CN112344742A - 一种矿物冶炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矿物冶炼装置，包括气化加热炉、回转窑、竖式石灰窑、柯来浦单元和尾气处理***。气化加热炉的循环气体出口分为两路，一路连接到回转窑的循环气体入口，另一路连接到竖式石灰窑的燃烧梁或进气梁。回转窑的尾气出口分为两路，一路连接到尾气处理***，另一路连接到气化加热炉引射器的尾气引射入口。竖式石灰窑顶的烟气出口分为两路，一路连接到尾气处理***，一路通过循环泵连接到引射器的引射气进口。本发明通过气化加热炉、回转窑和竖式石灰窑相结合生产石灰，联产电石、还原铁、硅铁和金属镁等，利用尾气循环控制煤气化的温度，有利于提高热能利用率，降低能耗，实现二氧化碳的零排放，同时副产多种副产品。

Description

一种矿物冶炼装置

技术领域

本发明属于冶金和化工建材生产设备技术领域，涉及一种矿物冶炼装置。

背景技术

石灰是广泛应用于冶金、化工和建材等领域的一种基础性材料。石灰窑是生产石灰的热工设备，一般采用化石燃料作为燃料，这些燃料包括气体燃料、固体燃料或液体燃料。通常，石灰石的煅烧需要燃料在煅烧带燃烧，放出热量加热被煅烧物料。石灰石的分解温度为900℃左右，煅烧温度一般为1000～1200℃。为达到煅烧温度，生产出合格的石灰，需要一定热值的燃料。

现代钢铁行业一般采用高炉作为炼铁的主要设备。高炉生产时，从顶部加入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石）。高温下焦炭中的碳转化为一氧化碳和氢气，除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁，生产的炉渣从渣口排出。高炉的主要产品为生铁，并副产高炉渣和高炉煤气。

电石生产能耗高，传统的电石生产方法是电热法，即依靠电加热的方法从电石原料获得电石产品。电石生产的能源消耗成本占总生产成本的比重较大，属于高能耗产业。因电是二次能源（火力发电的热能利用率约为30%～40%），电热法生产电石会导致电石的生产成本居高不下，使工业电石在市场上缺乏竞争力。煤气化电石生产技术以煤炭或焦炭不完全燃烧（高温气化）提供热量，去除了发电效率的限制，为提高一次能源的利用率提供了理论上的可能性。

燃烧产生的大量二氧化碳在高温下的电石生产环境中会消耗电石原料中的碳素（CO₂+C=2CO）。因为电石反应***中的其他氧化剂可能消耗可作为还原剂的碳素或电石，所以电石的生成反应必须在还原性气氛中进行。用煤炭或焦炭的不完全燃烧可产生高纯度的一氧化碳气体，并提供电石生产所需要的热量。由热化学可知，CO的标准生成焓不足CO₂的30%，提供同样热量，不完全燃烧通常消耗更多碳质原料（焦炭或煤炭）。

电石尾气的出口温度设为1500℃时，用CO₂和纯氧的混合物作为煤炭的高温气化剂时，燃料煤的消耗量是作为电石原料煤的5.8倍。上述工况下，煤气化电石生产所消耗的煤炭绝大部分用作了燃料，且燃料实际用于电石生产的比例很低。这是因为经电石单元后气化煤气存在于高温尾气中的CO，并离开电石生产***，燃煤的能量主要以电石尾气显热和燃烧热的形式排出了电石生产***。为保证一定的电石产量只有加大煤炭气化量，这就势必造成燃煤消耗量非常高。因此，如何提高煤气化电石生产的燃料利用率，减少燃料消耗，成为亟待解决的技术问题。

垃圾中也含有大量碳素，也可作为燃料，替代部分传统化石燃料的功能；废弃混凝土块含有大量无机物和少量金属，可作为提炼这些无机物或金属的原料。

烟气是冶炼矿物的窑炉的主要排放物。一般烟气中含有大量的二氧化碳，是形成温室气体的主要来源，此外，烟气中还含有大量粉尘和其他污染物，如粉尘中含有的有毒有害固体杂质会污染土壤和水源，烟气中的氮氧化物和二氧化硫可形成光化学烟雾和酸雨，危害人体健康。因此烟气在排放之前必须净化和提纯处理。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿物冶炼装置，通过气化加热炉得到高温CO₂ 或CO向竖式石灰窑和矿物冶炼设备直接供热，利用尾气循环来控制煤气化的温度，提高燃煤热能利用率，减少燃煤消耗量，对废气进行净化提纯，对固体废弃物进行回收处理。

本发明的技术方案是：矿物冶炼装置，包括气化加热炉、回转窑、灰渣余热回收器、灰渣池、回转窑余热回收器、运输车和原料仓，回转窑设有尾气出口、原料入口、循环气体入口和产品出口，所述原料仓连接到原料入口。气化加热炉设有循环气体出口、引射器、灰渣出口和燃料喷嘴。引射器设有引射气进口、尾气引射入口和喷射口，喷射口连接到气化加热炉。装置设有竖式石灰窑和尾气处理***，竖式石灰窑设有燃烧梁或/和进气梁。气化加热炉的循环气体出口分为两路，一路经高温热载气循环管路连接到回转窑的循环气体入口，另一路经高温热载气输送管路连接到竖式石灰窑的燃烧梁或进气梁。回转窑的尾气出口出口分为两路，一路连接到尾气处理***，另一路连接到尾气引射入口。竖式石灰窑窑顶的烟气出口分为两路，一路连接到尾气处理***，一路通过循环泵连接到引射气进口。气化加热炉的灰渣出口通过灰渣余热回收器连接到灰渣池。回转窑的产品出口通过回转窑余热回收器连接到运输车。

尾气处理***设有CO₂喷淋塔、一级RO膜、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器、五级冷凝器、闪蒸分离器和高温袋式除尘器。CO₂喷淋塔设有CO₂喷嘴。回转窑的尾气出口出口的一路连接到高温袋式除尘器的入口，高温袋式除尘器的气体出口连接到CO₂喷淋塔下部的气体入口，下部的固体出口连接到闪蒸分离器。CO₂喷淋塔的上部气体出口和下部液体出口连接到一级RO膜入口，一级RO膜的下部固体出口连接到闪蒸分离器，中间的低温尾气出口依次通过一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器和五级冷凝器连接到气化加热炉的尾气引射入口。竖式石灰窑窑顶的烟气出口的一路连接到高温袋式除尘器的入口。装置设有二噁英储罐，Hg储罐和建材储仓，所述闪蒸分离器43设有二噁英出口，Hg出口和建材出口。二噁英出口连接到二噁英储罐，Hg出口连接到Hg储罐，建材出口连接到建材储仓。

尾气处理***设有低温液态CO₂储罐，二级冷凝器设有H₂S出口或SO₂出口， H₂S出口或SO₂出口连接到硫化物处理单元。三级冷凝器设有CO₂出口和/或HCl 出口，HCl 出口连接到盐酸生产车间。CO₂出口连接到低温液态CO₂储罐，低温液态CO₂储罐一路连接到CO₂成品罐，一路连接到CO₂喷淋塔中的CO₂喷嘴（35）。四级冷凝器设有NO出口，NO出口连接到NO储罐。

尾气处理***设有柯来浦单元，柯来浦单元设有氮气出口、纯氧出口、液氢出口、氢气入口、空气入口和电缆。一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器和五级冷凝器分别设有冷却盘管。液氢出口经冷却介质输送管路分别连接到一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器和五级冷凝器的冷却盘管入口，一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器和五级冷凝器的冷却盘管出口分别经冷却介质返回管路连接到氢气入口。纯氧出口通过纯氧输送管路连接到气化加热炉的燃料喷嘴。氮气出口连接到氮气储罐，空气入口与风机连接。电缆连接到循环泵的驱动电机。

装置设有气固分离设备和结晶室，回转窑的尾气出口出口一路由连接到尾气处理***替换为通过气固分离设备连接到结晶室，结晶室连接到镁锭储仓，气固分离设备的尾气出口一路连接到引射器的尾气引射入口，下部固体出口连接到尾气处理***的闪蒸分离器。或气固分离设备的气体出口一路连接到引射器的气引射入口，一路连接到高温袋式除尘器入口。

