水泥生產(chǎn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水泥生產(chǎn)及方法，尤其涉及一種氧化鎂法煙氣脫硫過程同步生產(chǎn) 硫酸鎂水泥的裝置及其方法。本發(fā)明的裝置及方法尤其適用于燃煤鍋爐、燒結(jié)機、球團、回 轉(zhuǎn)窯煙氣等需要煙氣脫硫的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)工業(yè)部門的水泥工業(yè)，其存在二高一破壞現(xiàn)象：即能源消耗高、二氧化碳等污 染物排放高、生態(tài)環(huán)境破壞嚴重。水泥的生產(chǎn)過程有著很多工藝環(huán)節(jié)（例如原料開采、生料 制備、熟料煅燒、水泥粉磨）需要使用輸送設(shè)備、破碎設(shè)備、粉磨設(shè)備、煅燒設(shè)備以及電機、 風(fēng)機等，這些都需要消耗大力電能。每生產(chǎn)一噸水泥，需要消耗電能約IlOkW *h。水泥的熟 料煅燒包括一系列物理、化學(xué)過程（如原料礦物分解、固相反應(yīng)、液相燒結(jié)、熟料冷卻），這 些過程都需要消耗大量熱能。目前常用的煅燒工藝為預(yù)分解窯爐工藝，其中噴煤管將燃煤 分別送入分解爐和回轉(zhuǎn)窯進行燃燒。水泥熟料形成反應(yīng)的理論熱耗約為1700kJ/kg。由于 窯爐筒體表面散熱、燃燒煙氣帶出熱量及出窯熟料帶出熱量，水泥熟料形成反應(yīng)的實際熱 耗約為3200kJ/kg，即每噸水泥熟料的綜合煤耗約為IlOkg標(biāo)準(zhǔn)煤。
[0003] 水泥生產(chǎn)過程中直接產(chǎn)生二氧化碳，燃煤的二氧化碳排放因子介于2. 31-2. 55千 克二氧化碳/千克標(biāo)準(zhǔn)煤，而國家發(fā)改委能源所推薦的排放因子為2. 46千克二氧化碳/千 克標(biāo)準(zhǔn)煤。由此，可以計算出生產(chǎn)每噸水泥熟料所需燃煤燃燒產(chǎn)生的直接二氧化碳排放量 約為295千克。水泥生產(chǎn)采用石灰質(zhì)原料，經(jīng)煅燒后石灰質(zhì)原料中的碳酸鹽礦物會分解，釋 放出大量二氧化碳。通常，每噸水泥熟料需要消耗1. 55噸生料，即產(chǎn)生的直接二氧化碳排 放量約為550千克。按水泥中的熟料系數(shù)為0. 75計，可計算出生產(chǎn)每噸水泥的二氧化碳總 排放量約為728kg。以年產(chǎn)30億水泥計算，年排放二氧化碳近21. 84億噸。目前，我國全 年二氧化碳總排入量約為57億噸，由此可見，傳統(tǒng)水泥工業(yè)的二氧化碳排入量占到38%以 上。
[0004] 在我國傳統(tǒng)的鈣法脫硫技術(shù)中，有采用鈣法脫硫后產(chǎn)生的脫硫石膏生產(chǎn)水泥的工 藝技術(shù)，即用脫硫石膏完全取代傳統(tǒng)石膏。每噸水泥節(jié)約原料成本約5?8元左右。然而， 用脫硫石膏替代傳統(tǒng)石膏生產(chǎn)水泥的方法只是解決了石膏來源的問題，整體生產(chǎn)工藝卻一 直保持原有工藝，能源消耗、資源消耗等都跟原有工藝差不多。
[0005] 申請?zhí)枮?5193375. 2的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N改進的發(fā)泡鎂氧水泥制備方 法，通過將氧化鎂、氯化鎂和/或硫酸鎂、水和能使該水泥發(fā)泡的某些有機羧酸，和/或它們 酸酐和/或它們的鹽混合而制備水泥。這種方法不需要燒制過程，但其生產(chǎn)制備過程中需 要的氯化鎂、硫酸鎂等材料均需要外購,外購成本、運輸成本計入后，每噸水泥的生產(chǎn)成本 超過普通3. 25或4. 25型號水泥近一倍。發(fā)泡鎂氧水泥性能雖然比普通水泥更好，但因為 生產(chǎn)成本太高，造成售價居高不下，限制了其在中國推廣應(yīng)用。
[0006][0007] 綜上，上述兩種水泥方法的制造成本很高，限制了其市場推廣應(yīng)用的速度，并且， 硫酸鎂、氯化鎂等生產(chǎn)仍然需要消耗較多的自然資源與能源，生產(chǎn)過程也會排入較多的污 染物如廢水、二氧化硫等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種水泥生產(chǎn)裝置及方法，尤其提供一種 氧化鎂法煙氣脫硫過程同步生產(chǎn)硫酸鎂水泥的裝置及其方法。采用本發(fā)明的裝置及方法， 可以能解決目前傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)能源消耗大、對環(huán)境破壞嚴重等問題，而且還能解決一般硫 酸鎂水泥生產(chǎn)成本高，物料轉(zhuǎn)移運輸費用大造成的無法大規(guī)模市場推廣應(yīng)用的問題。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的裝置及方法，可以解決長期困擾燃煤發(fā)電企業(yè)、鋼鐵冶金企業(yè) 采用鎂法脫硫技術(shù)生產(chǎn)出的硫酸鎂品質(zhì)不高、售價較低產(chǎn)生經(jīng)濟收益較小、廢灰及廢渣 (鋼渣、鐵渣、礦渣）處理困難的問題。
