水泥制造設(shè)備中的二氧化碳?xì)怏w的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于對(duì)水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體以高濃度進(jìn)行分離回收。本發(fā)明將煅燒前的水泥原料和粒徑比介質(zhì)加熱爐(14)中加熱至煅燒溫度以上的水泥原料大的熱介質(zhì)供給至混合煅燒爐(12)，并對(duì)由水泥原料的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。熱介質(zhì)在介質(zhì)加熱爐和混合煅燒爐之間循環(huán)。本發(fā)明的其它實(shí)施方式使將煅燒前的水泥原料供給至加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行了蓄熱的蓄熱煅燒爐(112)，并對(duì)由水泥原料的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
【專利說(shuō)明】水泥制造設(shè)備中的二氧化碳?xì)怏w的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法
[0001]本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)日為2010年10月12日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080047321.7、發(fā)明名稱為“水泥制造設(shè)備中的二氧化碳?xì)怏w的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法”的申請(qǐng)所提交的分案申請(qǐng)。
[0002]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及用于高濃度地回收水泥制造設(shè)備中主要在水泥原料煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體的、水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來(lái)，世界范圍內(nèi)遍及整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域都在開展著削減成為地球溫暖化主要原因的二氧化碳(CO2)氣體的嘗試。
[0005]即，水泥產(chǎn)業(yè)與電力以及鋼鐵等同樣是CO2氣體排出量較多的工業(yè)之一，上升至日本的CO2氣體總排出量的大約4%。因此，該水泥工業(yè)中CO2氣體的排出削減將對(duì)日本總體的CO2氣體的排出削減產(chǎn)生很大的貢獻(xiàn)。
[0006]圖16表示上述水泥產(chǎn)業(yè)中的通常的水泥制造設(shè)備，圖中符號(hào)I為用于燒成水泥原料的回轉(zhuǎn)窯(水泥窯)。
[0007]并且，在該回轉(zhuǎn) 窯I的圖中左方的窯尾部分2上，并列設(shè)置有用于預(yù)熱水泥原料的2組預(yù)熱器3，同時(shí)在圖中右方的窯前設(shè)置有用于加熱內(nèi)部的主燃燒器5。應(yīng)予說(shuō)明，圖中符號(hào)6為用于冷卻燒成后的水泥熟料的熟料冷卻器。
[0008]此處，各預(yù)熱器3由在上下方向上直列配置的多段旋風(fēng)分離器構(gòu)成，由供給管4供給至最上段的旋風(fēng)分離器的水泥原料，隨著逐漸下落至下方的旋風(fēng)分離器，而被從下方上升的來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的高溫排氣所預(yù)熱，進(jìn)而被從下方第2段的旋風(fēng)分離器取出而送至煅燒爐7，在該煅燒爐7中通過(guò)燃燒器7a而被加熱煅燒后，從最下段的旋風(fēng)分離器通過(guò)移送管3a而被導(dǎo)入至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2。
[0009]另一方面，在窯尾部分2中設(shè)置有將從回轉(zhuǎn)窯I排出的燃燒排氣供給至最下段的旋風(fēng)分離器的排氣管3b，被送至上述旋風(fēng)分離器的排氣被逐漸送至上方的旋風(fēng)分離器，從而對(duì)上述水泥原料進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)最終從最上段的旋風(fēng)分離器的上部由排氣扇9通過(guò)排氣管8而進(jìn)行排氣。
[0010]在包含上述構(gòu)成的水泥制造設(shè)備中，首先通過(guò)預(yù)熱器3對(duì)被含有作為水泥原料的主要原料的石灰石(CaCO3)進(jìn)行預(yù)熱，接著在煅燒爐7以及預(yù)熱器3的最下段的旋風(fēng)分離器中煅燒后，在回轉(zhuǎn)窯I內(nèi)在大約1450°C的高溫氣氛下進(jìn)行燒成，從而制造水泥熟料。
[0011]并且，在該煅燒中，發(fā)生由CaCO3 — CaCHCO2丨所表示的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生CO2氣體(源于原料的CO2氣體的產(chǎn)生)。該源于原料的CO2氣體的濃度，理論上為100%。另外，為了將上述回轉(zhuǎn)窯I保持在上述高溫氣氛下而在主燃燒器5中燃燒化石燃料，結(jié)果由于該化石燃料的燃燒也產(chǎn)生CO2氣體(源于燃料的CO2氣體的產(chǎn)生)。此處，來(lái)自主燃燒器5的排氣中，由于大量含有燃燒用空氣中的N2氣體，故該排氣中所含有的源于燃料的CO2氣體的濃度低，為約15%。
[0012]其結(jié)果，從上述水泥窯所排出的排氣中，混合存在上述高濃度的源于原料的CO2氣體與低濃度的源于燃料的CO2,因此盡管CO2的排出量大，但其CO2濃度為30~35%左右，存在難以回收的問(wèn)題。
[0013]與此相對(duì)，作為現(xiàn)在正在開發(fā)的CO2氣體的回收方法，有液體回收方式、膜分離方式、固體吸附方式等，但仍然存在回收成本極高的問(wèn)題。
