[发明专利]一种减少水泥熟料生产碳排放的燃烧器及其方法

说明书

本发明涉及一种减少水泥熟料生产碳排放的方法及其设备。一种减少水泥熟料生产碳排放的方法，其特征在于：1)采用电加热提供热量完成水泥熟料生产所需的热量；2)用本发明的设备代替现有水泥熟料烧成用的燃烧器，即用电加热产生热量代替煤粉或天然气燃烧产生热量来生产熟料；3)智能控制，温度在0℃～1500℃范围连续可调。该设备的特征在于包括吊架，所述吊架上设有行走小车，所述行走小车下设有发热器，所述发热器有三个风道、五个进风口、五类出风口、两层硅钼棒；所述发热器配备智能电控系统，温度及风速、风量连续可控可调；所述发热器最外层设有高导热性防尘材料。该方法及设备适用于水泥生产及用煤粉或天然气燃烧提供热量的企业。

技术领域

本发明涉及一种减少水泥熟料生产碳排放的燃烧器及其方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

水泥行业的CO₂排放主要来源于石灰石煅烧分解以及煤粉燃烧排出的CO₂，据资料统计，水泥生产占全球二氧化碳排放的8％，其中中国水泥生产占世界的57％，中国水泥生产排放CO₂占全球CO₂排放量的4.56％。根据行业统计，生产1吨水泥约排放940kg CO₂，2020年我国水泥产量为23.77亿吨，排放二氧化碳22.34亿吨。

硅酸盐水泥熟料是以石灰石和粘土为主要原料，经破碎、配料、磨细制成生料，然后在水泥窑中煅烧而成的。矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20％-70％的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。火山灰质硅酸盐水泥简称火山灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20％-50％的火山灰质混合材料及适量石膏组成。粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥。它由硅酸盐水泥熟料、20％-40％的粉煤灰及适量石膏组成。熟料煅烧顾名思义是将生的烧成熟的。煅烧因窑型不同而有差异。目前国内窑型有湿法窑；干法窑，干法中有中空窑、SP(不带分解炉)、新型干法窑；半干法中有立窑、立波尔窑。现介绍几个重要温度：1.CaCO₃—CaO+CO₂分解温度为890℃，MgCO₃—MgO+CO₂分解温度为590℃，因此分解炉的温度控制为900℃左右；2.C₃S在出现液相以后才能形成，液相温度为1250℃，故熟料烧成温度为1300℃～1450℃(物料温度)。3.C₃S——C₂S——C₃A——C₄AF最低共熔温度1338℃，故低于此温度矿物形成就有困难。(详见百度百科https://baike.baidu.com/item/，硅酸盐水泥熟料)。

中国发明专利申请(申请公布号CN102519246，公布日期2012.06.27)公开了一种气氛可控的高速回转窑，该回转炉采用两根以上的硅钼棒加热，硅钼棒横向均布预回转炉体外侧，硅钼棒与箱体之间填充保温材料隔绝，构成加热系统(说明书第0026段)。以煅烧石灰石颗粒为例：……然后将温度升高到900℃左右进行煅烧，保温半小时确保煅烧完成。(说明书第0030段)。升温分解，920℃之前为烘干、预热阶段，时间为15-20MIN；煅烧温度范围控制在920℃——970℃。该专利申请的煅烧温度最高温度为970℃，达不到水泥熟料烧成所需要的温度1300℃～1450℃。该专利申请的不能超过煅烧温度970℃主要问题是其结构缺陷导致的，具体地说，该申请中的“硅钼棒横向均布预回转炉体外侧，硅钼棒与箱体之间填充保温材料隔绝，构成加热系统。”硅钼棒产生的热需要通过热传导对回转窑加热，再通过回转窑对物料加热，这种结构一方面热传导率低，另一方面，如果提高硅钼棒的热量，回转窑及其隔热的保温材料难以承受更高的温度。所有该专利申请的回转炉不适应水泥熟料生产。

针对国内外水泥熟料生产企业普遍采用煤粉或天然气作为燃料烧成生产熟料、排出大量CO₂现状，结合国家“碳达峰、碳中和”目标以及国家大力发展清洁能源现状，发明了一种减少水泥熟料生产碳排放的方法及其设备替代现有的使用煤粉或天然气燃烧产生热量烧成熟料的方法及其燃烧器，减少CO₂排放，提高社会效益。