[发明专利]水泥制造设备中的二氧化碳气体的回收方法和回收设备以及水泥的制造方法

说明书

本申请是基于申请日为2010年10月12日、申请号为201080047321.7、发明名称为“水泥制造设备中的二氧化碳气体的回收方法和回收设备以及水泥的制造方法”的申请所提交的分案申请。

 

技术领域

本发明涉及用于高浓度地回收水泥制造设备中主要在水泥原料煅烧时产生的CO₂气体的、水泥制造设备中产生的CO₂气体的回收方法和回收设备以及水泥的制造方法。

背景技术

近年来，世界范围内遍及整个工业领域都在开展着削减成为地球温暖化主要原因的二氧化碳(CO₂)气体的尝试。

即，水泥产业与电力以及钢铁等同样是CO₂气体排出量较多的工业之一，上升至日本的CO₂气体总排出量的大约4%。因此，该水泥工业中CO₂气体的排出削减将对日本总体的CO₂气体的排出削减产生很大的贡献。

图16表示上述水泥产业中的通常的水泥制造设备，图中符号1为用于烧成水泥原料的回转窑(水泥窑)。

并且，在该回转窑1的图中左方的窑尾部分2上，并列设置有用于预热水泥原料的2组预热器3，同时在图中右方的窑前设置有用于加热内部的主燃烧器5。应予说明，图中符号6为用于冷却烧成后的水泥熟料的熟料冷却器。

此处，各预热器3由在上下方向上直列配置的多段旋风分离器构成，由供给管4供给至最上段的旋风分离器的水泥原料，随着逐渐下落至下方的旋风分离器，而被从下方上升的来自回转窑1的高温排气所预热，进而被从下方第2段的旋风分离器取出而送至煅烧炉7，在该煅烧炉7中通过燃烧器7a而被加热煅烧后，从最下段的旋风分离器通过移送管3a而被导入至回转窑1的窑尾部分2。

另一方面，在窑尾部分2中设置有将从回转窑1排出的燃烧排气供给至最下段的旋风分离器的排气管3b，被送至上述旋风分离器的排气被逐渐送至上方的旋风分离器，从而对上述水泥原料进行预热，同时最终从最上段的旋风分离器的上部由排气扇9通过排气管8而进行排气。

在包含上述构成的水泥制造设备中，首先通过预热器3对被含有作为水泥原料的主要原料的石灰石(CaCO₃)进行预热，接着在煅烧炉7以及预热器3的最下段的旋风分离器中煅烧后，在回转窑1内在大约1450℃的高温气氛下进行烧成，从而制造水泥熟料。

并且，在该煅烧中，发生由CaCO₃→CaO+CO₂↑所表示的化学反应，产生CO₂气体(源于原料的CO₂气体的产生)。该源于原料的CO₂气体的浓度，理论上为100%。另外，为了将上述回转窑1保持在上述高温气氛下而在主燃烧器5中燃烧化石燃料，结果由于该化石燃料的燃烧也产生CO₂气体(源于燃料的CO₂气体的产生)。此处，来自主燃烧器5的排气中，由于大量含有燃烧用空气中的N₂气体，故该排气中所含有的源于燃料的CO₂气体的浓度低，为约15%。

其结果，从上述水泥窑所排出的排气中，混合存在上述高浓度的源于原料的CO₂气体与低浓度的源于燃料的CO₂，因此尽管CO₂的排出量大，但其CO₂浓度为30～35%左右，存在难以回收的问题。

与此相对，作为现在正在开发的CO₂气体的回收方法，有液体回收方式、膜分离方式、固体吸附方式等，但仍然存在回收成本极高的问题。

另外，作为防止由上述水泥制造设备排出的CO₂所致的地球温暖化的方法，提出了对以低浓度从该排出源排出的CO₂进行分离?回收而将浓度提高至约100%，在液化后储存在土地中的方法等，然而用于分离?回收的成本高，同样也不能够实现。

另一方面，下述专利文献1中，作为将石灰石的烧成过程中产生的CO₂气体以高利用价值的高纯度CO₂气体形式进行回收的装置，提出了一种CO₂气体的生成回收装置，其具备：被供给石灰石的分解反应塔、被供给作为热介质的生石灰(CaO)的同时利用燃烧气体将该生石灰加热至石灰石的煅烧温度以上的再热塔、以及连结上述分解反应塔和再热塔的连结管。