[0014]另外，作為防止由上述水泥制造設(shè)備排出的CO2所致的地球溫暖化的方法，提出了對(duì)以低濃度從該排出源排出的CO2進(jìn)行分離回收而將濃度提高至約100%，在液化后儲(chǔ)存在土地中的方法等，然而用于分離回收的成本高，同樣也不能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0015]另一方面，下述專利文獻(xiàn)I中，作為將石灰石的燒成過(guò)程中產(chǎn)生的CO2氣體以高利用價(jià)值的高純度CO2氣體形式進(jìn)行回收的裝置，提出了一種CO2氣體的生成回收裝置，其具備:被供給石灰石的分解反應(yīng)塔、被供給作為熱介質(zhì)的生石灰(CaO)的同時(shí)利用燃燒氣體將該生石灰加熱至石灰石的煅燒溫度以上的再熱塔、以及連結(jié)上述分解反應(yīng)塔和再熱塔的連結(jié)管。
[0016]并且，在上述以往的回收裝置中，將經(jīng)再熱塔加熱的生石灰通過(guò)連結(jié)管而供給至分解反應(yīng)塔，形成流化床而對(duì)石灰石進(jìn)行燒成，從而在該分解反應(yīng)塔內(nèi)生成CO2氣體，同時(shí)將由此產(chǎn)生的生石灰的一部分排出，并將其余部分通過(guò)再連結(jié)管輸送至再熱塔進(jìn)行再加熱。
[0017]如此，根據(jù)上述CO2氣體的生成回收裝置，通過(guò)分離為作為進(jìn)行石灰石分解反應(yīng)的場(chǎng)所的分解反應(yīng)塔、和作為產(chǎn)生分解反應(yīng)所需熱量的場(chǎng)所的再熱塔，從而可以防止由石灰石的分解反應(yīng)所產(chǎn)生的CO2氣體與因熱介質(zhì)的加熱而產(chǎn)生的燃燒排氣進(jìn)行混合，因而可以從分解反應(yīng)塔回收高濃度的CO2氣體。
[0018]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1:日本特開昭57-67013號(hào)公報(bào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]使用由上述專利文獻(xiàn)I中公開的CO2氣體的生成回收裝置所生成的CaO制造水泥時(shí)，利用上述生成回收裝置對(duì)石灰石進(jìn)行燒成后，還需要加入粘土等Si02、A1203、Fe2O3等其它水泥原料在水泥窯進(jìn)行燒成。因此，需要在兩個(gè)系統(tǒng)中獨(dú)立地進(jìn)行原料的制粉，產(chǎn)生設(shè)備變得規(guī)模巨大的問(wèn)題。
[0020]另外，如圖17所示，通常石灰石發(fā)生煅燒反應(yīng)的溫度隨著氣氛中的CO2氣體濃度增加而顯著上升，當(dāng)接近100%(相當(dāng)于在大氣壓(Iatm)下的分壓Iatm)時(shí)，為超過(guò)860°C的溫度。因此，為了提高CO2氣體的回收率，需要將石灰石加熱至過(guò)度的高溫，還產(chǎn)生導(dǎo)致燃料成本急劇上升的問(wèn)題。
[0021]此外，在上述CO2氣體的生成回收裝置中，使用生石灰作為熱介質(zhì)，利用該生石灰對(duì)石灰石進(jìn)行加熱、煅燒，因而再熱塔中需要預(yù)先將上述生石灰加熱至石灰石的煅燒溫度以上、具體為1000°c以上。其結(jié)果，在分解反應(yīng)塔或再熱塔內(nèi)流動(dòng)的生石灰等的粉體變得容易固化，還有在連結(jié)管等中發(fā)生附著、閉塞，導(dǎo)致不能運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。
[0022]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的發(fā)明，其課題在于提供水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法，其中，通過(guò)有效地利用水泥制造設(shè)備中的熱源從而能夠以高濃度對(duì)該水泥設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行分離回收。
[0023](I)本發(fā)明的第I~第10方式
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第I方式是用于對(duì)將水泥原料以第I預(yù)熱器預(yù)熱后供給至內(nèi)部保持在高溫氣氛的水泥窯進(jìn)行燒成的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料供給至混合煅燒爐，同時(shí)將粒徑大于上述水泥原料的熱介質(zhì)在介質(zhì)加熱爐中加熱至煅燒溫度以上后供給至上述混合煅燒爐，在上述混合煅燒爐中，將上述煅燒前的上述水泥原料利用上述熱介質(zhì)煅燒，然后將經(jīng)煅燒的上述水泥原料與上述熱介質(zhì)分離，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯，且使上述熱介質(zhì)再度返回至上述介質(zhì)加熱爐而在與上述混合煅燒爐之間循環(huán)，同時(shí)對(duì)上述混合煅燒爐內(nèi)由上述水泥原料的煅燒而產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
[0024]需要說(shuō)明的是，上述煅燒溫度是指引起石灰石、即CaC03(碳酸鈣)分解為CaO(氧化鈣)與CO2的反應(yīng)的溫度。
[0025]另外，本發(fā)明的第 2方式為上述第I方式所述的方法，其特征在于，上述熱介質(zhì)是在上述水泥窯中通過(guò)進(jìn)行燒成而得的水泥熟料。
[0026]本發(fā)明的第3方式為上述第I或第2方式所述的方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料、以及經(jīng)與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立的第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的其它水泥原料供給至上述混合煅燒爐，同時(shí)將上述混合煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體用作上述第2預(yù)熱器的熱源后進(jìn)行回收。
