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CN103175407B - 回流悬浮式煅烧炉系统 - Google Patents

回流悬浮式煅烧炉系统 Download PDF

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CN103175407B
CN103175407B CN201110451552.0A CN201110451552A CN103175407B CN 103175407 B CN103175407 B CN 103175407B CN 201110451552 A CN201110451552 A CN 201110451552A CN 103175407 B CN103175407 B CN 103175407B
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CN
China
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cyclone dust
flue gas
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reflux suspension
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陈威丞
柳万霞
黄钦铭
欧阳湘
徐恒文
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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TAIWAN CEMENT CORP
Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

一种回流悬浮式煅烧炉系统，包括：具有复数个单元的旋风集尘设备，其中旋风集尘设备的顶部单元系用作一进料系统、一直立燃烧窑、一高温风车及一排料系统，进料系统中的粉体下落旋风集尘设备，上述粉体下落经过数个旋风集尘设备的单元与逆向的高温烟气混合热交换，产生煅烧反应并释出二氧化碳的烟气，且烟气经高温风车推动输送至进料系统，作为粉体的进料输送气体。

Description

回流悬浮式煅烧炉系统
技术领域
本发明是涉及一种废气处理装置，特别是涉及一种回流悬浮式煅烧炉系统。
背景技术
近年来，全球环境变迁及能源耗竭等问题，受到各国政府及环保团体严重关切。由于工业大规模的发展，致使石化产品被大量使用，而全球能源的供给结构中约有五分之四来自化石燃料(fossil fuel)，其中，工业与能源产业所使用的化石燃料最多，排放的CO2亦最多，如能有效的捕获或封存排放的CO2将能大幅减少空气中二氧化碳含量。
水泥业也为二氧化碳排放的大宗，但空气燃烧与气密不佳，即使系统煅烧产生二氧化碳，排放的烟气二氧化碳浓度仍然只有25-30vol％，依旧需要捕获技术提高浓度才具有再利用与封存效益，此外，水泥业为六大耗能产业之一，制程采用空气燃烧又多半没有保温，热损过多能源效益低，唯一提高效率的方法是通过余热发电回收，但投资成本与所需场地空间大。另外，传统技术未能掌握轻质碳酸钙商机。
发明内容
根据上述，本发明的目的在于提供一种可以提高二氧化碳的捕获，并使吸附剂不断再利用，减少反应时间且节省燃料，降低二氧化碳捕获成本的回流悬浮式煅烧炉系统。
本发明提供一种回流悬浮式煅烧炉系统，包括：多个单元的旋风集尘设备，其中旋风集尘设备的顶部单元是用作一进料系统、一直立燃烧窑、一高温风车及一排料系统，进料系统中的粉体下落旋风集尘设备，上述粉体下落经过多个旋风集尘设备的单元与逆向的高温烟气混合热交换，产生煅烧反应并释出二氧化碳的烟气，且烟气经高温风车推动输送至进料系统，作为粉体的进料输送气体。
本发明的回流悬浮式煅烧炉系统具有以下优点：第一，可制造高浓度二氧化碳有利地质封存与工业再利用；第二，促进能源效率，让低于煅烧还原的温度的烟气通过再加热循环释出高温反应热，最后循环尾气还可作为气送气体输送进料的金属碳酸化物；第三，系统得到煅烧后的金属氧化物则可作为吸附剂或工业原料使用；第四，本发明流程中制成的氧化钙(CaO)有助于生产大量的轻质碳酸钙，轻质碳酸钙在工业中有相当大的应用范围，具有相当高的经济效益。
为让本发明的特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1显示本发明一实施例的回流悬浮式煅烧炉系统的示意图；
其中，主要元件符号说明：
102～进料系统；       104～旋风集尘设备；
106～直立燃烧窑；     108～高温风车；
110～排料系统。
具体实施方式
以下详细讨论实施本发明的实施例。所讨论的特定实施例仅用来揭示使用实施例的特定方法，而不用来限定揭示的范畴。
本发明是揭示有关于二氧化碳捕获系统的煅烧设备，在高温下捕获例如电厂排气中的二氧化碳，提高二氧化碳的捕获，并使吸附剂不断再利用，减少反应时间且节省燃料，降低二氧化碳捕获成本。本发明是利用具时间与燃料效率的“回流悬浮式煅烧炉”在节省能源与降低成本下进行吸收剂煅烧，例如煅烧碳酸钙(CaCO3)得到氧化钙(CaO)，藉以制成轻质碳酸钙或利用其进行二氧化碳的捕获。