尾气处理***设有二次还原室，回转窑的尾气出口出口通过二次还原室连接到高温袋式除尘器的入口。五级冷凝器的气体出口替换为连接到二次还原室。

尾气处理***还设有二次还原室、钨铁蓄热器、电石再生设备、镁锭加工设备和镁渣预处理设备。一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、四级冷凝器和五级冷凝器替换为一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器。电石再生设备设有CO混合气出口和液态电石出口，钨铁蓄热器设有液态钨铁出口、饱和气体出口和固态钨铁入口，饱和气体出口连接到高温袋式除尘器的入口。回转窑的产品出口连接到电石再生设备， CO混合气出口连接到钨铁蓄热器，液态电石出口连接到二次还原室。二次还原室设有氧化镁入口、结晶镁入口、镁渣出口、液态钨铁入口和固态钨铁出口，氧化镁入口与氧化镁储仓连接，结晶镁出口通过镁锭加工设备连接到成品镁锭仓，镁渣出口通过镁渣预处理设备连接到电石再生设备，液态钨铁入口连接到钨铁蓄热器的液态钨铁出口，固态钨铁出口连接到钨铁蓄热器的固态钨铁入口。三级冷凝器气体出口连接到钨铁蓄热器。

装置设有硅铁处理单元、强酸再生器、分解室、沉降室和再生室，回转窑的产品出口一路连接到硅铁处理单元，一路连接到分解室。分解室通过沉降室一路连接到氧化铝储罐，一路通过再生室连接到氧化钙储罐和强酸再生器，强酸再生器连接到分解室，再生室一路连接到氧化钙储罐。回转窑设有灰渣入口，灰渣池连接到灰渣入口或建材储仓。

矿物冶炼装置的原料包括但不限于石灰石、铁精粉、呼吸壳、煤粉、焦粉、废铁、硅铁粉、氧化镁矿、建筑垃圾和生活垃圾，联产的产品包括但不限于石灰、电石、海绵铁、食品级二氧化碳、汞、建材、二噁英、重金属、氧化钙、金属镁、硅铁和三氧化二铝。

柯来浦单元包括B1金属储氢材料反应床、B2金属储氢材料反应床、液氢制备单元、第二空气预冷换热器、空气净化器、发电机、金属储氢材料更换装置、空气氢气换热器、氢气膨胀机、氢气换热器、液氢加压泵、液氢换热器、氦冷回收器、氦气膨胀机、氦节流阀、液氦盘管、超导储能线圈、回收氦压缩机、液氧制备单元、第一空气预冷换热器和量子计算机。

B1金属储氢材料反应床的第一放氢出口和B2金属储氢材料反应床的第二放氢出口分别经液氢加压泵以及液氢换热器的壳程，与B1金属储氢材料反应床的第一吸氢进口和B2金属储氢材料反应床的第二吸氢进口（557’）连接。B1金属储氢材料反应床的第一未吸收氢气出口和B2金属储氢材料反应床的第二未吸收氢气出口分别经氢气换热器的壳程以及空气氢气换热器的壳程，与氢气膨胀机的入口连接。氢气膨胀机的一级膨胀抽气口经氢气换热器的管程与氢气膨胀机的二级膨胀入口连接，氢气膨胀机的二级膨胀出口经液氢换热器的管程，分别与B1金属储氢材料反应床的第一液化进口和B2金属储氢材料反应床的第二液化进口连接。氢气膨胀机的输出轴与发电机同轴或不同轴连接，氢气膨胀机驱动发电机发电。

消耗冷量后的循环氢气经氢气入口进入空气氢气换热器中的氢气换热盘管，氢气换热盘管的出口与液氢制备单元的壳程连接，液氢制备单元的壳程出口通过管路与液氢出口连接，将液氢输出柯来浦单元。常温空气经空气入口进入空气净化器，空气净化器的出口经第二空气预冷换热器的壳程，与空气氢气换热器中的空气换热盘管连接，空气换热盘管的出口经第一空气预冷换热器的管程进入液氧制备单元的壳程。位于液氧制备单元底部的第一壳程出口是液氧制备单元的液氧产品出口，液氧制备单元的第一壳程出口通过管路与纯氧出口连接，将液氧输出柯来浦单元。在液氧制备单元的顶部设置第二壳程出口，液氧制备单元的第二壳程出口与第一空气预冷换热器的壳程入口连接，第一空气预冷换热器的壳程出口与第二空气预冷换热器的管程连接，第二空气预冷换热器的管程出口即氮气出口。

液氢制备单元的管程中循环流动液氦。液氢制备单元的管程经液氧制备单元的管程、回收氦压缩机和氦冷回收器，与氦气膨胀机的入口连接，氦气膨胀机的出口经氦节流阀分为两路，一路经发电/电动一体机中的液氦盘管与氦冷回收器连接，另一路经量子计算机室中的液氦盘管与氦冷回收器连接。氦冷回收器与液氢制备单元的管程入口连接。量子计算机室中设有量子计算机和液氦盘管。

发电机经电缆连接回收氦压缩机和循环泵的电机，为回收氦压缩机和循环泵提供电能。氦制冷单元通过氦气膨胀机制冷，所得冷量依次为液氦盘管、液氢制备单元和液氧制备单元使用，实现液氦冷量的分级多次利用。

超导储能装置中的超导储能线圈与氦制冷单元中的液氦盘管，均设置在发电/电动一体机的壳体内；超导储能装置与电力调整器电路连接，电力调整器与发电/电动一体机电路连接；发电/电动一体机的两端分别设有机械输入轴和机械输出轴，机械输入轴和机械输出轴均伸出柯来浦单元的绝热罩外。机械输入轴与动力设备连接。

本发明矿物冶炼装置通过气化加热炉、回转窑和竖式石灰窑相结合生产石灰和联产产品，联产产品包括石灰、电石、海绵铁、食品级二氧化碳、汞、建材、二噁英、重金属、氧化钙、金属镁、硅铁和三氧化二铝等，煤炭气化得到的高温烟气向联产生产设备和竖式石灰窑直接供热，利用尾气循环来控制煤气化的温度，提高了燃煤热能利用率，降低了能耗。本发明通过调节氧/碳比调节气化加热炉出口煤气中一氧化碳的浓度，较低温的回转窑尾气循环到气化加热炉后可以降低碳素在纯氧中的理论燃烧温度，直到气化加热炉出口煤气温度达到规定值1600℃～ 2500 ℃。利用引射器引射回转窑尾气，在气化的同时进行气体循环的方法可以使含碳物质的消耗量显著降低，可以利用尾气中的二氧化碳和水蒸气降低氧气的使用量，实现了二氧化碳的零排放，降低了生产成本，实现了绿色环保的生产方法，同时还副产多种副产品。利用柯来浦单元产生的冷量冷却工业窑炉的尾气，采用低温精馏工艺使尾气中的各种有害成分得到纯化回收，从而实现零排放。