[0027]本發(fā)明的第4方式為上述第I~第3方式中任一者所述的方法，其特征在于，將上述熱介質(zhì)從上述混合煅燒爐的底部取出，返回至該混合煅燒爐的上部，從而使上述熱介質(zhì)與從上述混合煅燒爐排出的CO2氣體接觸，使附著于該熱介質(zhì)的上述水泥原料分離后，返回至上述介質(zhì)加熱爐。
[0028]進(jìn)一步，本發(fā)明的第5方式為上述第I~第4方式中任一者所述的方法，其特征在于，將在上述混合煅燒爐內(nèi)經(jīng)煅燒的上述水泥原料的一部分返回至上述第I預(yù)熱器。
[0029]另外，本發(fā)明的第6方式為上述第5方式所述的方法，其特征在于，使上述水泥原料的一部分與空氣進(jìn)行熱交換，將降溫的該水泥原料返回至上述第I預(yù)熱器，同時(shí)將經(jīng)加熱的上述空氣供給作為上述介質(zhì)加熱爐中的燃燒用空氣。
[0030]進(jìn)一步，本發(fā)明的第7方式為將水泥原料以第I預(yù)熱器預(yù)熱后供給至內(nèi)部保持在高溫氣氛的水泥窯進(jìn)行燒成的水泥的制造方法，其特征在于，通過(guò)上述第I~6方式中任一者所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法對(duì)由上述水泥原料的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
[0031]接著，本發(fā)明的第8方式是用于對(duì)具備預(yù)熱水泥原料的第I預(yù)熱器、和對(duì)被該第I預(yù)熱器預(yù)熱的上述水泥原料進(jìn)行燒成的水泥窯的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的設(shè)備，其特征在于，具備:從上述第I預(yù)熱器取出煅燒前的上述水泥原料的取出管、被導(dǎo)入從該取出管取出的上述水泥原料的混合煅燒爐、將粒徑大于上述水泥原料的熱介質(zhì)加熱至上述水泥原料的煅燒溫度以上的介質(zhì)加熱爐、將在該介質(zhì)加熱爐中經(jīng)加熱的上述熱介質(zhì)供給至上述混合煅燒爐的同時(shí)從上述混合煅燒爐返回至上述介質(zhì)加熱爐的熱介質(zhì)的循環(huán)管、將在上述混合煅燒爐中被上述熱介質(zhì)加熱而煅燒的上述水泥原料返回至上述第I預(yù)熱器或上述水泥窯的返回管、以及對(duì)上述混合煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的0)2氣體進(jìn)行回收的CO2氣體排
氣管。
[0032]另外，本發(fā)明的第9方式為上述第8方式所述的回收設(shè)備，其特征在于，具備:與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立地設(shè)置以預(yù)熱其它水泥原料的第2預(yù)熱器、和將經(jīng)該第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的上述其它水泥原料供給至上述混合煅燒爐的移送管；且來(lái)自上述混合煅燒爐的上述CO2氣體排氣管被作為上述第2預(yù)熱器的熱源而導(dǎo)入。
[0033]進(jìn)一步，本發(fā)明的第10方式為上述第8或第9方式所述的回收設(shè)備，其特征在于，上述介質(zhì)加熱爐是下方具有加熱源的移動(dòng)床。
[0034]本發(fā)明的第I~6方式中的回收方法和第7方式的水泥的制造方法、以及第8~第10方式的回收設(shè)備中，將從第I預(yù)熱器取出的煅燒前的水泥原料供給至混合煅燒爐內(nèi)，同時(shí)將在介質(zhì)加熱爐中加熱至水泥原料的煅燒溫度以上的熱介質(zhì)供給至上述混合煅燒爐。由此，在上述混合煅燒爐中，上述煅燒前的上述水泥原料被上述熱介質(zhì)所煅燒。
[0035]其結(jié)果，上述混合煅燒爐內(nèi)被由水泥原料的煅燒而產(chǎn)生的CO2氣體所充滿，該CO2氣體濃度成為約100%。由此，根據(jù)上述回收方法或回收設(shè)備，能夠由CO2氣體排氣管從上述混合煅燒爐回收約100%濃度的CO2氣體。
[0036]另外，特別在上述第3方式或第9方式中，將在上述混合煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫CO2氣體輸送至與第I預(yù)熱器相獨(dú)立的第2預(yù)熱器用于水泥原料的預(yù)熱后，可以直接從排氣管進(jìn)行回收。
[0037]需要說(shuō)明的是，由于上述混合煅燒爐內(nèi)成為接近100%的高濃度CO2氣體氣氛，故水泥原料的煅燒溫度變高，但水泥原料中與石灰石(CaCO3) —起還含有粘土、二氧化硅以及氧化鐵原料，即Si02、Al2O3以及Fe203。
[0038]并且，上述水泥原料在800~900°C左右的溫度氣氛下發(fā)生以下所示的反應(yīng)， 2CaC03+Si02 — 2Ca0 Si02+2C02 丨(I)
2CaC03+Fe203 — 2Ca0 Fe203+2C02 丨(2)
CaC03+Al203 — CaO A1203+C02 丨(3)
最終生成構(gòu)成水泥熟料的硅酸鈣化合物，即硅酸三鈣石(3Ca0 SiO2)和貝利特(2Ca0SiO2),以及間隙相即鋁酸鹽相(3Ca0 Al2O3)和鐵素體相(4CaO Al2O3 Fe2O3)。
[0039]此時(shí)，從示于圖3的上述(I)式的反應(yīng)溫度的圖、示于圖4的上述⑵式的反應(yīng)溫度的圖以及示于圖5的上述(3)式的反應(yīng)溫度的圖可見，即使在縱軸所示的CO2氣體分壓變高的情況下，也能夠以較低的溫度使上述反應(yīng)發(fā)生。
[0040]進(jìn)一步，在上述水泥原料中，除了發(fā)生上述(I)~(3)式所示的反應(yīng)之外，由二氧化硅、粘土等石灰石以外的原料所帶入的Si02、Al203、Fe203以及其它微量成分成為礦化劑，從而促進(jìn)碳酸鈣的熱分解，因此如圖6中可見，相比于碳酸鈣單獨(dú)的情況，熱分解的開始溫度以及結(jié)束溫度均降低。需要說(shuō)明的是，圖6從對(duì)上述水泥原料(原材料)的試樣以及石灰石(CaCO3)單獨(dú)的試樣分別以接近于通常的水泥制造設(shè)備中的加熱速度的lOK/sec的速度進(jìn)行加熱時(shí)的重量變化確認(rèn)了上述熱分解的推移。[0041]這里，由于上述礦化劑的存在，與碳酸鈣單獨(dú)的情形相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度均降低的原因之一可認(rèn)為是如下。
