CN105000811A - 一种基于co2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，包括：将石灰石原料送入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛内；将载气喷入窑膛内；将助燃气体供入；在当前窑膛的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；生石灰冷却至80℃~100℃后出料；冷却气体与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合进入另一窑膛对石灰石进行预热；预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，产生体积浓度大于95%的CO2气体；并流蓄热式石灰窑开始换向工作。本发明在制备高质量石灰的同时也得到高纯度的CO2气体。与现有工艺方法相比，消除了N2在系统内的循环，节省了用于加热N2的能量，并将烟气循环利用以达到提高产品附加值及节能降耗目标。
Description
技术领域
本发明涉及石灰窑生产工艺方法，特别涉及一种基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法。
背景技术
冶金工业中，在生产造渣材料生石灰时会产生大量的CO2。实际生产中，生产1吨生石灰就产生超过1吨的CO2，而熔炼1吨钢约需70 kg的生石灰。2014年中国粗钢产量约为8.2亿吨，则约需生石灰5700万吨，产生大于6000万吨的CO2。目前大多使用石灰窑来生产生石灰，但石灰窑排出来的废气中CO2的含量很低，如果要将CO2富集再循环利用，则还需花费很大一部分能源和资金，所以大多数企业选择直接排放，这就造成了一个很严重的环境问题。
目前国内并流蓄热式石灰窑生产大多使用压缩空气输送煤粉、助燃和产品冷却，产生的烟气中CO2浓度低（体积浓度10~14%）且烟气量大。由于回收烟气后分离低CO2含量的废气成本较高，所以大多企业将烟气直接排入大气，造成严重的大气污染和资源浪费。
发明内容
针对现有工艺方法存在的问题，本发明提供一种基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法。
本发明的技术方案是：
一种基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，包括以下步骤：
（1）在第一个燃烧周期，将石灰石原料从窑前石料仓输送至称量斗，石灰石原料经称量斗称量后装入料车内运至并流蓄热式石灰窑窑顶，进入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛内；
（2）并流蓄热式石灰窑的一个窑膛内的燃料喷枪插入到石灰石料柱内，载气载着燃料由燃料喷枪喷入窑膛内；
（3）通过助燃风机将助燃气体由并流蓄热式石灰窑窑顶供入，在助燃风机的抽力下助燃气体向下流动到燃烧带与燃料相遇，使燃料在燃料喷枪的喷口下方燃烧；
（4）在当前窑膛的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；
（5）在当前窑膛的燃烧带产生的生石灰由冷却风机供入的冷却气体进行冷却至80℃~100℃后出料；
（6）冷却气体被生石灰加热后上升到连接通道处，与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合通过连接通道进入另一窑膛并上升，经过燃烧带进入预热带对石灰石进行预热；
（7）预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，通过除尘净化，产生体积浓度大于95%的CO2气体，该CO2气体的一部分作为输送燃料的载气，另一部分作为由冷却风机供入冷却带的冷却气体，其余直接储存或制成干冰产品；
（8）第一个煅烧周期完成，并流蓄热式石灰窑内各种气流停止流动，并流蓄热式石灰窑开始换向工作，换向时间40 s ~50s，生石灰从并流蓄热式石灰窑的窑膛底部卸出。
步骤（3）所述助燃气体为氧气浓度>95%的富氧。
所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中30%~35%的CO2气体直接储存或制成干冰产品。
所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中5%~10%作为输送燃料的载气。
所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中55%~65%作为由冷却风机供入燃烧带的冷却气体。
有益效果：
本发明提供了基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，这种具有富集CO2功能的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法在制备高质量石灰的同时也得到高纯度的CO2气体。与现有的工艺方法相比，消除了N2在系统内的循环，节省了用于加热N2的能量，并将烟气循环利用以达到提高产品附加值及节能降耗等目标。
附图说明
图1为本发明实施例中采用的基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
实施例1
本实施例中基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑系统结构如图1所示，系统中的采用的除尘装置为袋式除尘器，燃料为煤粉。从排气口排出的烟气的粉尘浓度≤50mg/Nm3。
采用上述并流蓄热式石灰窑系统生产生石灰（CaO），生石灰日产量450吨，每天80个生产周期，每生产周期煤粉量240 kg ~270kg，助燃风过剩系数1.1~1.4。