附图说明

图1为本发明矿物冶炼装置的流程示意图；

图2为本发明另一种实施方案的流程示意图；

图3为本发明第三种实施方案的流程示意图；

图4为本发明第四种实施方案的流程示意图；

图5为本发明第五种实施方案的流程示意图；

图6为本发明第六种实施方案的流程示意图；

图7为本发明第七种实施方案的流程示意图；

图8为燃料喷嘴的详图；

图9为柯来浦单元的结构示意图；

图10为另一柯来浦单元的结构示意图。

其中：1—气化加热炉、2—竖式石灰窑、3—尾气出口、4—循环气体出口、5—尾气引射入口、6—燃料喷嘴、7—运输车、8—原料人口、9—循环气体入口、10—产品出口、11—高温热载气循环管路、12—回转窑余热回收器、13—氧气通道、14—煤粉通道、15—高温热载气输送管路、17—回转窑、18—原料加入口、19—原料仓、20—灰渣出口、21—引射气进口、22—引射器、23—循环泵、24—灰渣余热回收器、25—灰渣池、27—灰渣入口、28—硅铁处理单元、29—强酸再生器、30—分解室、31—沉降室、32—再生室、33—二次还原室、34—CO₂喷淋塔、35—CO₂喷嘴、36—一级RO膜、37—一级冷凝器、38—二级冷凝器、39—低温液态CO₂储罐、40—三级冷凝器、41—四级冷凝器、42—五级冷凝器、43—闪蒸分离器、44—高温袋式除尘器、45—钨铁蓄热器、46—电石再生设备、47—镁锭加工设备、48—镁渣预处理设备、49—气固分离设备、50—结晶室、51—柯来浦单元、52—氮气出口、54—纯氧出口、55—液氢出口、56—氢气入口、57—冷却介质输送管路、58—冷却介质返回管路、59—冷却盘管、60—纯氧输送管路、61—电缆、62—空气入口、515—发电/电动一体机、5151—机械输入轴、5152—机械输出轴、517—氦制冷单元、521—液氢制备单元、5211—液氢出口、522—第二空气预冷换热器、523—空气净化器、524—发电机、525—金属储氢材料更换装置、526—氢气换热盘管、527—空气氢气换热器、528—空气换热盘管、529—氢气膨胀机、532—氢气换热器、533—保护气入口、535—可燃性气体报警器、536—发电/电动一体机、537—温度调节器、538—液氢加压泵、539—液氢换热器、555—B1金属储氢材料反应床、556—B2金属储氢材料反应床、557—第一吸氢进口、558—第一未吸收氢气出口、559—第一放氢出口、560—第一液化进口、557’ —第二吸氢进口、558’ —第二未吸收氢气出口、559’ —第二放氢出口、560’ —第二液化出口、567—氦冷回收器、568—氦气膨胀机、569—氦节流阀、571—绝热罩、572—液氦盘管、573—超导储能线圈、576—回收氦压缩机、577—电力调整器、581—液氧制备单元、582—第一空气预冷换热器、583—换热管路、585—量子计算机、586—量子计算机室。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明矿物冶炼装置如图1所示，包括气化加热炉1、回转窑17、竖式石灰2、尾气处理***、原料仓19、柯来浦单元51、灰渣余热回收器24、灰渣池25、回转窑余热回收器12和运输车7。回转窑设有尾气出口3、原料入口8、循环气体入口9和产品出口10，原料仓连接到原料入口8。气化加热炉设有循环气体出口4、引射器22、灰渣出口20和燃料喷嘴6。引射器22设有引射气进口21、尾气引射入口5和喷射口，喷射口连接到气化加热炉1。尾气处理***设有CO₂喷淋塔34、一级RO膜36、一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41、五级冷凝器42、低温液态CO₂储罐39、闪蒸分离器43和高温袋式除尘器44，CO₂喷淋塔34设有CO₂喷嘴35。回转窑的尾气出口3出口的一路连接到高温袋式除尘器44的入口，一路连接到尾气引射入口5。高温袋式除尘器44的气体出口连接到CO₂喷淋塔34下部的气体入口，高温袋式除尘器下部的固体出口连接到闪蒸分离器43，装置设有二噁英储罐，Hg储罐和建材储仓，闪蒸分离器43设有二噁英出口，Hg出口和建材出口。闪蒸分离器43分出汞、二噁英和建材，二噁英出口连接到二噁英储罐，Hg出口连接到Hg储罐，建材出口连接到建材储仓。CO₂喷淋塔34的上部气体出口和下部液体出口连接到一级RO膜36入口，一级RO膜36的下部固体出口连接到闪蒸分离器43，中间的低温尾气出口依次通过一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42连接到气化加热炉的尾气引射入口5。竖式石灰窑2窑顶的烟气出口的一路连接到高温袋式除尘器44的入口，另一路通过循环泵23连接到尾气引射入口21。竖式石灰窑2设有进气梁，气化加热炉的循环气体出口4分为两路，一路经高温热载气循环管路11连接到回转窑的循环气体入口9，另一路经高温热载气输送管路15连接到竖式石灰窑2进气梁。竖式石灰窑2窑顶的烟气出口分为两路，一路连接到高温袋式除尘器44的入口，一路通过循环泵23连接到引射气进口21。二级冷凝器38设有H₂S出口，H₂S出口连接到H₂S处理单元。三级冷凝器40设有CO₂出口，CO₂出口连接到低温液态CO₂储罐39，低温液态CO₂储罐39一路连接到CO₂成品罐，一路连接到CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35。四级冷凝器41设有NO出口， NO出口连接到NO储罐。气化加热炉1的灰渣出口20通过灰渣余热回收器24连接到灰渣池25，灰渣池连接到建材储仓。回转窑17的产品出口10通过回转窑余热回收器12连接到运输车7。

柯来浦单元51设有氮气出口52、纯氧出口54、液氢出口55、氢气入口56、空气入口62和电缆61，一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42分别设有冷却盘管59。液氢出口55经冷却介质输送管路57分别连接到一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59入口，一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59出口分别经冷却介质返回管路58连接到氢气入口56。纯氧出口54通过纯氧输送管路60连接到气化加热炉的燃料喷嘴6。氮气出口52连接到氮气储罐，空气入口62与风机连接。

如图9所示，柯来浦单元51包括液氢制备单元521、第二空气预冷换热器522、空气净化器523、发电机524、金属储氢材料更换装置525、空气氢气换热器527、氢气膨胀机529、氢气换热器532、液氢加压泵538、液氢换热器539、B1金属储氢材料反应床555、B2金属储氢材料反应床556、氦冷回收器567、氦气膨胀机568、氦节流阀569、液氦盘管572、超导储能线圈573、回收氦压缩机576、液氧制备单元581、第一空气预冷换热器582和量子计算机585。

B1金属储氢材料反应床555的第一放氢出口559和B2金属储氢材料反应床556的第二放氢出口559’分别经液氢加压泵538以及液氢换热器539的壳程，与B1金属储氢材料反应床555的第一吸氢进口527和B2金属储氢材料反应床556的第二吸氢进口557’连接。

B1金属储氢材料反应床555的第一未吸收氢气出口558和B2金属储氢材料反应床556的第二未吸收氢气出口558’分别经氢气换热器532的壳程以及空气氢气换热器527的壳程，与氢气膨胀机529的入口连接。氢气膨胀机529的一级膨胀抽气口经氢气换热器532的管程与氢气膨胀机529的二级膨胀入口连接，氢气膨胀机529的二级膨胀出口经液氢换热器539的管程，分别与B1金属储氢材料反应床555的第一液化进口560和B2金属储氢材料反应床556的第二液化进口560’连接。氢气膨胀机529的输出轴与发电机524同轴或不同轴连接，氢气膨胀机529驱动发电机524发电。

消耗冷量后的循环氢气经氢气入口56进入空气氢气换热器527中的氢气换热盘管526，氢气换热盘管526的出口与液氢制备单元521的壳程连接，液氢制备单元521的壳程出口通过管路与液氢出口55连接，将液氢输出柯来浦单元51。

常温空气经空气入口62进入空气净化器523，空气净化器523的出口经第二空气预冷换热器522的壳程，与空气氢气换热器527中的空气换热盘管528连接，空气换热盘管528的出口经第一空气预冷换热器582的管程进入液氧制备单元581的壳程。位于液氧制备单元581底部的第一壳程出口是液氧制备单元581的液氧产品出口，液氧制备单元581的第一壳程出口通过管路与纯氧出口54连接，将液氧输出柯来浦单元51。在液氧制备单元581的顶部设置第二壳程出口，液氧制备单元581的第二壳程出口与第一空气预冷换热器582的壳程入口连接，第一空气预冷换热器582的壳程出口与第二空气预冷换热器522的管程连接，第二空气预冷换热器522的管程出口即氮气出口52。

液氢制备单元521的管程中循环流动液氦。液氢制备单元521的管程经液氧制备单元581的管程、回收氦压缩机576和氦冷回收器567，与氦气膨胀机568的入口连接，氦气膨胀机568的出口经氦节流阀569分为两路，一路经发电/电动一体机515中的液氦盘管572与氦冷回收器567连接，另一路经量子计算机室586中的液氦盘管与氦冷回收器567连接。氦冷回收器567与液氢制备单元521的管程入口连接。量子计算机室586中设有量子计算机585和液氦盘管。

发电机524经电缆61连接回收氦压缩机576和循环泵23的电机，为回收氦压缩机576和循环泵23提供电能。氦制冷单元通过氦气膨胀机568制冷，所得冷量依次为液氦盘管572、液氢制备单元521和液氧制备单元581使用，实现液氦冷量的分级多次利用。