图1显示本发明一实施例的回流悬浮式煅烧炉系统的示意图，请参照图1，本实施例回流悬浮式煅烧炉系统包括：多个单元的旋风集尘设备104(例如，包括3～7个单元)、直立燃烧窑106、高温风车108及排料系统110，其中该旋风集尘设备104的顶部单元用作进料系统102，旋风集尘设备104的单元底部以旋转阀(rotary valve)或法蓝(flange)与其余的旋风集尘设备单元相接，并区隔彼此设备压力。其中所述高温风车和所述旋风集尘设备用作该回流悬浮式煅烧炉系统的气送系统。进料系统102的运作乃利用高温风车108推动旋风集尘设备104出口约600～1000℃的高浓度二氧化碳，以该高浓度二氧化碳作为粉体的进料输送气体而将进行煅烧程序的碳酸钙(CaCO3)粉体气送到进料系统102(旋风集尘设备的顶部单元)，碳酸钙粉体和高浓度二氧化碳烟气在旋风集尘设备104中气固分离后，碳酸钙(CaCO3)受到重力向下落经过多个旋风集尘设备104的单元，与由下而上的热风(即高温烟气)逆向交错，充分热交换后，碳酸钙粉体吸收煅烧反应热而完成煅烧反应且形成氧化钙(CaO)，释出二氧化碳。二氧化碳与逐步降温的高温气体混合最后由顶端的旋风集尘设备单元出口释出，由高温风车108推动，部分排放准备封存或二氧化碳再利用，也使整个系统压力与质量维持稳定；部分作为气送气体，并在气送气固分离完毕之后，加入适量高纯度氧气(例如大于93％的纯氧)，作为直立燃烧窑106的燃烧空气，与燃料一起加热至900-1200℃进行纯氧燃烧而释出600～1000℃的包含二氧化碳的烟气，该纯氧燃烧后的气体进入旋风集尘设备104的底部单元，以提高二氧化碳的浓度，并具抑制纯氧燃烧高温的功能，避免粉体烧结与设备损坏，粉体后续进入排料系统110。回流量的多寡乃是本设备控制烟气温度的关键，烟气由下往上流动与粉体充分热交换，提供煅烧粉体所需的煅烧能量，其中热烟气成分以二氧化碳和水蒸汽为主。煅烧粉体可使用金属碳酸化物的吸收剂，其可以为CaCO3、ZeCO3、MgCO3、MnCO3或NiCO3等。若热烟气要直接封存或使其二氧化碳再利用，降温冷凝之后可直接分离水并得到高浓度的二氧化碳。直立燃烧窑的部分可以针对去碳酸化不足的部分做加强，拉长燃烧窑106高度延长粉体滞留时间，使煅烧反应率维持在90％以上。
根据上述，本发明“回流悬浮式煅烧炉系统”是利用纯氧燃烧(oxy-combustion)概念，在煅烧炉燃烧器完成CO2-O2燃烧。煅烧(calcine)金属碳酸化物，利用尾气回流(Flue gas recirculation)方式控制入口烟气温度在900-1200℃，逐步增加煅烧炉内部烟气二氧化碳浓度。本发明回流悬浮式煅烧炉系统具有以下优点：第一，可制造高浓度二氧化碳有利地质封存与工业再利用；第二，促进能源效率，让低于煅烧还原的温度的烟气通过再加热循环释出高温反应热，最后循环尾气还可作为气送气体输送进料的金属碳酸化物；第三，系统得到煅烧后的金属氧化物则可作为吸附剂或工业原料使用；第四，本发明流程中制成的氧化钙(CaO)有助于生产大量的轻质碳酸钙，轻质碳酸钙在工业中有相当大的应用范围，具有相当高的经济效益。
虽然本发明已以较佳实施例发明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种回流悬浮式煅烧炉系统，包括：
多个单元的旋风集尘设备，其中所述旋风集尘设备的顶部单元是用作一进料系统、一直立燃烧窑、一高温风车及一排料系统，所述进料系统中的粉体下落所述旋风集尘设备，上述粉体下落经过多个旋风集尘设备的单元与逆向的高温烟气混合热交换，产生煅烧反应并释出二氧化碳的烟气，且所述烟气经所述高温风车推动输送至所述进料系统，作为所述粉体的进料输送气体；
其中，部分输送至进料系统的烟气是于所述直立燃烧窑中进行纯氧燃烧，该纯氧燃烧后的气体是进入所述旋风集尘设备的底部单元，用以提高二氧化碳的浓度和抑制纯氧燃烧的高温。
2.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述纯氧燃烧是加入纯氧和燃料。
3.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述纯氧燃烧的温度为900-1200℃。
4.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述粉体为碳酸钙。
5.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述粉体经煅烧反应形成氧化钙。
6.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述煅烧反应释出包含二氧化碳的烟气的温度为600～1000℃。
7.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述回流悬浮式煅烧炉系统的气送系统包括所述高温风车和所述旋风集尘设备。
8.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述旋风集尘设备包括3～7个单元。
9.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述旋风集尘设备的单元底部以旋转阀或法蓝与其余的旋风集尘设备单元相接。
10.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述释出烟气中的二氧化碳是要进行封存或二氧化碳再利用。
11.如权利要求1所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述煅烧反应是使用金属碳酸化物的吸收剂。
12.如权利要求11所述的回流悬浮式煅烧炉系统，其中所述金属碳酸化物为CaCO3、ZeCO3、MgCO3、MnCO3或NiCO3。
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