[0042]g卩、以a為活度、K為反應(yīng)式CaCO3 = CaO + CO2的平衡常數(shù)時(shí)，
?002 — (aCaC03/aCa0) K
中，通常固體的活度a只要是純物質(zhì)則不論種類均為1，但對(duì)于氧化鈣(CaO)，由于碳酸鈣(CaCO3)熱分解后，其它原料物質(zhì)(即上述礦化劑)會(huì)發(fā)生固溶，因而的值變得小于
I。該結(jié)果認(rèn)為是由于上式的Pre2變高，Pc02 = Iatm的溫度降低，煅燒受到進(jìn)一步促進(jìn)的緣故。需要說(shuō)明的是，aeaaB是因石灰石的品種、產(chǎn)地而固有的值，并不受其它原料成分的影響。
[0043]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，即便使混合煅燒爐中的運(yùn)行溫度降低，也可確保期望的CO2氣體回收量。并且，混合煅燒爐中是利用與水泥原料不同的粒徑大、故比表面積極小的熱介質(zhì)對(duì)水泥原料進(jìn)行加熱煅燒，因而介質(zhì)加熱爐中即使將上述熱介質(zhì)加熱至煅燒溫度以上的1000°c以上，也可以抑制上述熱介質(zhì)彼此或者熱介質(zhì)與爐壁、滑槽內(nèi)壁的粘著或熔接，抑制結(jié)皮問(wèn)題(- 一f 7卜9 O)等的發(fā)生。
[0044]另外，導(dǎo)入至混合煅燒爐的煅燒前的水泥原料，與通常的水泥制造工藝同樣地在水泥制造設(shè)備中被第I預(yù)熱器預(yù)熱，同時(shí)，在上述第3或第9方式中的其它水泥原料在第2預(yù)熱器中被從混合煅燒爐排出的高溫CO2氣體所預(yù)熱。
[0045]進(jìn)一步，由于在混合煅燒爐和介質(zhì)加熱爐之間循環(huán)使用熱介質(zhì)，故可以在混合煅燒爐中確保大量的熱量，同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有的水泥制造設(shè)備而言無(wú)需加入新的熱能即可選擇性地以高濃度對(duì)煅燒時(shí)產(chǎn)生的源于原料的CO2進(jìn)行回收。
[0046]除此之外，由于將在混合煅燒爐中經(jīng)充分煅燒的高溫水泥原料返回至水泥窯，因而可以削減水泥窯中燒成所需的燃料。結(jié)果，作為水泥窯可以使用較以往長(zhǎng)度尺寸更短的回轉(zhuǎn)窯、流化床、噴射床，還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)省空間、節(jié)省設(shè)備成本或節(jié)省能源。
[0047]進(jìn)一步，根據(jù)本發(fā)明的第3或第9方式，通過(guò)將產(chǎn)生CO2氣體時(shí)所產(chǎn)生的熱量用于上述其它水泥原料的預(yù)熱，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體的熱效率。
[0048]這里，上述熱介質(zhì)可以使用具有相對(duì)于介質(zhì)加熱爐中加熱溫度的耐熱性、和與水泥原料混合時(shí)的耐磨損性的生灰石(CaO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)等陶瓷類材料、耐熱合金等金屬材料、以及水泥熟料。另外，生灰石還具有溶點(diǎn)聞，為250CTC左右，難以發(fā)生熔接的優(yōu)點(diǎn)。另外，在作為熱介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)的過(guò)程中，即使緩緩磨損而產(chǎn)生的微粉與原料混合，由于是水泥原料成分之一，故不會(huì)產(chǎn)生弊病。進(jìn)一步，即使代替生石灰而將石灰石投入混合煅燒爐、熱介質(zhì)供給管或斗式升運(yùn)機(jī)時(shí)，因?yàn)橹髸?huì)脫二氧化碳而形成生石灰，因而可獲得與上述生石灰的情形相同的作用效果。此時(shí)，將上述石灰石投入混合煅燒爐或熱介質(zhì)供給管則可以回收煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2，故優(yōu)選。
[0049]另外，二氧化硅也具有熔點(diǎn)高、為1700°C左右，難以發(fā)生熔接，同時(shí)硬度非常高故難以磨損，作為熱介質(zhì)的補(bǔ)充量少即可的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步，即使循環(huán)過(guò)程中緩緩磨損而產(chǎn)生的微粉與原料混合，同樣也由于是水泥原料成分之一而不會(huì)發(fā)生不良情況。
[0050]另外，如本發(fā)明第2方式所述，若使用在上述水泥窯中進(jìn)行燒成而得的硬質(zhì)且粒徑遠(yuǎn)大于水泥原料的水泥熟料，則在經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，即使與水泥原料接觸而發(fā)生磨損時(shí)、由于該磨損粉末已經(jīng)經(jīng)成分調(diào)整，故成為與水泥原料同性質(zhì)的磨損粉末被再次送至水泥窯的情況，所以不會(huì)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)或作為產(chǎn)品的水泥的品質(zhì)帶來(lái)不良影響。[0051]另外，混合煅燒爐中使熱介質(zhì)與水泥原料混合進(jìn)行熱交換時(shí)，水泥原料會(huì)附著于粒徑較其更大的熱介質(zhì)的表面。因此，如本發(fā)明的第4方式所述，優(yōu)選的是暫先將上述熱介質(zhì)從混合煅燒爐的底部取出，通過(guò)返回至該混合煅燒爐的上部，使上述熱介質(zhì)與從混合煅燒爐排出的CO2氣體接觸而使附著的上述水泥原料分離后，返回至上述介質(zhì)加熱爐。