超导储能装置中的超导储能线圈573与氦制冷单元中的液氦盘管572，均设置在发电/电动一体机515的壳体内。超导储能装置与电力调整器577电路连接，电力调整器577与发电/电动一体机515电路连接。发电/电动一体机515的两端分别设有机械输入轴5151和机械输出轴5152，机械输入轴5151和机械输出轴5152均伸出柯来浦单元51的绝热罩571外。机械输入轴5151与动力设备连接。

此外，还可以使用图10所示柯来浦单元代替图9中的柯来浦单元。如图10所示，该柯来浦单元包括B1金属储氢材料反应床555、B2金属储氢材料反应床556、氢气换热器532、空气氢气换热器527、氢气膨胀机529、发电机524、液氢加压泵538、液氢换热器539、金属储氢材料更换装置525和液氧制备单元581。

B1金属储氢材料反应床555的第一放氢出口559和B2金属储氢材料反应床556的第二放氢出口559’分别经液氢加压泵538以及液氢换热器539的壳程，与B1金属储氢材料反应床555的第一吸氢进口557和B2金属储氢材料反应床556的第二吸氢进口557’连接。

B1金属储氢材料反应床555的第一未吸收氢气出口558和B2金属储氢材料反应床556的第二未吸收氢气出口558’分别经液氧制备单元581的管程、氢气换热器532的壳程以及空气氢气换热器527的壳程，与氢气膨胀机529的入口连接。氢气膨胀机529的一级膨胀抽气口经氢气换热器532的管程与氢气膨胀机529的二级膨胀入口连接，氢气膨胀机529的二级膨胀出口经液氢换热器539的管程，分别与B1金属储氢材料反应床555的第一液化进口560和B2金属储氢材料反应床556的第二液化进口560’连接。氢气膨胀机529的输出轴与发电机524同轴或不同轴连接，氢气膨胀机529驱动发电机524发电。

液氧制备单元581的壳程上设置有空气进口以及液氧产品出口。空气进口通过管路将绝热罩571外的常温空气引入液氧制备单元581的壳程，在液氧制备单元581的壳程内利用B1金属储氢材料反应床555的第一未吸收氢气出口558和B2金属储氢材料反应床556的第二未吸收氢气出口558’排出的低温氢气，冷却空气从而得到液化氧，液氧产品通过液氧产品出口以及相应的管路输出绝热罩571外。

本发明矿物冶炼装置的运行过程为：一部分来自气化加热炉1的1600℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，直接利用高温显热加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的1600℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，直接利用高温显热加热煅烧石灰石生成石灰。石灰石原料经原料加入口18进入原料仓19，再经原料入口8进入回转窑17，成品石灰先经回转窑余热回收器12回收余热再进入运输车7。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气和五级冷凝器42生成的CO在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内完全燃烧生成以CO₂为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，然后送到建材储仓进行利用。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的H₂S作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO与一部分回转窑尾气经引射器22进入气化加热炉1。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556具体的工作流程为：

B1金属储氢材料反应床555的金属储氢材料B在温度-252.5℃下吸收热量放出0.12MPa的液氢，放氢速率为2.5g/s，同时氢气膨胀机529二级膨胀出口40.6g/s经换热后的-242℃、0.12MPa氢气进入B1金属储氢材料反应床555被全部冷凝成-252.5℃的液氢；-252.5℃、0.12MPa液氢经过液氢加压泵538压缩至2.6MPa、-251.3℃，流量为43.1g/s；液氢加压泵538出口的2.6MPa、-251.3℃液氢先与液氢换热器539管程中的氢气进行换热，升温至-245.9℃进行气化，-245.9℃、2.6MPa的氢气再从B2金属储氢材料反应床556的第二吸氢进口557’进入，其中2.5g/s的氢气被B2金属储氢材料反应床556吸收，剩余40.6g/s的氢气吸收B2金属储氢材料反应床556的吸氢反应热后进一步升温至-224℃，-224℃、2.6MPa、40.6g/s的氢气从B2金属储氢材料反应床556的第二未吸收氢气出口558’送到氢气换热器532与氢气膨胀机529的一级膨胀出口来的氢气换热后升温到-198.8℃，再进入空气氢气换热器527与常温空气和常温氢气换热升温至-160.5℃，换热后的循环氢气进入氢气膨胀机529中做功发电，氢气膨胀机529的一级膨胀出口0.65MPa，-188.7℃的氢气送往氢气换热器532的管程换热降温至-222℃，再送回到氢气膨胀机529的二级膨胀入口继续做功发电，最终氢气膨胀机529的二级膨胀出口处0.12MPa，-236.2℃的氢气经过液氢换热器539降温到-242℃送入B1金属储氢材料反应床555的第一液化进口560进行冷却液化；当B1金属储氢材料反应床555完成放氢并且B2金属储氢材料反应床556完成吸氢后，两者进行吸氢/放氢切换。切换后，B2金属储氢材料反应床556的工作流程，与上述B1金属储氢材料反应床555工作流程类似。

氢气膨胀机529和液氢加压泵538可以被包括但不限于采用压电装置的压缩机和做功机械所替代。空气氢气换热器527的热源包括但不限于是任何高于氢气膨胀机529入口温度的介质，可以是常温空气，也可以是其它的低温介质，可以向外界输出低温冷量。

B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556两者交替进行吸氢/放氢操作，两者每交替一次为一个循环切换，例如：在任一循环中，B1金属储氢材料反应床555进行吸氢操作，B2金属储氢材料反应床556在进行放氢操作；则在下一循环中，B1金属储氢材料反应床555切换进行放氢操作，B2金属储氢材料反应床556切换进行吸氢操作。B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556在每一个循环的末端两者进行切换准备时所需的冷量和热量分别由放氢反应和吸氢反应来提供。

B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556在低温低压放氢吸热时用于对从氢气进口进入的氢气进行冷却液化。B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556在相对高温高压吸氢放热时用于对从吸氢进口进入其中的氢气进行升温处理。液氢蒸发器554用于B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556之间在吸放氢时冷量/热量的平衡。

在一具体实施方式中，B1金属储氢材料反应床555和B2金属储氢材料反应床556内装填的金属储氢材料相同，装填量允许相同也允许不同，通过阀门切换实现两者交替进行吸/放氢操作。单个金属储氢材料反应床装填金属储氢材料的量允许存在冗余，这样可以保证每次吸放氢速率满足快速高低压切换的需求，其冗余当量倍数根据工艺条件可以进行调整（1倍冗余当量是指金属储氢材料在整个一个完整工序循环内单次吸氢饱和时的所需最少金属储氢材料的量）。

柯来浦单元51中氦制冷单元和超导储能装置的具体运行方式为：

（1）柯来浦单元51中氦制冷单元的运行过程为：回收氦压缩机576输出的高压氦气经氦冷回收器567预冷，然后进入氦气膨胀机568进一步膨胀降温，最后经氦节流阀569节流膨胀形成低温的液氦。液氦通过发电/电动一体机515中的液氦盘管572和量子计算机室586中的液氦盘管，分别为超导储能线圈573和量子计算机585提供低温工作环境，并为液氢制备单元521提供冷量以液化氢气。液氦经过液氢制备单元521的管程后转换为低温的氦气，低温的氦气继续为液氧制备单元581提供冷量以液化氧气。

（2）柯来浦单元51中超导储能装置的运行过程为：超导储能装置利用液氦盘管572提供的冷量将超导储能线圈573冷却，并使超导储能线圈573保持在其工作温度4.2K下工作，使其维持在超导状态工作以实现无损耗储能。氢燃料发动机同轴带动的发电/电动一体机515与超导储能装置电力连接，产生的电力供给超导储能装置进行存储。超导储能装置在需要时可向外界供给电力。

柯来浦单元51包括液氧生产单元、液氢生产单元、氦制冷单元和超导储能装置，功率167kW。空气经过除尘净化后进入柯来浦单元51的液氧生产单元，利用液氦或低温氦气的冷量，制得纯度99.999%的液氧。同样，消耗冷量后的循环氢气进入柯来浦单元51的液氢生产单元，利用液氦的冷量制得液氢。氦制冷单元产生温度为4.2K的液氦，4.2K的液氦供给超导储能装置作为冷源使用。超导储能装置在4.2K的氦冷却下，能够一直维持在4.2k的温度下进行工作以实现超导无损耗储能。氦在氦制冷单元循环使用。