[0010] 本發(fā)明提供一種水泥生產(chǎn)裝置，包括：
[0011] 煙氣脫硫設(shè)備，用于采用氧化鎂法脫除煙氣中的二氧化硫，并形成含硫酸鎂的吸 收產(chǎn)物；
[0012] 第一濃縮設(shè)備，用于將來自煙氣脫硫設(shè)備的含硫酸鎂的吸收產(chǎn)物濃縮，以形成第 一濃縮產(chǎn)物；
[0013] 排出設(shè)備，用于將來自第一濃縮設(shè)備的第一濃縮產(chǎn)物排出；
[0014] 第二濃縮設(shè)備，用于接收來自排出設(shè)備的第一濃縮產(chǎn)物，并將第一濃縮產(chǎn)物進一 步濃縮，以形成第二濃縮產(chǎn)物；
[0015] 結(jié)晶設(shè)備，用于接收第二濃縮設(shè)備形成的第二濃縮產(chǎn)物，并使得第二濃縮產(chǎn)物中 生成晶粒，以獲得含硫酸鎂晶體的濃縮產(chǎn)物；
[0016] 離心設(shè)備，用于將來自結(jié)晶設(shè)備的含硫酸鎂晶體的濃縮產(chǎn)物離心分離，以獲得含 硫酸鎂晶體的沉淀；
[0017] 干燥設(shè)備，用于將來自離心設(shè)備的含硫酸鎂晶體的沉淀干燥，以形成干燥后的沉 淀；
[0018] 廢灰供給設(shè)備，用于提供廢灰；
[0019] 渣料供給設(shè)備，用于提供水泥用渣料；
[0020] 添加劑供給設(shè)備，用于提供水泥用添加劑；
[0021] 混合設(shè)備，用于將來自干燥設(shè)備的干燥后的沉淀、來自廢灰供給設(shè)備的廢灰、來自 渣料供給設(shè)備的水泥用渣料和來自添加劑供給設(shè)備的水泥用添加劑混合，以形成水泥。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的水泥生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的煙氣脫硫設(shè)備內(nèi)的上部設(shè)有二氧化 硫吸收噴淋區(qū)，用于采用氧化鎂法脫除煙氣中的二氧化硫，并形成含硫酸鎂的吸收產(chǎn)物。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的水泥生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的第一濃縮設(shè)備為設(shè)置在煙氣脫硫設(shè) 備內(nèi)部的循環(huán)沉降槽，并且所述循環(huán)沉降槽設(shè)置在煙氣脫硫設(shè)備的下部；所述的第二濃縮 設(shè)備為設(shè)置在煙氣脫硫設(shè)備外部的三效蒸發(fā)濃縮設(shè)備。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的水泥生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述裝置還包括渣料研磨設(shè)備，用于將水泥 用渣料研磨為粉末，并輸送至渣料供給設(shè)備。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的水泥生產(chǎn)裝置，優(yōu)選地，所述的煙氣滿足如下條件之一：
[0026] 1)所述的煙氣為來自燃煤鍋爐、燒結(jié)機、球團、或窯爐的煙氣；
[0027] 2)所述的煙氣中的二氧化硫含量為300mg/Nm3?40000mg/Nm 3,并且氧氣含量為 2 ?25vt%。
[0028] 本發(fā)明還提供一種利用上述水泥生產(chǎn)裝置生產(chǎn)水泥的方法，其特征在于，包括如 下步驟：
[0029] 1)煙氣脫硫步驟：在煙氣脫硫設(shè)備中采用氧化鎂法脫除煙氣中的二氧化硫，并形 成含硫酸鎂的吸收產(chǎn)物；
[0030] 2)第一濃縮步驟：在第一濃縮設(shè)備中將來自煙氣脫硫設(shè)備的含硫酸鎂的吸收產(chǎn) 物濃縮，以形成第一濃縮產(chǎn)物；
[0031] 3)排出步驟，將來自第一濃縮設(shè)備的第一濃縮產(chǎn)物排出；
[0032] 4)第二濃縮步驟：接收來自排出設(shè)備的第一濃縮產(chǎn)物，并將第一濃縮產(chǎn)物在第二 濃縮設(shè)備中進一步濃縮，以形成第二濃縮產(chǎn)物；
[0033] 5)結(jié)晶步驟：采用