[0052]然而，從水泥窯輸送至第I預(yù)熱器而對(duì)水泥原料進(jìn)行預(yù)熱的燃燒排氣中含有N2氣，同時(shí)還含有化石燃料燃燒所產(chǎn)生的CO2氣體(源于燃料的CO2氣體的產(chǎn)生)。
[0053]因此，如本發(fā)明第5方式所述，通過(guò)在上述混合煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒，使大量含有CaO的水泥原料的一部分返回至第I預(yù)熱器，則上述CaO與燃燒排氣接觸，發(fā)生CaO +CO2 — CaCO3所示的化學(xué)反應(yīng)，可以吸收上述排氣中的源于燃料的CO2氣體。
[0054]并且，生成的CaCO3與水泥原料一起被再次送至混合煅燒爐進(jìn)行煅燒。
[0055]因此，除了水泥原料煅燒時(shí)所產(chǎn)生的源于原料的CO2氣體之外，還可以回收源于燃料的CO2氣體。
[0056]這里，從混合煅燒爐排出的煅燒后的水泥原料為高溫，且上述CaO + CO2 — CaCO3的反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)。因此，如本發(fā)明的第6方式所述，若將從混合煅燒爐排出的上述水泥原料的一部分暫先與空氣進(jìn)行熱交換而降溫，然后返回至上述第I預(yù)熱器，并供給另外經(jīng)加熱的上述空氣作為介質(zhì)加熱爐中的燃燒用空氣，則可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)熱能的進(jìn)一步有效利用，因而優(yōu)選。
[0057]進(jìn)一步，本發(fā)明的第10方式中，作為上述介質(zhì)加熱爐，使用下方具有加熱源的移動(dòng)床。因此，通過(guò)燃燒氣體等加熱氣體從該移動(dòng)床的底部向上方流動(dòng)，使得上述底部的熱介質(zhì)成為最高溫。因此，通過(guò)將熱介質(zhì)從上述移動(dòng)床的底部逐漸供給至混合煅燒爐，與將介質(zhì)加熱爐內(nèi)的熱介質(zhì)的整體加熱至所需溫度的情形相比，可以降低加熱所需的熱能。此外，加熱氣體與從混合煅燒爐排出的900°C左右的熱介質(zhì)在爐上部接觸而進(jìn)行熱交換，因而排出的氣體溫度可以降低至1000°C左右。
`[0058](2)本發(fā)明的第11~第22方式
進(jìn)一步，為了解決上述課題，本發(fā)明的第11方式為用于對(duì)將水泥原料以第I預(yù)熱器預(yù)熱后供給至內(nèi)部保持在高溫氣氛的水泥窯進(jìn)行燒成的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料供給至加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行了蓄熱的蓄熱煅燒爐、進(jìn)行煅燒，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯，同時(shí)對(duì)上述蓄熱煅燒爐內(nèi)由上述水泥原料的煅燒而產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
[0059]需要說(shuō)明的是，上述煅燒溫度是指引起石灰石、即CaC03(碳酸鈣)分解為CaO(氧化鈣)和CO2的反應(yīng)的溫度。
[0060]另外，本發(fā)明的第12方式是第11方式所述的方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)上述蓄熱煅燒爐，在其中至少I個(gè)蓄熱煅燒爐進(jìn)行上述水泥原料的煅燒時(shí)，將其它蓄熱煅燒爐的至少I個(gè)加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行蓄熱，通過(guò)多個(gè)上述蓄熱煅燒爐交替地重復(fù)進(jìn)行該操作，從而對(duì)上述水泥原料的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
[0061]并且，本發(fā)明的第13方式為上述第11或12方式所述的方法，其特征在于，在上述蓄熱煅燒爐中填充粒徑大于上述水泥原料的熱介質(zhì)。
[0062]進(jìn)一步，本發(fā)明的第14方式為上述第13方式所述的方法，其特征在于，上述熱介質(zhì)是通過(guò)在上述水泥窯中進(jìn)行燒成而得的水泥熟料、二氧化硅、生石灰中的任一者。[0063]另外，本發(fā)明的第15方式為上述第11~第14方式中任一者所述的方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料、以及經(jīng)與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立的第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的其它水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐，同時(shí)將上述蓄熱煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體作為上述第2預(yù)熱器的熱源進(jìn)行利用后進(jìn)行回收。
[0064]并且，本發(fā)明的第16方式為上述第11~15中任一方式所述的方法，其特征在于，利用將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體而使上述水泥原料流動(dòng)化，由此使經(jīng)煅燒的上述水泥原料從上述蓄熱煅燒爐溢流而供給至上述水泥窯。
[0065]進(jìn)一步，本發(fā)明的第17方式為上述第11~15方式中任一者所述的方法，其特征在于，使上述水泥原料伴隨在將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體中，通過(guò)粒子分離裝置將上述水泥原料和CO2氣體分離，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯。
[0066]另外，本發(fā)明的第18方式為上述第11~17方式中任一者所述的方法,其特征在于，將在上述蓄熱煅燒爐內(nèi)經(jīng)煅燒的上述水泥原料的一部分返回至上述第I預(yù)熱器。