回转窑余热回收器12和灰渣余热回收器24回收的余热进入石灰冶炼装置，作为石灰冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO₂。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状石灰石原料由原料入口侧向喷到回转窑高温物料内壁上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温的物料内壁上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例2

本发明另一种实施方案为电石冶炼装置。如图2所示，包括气化加热炉1、回转窑17、竖式石灰2、尾气处理***和原料仓19。回转窑设有尾气出口3、原料入口8、循环气体入口9和产品出口10，原料仓连接到原料入口8。气化加热炉设有循环气体出口4、引射器22、灰渣出口20和燃料喷嘴6。引射器22设有引射气进口21、尾气引射入口5和喷射口，喷射口连接到气化加热炉1。尾气处理***设有二次还原室33、CO₂喷淋塔34、一级RO膜36、一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41、五级冷凝器42、低温液态CO₂储罐39、闪蒸分离器43和高温袋式除尘器44， CO₂喷淋塔34设有CO₂喷嘴35。回转窑的尾气出口3出口的一路通过二次还原室33连接到高温袋式除尘器44的入口，高温袋式除尘器44的气体出口连接到CO₂喷淋塔4下部的气体入口，高温袋式除尘器下部的固体出口连接到闪蒸分离器43，分出汞、二噁英和建材。CO₂喷淋塔34的上部气体出口和下部液体出口连接到一级RO膜36入口，一级RO膜36的下部固体出口连接到闪蒸分离器43，中间的低温尾气出口依次通过一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42连接到二次还原室33。竖式石灰窑2窑顶的烟气出口的一路连接到高温袋式除尘器44的入口，另一路通过循环泵23连接到引射气进口21。竖式石灰窑2设有进气梁，气化加热炉的循环气体出口4分为两路，一路连接到回转窑的循环气体入口9，另一路连接到竖式石灰窑2进气梁。回转窑的尾气出口3出口分为两路，一路连接到尾气处理***，一路连接到尾气引射入口5。其它设备和流程与实施例1相同。柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例1相同。

本实施例电石冶炼的运行过程为：一部分来自气化加热炉1的2300℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，直接利用高温显热加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的2300℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成电石。电石原料经原料加入口18进入原料仓19，再经原料入口8进入回转窑17，成品电石先经回转窑余热回收器12回收余热再进入运输车7。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO₂为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，做建材进行回收利用。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与五级冷凝器42生成的CO一并进入二次还原室33，还原性气体与飞灰发生还原反应，反应生成的含有飞灰的饱和气体与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的H₂S作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO返回二次还原室33参与还原反应。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

回转窑余热回收器12和灰渣余热回收器24回收的余热进入电石冶炼装置，作为电石冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO₂。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状石灰石原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例3

本发明第三种实施方案为垃圾作为燃料硅铁冶炼装置。如图3所示，装置设有硅铁处理单元28、强酸再生器29、分解室30、沉降室31和再生室32。回转窑17的产品出口10一路连接到硅铁处理单元28，一路连接到分解室30。分解室30通过沉降室31一路连接到氧化铝储罐，一路通过再生室32连接到氧化钙储罐和强酸再生器29，强酸再生器29连接到分解室30，再生室32一路连接到氧化钙储罐。回转窑17设有灰渣入口27，灰渣池25连接到灰渣入口27。二级冷凝器38设有SO₂出口， SO₂出口连接到硫化物处理单元。三级冷凝器40设有CO₂出口和HCl 出口， HCl 出口连接到盐酸生产车间。竖式石灰窑2设有燃烧梁，气化加热炉的循环气体出口4分为两路，一路经高温热载气循环管路11连接到回转窑的循环气体入口9，另一路经高温热载气输送管路15连接到竖式石灰窑2的燃烧梁。本实施例的其它设备流程与实施例2相同。柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例2相同。

垃圾作为燃料硅铁冶炼的运行过程为：一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，经补燃后加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成液态硅铁及固态的铝酸钙和氧化钙的混合物。废弃混凝土块、煤炭和废铁的混合原料经原料加入口18进入原料仓19，经原料入口8进入回转窑17，同时来自气化加热炉1的灰渣也作为原料经灰渣入口27进入回转窑17。液态硅铁进入硅铁处理单元28进一步加工成成品。固态的铝酸钙和氧化钙的混合物与再生的强酸溶解剂进入分解室30，反应生成的钙盐溶液和氧化铝进入沉降室31进行固液分离，固态氧化铝再经干燥成为氧化铝产品，而含钙盐的溶液进入再生室32经加热干燥分解成为氧化钙粉末产品，剩余废溶液进入强酸再生器29重新成为强酸溶解剂，实现循环利用的目的。

干燥后的煤粉和垃圾由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉和垃圾以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO和CO₂为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，通过灰渣入口27进入回转窑17作为原料之一。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与五级冷凝器42生成的CO一并进入二次还原室33，还原性气体与飞灰发生还原反应，反应生成的含有飞灰的饱和气体与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的SO₂作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的HCl作为副产品，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO返回二次还原室33参与还原反应。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

灰渣余热回收器24回收的余热进入垃圾作为燃料硅铁冶炼装置，作为硅铁冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO和CO₂。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状石灰石原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例4

本发明第四种实施方案为垃圾作为原料硅铁冶炼装置。如图4所示，本实施例流程及设备与实施例3相同，不再赘述。柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例3相同。

垃圾作为原料硅铁冶炼的运行过程为：一部分来自气化加热炉1的2800℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，经补燃后加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的2800℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成液态硅铁及固态的铝酸钙和氧化钙的混合物。废弃混凝土块、煤炭、垃圾和废铁的混合原料经原料加入口18进入原料仓19，经原料入口8进入回转窑17，同时来自气化加热炉1的灰渣也作为原料经灰渣入口27进入回转窑17。液态硅铁进入硅铁处理单元28进一步加工成成品。固态的铝酸钙和氧化钙的混合物与再生的强酸溶解剂进入分解室30，反应生成的钙盐溶液和氧化铝进入沉降室31进行固液分离，固态氧化铝再经干燥成为氧化铝产品，而含钙盐的溶液进入再生室32经加热干燥分解成为氧化钙粉末产品，剩余废溶液进入强酸再生器29重新成为强酸溶解剂，实现循环利用的目的。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO和CO₂为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，通过灰渣入口27进入回转窑17作为原料之一。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与五级冷凝器42生成的CO一并进入二次还原室33，还原性气体与飞灰发生还原反应，反应生成的含有飞灰的饱和气体与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的SO₂作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的HCl作为副产品，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO返回二次还原室33参与还原反应。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

灰渣余热回收器24回收的余热进入垃圾作为原料硅铁冶炼装置，作为硅铁冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO和CO₂。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状石灰石原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例5

本发明第五种实施方案为热载气显热硅铁直接冶炼装置。如图5所示，竖式石灰窑2设有燃烧梁，气化加热炉的循环气体出口4分为两路，一路连接到回转窑的循环气体入口9，另一路连接到竖式石灰窑2的燃烧梁。装置设有二噁英储罐，Hg储罐和建材储仓，闪蒸分离器43设有二噁英出口，Hg出口和建材出口，二噁英出口连接到二噁英储罐，Hg出口连接到Hg储罐，建材出口连接到建材储仓。气化加热炉1的灰渣出口20通过灰渣余热回收器24连接到灰渣25。灰渣池25连接到建材储仓。其它设备及流程与实施例2相同。柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例2相同。

热载气显热硅铁直接冶炼的运行过程为：一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，经补燃后加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成液态硅铁。硅铁粉原料经原料加入口18进入原料仓19，经原料入口8进入回转窑17，同时来自气化加热炉1的灰渣也作为原料经灰渣入口27进入回转窑17。生成的硅铁先经回转窑余热回收器12回收余热再进入运输车7。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，灰渣送入建材储仓作为建材使用。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与五级冷凝器42生成的CO一并进入二次还原室33，还原性气体与飞灰发生还原反应，反应生成的含有飞灰的饱和气体与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的H₂S作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO返回二次还原室33参与还原反应。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

灰渣余热回收器24和回转窑余热回收器12回收的余热进入热载气显热硅铁直接冶炼装置，作为硅铁冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例6

