專利名稱：一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備及方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及二氧化碳捕集的設備及方法，具體涉及一種隔絕空氣煅燒實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備及方法。
背景技術(shù)：
石灰，又稱生石灰，主要成分為氧化鈣，是一種在建筑、化工、電石、冶金等行業(yè)廣泛使用的原材料。石灰的生產(chǎn)過程為吸熱反應，是將石灰石在高溫下煅燒，使石灰石中的主要成分碳酸鈣發(fā)生分解，并排除分解出的二氧化碳，其原理如下
CaCO3 (s)~CaO Cs) +CO2 (g) -176.68kJ、·
(I)從式(I)中可以看出，石灰的生產(chǎn)過程必然伴隨著大量二氧化碳氣體的排放，產(chǎn)出比例大致為石灰(54) :二氧化碳(43)。以我國目前年產(chǎn)石灰量3億噸估算，在煅燒石灰石生產(chǎn)石灰過程中，二氧化碳的年產(chǎn)量大約為2. 38億噸左右。二氧化碳是導致全球氣候變暖的溫室氣體的主要成分之一，對溫室效應的貢獻率高達55%，由于二氧化碳等溫室氣體排放所引起的氣候變化已成為全世界關(guān)注的焦點問題。與此同時，二氧化碳又是一種具有較多用途的工業(yè)原材料，在食品加工保鮮、飲料、化肥、防火、石油開采等行業(yè)中應用廣泛。對石灰石煅燒生產(chǎn)石灰過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳進行捕集，既可以減少大量溫室氣體的排放，又可回收有經(jīng)濟價值的二氧化碳產(chǎn)品，具有非常重要的意義?，F(xiàn)有的石灰窯主要為回轉(zhuǎn)窯、普通豎窯或雙膛豎窯等，石灰石和燃料(氣體燃料經(jīng)管道和燃燒器送入)裝入到石灰窯內(nèi)，石灰石經(jīng)預熱后到850°C開始分解，到1200°C完成煅燒，生成的石灰經(jīng)冷卻后，卸出窯外。除極少數(shù)石灰生產(chǎn)單位在石灰窯后端采用了二氧化碳回收技術(shù)，建有二氧化碳回收設備外，窯內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳均直接排入大氣中。一方面，現(xiàn)有石灰窯在運行過程中，燃料在窯內(nèi)燃燒，會產(chǎn)生大量的燃燒煙塵及有害氣體產(chǎn)物如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳等，給二氧化碳的分離帶來極大的困難；另一方面，現(xiàn)有的二氧化碳捕集回收技術(shù)主要有化學吸收法、物理吸收法、變壓吸附法、膜吸附法，無論哪種方法，均需經(jīng)過凈化-吸收-解吸-收集的過程，流程復雜，如通常采用的化學吸收技術(shù)就涉及到由除塵器、洗滌器、脫硫塔、吸收塔、解吸塔、儲氣囊、壓縮機、干燥液化系統(tǒng)、儲液罐、灌裝系統(tǒng)等組成的一整套設備，另外，由于煙氣中二氧化碳濃度(約20-30%左右)的限制，采用以上方法進行二氧化碳回收時存在效率低、設備維護量大、生產(chǎn)成本過高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明目的在于提供一種隔絕空氣煅燒實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備及方法。該設備結(jié)構(gòu)緊湊，投資強度小，運行成本低，具有良好的工業(yè)化應用前景。利用該設備實施的方法工藝條件成熟，步驟簡單，能高效捕集石灰石煅燒生產(chǎn)石灰過程中產(chǎn)生的CO2。