[0067]并且，本發(fā)明的第19方式為上述第18方式所述的方法，其特征在于，使上述水泥原料的一部分與空氣進(jìn)行熱交換，將降溫的該水泥原料返回至上述第I預(yù)熱器，同時(shí)將經(jīng)加熱的上述空氣供給作為上述蓄熱煅燒爐中的燃燒用空氣。
[0068]進(jìn)一步，本發(fā)明的第20方式是用于對(duì)具備預(yù)熱水泥原料的第I預(yù)熱器、和對(duì)被該第I預(yù)熱器預(yù)熱的上述水泥原料進(jìn)行燒成的水泥窯的制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的設(shè)備，其特征在于，具備:從上述第I預(yù)熱器取出煅燒前的上述水泥原料的取出管、被導(dǎo)入由該取出管取出的上述水泥原料的同時(shí)加熱至上述水泥原料的煅燒溫度以上進(jìn)行蓄熱的蓄熱煅燒爐、將在上述蓄熱煅燒爐中經(jīng)煅燒的上述水泥原料的一部分返回至上述第I預(yù)熱器或上述水泥窯的返回管、以及對(duì)上述蓄熱煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的CO2氣體排氣管。
[0069]另外，本發(fā)明的第21方式為上述第20方式所述的回收設(shè)備，其特征在于，具備--與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立地設(shè)置以預(yù)熱其它水泥原料的第2預(yù)熱器、和將經(jīng)該第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的上述其它水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐的移送管，且來(lái)自上述蓄熱煅燒爐的上述CO2氣體被作為上述第2預(yù)熱器的熱源導(dǎo)入。
[0070]并且，本發(fā)明的第22方式為上述第20或21方式所述的回收設(shè)備，其特征在于，具備多個(gè)上述蓄熱煅燒爐。
[0071]上述本發(fā)明的第11~19方式的回收方法和上述第20~22方式的回收設(shè)備中，將從第I預(yù)熱器取出的煅燒前的水泥原料供給至將充填的熱介質(zhì)加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行了蓄熱的蓄熱煅燒爐中。由此，上述蓄熱煅燒爐中煅燒前的上述水泥原料被上述熱介質(zhì)所煅燒。
[0072]其結(jié)果，上述蓄熱煅燒爐內(nèi)被水泥原料的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體充滿，該CO2氣體濃度成為大致100%。如此，根據(jù)上述回收方法或回收設(shè)備，可以從上述蓄熱煅燒爐由0)2氣體排氣管回收大致100%濃度的CO2氣體。
[0073]進(jìn)一步，本發(fā)明的第12方式中，由于使用多個(gè)上述蓄熱煅燒爐，對(duì)從第I預(yù)熱器取出的煅燒前的水泥原料進(jìn)行煅燒，因而可以使煅燒爐和介質(zhì)加熱爐為一個(gè)。因此，變得不需要將高溫的熱介質(zhì)從介質(zhì)加熱爐取出。其結(jié)果，不需要設(shè)置斗式升運(yùn)機(jī)等設(shè)備、可以抑制設(shè)備所花費(fèi)的成本，同時(shí)由于沒(méi)有熱介質(zhì)的移動(dòng)故可以大大抑制高溫物的搬運(yùn)問(wèn)題和熱損耗。進(jìn)一步，由于使用多個(gè)上述蓄熱煅燒爐，因而可以縮短介質(zhì)加熱時(shí)間和煅燒時(shí)間，可以效率良好地回收CO2氣體。
[0074]另外，特別是在本發(fā)明的第15或第21方式中，將上述蓄熱煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的高溫的CO2氣體運(yùn)送至與第I預(yù)熱器相獨(dú)立的第2預(yù)熱器用于水泥原料的預(yù)熱后，可以直接從排氣管進(jìn)行回收。
[0075]需要說(shuō)明的是，由于上述蓄熱煅燒爐內(nèi)變成接近100%的高濃度CO2氣體氣氛，故水泥原料的煅燒溫度變高，但水泥原料中與石灰石(CaCO3) —起還含有粘土、二氧化硅以及氧化鐵原料，即Si02、Al2O3以及Fe203。
[0076]并且，上述水泥原料在800~900°C左右的氣氛下發(fā)生以下所示的反應(yīng)，
2CaC03 + SiO2 — 2Ca0 SiO2 + 2C02 丨(1)
2CaC03 + Fe2O3 — 2Ca0 Fe2O3 + 2C02 丨(2)
CaCO3 + Al2O3 — CaO Al2O3 + CO2 t(3)
最終生成構(gòu)成水泥熟料的硅酸鈣化合物即硅酸三鈣石(3Ca0 SiO2)和貝利特(2Ca0SiO2)以及間隙相即鋁酸鹽相(3Ca0 Al2O3)和鐵素體相(4CaO Al2O3 Fe2O3)。
[0077]此時(shí)，從示于圖12的上述⑴式的反應(yīng)溫度的圖、示于圖13的上述⑵式的反應(yīng)溫度的圖以及示于圖14的上述(3)式的反應(yīng)溫度的圖可見，即使在縱軸所示的CO2氣體分壓變高的情況下，也能夠以較低的溫度使上述反應(yīng)發(fā)生。
[0078]進(jìn)一步，在上述水泥原料中，除了發(fā)生上述(I)~(3)式所示的反應(yīng)之外，由二氧化硅、粘土等石灰石以外的原料所帶入的Si02、Al203、Fe203以及其它微量成分成為礦化劑，從而促進(jìn)碳酸鈣的熱分解，因此如圖15中可見，相比于碳酸鈣單獨(dú)的情況，熱分解的開始溫度以及結(jié)束溫度均降低。需要說(shuō)明的是，圖15從對(duì)上述水泥原料(原材料)的試樣以及石灰石(CaCO3)單獨(dú)的試樣分別以接近于通常的水泥制造設(shè)備中的加熱速度的lOK/sec的速度進(jìn)行加熱時(shí)的重量變化確認(rèn)了上述熱分解的推移。
[0079]這里，由于上述礦化劑的存在，與碳酸鈣單獨(dú)的情形相比，熱分解的開始溫度和結(jié)束溫度均降低的原因之一可認(rèn)為是如下。
[0080]即、以a為活度、K為反應(yīng)式CaCO3 — CaO + CO2的平衡常數(shù)時(shí)，
?002 — (aCaC03/aCa0) K