本发明第六种实施方案，为热载气显热金属铁直接冶炼装置。如图6所示，本实施例与实施例5的设备及流程相同。 柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例5相同。

热载气显热金属铁直接冶炼的过程为：一部分来自气化加热炉1的1700℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，经补燃后加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的1700℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成液态金属铁。铁精粉原料经原料加入口18进入原料仓19，经原料入口8进入回转窑17，同时来自气化加热炉1的灰渣也作为原料经灰渣入口27进入回转窑17。生成的金属铁先经回转窑余热回收器12回收余热再进入运输车7。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1，同时一部分回转窑尾气在高压引射气的引射作用下经尾气引射入口5也一并经引射器22进入气化加热炉1。煤粉以及回转窑尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，灰渣池25中灰渣送入建材储仓作为建材使用。

含有飞灰的另一部分回转窑尾气与五级冷凝器42生成的CO一并进入二次还原室33，还原性气体与飞灰发生还原反应，反应生成的含有飞灰的饱和气体与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的H₂S作为副产品，剩余气体进入三级冷凝器40，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。经三级冷凝器40处理后的剩余气体进入四级冷凝器41，生成的NO作为副产品，剩余气体进入五级冷凝器42，最终生成的CO返回二次还原室33参与还原反应。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg、二噁英和建材副产品。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、四级冷凝器41和五级冷凝器42的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

灰渣余热回收器24和回转窑余热回收器12回收的余热进入热载气显热金属铁直接冶炼装置，作为金属铁冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气成分主要为CO。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

实施例7

本发明第七种实施方案为电石还原氧化镁金属镁冶炼装置，如图7所示，包括气化加热炉1、回转窑17、竖式石灰窑2、尾气处理***、柯来浦单元51、原料仓19、气固分离设备49和结晶室50。竖式石灰窑2设有燃烧梁，气化加热炉的循环气体出口4分为两路，一路经高温热载气循环管路11连接到回转窑的循环气体入口9，另一路经高温热载气输送管路15连接到竖式石灰窑2的燃烧梁。尾气处理***设有二次还原室33、CO₂喷淋塔34、一级RO膜36、一级冷凝器37、二级冷凝器38、三级冷凝器40、低温液态CO₂储罐39、闪蒸分离器43、高温袋式除尘器44、钨铁蓄热器45、电石再生设备46、镁锭加工设备47和镁渣预处理设备48，CO₂喷淋塔34设有CO₂喷嘴35。回转窑的尾气出口3通过气固分离设备49连接到结晶室50，结晶室连接到镁锭储仓，气固分离设备49的尾气出口连接到引射器的尾气引射入口5。竖式石灰窑2窑顶的烟气出口一路通过循环泵23连接到引射气进口21，另一路连接到高温袋式除尘器44的入口，高温袋式除尘器44的气体出口连接到CO₂喷淋塔34下部的气体入口，高温袋式除尘器下部的固体出口连接到闪蒸分离器43，分出汞等单质物质。CO₂喷淋塔34的上部气体出口和下部液体出口连接到一级RO膜36入口，一级RO膜36的下部固体出口连接到闪蒸分离器43，中间的低温尾气出口依次通过一级冷凝器37、二级冷凝器38和三级冷凝器40连接到钨铁蓄热器45。柯来浦单元51设有氮气出口52、纯氧出口54、液氢出口55、氢气入口56和空气入口62。一级冷凝器37、二级冷凝器38和三级冷凝器40分别设有冷却盘管59。液氢出口55经冷却介质输送管路57分别连接到一级冷凝器37、二级冷凝器38和三级冷凝器40的冷却盘管59入口，一级冷凝器37、二级冷凝器38和三级冷凝器40的冷却盘管59出口分别经冷却介质返回管路58连接到氢气入口56。纯氧出口54通过纯氧输送管路60连接到气化加热炉的燃料喷嘴6，发电机524通过电缆61连接到回收氦压缩机576和循环泵23的电机。氮气出口52连接到氮气储罐，空气入口62与风机连接。

电石再生设备46设有CO混合气出口和液态电石出口，钨铁蓄热器45设有液态钨铁出口、饱和气体出口和固态钨铁入口，饱和气体出口连接到高温袋式除尘器44的入口。回转窑17的产品出口10连接到电石再生设备46，CO混合气出口连接到钨铁蓄热器45，液态电石出口连接到二次还原室33。二次还原室33设有氧化镁入口、结晶镁出口、镁渣出口液态钨铁入口和固态钨铁出口，氧化镁入口与氧化镁储仓连接，结晶镁出口通过镁锭加工设备47连接到成品镁锭仓，镁渣出口通过镁渣预处理设备48连接到电石再生设备46。回转窑17设有灰渣入口27，气化加热炉1的灰渣出口20通过灰渣余热回收器24连接到灰渣池25，灰渣池25连接到建材储仓。液态钨铁入口连接到钨铁蓄热器45的液态钨铁出口，固态钨铁出口连接到钨铁蓄热器45的固态钨铁入口。三级冷凝器40气体出口连接到钨铁蓄热器45。柯来浦单元51的设备和运行过程与实施例1相同。

电石还原氧化镁金属镁冶炼的过程为：一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气通过高温热载气输送管路15输送至竖式石灰窑2，经补燃后加热煅烧石灰石生成石灰。煅烧石灰石后的含高浓度CO₂的烟气一部分进入高温袋式除尘器44，另一部分经循环泵23加压后作为引射气通过引射器22进入气化加热炉1。

另一部分来自气化加热炉1的2000℃高温热载气的通过高温热载气循环管路11经循环气入口9进入回转窑17，加热物料生成气态镁蒸气、氧化钙和纯碳。电石及氧化镁矿原料经原料加入口18进入原料仓19，经原料入口8进入回转窑17，同时来自气化加热炉1的灰渣也作为原料经灰渣入口27进入回转窑17。

干燥后的煤粉由CO₂作载气和来自柯来浦单元51的纯氧经由燃料喷嘴6喷入气化加热炉1。同时含有CO和镁蒸气的回转窑尾气经过气固分离设备49分离出的镁蒸气进入结晶室50再进一步加工生成镁锭，分离后剩余的富含CO的尾气进入引射器22，分离出的固体颗粒进入闪蒸分离器43。煤粉以及尾气与纯氧在气化加热炉1内燃烧生成以CO为主的高温气体，成为高温热载气。气化加热炉1产生的灰渣经灰渣出口20排至灰渣余热回收器24，回收余热后排入灰渣池25，通过灰渣入口27进入回转窑17作为原料之一。

回转窑17生成的氧化钙和纯碳与闪蒸分离器43产生的剩余固体物质以及镁渣预处理设备48生成的固体物质一并进入电石再生设备46生成液态电石和含CO的混合气。液态电石与氧化镁原料加入二次还原室33，经来自钨铁蓄热器45的高温液态钨铁的显热加热生成的结晶镁经镁锭加工设备47成为成品镁锭，剩余的以氧化钙和炭黑为主的固体物料进入镁渣预处理设备48，再返回电石再生设备46。释放显热后的固态钨铁返回钨铁蓄热器45。电石再生设备46产生的含CO的混合气与三级冷凝器40生成的CO一并进入钨铁蓄热器45，释放的热量使固态钨铁变为液态钨铁供二次还原室33循环使用。

钨铁蓄热器45生成的饱和气体和飞灰与来自竖式石灰窑2的烟气的一部分一并进入高温袋式除尘器44。高温袋式除尘器44分离出的固体飞灰进入闪蒸分离器43，过滤后的气体进入CO₂喷淋塔34的底部，自下而上与来自中段的经由CO₂喷嘴35喷出的高密度液态高压CO₂逆流接触并迅速降温至-10℃左右。部分液态CO₂会因为失压，迅速冷凝为干冰，并被气流带到CO₂喷淋塔34上方，在重力作用下继续下沉与气流换热升华，形成富含CO₂气体的尾气。气体中的水分以冷凝水并富集一部分固体颗粒的形式，从CO₂喷淋塔34底部经导流引入一级RO膜36，同时自CO₂喷淋塔34顶部排出的低温尾气也进入一级RO膜36，并经RO膜过滤，过滤产生的固体颗粒也进入闪蒸分离器43，过滤后的低温尾气进入一级冷凝器37，生成的饱和气体进入二级冷凝器38，生成的CO₂进入低温CO₂液态储罐39，一部分CO₂进入CO₂喷淋塔34中的CO₂喷嘴35，剩余部分作为CO₂成品。剩余气体进入三级冷凝器40，最终生成的CO返回钨铁蓄热器45。进入闪蒸分离器43的固体飞灰和固体颗粒经闪蒸处理后，生成Hg等单质副产品。闪蒸分离器43产生的剩余固体物质也进入电石再生设备46。