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是提供一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備，包括對石灰石進行破碎的破碎機，以及將破碎后的石灰石進行篩分的振動篩分機，所述振動篩分機通過上料皮帶連接計量裝置，計量裝置與密閉煅燒爐相連；所述密閉煅燒爐分別與冷卻器和石灰儲存?zhèn)}相連，冷卻器與除塵凈化裝置相連通，除塵凈化裝置依次通過管道連接壓縮機、冷凝器后，與CO2儲罐相連通。優(yōu)選地，所述密閉煅燒爐包括密閉進料裝置、密閉出灰裝置、CO2排出口和輻射加熱裝置，所述密閉進料裝置設置于密閉煅燒爐的側(cè)壁上方，且與計量裝置出口相對接；所述密閉出灰裝置設置于密閉煅燒爐的下方，且與石灰儲存?zhèn)}相對接；所述0)2排出口設置于密閉煅燒爐的另一側(cè)壁上方，且通過管道與冷卻器相連通。優(yōu)選地，所述冷卻器連接有冷卻塔，冷卻塔分別與所述冷卻器介質(zhì)出口及回收介質(zhì)入口相連?！は鄳兀景l(fā)明還提供一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的方法，該方法包括下述步驟I)先將石灰石經(jīng)破碎機破碎,破碎后的石灰石再經(jīng)振動篩分機進行篩分后，經(jīng)上料皮帶輸送至計量裝置；2)經(jīng)計量裝置按照質(zhì)量比將破碎、篩分后的石灰石計量后，經(jīng)密閉布料裝置輸送至隔絕空氣密閉煅燒爐內(nèi)進行石灰煅燒；3)經(jīng)窯內(nèi)高溫煅燒分解成的CaO經(jīng)密閉出灰裝置輸送至石灰儲存?zhèn)}；4)另將分解生成的高濃度CO2經(jīng)冷卻器輸送至除塵凈化裝置進行凈化處理；5)經(jīng)凈化后的高濃度CO2經(jīng)壓縮、冷凝工序后，得到液態(tài)CO2封存于CO2儲罐中。優(yōu)選地，在所述方法中，所述石灰石經(jīng)破碎后的粒度為10-80_。優(yōu)選地，在所述方法中，高濃度CO2于冷卻器中通過冷卻介質(zhì)換熱后得到冷卻，冷卻后的CO2溫度為50-100°C。本發(fā)明提供的方法和設備具有以下有益效果(1)相對于現(xiàn)有方法，本發(fā)明提供的方法采用在完全隔絕空氣條件下對CaCO3進行煅燒，捕集所得的CO2純度可達99%以上，有利于CO2后續(xù)利用及處理；(2)工藝流程簡單，CO2捕集成本低，對系統(tǒng)的腐蝕小，節(jié)約能源；(3)冷卻系統(tǒng)封閉循環(huán)，冷卻介質(zhì)循環(huán)利用，大大降低運行維護費用。


圖I為本發(fā)明實施例中隔絕空氣煅燒實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備流程圖；圖2為本發(fā)明實施例的工藝流程圖。圖中1、物料破碎機；2、振動篩分機；3、上料皮帶；4、計量裝置；5、密閉煅燒爐；5a、密閉進料裝置；5b、密閉出灰裝置；5c、C02排出口 ；5d、輻射加熱裝置；6、冷卻器；7、除塵凈化裝置；8、壓縮機；9、冷凝器；10、CO2儲罐；11、石灰儲存?zhèn)}；12、冷卻塔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的設備和利用該設備進行隔絕空氣煅燒實現(xiàn)石灰生產(chǎn)碳捕集的方法工藝做出詳細說明。圖I所示為一種隔絕空氣煅燒實現(xiàn)石灰生產(chǎn)碳捕集的設備，包括對石灰石進行破碎的破碎機I，以及將破碎后的石灰石進行篩分的振動篩分機2,其中,振動篩分機2通過上料皮帶3與計量裝置4相連，將破碎、篩分后的石灰石輸送至計量裝置4，計量裝置4與密閉煅燒爐5相連，將經(jīng)計量后的石灰石輸送至密閉煅燒爐5，密閉煅燒爐5分別與冷卻器6和石灰儲存?zhèn)}11相連；其中，密閉煅燒爐5包括密閉進料裝置5a、密閉出灰裝置5b、CO2排出口 5c和輻射加熱裝置5d，密閉進料裝置5a設置于密閉煅燒爐5的側(cè)壁上方，且與計量裝置4出口相對接；密閉出灰裝置5b設置于密閉煅燒爐5的下方，且與石灰儲存?zhèn)}11相對接；所述CO2排出口 5c設置于密閉煅燒爐5的另一側(cè)壁上方，且通過管道與冷卻器6相連通。