CN218989113U - 一种降低co2排放的竖炉石灰窑*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***，该***的高温CO2喷射器均匀分布安装在竖炉石灰窑炉的中部炉身上，与竖炉石灰窑炉内的中部煅烧带位置相对应，绿电供给装置与绿电电加热装置电连接，电加热装置安装在竖炉石灰窑炉顶部的排烟管路上，高温烟气炉的出烟管与排烟管路相连通并与所述的高温CO2喷射器相连通，排烟管路上还连接着CO2换热装置，CO2换热装置具有高温出烟端和低温出烟端，高温出烟端与蒸汽用户相连通，低温出烟端分别与竖炉石灰窑炉底部的冷却带和CO2液化装置相连通；电加热装置的炉顶循环气进口设置有控制阀组，高温烟气炉设置有高炉煤气烧嘴及其控制阀组，两组控制阀组分别与自动化控制***相连。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***。
背景技术
石灰生产过程中会产生和排放大量的气体、粉尘及固体废弃物，在这三种排放物中，气体排放在体积和质量上占有比例都最大，其中气体的化学成分主要是二氧化碳（CO2）。石灰生产中的原料为石灰石，石灰石分解是产生二氧化碳的主要来源。因石灰石的主要成分是碳酸钙。在较高温度（吸热）条件下具有分解成石灰（主要成分CaO）和二氧化碳（CO2）的化学性质。要想得到1吨氧化钙，理论上海需要投入1.786吨碳酸钙。按每吨纯碳酸钙（CaCO3）计，充分煅烧分解，可产生0.56吨石灰（CaO）和0.44吨二氧化碳（CO2）。按此理论，计算每生产1吨石灰可产生二氧化碳为：1.786×0.44 = 0.786吨；理论上，每吨石灰需标准燃料0.1084吨，可排放二氧化碳：0.1084吨×3.7吨= 0.40108吨。每生产1吨石灰产生二氧化碳量为：0.786＋0.40108 = 1.18708吨。
石灰石的分解需要一定的热量，其来源于给定的燃料。气体燃料的热值需要8000kJ，热值需求较高，同时与氧气发生燃烧反应，会产生一定的二氧化碳，石灰生产过程中矿石原料煅烧产生碳排放，石灰生产过程主要是石灰石在竖炉石灰窑中的煅烧过程，石灰石主要成分为碳酸钙（CaCO3）。在900℃~1100℃煅烧条件下，碳酸钙分解生成氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO2）。燃料燃烧和石灰生产消耗电力的间接碳排放，石灰生产走低碳发展路径已迫在眉睫。
发明内容
为了解决现有竖炉石灰窑碳CO2排放高的难题，本实用新型提供一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***。
本实用新型的技术方案：一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***，包括竖炉石灰窑炉、绿电电加热装置、CO2换热装置、CO2液化装置，高温烟气炉、蒸汽用户、绿电供给装置，高温CO2喷射器，自动化控制***，所述的高温CO2喷射器分成上下两排、共20组均匀分布安装在竖炉石灰窑炉的中部炉身上，与竖炉石灰窑炉内的中部煅烧带位置相对应，绿电供给装置与绿电电加热装置电连接，绿电电加热装置安装在竖炉石灰窑炉顶部的排烟管路上，高温烟气炉的出烟管与所述的排烟管路相连通并与所述的高温CO2喷射器相连通，所述的排烟管路上还连接着CO2换热装置，CO2换热装置具有高温出烟端和低温出烟端，高温出烟端与蒸汽用户相连通，低温出烟端分别与竖炉石灰窑炉底部的冷却带和CO2液化装置相连通；所述的绿电电加热装置的炉顶循环气进口设置有控制阀组，控制阀组与自动化控制***相连；所述的高温烟气炉设置有高炉煤气烧嘴及其控制阀组及助燃空气烧嘴及其控制阀组，两组控制阀组分别与自动化控制***相连。