柯来浦单元51利用空气蕴含的能量，生成纯氧和氮气副产品、电力以及以氢气为载体向外输出冷量。携带冷量的氢气通过冷却介质输送管路57分别通往一级冷凝器37、二级冷凝器38和三级冷凝器40的冷却盘管59，冷量被消耗后经冷却介质返回管路58返回柯来浦单元51补充冷量。柯来浦单元51产生的纯氧经纯氧输送管路60通过燃料喷嘴6作为氧化剂进入气化加热炉1。柯来浦单元51产生的电力通过电缆61为回收氦压缩机576和循环泵23提供电力。

柯来浦单元51的绝热罩571上可以设置可燃性气体报警器535和保护气入口533，保护气入口533设有阀门。绝热罩571内填充的气体为氮气，也不排除采用氢气、氦气等其他气体。绝热罩571和所有的管道均设置有内保温、外保温或内外保温，绝热罩571内压力为0.11MPa，温度为20℃。绝热罩571上还可以设置温度调节器537，通过温度调节器537可以使绝热罩571内的环境保持恒温。

灰渣余热回收器24回收的余热进入电石还原氧化镁金属镁冶炼装置，作为金属镁冶炼的能源之一。回转窑17的尾气出口3距离气化加热炉 1尽量近利于***的安全运行。

出气化加热炉高温热载气主要为CO。但根据工艺情况，在气化加热炉循环气体出口4允许含有一定比例的CO，如果是这样的话，从高温热载气输送管路15去竖式石灰窑2的载气需要在竖式石灰窑2中增加氧气进行补燃，从高温热载气循环管路11去回转窑17的载气在进入回转窑17时既可以补燃也可以不补燃。

回转窑做回转运动时，回转窑的窑头罩固定。从回转窑排出的石灰先进入窑头罩内，并从其下部排到运输车中。转动的回转窑和固定的窑头罩保持一定间隙，保证回转窑停产时不会有物料将回转窑筒体和固定的窑头罩粘结在一起，不影响回转窑下次的开车运行。

如图8所示，燃料喷嘴6为同轴套筒式结构，喷嘴的中心为煤粉通道14，煤粉通道的周围为氧气通道13。由二氧化碳输送的煤粉及氧气进入喷嘴可实现煤粉和氧气从喷嘴的单独通道中喷入气化加热炉，气固物料通道同轴分布，既可保证物料输送的安全性，又可保证物料喷入气化加热炉后借助喷射动能充分混合，为煤粉和氧气燃烧创造必要条件。粉状石灰石原料由原料入口侧向喷到回转窑高温熔融物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气携带原料粉。

作为煤粉气化器的气化加热炉1具有比竖式石灰窑2和回转窑17更高压力等级的压力。气化加热炉、回转窑和窑头罩均由耐材、保温材料和钢壳组成。所有带温设备和管道，都具有内保温或外保温或内外保温的结构。

回转窑可以应用于任何金属冶炼、高温煅烧、锅炉蒸汽发电和其他工艺，回转窑可以被各种立式加热炉窑所代替，这种立式加热炉窑包括但不限于是用于金属冶炼的，或可以高温煅烧的，或可以发电的。煤粉可以被其他含碳物质所替代，煤粉载体可以是二氧化碳、水蒸汽、水、氮气、氦气、氩气、其他惰性气体或它们的混合物。引射器可以被其他的只要能达到引射目的的动力器所替代。引射器和喷嘴尽量靠近，以便于煤粉、氧气和可燃性气体充分混合接触，增加可燃性气体的反应效率。原料由载气输送，经原料喷嘴和煤粉入口喷到回转窑或各种立式加热炉窑内，这个过程可以采用任何使尾气少携带原料粉出回转窑或各种立式加热炉窑的方法和设备，以减少尾气所携带的原料粉。包括但不限于采用原料由二氧化碳和其他稳定气体输送，经原料喷嘴和煤粉入口侧向喷到回转窑或各种立式加热炉窑高温熔融的物料内壁上，使原料粉粘结在高温熔融物料上，减少尾气所携带的原料粉的方法。

Claims (11)

1.一种矿物冶炼装置，包括气化加热炉（1）、回转窑（17）、灰渣余热回收器（24）、灰渣池（25）、回转窑余热回收器（12）、运输车（7）和原料仓（19），所述回转窑设有尾气出口（3）、原料入口（8）、循环气体入口（9）和产品出口（10），所述原料仓连接到原料入口（8）；所述气化加热炉设有循环气体出口（4）、引射器（22）、灰渣出口（20）和燃料喷嘴（6）；所述引射器（22）设有引射气进口（21）、尾气引射入口（5）和喷射口，所述喷射口连接到气化加热炉（1）；其特征是：所述装置设有竖式石灰窑（2）和尾气处理***，所述竖式石灰窑（2）设有燃烧梁或/和进气梁；所述气化加热炉的循环气体出口（4）分为两路，一路经高温热载气循环管路（11）连接到回转窑的循环气体入口（9），另一路经高温热载气输送管路（15）连接到竖式石灰窑（2）的燃烧梁或进气梁；所述回转窑的尾气出口（3）出口分为两路，一路连接到尾气处理***，另一路连接到尾气引射入口（5）；所述竖式石灰窑（2）窑顶的烟气出口分为两路，一路连接到尾气处理***，一路通过循环泵（23）连接到引射气进口（21）；所述气化加热炉（1）的灰渣出口（20）通过灰渣余热回收器（24）连接到灰渣池（25）；所述回转窑（17）的产品出口（10）通过回转窑余热回收器（12）连接到运输车（7）。

2.根据权利要求1所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述尾气处理***设有CO₂喷淋塔（34）、一级RO膜（36）、一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）、五级冷凝器（42）、闪蒸分离器（43）和高温袋式除尘器（44），所述CO₂喷淋塔（34）设有CO₂喷嘴（35）；所述回转窑的尾气出口（3）出口的一路连接到高温袋式除尘器（44）的入口，所述高温袋式除尘器（44）的气体出口连接到CO₂喷淋塔（34）下部的气体入口，下部的固体出口连接到闪蒸分离器（43）；所述CO₂喷淋塔（34）的上部气体出口和下部液体出口连接到一级RO膜（36）入口，所述一级RO膜（36）的下部固体出口连接到闪蒸分离器（43），中间的低温尾气出口依次通过一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）和五级冷凝器（42）连接到气化加热炉的尾气引射入口（5）；所述竖式石灰窑（2）窑顶的烟气出口的一路连接到高温袋式除尘器（44）的入口。

3.根据权利要求2所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述尾气处理***设有低温液态CO₂储罐（39），所述二级冷凝器（38）设有H₂S出口或SO₂出口，所述H₂S出口或SO₂出口连接到硫化物处理单元；所述三级冷凝器（40）设有CO₂出口和/或HCl 出口，所述HCl 出口连接到盐酸生产车间；所述CO₂出口连接到低温液态CO₂储罐（39），所述低温液态CO₂储罐（39）一路连接到CO₂成品罐，一路连接到CO₂喷淋塔（34）中的CO₂喷嘴（35）；所述四级冷凝器（41）设有NO出口，所述NO出口连接到NO储罐。

4.根据权利要求2所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述尾气处理***设有柯来浦单元（51），所述柯来浦单元（51）设有氮气出口（52）、纯氧出口（54）、液氢出口（55）、氢气入口（56）、空气入口（62）和电缆（61），所述一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）和五级冷凝器（42）分别设有冷却盘管（59）；所述液氢出口（55）经冷却介质输送管路（57）分别连接到一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）和五级冷凝器（42）的冷却盘管（59）入口，所述一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）和五级冷凝器（42）的冷却盘管（59）出口分别经冷却介质返回管路（58）连接到氢气入口（56）；所述纯氧出口（54）通过纯氧输送管路（60）连接到气化加热炉的燃料喷嘴（6）；所述氮气出口（52）连接到氮气储罐，所述空气入口（62）与风机连接；所述电缆（61）连接到循环泵（23）的驱动电机。