冷卻器6與除塵凈化裝置7相連通，除塵凈化裝置7依次通過管道連接壓縮機8、冷凝器9后，與CO2儲罐10相連通。 在具體實施例中，冷卻器6連接有冷卻塔12，冷卻塔12分別與冷卻器6介質(zhì)出口及回收介質(zhì)入口相連。在具體實施例中，計量裝置4 A 口與所述上料皮帶3對接，計量裝置4出口與密閉進料裝置5a對接。在具體實施例中，振動篩分機2入口與物料破碎機I出口對接，振動篩分機2出口與上料皮帶3對接。在具體實施例中，冷卻器6與隔絕空氣的密閉煅燒爐5上CO2氣體收集口相連，除塵凈化裝置7入口與冷卻器6的出口相連。在具體實施例中，冷卻器6為水冷換熱器，冷卻塔12分別與冷卻器6熱水出口及回收冷卻水入口相連。如圖2所示，上述設備對應的工作流程如下該方法包括下述步驟I)先將石灰石經(jīng)破碎機I破碎，破碎后的石灰石再經(jīng)振動篩分機2進行篩分的作用后，獲得粒度為10-80mm的石灰石成品，由上料皮帶3輸送至計量裝置4 ；2)經(jīng)計量裝置4按照質(zhì)量比將破碎、篩分后的石灰石成品計量后，經(jīng)密閉布料裝置5a輸送至隔絕空氣的密閉煅燒爐5內(nèi)進行石灰煅燒；密閉煅燒爐5內(nèi)分為預熱區(qū)、煅燒區(qū)和冷卻區(qū)，經(jīng)破碎、篩分后的石灰石先進行預熱，再于溫度為1000-1400°C下進行煅燒；窯內(nèi)為完全隔絕外界空氣的生產(chǎn)系統(tǒng)，在窯內(nèi)高溫煅燒下，石灰石被分解成CaO和純度極高的CO2氣體，然后在溫度為300-400°C下得到冷卻；3)經(jīng)窯內(nèi)高溫煅燒分解成的CaO經(jīng)密閉煅燒爐5內(nèi)的密閉出灰裝置5b輸送至石灰儲存?zhèn)}11 ;4)經(jīng)分解生成的高濃度CO2氣體溫度為300_400°C，將分解生成的高濃度CO2經(jīng)由耐熱管道輸送至冷卻器6進行冷卻，冷卻后氣體溫度降至50-100°C ;經(jīng)冷卻器6換熱后，冷卻水被加熱至80-90°C，熱水輸送至冷卻塔進行冷卻并回用于冷卻器6 ;將水冷換熱后的高濃度CO2輸送至除塵凈化裝置7進行除塵處理；5)除塵凈化裝置7將冷卻后的氣體進一步凈化成濃度為98. 0-99. 8%的高純氣體，經(jīng)除塵處理后的高濃度CO2經(jīng)壓縮機8、冷凝器9的作用轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)CO2成品，由密閉管道輸送至CO2儲罐中，以便后續(xù)利用。上述分解生成的高濃度CO2可直接將其輸送至CO2存儲罐中，也可注入鹽水深層、枯竭油氣田、貧瘠煤層或海洋中封存，后續(xù)利用于食品加工保鮮、飲料、防火等領域用途。上述石灰石破碎、篩分等預處理步驟，以滿足后續(xù)密閉進料及煅燒系統(tǒng)隔絕空氣的要求。上述石灰石計量步驟，以對進入隔絕空氣煅燒系統(tǒng)的石灰石進行計量，保證后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。上述凈化除塵步驟，以去除隔絕空氣煅燒系統(tǒng)生成的CO2氣體中含有的CaCO3XaO及其他雜質(zhì)。上述CO2冷卻、壓縮、冷凝等步驟，以對隔絕空氣煅燒系統(tǒng)生成的CO2氣體進行相應處理，使其更好地滿足后續(xù)儲(封)存的要求?！ど鲜隼鋮s介質(zhì)回收系統(tǒng),將經(jīng)熱交換后的水冷卻后重新回用于CO2冷卻步驟，以節(jié)省新鮮水耗用量。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式
僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書所確定的專利保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備，包括對石灰石進行破碎的破碎機(1)，以及將破碎后的石灰石進行篩分的振動篩分機(2)，其特征在于，所述振動篩分機(2)通過上料皮帶(3)連接計量裝置(4)，計量裝置(4)與密閉煅燒爐(5)相連；所述密閉煅燒爐(5)分別與冷卻器(6)和石灰儲存?zhèn)}(11)相連，冷卻器(6)與除塵凈化裝置(7)相連通，除塵凈化裝置(7)依次通過管道連接壓縮機(8)、冷凝器(9)后，與CO2儲罐(10)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二氧化碳捕集的設備，其特征在于，所述密閉煅燒爐(5)包括密閉進料裝置(5a)、密閉出灰裝置(5b)、C02排出口(5c)和輻射加熱裝置(5d)，所述密閉進料裝置(5a)設置于密閉煅燒爐(5)的側(cè)壁上方，且與計量裝置(4)出口相對接；所述密閉出灰裝置(5b)設置于密閉煅燒爐(5)的下方，且與石灰儲存?zhèn)}(11)相對接；所述CO2排出口(5c)設置于密閉煅燒爐(5)的另一側(cè)壁上方，且通過管道與冷卻器(6)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的二氧化碳捕集的設備，其特征在于，所述冷卻器(6)連接有冷卻塔(12)，冷卻塔(12)分別與所述冷卻器(6)介質(zhì)出口及回收介質(zhì)入口相連。
4.一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟 .1)先將石灰石經(jīng)破碎機(1)破碎，破碎后的石灰石再經(jīng)振動篩分機(2)進行篩分后，經(jīng)上料皮帶(3 )輸送至計量裝置(4 ); .2)破碎、篩分后的石灰石經(jīng)計量裝置(4)按照質(zhì)量比計量后，經(jīng)密閉布料裝置(5a)輸送至密閉煅燒爐(5)內(nèi)； .3 )石灰石在密閉煅燒爐(5 )內(nèi)經(jīng)高溫煅燒分解，生成的CaO經(jīng)密閉出灰裝置(5b )輸送至石灰儲存?zhèn)}(11); .4)石灰石高溫煅燒分解生成的高濃度CO2經(jīng)冷卻器(6)輸送至除塵凈化裝置(7)進行除塵處理； .5)經(jīng)除塵處理后的高濃度CO2經(jīng)壓縮、冷凝工序后，得到液態(tài)CO2封存于CO2儲罐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的方法，其特征在于，所述石灰石經(jīng)破碎后的粒度為10-80mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的方法，其特征在于，所述高濃度CO2于冷卻器中通過冷卻介質(zhì)換熱后得到冷卻，冷卻后的CO2溫度為50-100°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)石灰生產(chǎn)過程中二氧化碳捕集的設備及方法，設備包括破碎機及振動篩分機，振動篩分機經(jīng)上料皮帶連接計量裝置，計量裝置與密閉煅燒爐相連；密閉煅燒爐分別與冷卻器和石灰儲存?zhèn)}相連，冷卻器與除塵凈化裝置連通，除塵凈化裝置依次連接壓縮機、冷凝器后與CO2儲罐相連通。方法包括將石灰石破碎篩分，經(jīng)上料皮帶輸送至計量裝置；計量后石灰石輸送至密閉煅燒爐內(nèi)石灰煅燒；分解成的CaO輸送至石灰儲存?zhèn)}；分解生成的高濃度CO2經(jīng)冷卻、除塵處理后，再經(jīng)壓縮、冷凝轉(zhuǎn)化為液態(tài)CO2，并最終儲(封)存起來。本發(fā)明對石灰石煅燒生產(chǎn)石灰過程中產(chǎn)生的大量CO2進行捕集，既可減少大量溫室氣體的排放，又可回收二氧化碳產(chǎn)品，具有廣泛的應用前景。
文檔編號C01B31/20GK102786236SQ20121029447
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月17日
發(fā)明者王昀睿, 白玉龍 申請人:西安瑞馳節(jié)能工程有限責任公司