基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，包括以下步骤：
（1）在第一个燃烧周期，将石灰石原料从窑前石料仓输送至称量斗，石灰石原料经称量斗称量后装入料车内运至并流蓄热式石灰窑窑顶，进入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛（窑膛1和窑膛2）内；
具体上料工艺：石灰石由地下受料仓，经过电振给料机送至大角度皮带，由大角度皮带将石灰石运至单层石料振筛进行筛分，其中碎石筛除至废石仓作为它用，合格的石灰石则通过振筛由溜槽到中间皮带，再由中间皮带至窑前石料仓。窑前仓的合格石灰石，经过窑前称量斗称量后，送入卷扬提升机料斗，由卷扬机将石灰石送至窑顶石料称量斗，再由一台振动机和可逆皮带机将石灰石送入设在两个窑筒上的旋转布料器，最后由布料器将石灰石送入窑炉。
（2）并流蓄热式石灰窑的一个窑膛（窑膛1）内的燃料喷枪插入到石灰石料柱内，载气载着燃料由燃料喷枪喷入窑膛内；
（3）通过助燃风机将氧气浓度>95%的富氧作为助燃气体由并流蓄热式石灰窑窑顶供入，在助燃风机的抽力下助燃气体向下流动到燃烧带与燃料相遇，使燃料在燃料喷枪的喷口下方燃烧；
（4）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；
（5）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带产生的生石灰由冷却风机供入的冷却气体进行冷却至80℃~100℃后出料；
窑膛1煅烧时，煤粉由燃料喷管喷入窑膛1内，CO2助燃气（输送燃料的载气）从窑顶喷入，两个窑膛的底部通入CO2冷却气（由冷却风机供入燃烧带的冷却气体），CO2冷却气将温度为1000℃~1150℃的高温CaO冷却至80℃~100℃。
（6）冷却气体被生石灰加热后上升到连接通道处，与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合通过连接通道进入另一窑膛（窑膛2）并上升，经过燃烧带进入预热带对石灰石进行预热；
（7）预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，通过除尘净化，产生体积浓度大于95%的CO2气体，该CO2气体的5%作为输送燃料的载气，65%作为由冷却风机供入冷却带的冷却气体，其余30%直接储存或制成干冰产品；
（8）第一个煅烧周期完成，并流蓄热式石灰窑内各种气流停止流动，并流蓄热式石灰窑开始换向工作，换向时间45s，生石灰从并流蓄热式石灰窑的窑膛底部卸出。
换向工作：助燃空气换向阀门改变位置，助燃空气释放阀门打开，冷却空气释放阀门打开，卸料闸板打开。
原日石灰450吨的并流蓄热式石灰窑每天排放的CO2量为385~415吨，经本发明方法后，进入空气压缩机的部分的循环使用的烟气量为231~270吨，存储的烟气量164~184吨，降低了烟气排放，减少了环境污染。
实施例2
本实施例中基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑系统结构如图1所示，系统中的采用的除尘装置为袋式除尘器，燃料为煤粉。从排气口排出的烟气的粉尘浓度≤50mg/Nm3。
采用上述并流蓄热式石灰窑系统生产生石灰（CaO），生石灰日产量500吨，每天80个生产周期，每生产周期煤粉量265kg ~300kg，助燃风过剩系数1.1~1.4。
基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，包括以下步骤：
（1）在第一个燃烧周期，将石灰石原料从窑前石料仓输送至称量斗，石灰石原料经称量斗称量后装入料车内运至并流蓄热式石灰窑窑顶，进入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛（窑膛1和窑膛2）内；
（2）并流蓄热式石灰窑的一个窑膛（窑膛1）内的燃料喷枪插入到石灰石料柱内，载气载着燃料由燃料喷枪喷入窑膛内；
（3）通过助燃风机将助燃气体由并流蓄热式石灰窑窑顶供入，在助燃风机的抽力下助燃气体向下流动到燃烧带与燃料相遇，使燃料在燃料喷枪的喷口下方燃烧；所述助燃气体为氧气浓度>95%的富氧；
（4）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；
（5）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带产生的生石灰由冷却风机供入的冷却气体进行冷却至80℃~100℃后出料；
窑膛1煅烧时，煤粉由燃料喷管喷入窑膛1内，CO2助燃气（输送燃料的载气）从窑顶喷入，两个窑膛的底部通入CO2冷却气（由冷却风机供入燃烧带的冷却气体），CO2冷却气将温度为1000℃~1150℃的高温CaO冷却至80℃~100℃。
（6）冷却气体被生石灰加热后上升到连接通道处，与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合通过连接通道进入另一窑膛（窑膛2）并上升，经过燃烧带进入预热带对石灰石进行预热；
（7）预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，通过除尘净化，产生体积浓度大于95%的CO2气体，该CO2气体的10%作为输送燃料的载气，55%作为由冷却风机供入冷却带的冷却气体，其余35%直接储存或制成干冰产品；
（8）第一个煅烧周期完成，并流蓄热式石灰窑内各种气流停止流动，并流蓄热式石灰窑开始换向工作，换向时间50s，生石灰从并流蓄热式石灰窑的窑膛底部卸出。
换向工作：助燃空气换向阀门改变位置，助燃空气释放阀门打开，冷却空气释放阀门打开，卸料闸板打开。