中，通常固體的活度a只要是純物質(zhì)則不論種類均為1，但對(duì)于氧化鈣(CaO)，由于碳酸鈣(CaCO3)的熱分解后，其它原料物質(zhì)(即上述礦化劑)會(huì)發(fā)生固溶，因而的值變得小于I。該結(jié)果認(rèn)為是由于上式的Pro2變高，Pro2 = Iatm的溫度降低，煅燒受到進(jìn)一步促進(jìn)的緣故。需要說(shuō)明的是，aearo3是因石灰石的品種、產(chǎn)地而固有的值，并不受其它原料成分的影響。
[0081]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明，即便使蓄熱煅燒爐中的運(yùn)行溫度降低，也可確保期望的CO2氣體回收量。并且，蓄熱煅燒爐中是利用與水泥原料不同的粒徑大、故比表面積極小的熱介質(zhì)對(duì)水泥原料進(jìn)行加熱煅燒，因而該蓄熱煅燒爐中即使將上述熱介質(zhì)加熱至煅燒溫度以上的1000°c以上，也可以抑制上述熱介質(zhì)彼此或者熱介質(zhì)與爐壁的粘著或熔接，抑制結(jié)皮問(wèn)題等的發(fā)生。
[0082]另外，導(dǎo)入至上述蓄熱煅燒爐的煅燒前的水泥原料、與通常的水泥制造工藝同樣地由水泥制造設(shè)備中的第I預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)本發(fā)明的第15或第21實(shí)施方式中的其它水泥原料在第2預(yù)熱器中被從上述蓄熱煅燒爐排出的高溫CO2氣體所預(yù)熱。
[0083]并且，如本發(fā)明的第13實(shí)施方式所述，上述蓄熱煅燒爐中，由于填充有粒徑大于上述水泥原料的熱介質(zhì)，因而可以可以在上述蓄熱煅燒爐中確保大量的熱量，同時(shí)相對(duì)于現(xiàn)有的水泥制造設(shè)備不用加入新的熱能即可選擇性地以高濃度對(duì)煅燒時(shí)產(chǎn)生的源于原料的CO2進(jìn)行回收。
[0084]此外，由于將蓄熱煅燒爐中經(jīng)充分煅燒的高溫水泥原料返回至水泥窯，因而可以削減水泥窯中燒成所需的燃料。其結(jié)果，作為水泥窯還可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度尺度比以往更短的回轉(zhuǎn)窯、或流動(dòng)化。
[0085]另外，根據(jù)本發(fā)明的第15或21的實(shí)施方式，通過(guò)將產(chǎn)生的CO2氣體所具有的熱量用于上述其它水泥原料的預(yù)熱，可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)整體的熱效率。
[0086]這里，作為上述熱介質(zhì)，如第14實(shí)施方式所述，可以使用具有相對(duì)于上述蓄熱煅燒爐中加熱溫度的耐熱性、和與水泥原料混合時(shí)的耐磨損性的生石灰(CaO)、二氧化硅(SiO2)或、氧化鋁(Al2O3)等陶瓷類材料、耐熱合金等金屬材料、以及水泥熟料。另外，生石灰還具有熔點(diǎn)高、為2500°C左右，難以發(fā)生熔接的優(yōu)點(diǎn)。另外，作為熱介質(zhì)，在上述蓄熱煅燒爐內(nèi)重復(fù)進(jìn)行上述水泥原料的煅燒過(guò)程中，即使緩緩磨損而產(chǎn)生的微粉與原料混合，由于是水泥原料成分之一，故不會(huì)產(chǎn)生弊病。進(jìn)一步，即使代替生石灰而將石灰石填充于上述蓄熱煅燒爐時(shí)，因?yàn)橹蟮拿摱趸级纬缮遥蚨色@得與上述生石灰的情況相同的作用效果。
[0087]另外，二氧化硅也具有熔點(diǎn)高、為1700°C左右，難以發(fā)生熔接，同時(shí)硬度非常高故難以磨損，作為熱介質(zhì)的補(bǔ)充量少即可的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)一步，即使煅燒過(guò)程中緩緩磨損而產(chǎn)生的微粉與原料混合，由于是水泥原料成分之一，因而不會(huì)發(fā)生不良狀況。
`[0088]并且，如本發(fā)明第14實(shí)施方式所述，若使用在上述水泥窯中進(jìn)行燒成而得的硬質(zhì)且粒徑遠(yuǎn)大于水泥原料的水泥熟料，則在經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，即使與水泥原料接觸而發(fā)生磨損時(shí)、由于該磨損粉末已經(jīng)經(jīng)成分調(diào)整，故成為與水泥原料同性質(zhì)的磨損粉末被再次送至水泥窯的情況，所以不會(huì)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)或作為產(chǎn)品的水泥窯的品質(zhì)帶來(lái)不良影響。
[0089]進(jìn)一步，蓄熱煅燒爐中使熱介質(zhì)與水泥原料進(jìn)行混合而熱交換時(shí)，水泥原料會(huì)附著于粒徑較其更大的熱介質(zhì)的表面。因此，可以如第16實(shí)施方式所述，利用將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體，而使上述水泥原料流動(dòng)化，由此使經(jīng)煅燒的上述水泥原料從上述蓄熱煅燒爐溢流而供給至上述水泥窯。其結(jié)果，可以簡(jiǎn)便地將經(jīng)煅燒的上述水泥原料從蓄熱煅燒爐取出。
[0090]另外，可以如本發(fā)明的第17實(shí)施方式所述，使上述水泥原料伴隨在將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體中，通過(guò)粒子分離裝置將上述水泥原料與CO2氣體分離，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯。由此，可以簡(jiǎn)便地將經(jīng)煅燒的上述水泥原料從蓄熱煅燒爐取出。
[0091]然而，從水泥窯輸送至第I預(yù)熱器而對(duì)水泥原料進(jìn)行預(yù)熱的燃燒氣體中含有N2氣，同時(shí)還含有化石燃料燃燒所產(chǎn)生的CO2氣體(源于燃料的CO2氣體的產(chǎn)生)。
[0092]因此，如本發(fā)明第18實(shí)施方式所述，通過(guò)在上述蓄熱煅燒爐內(nèi)進(jìn)行煅燒，使大量含有CaO的水泥原料的一部分返回至第I預(yù)熱器，則上述CaO與燃料排氣接觸，發(fā)生CaO +CO2 — CaCO3所示的化學(xué)反應(yīng)，可以吸收上述排氣中的源于燃料的CO2氣體。
