[发明专利]一种耦合二氧化碳捕集、电催化和富氧燃烧的水泥生产工艺

说明书

本发明公开了一种耦合二氧化碳捕集、电催化和富氧燃烧的水泥生产工艺，涉及水泥烟气处理技术领域，包括水泥窑、余热发电机组、多功能吸收塔、富集塔、电解池和电解液循环系统，所述水泥窑用于进行富氧燃烧和产生烟气，所述余热发电机组用于吸收烟气热能进行发电，所述多功能吸收塔用于吸收烟气中的非二氧化碳物质，所述富集塔用于吸收二氧化碳，所述电解池用于进行电解反应，所述电解液循环系统用于在电解池和富集塔之间循环使用电解液本发明用于对水泥烟气进行处理产生氧气和合成气燃料用于水泥生产的富氧燃烧，且该装置绿色环保、高效节能，利用烟气余热供能，充分利用了电解池两级生产的产物。

技术领域

本发明涉及一种水泥烟气处理工艺，具体涉及一种耦合二氧化碳捕集、电催化和富氧燃烧的水泥生产工艺。

背景技术

全球升温已经导致气候风险越来越高，二氧化碳是目前排放的最主要的温室气体，水泥行业是工业领域第二大碳排放行业，水泥生产过程中的二氧化碳排放主要源于石灰石煅烧和燃烧燃料；

碳捕集、利用与封存技术(CCUS)被认为是我国实现“双碳”目标的重要手段，但现有CCUS技术仍存在二氧化碳捕集能耗高、二氧化碳利用方式单一、无法和水泥工业有机结合等问题。例如专利公开号为CN113606946A，公开了一种水泥窑烟气二氧化碳捕集系统，但并没有解决捕集后高纯度二氧化碳的利用问题。专利公开号为CN113897630A，公开了一种二氧化碳电解制甲酸用制备气体再利用装置，但一方面，该装置使用的是高纯度二氧化碳气体，无法规避高昂的二氧化碳捕集费用；另一方面，该装置生产的主要产品是化工产品甲酸，无法实现和水泥熟料生产工艺的耦合；

因此需要对现有装置进行改进，实现水泥生产过程中的碳循环，降低碳捕集过程能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耦合二氧化碳捕集、电催化和富氧燃烧的水泥生产工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。

一种耦合二氧化碳捕集、电催化和富氧燃烧的水泥生产工艺，包括水泥窑、余热发电机组、多功能吸收塔、富集塔、电解池和电解液循环系统，所述水泥窑用于进行富氧燃烧和产生烟气，所述余热发电机组用于吸收烟气热能进行发电，所述多功能吸收塔用于吸收烟气中的非二氧化碳物质，所述富集塔用于吸收二氧化碳，所述电解池用于进行电解反应，所述电解液循环系统用于在电解池和富集塔之间循环使用电解液。

优选的，所述余热发电机组包括余热锅炉和汽轮发电机组，所述余热锅炉与水泥窑连接，吸收水泥窑烟气中的热量，所述余热锅炉为立式锅炉，可以提高蒸汽产量，所述汽轮发电机组与余热锅炉连接，并在余热锅炉产生的蒸汽带动下工作，将热能转化为电能。

优选的，所述多功能吸收塔包括除尘区域、脱硫脱硝区域、二次洗涤区域、烟气洗涤液进口、烟气洗涤液出口、脱硫脱硝液进口、脱硫脱硝液出口、二次洗涤液进口和二次洗涤液出口，所述除尘区域、脱硫脱硝区域和二次洗涤区域依次相连，所述三个区域之间均设有隔断层，所述烟气洗涤液进口和烟气洗涤液出口分别设在除尘区域的两侧，用于除去烟气中的灰尘颗粒，所述脱硫脱硝洗涤液进口和脱硫脱硝洗涤液出口分别设在脱硫脱硝区域的两侧，用于除去烟气中的硫氧化物和氮氧化物，所述二次洗涤液进口和二次洗涤液出口分别设在二次洗涤区域的两侧，用于对烟气进行二次洗涤。

优选的，所述富集塔内设有氢氧化钾、氢氧化钠的一种或混合液，用于吸收处理后的烟气中的二氧化碳，所述二氧化碳被富集之后转化为碳酸氢钾(或碳酸氢钠)及少量的碳酸钾(或碳酸钠)。

优选的，所述电解池包括阳极电极和阴极电极，所述阳极电极和阴极电极均与水泥窑连接，所述阳极电极产生氧气用于进行富氧燃烧，所述阴极电极产生包含一氧化碳和氢气的合成气，用于作为水泥窑的燃料。

优选的，所述电解液循环系统包括与富集塔、阳极电极以及阴极电极相连的循环管道，所述富集液吸收二氧化碳产生二氧化碳生成碳酸氢钾(或碳酸氢钠)及少量的碳酸钾(或碳酸钠)后，经过电解池反应后又生成氢氧化钾或氢氧化钠，然后富集吸收二氧化碳后再次进入电解池成为电解液。