气通路，同时多级纯氧预热器的多级纯氧热生料出料口与空气送风管连通，多级空气预热器的多级空气热生料出料口与回转窑连通，经过分解炉生成的热生料通入多级纯氧预热器中，并通过多级纯氧热生料出料口通入空气送风管中，刚从第二冷却区换热排出的高温空气内部CO

2.本发明中篦冷机的中低温区还设有第三冷却区，虽然中低温区内的水泥熟料的温度大幅降低，导致换热后的空气的温度不足以用于对生料进行预热，但是直接排入大气无疑是一种浪费，因此将第三冷却区与低温废气利用系统连通，有利于提高换热后的空气热量的利用率。

3.本发明中多级纯氧预热器与二氧化碳捕集提纯系统之间设置有热量交换器，虽然烟气与生料进行了换热，但烟气仍具有较高的热量，因此直接通入二氧化碳捕集提纯系统，一方面不利于二氧化碳捕集提纯，另一方面也无疑浪费了烟气的剩余热量，而热量交换器，可以将烟气剩余的高温也充分利用上，然后换热后的热量可通入其他热量利用系统中。

4.本发明中余热利用系统出气口连通有原料燃料烘干系统，高温空气在与余热利用系统换热后，实际仍残有较高温度，这部分空气直接排入空气无疑是一种浪费，因此将其通入原料燃料烘干系统中，可对原料和燃料进行先一步的预热，对降低后续设备对原料和燃料的加热成本，同时将热量换热器与原料燃料烘干系统连通，热量换热器中出来的热空气，也可用于对原料和燃料的预热，仍是利用在了水泥熟料烧成系统中，而非其他去处，继而降低水泥烧成系统的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为低CO

图2为低CO

附图标记说明：1、烟室；2、回转窑；3、篦冷机；4、分解炉；5、多级纯氧预热器；6、多级空气预热器；7、二氧化碳捕集提纯系统；8、余热利用系统；9、低温废气利用系统；10、热量交换器；11、原料燃料烘干系统；12、制氧设备；13、鼓风机；14、生料供料设备；15、A11旋风分离器；16、A12旋风分离器；17、A2旋风分离器；18、A3旋风分离器；19、A4旋风分离器；20、A5旋风分离器；21、A6旋风分离器；22、B11旋风分离器；23、B12旋风分离器；24、B2旋风分离器；25、B3旋风分离器；26、B4旋风分离器；27、B5旋风分离器；28、B6旋风分离器；29、空气送风管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种低CO

烟室1、回转窑2以及篦冷机3依次连通；

多级纯氧预热器5包括多级纯氧总生料进料口、多级纯氧总生料出料口、多级纯氧总进风口、多级纯氧总出风口以及多级纯氧热生料出料口；其中多级纯氧总生料进料口与生料供料设备14连通，通过生料供料设备14可对多级纯氧预热器5进行生料的提供；多级纯氧总生料出料口与分解炉4的进料口连通，多级纯氧预热器5内预热后的生料通过多级纯氧总生料出料口送至分解炉4中进行分解并生成热生料；分解炉4的出风口与多级纯氧总进风口连通，热生料伴随着分解炉4内产生的高温烟气，从分解炉4的出风口进入到多级纯氧总进风口内，继而进入多级纯氧预热器5中，高温烟气会对多级纯氧预热器5内的生料进行预热，多级纯氧总出风口与二氧化碳捕集提纯系统7进行连通，换热后的烟气通过多级纯氧总出风口进入二氧化碳捕集提纯系统7内进行提纯回收；

多级空气预热器6包括多级空气总生料进料口、多级空气总生料出料口、多级空气总进风口、多级空气总出风口以及多级空气热生料出料口；其中多级空气总生料出料口与分解炉4的进料口连通，多级空气总出风口与余热利用系统8连通，经过与多级空气预热器6换热后的高温空气，通入余热利用系统8中可再次利用；

篦冷机3的高温区包括相互独立的第一冷却区、第二冷却区，第一冷却区、第二冷却区从篦冷机3的进料口到出料口依次设置，第一冷却区与回转窑2的进风口连通，且第一冷却区通过三次风管与分解炉4的进风口连通，第一冷却区与制氧设备12连通，通过制氧设备12可向第一冷却区通入纯氧对篦冷机3内的水泥熟料进行冷却，换热后的高温纯氧，一部分随着二次风通通入回转窑2中，一部分跟随三次风通入分解炉4中，供回转窑2、分解炉4中的燃料进行燃烧，由于通入的是纯氧，没有CO