5.根据权利要求2所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述装置设有气固分离设备（49）和结晶室（50），所述回转窑的尾气出口（3）出口一路由连接到尾气处理***替换为通过气固分离设备（49）连接到结晶室（50），所述结晶室连接到镁锭储仓，所述气固分离设备（49）的尾气出口一路连接到引射器的尾气引射入口（5），下部固体出口连接到尾气处理***的闪蒸分离器（43）。

6.根据权利要求5所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述气固分离设备（49）的气体出口一路连接到引射器的气引射入口（5），一路连接到高温袋式除尘器（44）入口。

7.根据权利要求2所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述尾气处理***设有二次还原室（33），所述回转窑的尾气出口（3）出口通过二次还原室（33）连接到高温袋式除尘器（44）的入口；所述五级冷凝器（42）的气体出口替换为连接到二次还原室（33）。

8.根据权利要求2所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述尾气处理***还设有二次还原室（33）、钨铁蓄热器（45）、电石再生设备（46）、镁锭加工设备（47）和镁渣预处理设备（48），所述一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）、三级冷凝器（40）、四级冷凝器（41）和五级冷凝器（42）替换为一级冷凝器（37）、二级冷凝器（38）和三级冷凝器（40）；所述电石再生设备（46）设有CO混合气出口和液态电石出口，所述钨铁蓄热器（45）设有液态钨铁出口、饱和气体出口和固态钨铁入口，所述饱和气体出口连接到高温袋式除尘器（44）的入口；所述回转窑（17）的产品出口（10）连接到电石再生设备（46），所述CO混合气出口连接到钨铁蓄热器（45），所述液态电石出口连接到二次还原室（33）；所述二次还原室（33）设有氧化镁入口、结晶镁入口、镁渣出口、液态钨铁入口和固态钨铁出口，所述氧化镁入口与氧化镁储仓连接，所述结晶镁出口通过镁锭加工设备（47）连接到成品镁锭仓，所述镁渣出口通过镁渣预处理设备（48）连接到电石再生设备（46），所述液态钨铁入口连接到钨铁蓄热器（45）的液态钨铁出口，所述固态钨铁出口连接到钨铁蓄热器（45）的固态钨铁入口；所述三级冷凝器（40）气体出口连接到钨铁蓄热器（45）。

9.根据权利要求1所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述装置设有硅铁处理单元（28）、强酸再生器（29）、分解室（30）、沉降室（31）和再生室（32），所述回转窑（17）的产品出口（10）一路连接到硅铁处理单元（28），一路连接到分解室（30）；所述分解室（30）通过沉降室（31）一路连接到氧化铝储罐，一路通过再生室（32）连接到氧化钙储罐和强酸再生器（29），所述强酸再生器（29）连接到分解室（30），所述再生室（32）一路连接到氧化钙储罐；所述回转窑（17）设有灰渣入口（27），所述灰渣池（25）连接到灰渣入口（27）。

10.根据权利要求1所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述矿物冶炼装置的原料包括但不限于石灰石、铁精粉、呼吸壳、煤粉、焦粉、废铁、硅铁粉、氧化镁矿、建筑垃圾和生活垃圾，所述联产的产品包括但不限于石灰、电石、海绵铁、食品级二氧化碳、汞、建材、二噁英、重金属、氧化钙、金属镁、硅铁和三氧化二铝。

11.根据权利要求4所述的矿物冶炼装置，其特征是：所述柯来浦单元（51）包括B1金属储氢材料反应床（555）、B2金属储氢材料反应床（556）、液氢制备单元（521）、第二空气预冷换热器（522）、空气净化器（523）、发电机（524）、金属储氢材料更换装置（525）、空气氢气换热器（527）、氢气膨胀机（529）、氢气换热器（532）、液氢加压泵（538）、液氢换热器（539）、B1金属储氢材料反应床（555）、B2金属储氢材料反应床（556）、氦冷回收器（567）、氦气膨胀机（568）、氦节流阀（569）、液氦盘管（572）、超导储能线圈（573）、回收氦压缩机（576）、液氧制备单元（581）、第一空气预冷换热器（582）和量子计算机（585）；

所述B1金属储氢材料反应床（555）的第一放氢出口（559）和B2金属储氢材料反应床（556）的第二放氢出口（559’）分别经液氢加压泵（538）以及液氢换热器（539）的壳程，与B1金属储氢材料反应床（555）的第一吸氢进口（527）和B2金属储氢材料反应床（556）的第二吸氢进口（557’）连接；

所述B1金属储氢材料反应床（555）的第一未吸收氢气出口（558）和B2金属储氢材料反应床（556）的第二未吸收氢气出口（558’）分别经氢气换热器（532）的壳程以及空气氢气换热器（527）的壳程，与氢气膨胀机（529）的入口连接；氢气膨胀机（529）的一级膨胀抽气口经氢气换热器（532）的管程与氢气膨胀机（529）的二级膨胀入口连接，氢气膨胀机（529）的二级膨胀出口经液氢换热器（539）的管程，分别与B1金属储氢材料反应床（555）的第一液化进口（560）和B2金属储氢材料反应床（556）的第二液化进口（560’）连接；氢气膨胀机（529）的输出轴与发电机（524）同轴或不同轴连接，氢气膨胀机（529）驱动发电机（524）发电；

消耗冷量后的循环氢气经氢气入口（56）进入空气氢气换热器（527）中的氢气换热盘管（526），氢气换热盘管（526）的出口与液氢制备单元（521）的壳程连接，液氢制备单元（521）的壳程出口通过管路与液氢出口（55）连接，将液氢输出柯来浦单元（51）；

常温空气经空气入口（62）进入空气净化器（523），空气净化器（523）的出口经第二空气预冷换热器（522）的壳程，与空气氢气换热器（527）中的空气换热盘管（528）连接，空气换热盘管（528）的出口经第一空气预冷换热器（582）的管程进入液氧制备单元（581）的壳程；位于液氧制备单元（581）底部的第一壳程出口是液氧制备单元（581）的液氧产品出口，液氧制备单元（581）的第一壳程出口通过管路与纯氧出口（54）连接，将液氧输出柯来浦单元（51）；在液氧制备单元（581）的顶部设置第二壳程出口，液氧制备单元（581）的第二壳程出口与第一空气预冷换热器（582）的壳程入口连接，第一空气预冷换热器（582）的壳程出口与第二空气预冷换热器（522）的管程连接，第二空气预冷换热器（522）的管程出口即氮气出口（52）；

液氢制备单元（521）的管程中循环流动液氦；液氢制备单元（521）的管程经液氧制备单元（581）的管程、回收氦压缩机（576）和氦冷回收器（567），与氦气膨胀机（568）的入口连接，氦气膨胀机（568）的出口经氦节流阀（569）分为两路，一路经发电/电动一体机（515）中的液氦盘管（572）与氦冷回收器（567）连接，另一路经量子计算机室（586）中的液氦盘管与氦冷回收器（567）连接；所述氦冷回收器（567）与液氢制备单元（521）的管程入口连接；所述量子计算机室（586）中设有量子计算机（585）和液氦盘管；

发电机（524）经电缆（61）连接回收氦压缩机（576）和循环泵（23）的电机，为回收氦压缩机（576）和循环泵（23）提供电能；氦制冷单元通过氦气膨胀机（568）制冷，所得冷量依次为液氦盘管（572）、液氢制备单元（521）和液氧制备单元（581）使用，实现液氦冷量的分级多次利用；

超导储能装置中的超导储能线圈（573）与氦制冷单元中的液氦盘管（572），均设置在发电/电动一体机（515）的壳体内；超导储能装置与电力调整器（577）电路连接，电力调整器（577）与发电/电动一体机（515）电路连接；发电/电动一体机（515）的两端分别设有机械输入轴（5151）和机械输出轴（5152），机械输入轴（5151）和机械输出轴（5152）均伸出柯来浦单元（51）的绝热罩（571）外；机械输入轴（5151）与动力设备连接。

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