本实用新型的有益效果：
热效率高、二氧化碳（CO2）惰性气体高温烟气煅烧、运行安全稳定等。窑内煅烧生成的CO2炉顶循环气，由于其中只少量掺混了燃烧高温烟气炉产生的烟气中的少量N2，较现有技术中使用空气冷却，大幅减少了混合烟气中的空气，因此回收CO2成本大幅降低；
煅烧带和预热带的热量均来自喷射器喷入的高温废气，喷射器分两带布置在竖炉石灰窑炉上，采用直接换热的方式对原料进行加热，因此，热量可均衡分布。在这种情况下，可以获得高品质的石灰，由于加热均匀整个煅烧反应时间较短，提高了生产率；
本实用新型采用高温烟气的余热回收装置，具有节能环保之功效，大幅度地降低了竖炉石灰窑运行成本；
本实用新型采用绿电电力加热及杂用拖动，消耗电力的间接碳排放净零排放，同时设置CO2液化装置进行液化储存捕集，整个***CO2排放趋零。
本实用新型不再局限于在煅烧段的上、下烧嘴及喷射器使用高热值8000kJ的燃烧，只需少量低热值的高炉煤气即可。
本实用新型是将竖炉石灰窑窑顶的气体CO2:70-75%，N2:5-10%，通过电加热后与燃烧后的少量高炉煤气掺混，将烟气温度提高至900℃~1100℃，循环进入竖炉石灰窑循环进行煅烧石灰石，同时过剩的CO2烟气由于纯度较高进行液化回收的一种设备，可使CO2净零排放。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明：
图1为本实用新型的工作原理示意图。
实施方式
实施例
一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***，如图1所示，包括竖炉石灰窑炉1、绿电电加热装置2、CO2换热装置3、CO2液化装置4，高温烟气炉5、蒸汽用户6、绿电供给装置7，高温CO2喷射器8，自动化控制***9。绿电电加热装置2指的是以绿电为能源的电加热器。绿电指的是在生产电力的过程中，它的二氧化碳排放量为零或趋近于零，因相较于其他方式（如火力发电）所生产之电力，对于环境冲击影响较低。绿电的主要来源为太阳能、风力、生质能、地热等，中国主要以太阳能及风力为主。
所述的高温CO2喷射器8分成上下两排、共20组均匀分布安装在竖炉石灰窑炉1的中部炉身上，与竖炉石灰窑炉1内的中部煅烧带1-1位置相对应，绿电供给装置7与绿电电加热装置2电连接，绿电电加热装置2安装在竖炉石灰窑炉1顶部的排烟管路上，将竖炉石灰窑炉炉顶的循环气加热至800℃左右，由于电加热的功率加热气体能力只能到800℃，高温烟气炉5的出烟管与所述的排烟管路相连通并与所述的高温CO2喷射器8相连通，高温烟气炉5燃烧部分较低热值的高炉煤气，产生1300℃的高温烟气，与电加热装置2的800℃的炉顶循环气进行掺混，达到竖炉石灰窑炉的900℃~1100℃煅烧温度条件，通过喷射器8，双排20组，将900℃~1100℃的高温掺混烟气喷入所述的中部煅烧带1-1内对石灰石进行煅烧，煅烧后的烟气与石灰石碳酸钙分解生成的二氧化碳混合，向上在上部预热带1-2中对石灰石进行预热，在上部预热带1-2内，石灰石被加热至其煅烧温度。上部预热带1-2的热量来自于中部煅烧带1-1煅烧后的烟气与石灰石碳酸钙分解生成的二氧化碳（CO2）混合的废烟气，上部预热带1-2预热石灰石原料后，温度降至300℃左右，产生的一部分废烟气进入电加热装置2继续加热到800℃，继续与高温烟气炉5燃烧高炉煤气产生的1300℃高温烟气进行掺混，通过所述的喷射器8喷入中部煅烧带1-1，循环使用。
