[发明专利]一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺

说明书

本发明提供了一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺，制取时所需装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机和液氮泵。本发明利用原有水泥窑炉配套的空压机系统提供原料压缩空气采用三塔精馏，同时制取带压的氮气产品和带一定压力的氧气产品，带一定压力的氧气产品用于和富含二氧化碳的水泥窑炉循环烟气混配，可作为水泥窑炉的送煤风、轴流风、旋流风等，带压的氮气产品返回给用户用于收尘器除尘。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，具体涉及一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺。

背景技术

目前，水泥行业一般利用空压机制取的压缩空气作为水泥窑炉收尘器的除尘风，一方面压缩功被浪费掉，另一方面利用压缩空气给收尘器除尘，压缩空气所含的水分、杂质等也会给收尘器带来不利的影响。

水泥行业是二氧化碳排放大户，其排放主要来自碳酸盐的分解、燃料的燃烧和电力消耗。在中国2020年9月确立的新的碳达峰与碳中和愿景下，为加快实现生产工艺碳减排、生产能耗碳减排、新技术碳减排及新能源技术的研发和推广，我公司在水泥窑炉富氧燃烧技术快速推广的基础上，积极探索研发水泥窑炉烟气循环工艺实现二氧化碳富集、捕集、利用技术，结合富氧燃烧技术，将二氧化碳和氧气混配成可供水泥窑炉燃烧用碳基富氧气体，争取为实现水泥行业绿色转型发展，为国家达到碳中和目标作出积极贡献。

发明内容

本发明的目的是提供一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺，以解决现有技术的不足。

本发明采用以下技术方案：

一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺，制取时所需装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机和液氮泵；

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、主冷凝蒸发器I、精馏塔II、主冷凝蒸发器II、精馏塔III、主冷凝蒸发器III、过冷器、膨胀机、液氮泵设于冷箱内，主冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，主冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上，主冷凝蒸发器III设于精馏塔III底部；

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器和精馏塔I底部的原料空气进口连接；

精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和主冷凝蒸发器I连接，过冷器和主冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，主冷凝蒸发器I的富氧空气出口和精馏塔II底部连接，主冷凝蒸发器I的液空出口和主冷凝蒸发器II连接；

精馏塔I顶部的压力氮气出口分别和主冷凝蒸发器I、主冷凝蒸发器III、主换热器连接，主冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部连接，主换热器和氮气产品供应管道连接；

精馏塔II底部的富氧液空出口分别和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和主冷凝蒸发器II、精馏塔III顶部连接的连接管路上均设有节流阀；主冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器的污氮气进口连接，主换热器的污氮气出口分别和外部放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接；

精馏塔II顶部的低压氮气出口和主冷凝蒸发器II连接，主冷凝蒸发器II的液氮出口分别和精馏塔II顶部、液氮泵进口连接，液氮泵出口和精馏塔I顶部连接；

主冷凝蒸发器III位于精馏塔III底部，精馏塔III的氧气出口和主换热器连接，主换热器和氧气产品供应管道连接，主冷凝蒸发器III的液氮出口和精馏塔I顶部连接，精馏塔III的液氧出口和液氧产品供应管道连接；