多级纯氧预热器5中的多级纯氧热生料出料口与空气送风管29连通，多级空气预热器6中的多级空气热生料出料口与烟室1连通，鼓风机13将大量空气送入第二冷却区内与水泥熟料换热，换热后的高温空气通过空气送风管29、多级空气总进风口进入多级空气预热器6中，与此同时从分解炉4进入到多级纯氧预热器5中的热生料，通过多级纯氧热生料出料口排入空气送风管29中，并被空气送风管29中通入的高温空气一同带入多级空气预热器6中，刚从篦冷机3中换热出的高温空气，其内部CO

本实施例中，如图1至图2所示，篦冷机3的中低温区包括通入空气的第三冷却区，第三冷却区与第一冷却区、第二冷却区均不连通，第三冷却区与鼓风机13连通管。第三冷却区主要是对中温区和低温区内的水泥熟料进行冷却，水泥熟料在经过篦冷机3前端的第一冷却区、第二冷却区的冷却，温度实际已经降低了不少，因此第三冷却区内换热后的空气热量不足，因此并不通入多级空气预热器6，但也并不直接排放，而是通入低温废气利用系统9中，以避免这部分热量的浪费，提高换热后的空气热量利用率。

如图1所示，本实施例中，多级纯氧总出风口与二氧化碳捕集提纯系统7之间设置有热量交换器10，虽然高温烟气与生料进行换热后，损失了一部分热量，但实际上换热后的烟气扔具有不少热量，一方面高温烟气不利于CO

进一步，本实施例中，余热利用系统8出气口连通有原料燃料烘干系统11，经过余热利用系统8利用后的中低温空气，可以通入原料燃料烘干系统11中，对原料、燃料进行初步的预热，有利于后续的水泥熟料烧成使用，降低设备的能耗。同时热量交换器10也与原料燃料烘干系统11连通，冷空气进入热量交换器10内进行换热，换热后的热空气从热量交换器10直通入原料燃料烘干系统11中，充分利用了高温烟气最后的热量。

本实施例中，如图1至图2所示，多级纯氧预热器5采用了六级预热器，包括依次连通的A1旋风分离器、A2旋风分离器17、A3旋风分离器18、A4旋风分离器19、A5旋风分离器20和A6旋风分离器21。

其中多级纯氧总生料进料口、多级纯氧总出风口设置在A1旋风分离器上，A1旋风分离器的生料出料口与A2旋风分离器17的生料进料口连通，A1旋风分离器的进风口与A2旋风分离器17的出风口连通；

A2旋风分离器17的生料出料口与A3旋风分离器18的生料进料口连通，A2旋风分离器17的进风口与A3旋风分离器18的出风口连通；

A3旋风分离器18的生料出料口与A4旋风分离器19的生料进料口连通，A3旋风分离器18的进风口与A4旋风分离器19的出风口连通；

A4旋风分离器19的生料出料口与A5旋风分离器20的生料进料口连通，A4旋风分离器19的进风口与A5旋风分离器20的出风口连通，多级纯氧总生料出料口设置在A5旋风分离器20上，多级纯氧总生料出料口与分解炉4的进料口连通；

A5旋风分离器20的进风口与A6旋风分离器21的出风口连通，多级纯氧总进风口、多级纯氧热生料出料口设置在A6旋风分离器21上，多级纯氧总进风口与分解炉4的出风口连通，多级纯氧热生料出料口与空气送风管29连通。

进一步，本实施例中，A1旋风分离器包括并联设置的A11旋风分离器15和A12旋风分离器16，A11旋风分离器15和A12旋风分离器16均与生料供料设备14连通，以提高生料的进料量和进料速度。

本实施例中，如图1至图2所示，多级空气预热器6采用了六级预热器，包括依次连通的B1旋风分离器、B2旋风分离器24、B3旋风分离器25、B4旋风分离器26、B5旋风分离器27和B6旋风分离器28。

其中多级空气总生料进料口、多级空气总出风口设置在B1旋风分离器上，B1旋风分离器的生料出料口与B2旋风分离器24的生料进料口连通，B1旋风分离器的进风口与B2旋风分离器24的出风口连通；