所述的排烟管路上还连接着CO2换热装置3，CO2换热装置3具有高温出烟端和低温出烟端，高温出烟端与蒸汽用户6相连通，低温出烟端分别与竖炉石灰窑炉1底部的冷却带1-3和CO2液化装置4相连通。上部预热带1-2预热石灰石原料后，产生的另一部分300℃左右废烟气（带有多余的热量）通过换热装置3进行换热产生蒸汽给蒸汽用户6使用，经过换热的废烟气温度降低至35-40℃，分成两路，一路由竖炉石灰窑炉底吸入进入冷却带1-3内，与中部煅烧带1-1下行的热的石灰氧化钙（CaO）进行热交换，温度降低后通过出料***1-4排出竖炉石灰窑炉1。35-40℃的冷却废烟气冷却带1-3下部进入窑内，通过与石灰氧化钙（CaO）换热后成为高温废烟气，与竖炉石灰窑炉炉顶的废烟气汇合，循环使用。
经过换热的废烟气温度降低至35-40℃，分成两路后，另一路其为***平衡用气，送入CO2液化装置4进行液化储存捕集。
所述的绿电电加热装置2的炉顶循环气进口设置有控制阀组2-1，控制阀组2-1与自动化控制***9相连。通过自动化控制***9，可以调节炉顶循环气的流量，确保煅烧带1-1的900℃~1100℃的高温烟气恒定。
所述的高温烟气炉5设置有高炉煤气烧嘴及其控制阀组5-1及助燃空气烧嘴及其控制阀组5-2，两组控制阀组分别与自动化控制***9相连。通过自动化控制***9，设定一定的空燃比，确保煅烧带1-1的900℃~1100℃的高温烟气恒定。
所述的自动化控制***9可以根据竖炉石灰窑炉内煅烧带1-1的900℃~1100℃的温度设定，自动调节炉顶循环气控制阀组2-1的流量，同时根据控制阀组5-1、5-2的空燃比设定，调节高温烟气炉5出口的高温烟气温度，将煅烧带1-1的废气温度调整至900℃~1100℃所需的生产温度。
本实用新型是将竖炉石灰窑窑顶的气体CO2:70-75%，N2:5-10%，通过电加热后与燃烧后的少量高炉煤气掺混，将烟气温度提高至900℃~1100℃，循环进入竖炉石灰窑循环进行煅烧石灰石，同时过剩的CO2烟气由于纯度较高进行液化回收的一种设备，可使CO2净零排放。
Claims (1)
1.一种降低CO2排放的竖炉石灰窑***，包括竖炉石灰窑炉（1）、绿电电加热装置（2）、CO2换热装置（3）、CO2液化装置（4），高温烟气炉（5）、蒸汽用户（6）、绿电供给装置（7），高温CO2喷射器（8），自动化控制***（9），其特征是：所述的高温CO2喷射器（8）分成上下两排、共20组均匀分布安装在竖炉石灰窑炉（1）的中部炉身上，与竖炉石灰窑炉（1）内的中部煅烧带（1-1）位置相对应，绿电供给装置（7）与绿电电加热装置（2）电连接，绿电电加热装置（2）安装在竖炉石灰窑炉（1）顶部的排烟管路上，高温烟气炉（5）的出烟管与所述的排烟管路相连通并与所述的高温CO2喷射器（8）相连通，所述的排烟管路上还连接着CO2换热装置（3），CO2换热装置（3）具有高温出烟端和低温出烟端，高温出烟端与蒸汽用户（6）相连通，低温出烟端分别与竖炉石灰窑炉（1）底部的冷却带（1-3）和CO2液化装置（4）相连通；所述的绿电电加热装置（2）的炉顶循环气进口设置有控制阀组（2-1），控制阀组（2-1）与自动化控制***（9）相连；所述的高温烟气炉（5）设置有高炉煤气烧嘴及其控制阀组（5-1）及助燃空气烧嘴及其控制阀组（5-2），两组控制阀组分别与自动化控制***（9）相连。
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