原日石灰500吨的并流蓄热式石灰窑每天排放的CO2量为425~460吨，经本发明方法后，进入空气压缩机的部分的循环使用的烟气量为255~276吨，存储的烟气量170~184吨，降低了烟气排放，减少了环境污染。
实施例3
本实施例中基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑系统结构如图1所示，系统中的采用的除尘装置为袋式除尘器，燃料为煤粉。从排气口排出的烟气的粉尘浓度≤50mg/Nm3。
采用上述并流蓄热式石灰窑系统生产生石灰（CaO），生石灰日产量550吨，每天80个生产周期，每生产周期煤粉量290 kg ~330kg，助燃风过剩系数1.1~1.4。
基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，包括以下步骤：
（1）在第一个燃烧周期，将石灰石原料从窑前石料仓输送至称量斗，石灰石原料经称量斗称量后装入料车内运至并流蓄热式石灰窑窑顶，进入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛（窑膛1和窑膛2）内；
（2）并流蓄热式石灰窑的一个窑膛（窑膛1）内的燃料喷枪插入到石灰石料柱内，载气载着燃料由燃料喷枪喷入窑膛内；
（3）通过助燃风机将助燃气体由并流蓄热式石灰窑窑顶供入，在助燃风机的抽力下助燃气体向下流动到燃烧带与燃料相遇，使燃料在燃料喷枪的喷口下方燃烧；所述助燃气体为氧气浓度>95%的富氧；
（4）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；
（5）在当前窑膛（窑膛1）的燃烧带产生的生石灰由冷却风机供入的冷却气体进行冷却至80℃~100℃后出料；
窑膛1煅烧时，煤粉由燃料喷管喷入窑膛1内，CO2助燃气（输送燃料的载气）从窑顶喷入，两个窑膛的底部通入CO2冷却气（由冷却风机供入燃烧带的冷却气体），CO2冷却气将温度为1000℃~1150℃的高温CaO冷却至80℃~100℃。
（6）冷却气体被生石灰加热后上升到连接通道处，与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合通过连接通道进入另一窑膛（窑膛2）并上升，经过燃烧带进入预热带对石灰石进行预热；
（7）预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，通过除尘净化，产生体积浓度大于95%的CO2气体，该CO2气体的8%作为输送燃料的载气，60%作为由冷却风机供入冷却带的冷却气体，其余32%直接储存或制成干冰产品；
（8）第一个煅烧周期完成，并流蓄热式石灰窑内各种气流停止流动，并流蓄热式石灰窑开始换向工作，换向时间40 s，生石灰从并流蓄热式石灰窑的窑膛底部卸出。
换向工作：助燃空气换向阀门改变位置，助燃空气释放阀门打开，冷却空气释放阀门打开，卸料闸板打开。
原日石灰450吨的并流蓄热式石灰窑每天排放的CO2量为470~510吨，经本发明方法后，进入空气压缩机的部分的循环使用的烟气量为282~306吨，存储的烟气量188~204吨，降低了烟气排放，减少了环境污染。
Claims (5)
1.一种基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在第一个燃烧周期，将石灰石原料从窑前石料仓输送至称量斗，石灰石原料经称量斗称量后装入料车内运至并流蓄热式石灰窑窑顶，进入并流蓄热式石灰窑的两个窑膛内；
（2）并流蓄热式石灰窑的一个窑膛内的燃料喷枪插入到石灰石料柱内，载气载着燃料由燃料喷枪喷入窑膛内；
（3）通过助燃风机将助燃气体由并流蓄热式石灰窑窑顶供入，在助燃风机的抽力下助燃气体向下流动到燃烧带与燃料相遇，使燃料在燃料喷枪的喷口下方燃烧；
（4）在当前窑膛的燃烧带，石灰石吸收燃料燃烧产生的热量，分解生成生石灰和CO2气体；
（5）在当前窑膛的燃烧带产生的生石灰由冷却风机供入的冷却气体进行冷却至80℃~100℃后出料；
（6）冷却气体被生石灰加热后上升到连接通道处，与石灰石分解生成的CO2气体和燃料燃烧产生的CO2气体混合通过连接通道进入另一窑膛并上升，经过燃烧带进入预热带对石灰石进行预热；
（7）预热产生的烟气将热量释放给石灰石后温度降低并排出，通过除尘净化，产生体积浓度大于95%的CO2气体，该CO2气体的一部分作为输送燃料的载气，另一部分作为由冷却风机供入冷却带的冷却气体，其余直接储存或制成干冰产品；
（8）第一个煅烧周期完成，并流蓄热式石灰窑内各种气流停止流动，并流蓄热式石灰窑开始换向工作，换向时间40 s ~50s，生石灰从并流蓄热式石灰窑的窑膛底部卸出。
2.根据权利要求1所述的基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，其特征在于，步骤（3）所述助燃气体为氧气浓度>95%的富氧。
3.根据权利要求1所述的基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，其特征在于，所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中30%~35%的CO2气体直接储存或制成干冰产品。
4.根据权利要求1或3所述的基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，其特征在于，所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中5%~10%作为输送燃料的载气。
5.根据权利要求1或3所述的基于CO2富集的并流蓄热式石灰窑生产工艺方法，其特征在于，所述步骤（7）中所述的体积浓度大于95%的CO2气体中55%~65%作为由冷却风机供入燃烧带的冷却气体。
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