B2旋风分离器24的生料出料口与B3旋风分离器25的生料进料口连通，B2旋风分离器24的进风口与B3旋风分离器25的出风口连通；

B3旋风分离器25的生料出料口与B4旋风分离器26的生料进料口连通，B3旋风分离器25的进风口与B4旋风分离器26的出风口连通；

B4旋风分离器26的生料出料口与B5旋风分离器27的生料进料口连通，B4旋风分离器26的进风口与B5旋风分离器27的出风口连通，多级空气总生料出料口设置在B5旋风分离器27上，多级空气总生料出料口与分解炉4的进料口连通；

B5旋风分离器27的进风口与B6旋风分离器28的出风口连通，多级空气总进风口、多级空气热生料出料口设置在B6旋风分离器28上，多级纯氧总进风口通过空气送风管29与篦冷机3的第二冷却区连通，多级空气热生料出料口与烟室1连通。

进一步，本实施例中，B1旋风分离器包括并联设置的B11旋风分离器22和B12旋风分离器23，B11旋风分离器22和B12旋风分离器23均与生料供料设备14连通，以提高生料的进料量和进料速度。

本实施例中，如图1至图2所示，分解炉4的中部设有第一进料口、第三进料口，分解炉4的底部设有第二进料口、第四进料口，第一进料口、第二进料口与多级纯氧预热器5的多级纯氧总生料出料口连通，第三进料口、第四进料口与多级空气预热器6的多级空气总生料出料口连通，从而根据分解炉4内部中部、底部的温度场状况进行分开供料。

本实施例提供了一种水泥熟料制备方法，如图1至图2所示，包括以下步骤：

S1、将生料送入多级纯氧预热器5内，生料在多级纯氧预热器5内与分解炉4产生的高温烟气进行换热分离，并得到预热后的生料；

S2、预热后的生料从多级纯氧预热器5的多级纯氧总生料出料口进入到分解炉4内，分解炉4内的燃料燃烧释放出大量热量供生料分解，并得到热生料；

S3、热生料跟随分解炉4内的高温烟气，通过分解炉4的出风口以及多级纯氧预热器5的多级纯氧总进风口，进入到多级纯氧预热器5内，高温烟气和热生料分离，高温烟气对通入多级纯氧预热器5内的生料进行预热，分离高温烟气的热生料并通过多级纯氧预热器5的多级纯氧热生料出料口进入空气送风管29内，在空气送风管29内的高温空气带动下送入多级空气预热器6内，然后热生料分离并从多级空气预热器6内进入烟室1，然后通入回转窑2中，在回转窑2内煅烧形成水泥熟料；

S4、水泥熟料由回转窑2出口进入篦冷机3，并依次经过第一冷却区和第二冷却区进行换热，第一冷却区内换热后的高温纯氧一部分通过二次风通入回转窑2内供燃料燃烧，回转窑2内燃料燃烧和部分生料分解形成的窑气通过烟室1进入分解炉4内，另一部分高温纯氧通过三次风直接进入分解炉4内供燃料燃烧，并产生高温烟气，高温烟气对多级纯氧预热器5内的生料进行预热，与生料换完热后的高温烟气从多级纯氧预热器5的多级纯氧总出风口排入二氧化碳捕集提纯系统7中进行提纯和回收；

第二冷却区内换热后的高温空气通入空气送风管29中，空气送风管29内的高温空气将从多级纯氧预热器5的多级纯氧热生料出料口排出的热生料携带进入多级空气预热器6中，高温空气中携带的热生料分离并从多级空气预热器6进入烟室1中，继而通入回转窑2内，与此同时向多级空气预热器6内通入生料，高温空气对通入多级空气预热器6的生料进行预热，与生料换完热后的高温空气从多级空气预热器6排入余热利用系统8中；

S5、多级纯氧预热器5内、多级空气预热器6内的预热完的生料均通入分解炉4内进行分解，然后重复S1至S4步骤直至完成水泥熟料所需量。

本实施例中，通入第三冷却区内的空气在与水泥熟料换热后，直接通入低温废气利用系统9中进行换热利用。

本实施例中，从多级纯氧预热器5多级纯氧总出风口排出的烟气，与通入热量交换器10内的冷空气进行换热，换热后的烟气继续通入二氧化碳捕集提纯系统7中进行提纯和收集。

本实施例中，从多级空气预热器6多级空气总出风口排出的空气，进入余热利用系统8之后进行换热，换热后的中低温空气进入原料燃料烘干系统11内，对原料、燃料进行预热，冷空气进入热量交换器10内换热形成热空气，热空气也通入原料燃料烘干系统11内供余热利用。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。