[发明专利]一种分解炉二次全氧燃烧富集CO2

说明书

本发明公开了一种分解炉二次全氧燃烧富集CO₂的系统与方法，由燃烧器、预热炉、U型管、文丘里喉管、自富集炉、燃料供应管路、低温循环烟气供应管路、中温循环烟气供应管路和工业氧气供应管路组成；一次燃烧区采用煤粉通过低温循环烟气喂入煤粉通道，工业氧气进入内一次风通道和外一次风通道，中温循环烟气从旋流室进口切向旋流进入，煤粉燃烧使循环烟气温度达900℃以上；通过U型管使加热后的循环烟气反向向上运动进入二次燃烧区，在文丘里喉管下部喷入工业氧气、上部喷入煤粉，中部形成射流进行托料，在自富集炉完成生料分解并释放CO₂，出分解炉烟气干基CO₂浓度富集至80％以上。整个过程同时抑制了煤粉燃烧NO_X释放。

技术领域

本发明涉及水泥烧成技术领域，特别是涉及一种分解炉二次全氧燃烧富集CO₂的系统与方法。

背景技术

化石能源作为全球最主要的能源来源，其消耗过程所带来的巨大CO₂排放成为温室效应的重要排放源。我国富煤贫油少气的现状，决定了煤炭在我国一次能源的结构中的比例短期内难以改变。近年来，我国碳排放总量超过美国，成为世界上最大的二氧化碳排放国，碳减排形势非常的严峻。

全氧燃烧是在现有的工业窑炉系统的基础上，用高纯度的氧代替助燃空气，同时采用烟气循环调节炉膛的介质流量和传热特性，可获得高达80％体积浓度的CO₂烟气，从而以较小的代价捕集提纯后实现CO₂的永久封存或者资源化利用，实现大规模化工业CO₂的富集和减排。已有的分析表明，和其他碳捕获方式相比，全氧燃烧技术在投资成本、运行成本、CO₂减排成本、大型化和与现有技术的兼容度等方面都具有优越性。

现有的全氧燃烧器多用于浮法玻璃窑、玻纤窑、轧钢加热炉、锻造炉、热处理炉等，燃料主要为天然气。燃煤型全氧燃烧器在工业上应用较少，中国专利公开号CN101825278A提出了一种富氧燃烧器，及美国专利US20110126780A1提出了一种全氧燃烧锅炉煤粉燃烧器，这两个专利主要针对于燃煤发电锅炉的全氧燃烧。对于水泥工业窑炉，由于在生产布置、反应条件上与玻璃、火电窑炉等有较大差异，同时还需要对冷却机以及系统用风等进行特殊设计，目前水泥行业尚未有纯氧燃烧技术投运的实际案例。

水泥生产过程会产生大量的二氧化碳，据统计，生产1t水泥会排放0.6～0.7t二氧化碳。

水泥窑废气中二氧化碳主要来源于以下两个方面：

1、燃料燃烧烟气中生成的二氧化碳，占比约40％；

2、原料中碳酸盐分解产生的二氧化碳，占比约60％。

碳捕集与封存技术是目前水泥行业减少二氧化碳排放最可行的新技术，其中全氧燃烧技术在碳捕集与封存技术中发展前景较好。全氧燃烧相比空气燃烧有如下诸多优点：

1)全氧燃烧过程与空气燃烧相比，空气中约79％的氮气不再参与燃烧，可以提高火焰温度；

2)烟气中氮气含量少，燃烧产物为三原子产物，三原子物质的传热效果高于双原子的物质，提高了加热效率；

3)氮气不再参与排烟，可以大幅减少烟气量，减少排烟热损失。