[0093]并且，生成的CaCO3與水泥原料一起被再次送至蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒。
[0094]因此，除了水泥原料煅燒時(shí)所產(chǎn)生的源于原料的CO2氣體之外，還可以回收源于燃料的CO2氣體。
[0095]這里，從上述蓄熱煅燒爐排出的煅燒后的水泥原料為高溫，且上述CaO +CO2 — CaCO3的反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)。因此，如本發(fā)明的第19實(shí)施方式所述，若將從蓄熱煅燒爐排出的上述水泥原料的一部分暫先與空氣進(jìn)行熱交換而降溫，然后返回至上述第I預(yù)熱器，并供給另外經(jīng)加熱的上述空氣作為介質(zhì)加熱爐中的燃燒用空氣，則可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)熱能的進(jìn)一步有效利用，因而優(yōu)選。
[0096]進(jìn)一步，如第22實(shí)施方式所述，由于具備多個(gè)上述蓄熱煅燒爐，因而在至少一個(gè)蓄熱煅燒爐中對(duì)煅燒前的上述水泥原料進(jìn)行煅燒時(shí)，可在其它蓄熱煅燒爐的至少一個(gè)中將上述熱介質(zhì)加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行蓄熱，通過(guò)交替地或決定輪流重復(fù)進(jìn)行該操作，可以對(duì)煅燒前的上述水泥原料連續(xù)地進(jìn)行煅燒。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0097]圖1為表示本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第I實(shí)施方式的構(gòu)成簡(jiǎn)圖。
[0098]圖2為表示本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第2實(shí)施方式的構(gòu)成簡(jiǎn)圖。
[0099]圖3為表示氣氛中CO2濃度與(I)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0100]圖4為表示氣氛中CO2濃度與(2)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0101]圖5為表示氣氛中CO2濃度與(3)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0102]圖6為表示在CO2氣氛下水泥原料與石灰石單獨(dú)的煅燒開始溫度以及結(jié)束溫度的差異的圖。
[0103]圖7為表示本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第3實(shí)施方式的構(gòu)成簡(jiǎn)圖。
[0104]圖8為說(shuō)明本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第3實(shí)施方式的蓄熱煅燒爐的說(shuō)明圖。
[0105]圖9為說(shuō)明本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第3實(shí)施方式的圖8的蓄熱煅燒爐的變形例的說(shuō)明圖。
[0106]圖10為說(shuō)明本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第3實(shí)施方式的蓄熱煅燒爐的其它變形例的說(shuō)明圖。
[0107]圖11為表示本發(fā)明所述的CO2氣體回收設(shè)備的第4實(shí)施方式的構(gòu)成簡(jiǎn)圖。
[0108]圖12為表示氣氛中CO2濃度與(I)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0109]圖13為表示氣氛中CO2濃度與(2)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0110]圖14為表示氣氛中CO2濃度與(3)式所示反應(yīng)溫度之間關(guān)系的圖。
[0111]圖15為表示在CO2氣氛下水泥原料與石灰石單獨(dú)的煅燒開始溫度以及結(jié)束溫度的差異的圖。
[0112]圖16為表示通常的水泥制造設(shè)備的構(gòu)成簡(jiǎn)圖。
[0113]圖17為表示氣氛中的CO2濃度與石灰石的煅燒溫度之間的關(guān)系的圖。
【具體實(shí)施方式】[0114](第I實(shí)施方式)
圖1表示本發(fā)明所述水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收設(shè)備的第I實(shí)施方式，對(duì)于水泥制造設(shè)備的構(gòu)成，由于與圖16所示的相同，故標(biāo)以同樣的符號(hào)而簡(jiǎn)略其說(shuō)明。
[0115]圖1中，符號(hào)10為與水泥制造設(shè)備的預(yù)熱器(第I預(yù)熱器)3相獨(dú)立地設(shè)置的第2預(yù)熱器。
[0116]該第2預(yù)熱器10與上述預(yù)熱器3相同，由上下方向直列配置的多段旋風(fēng)分離器構(gòu)成，使水泥原料從供給管11被供給至最上段的旋風(fēng)分離器。并且，在第2預(yù)熱器10的最下段的旋風(fēng)分離器的底部連接有移送管IOa的上端，同時(shí)該移送管IOa的下端部被導(dǎo)入至混合煅燒爐12。該混合煅燒爐12為例如流化床式、回轉(zhuǎn)窯式、移動(dòng)床式等粉體混合爐。
[0117]另一方面，在上述水泥制造設(shè)備的預(yù)熱器3中設(shè)置有從最下段旋風(fēng)分離器取出煅燒前水泥原料的取出管13，該取出管13的前端部連接于來(lái)自第2預(yù)熱器10的移送管10a。由此，使得來(lái)自第2預(yù)熱器10的煅燒前水泥原料與來(lái)自預(yù)熱器3的煅燒前水泥原料被導(dǎo)入混合煅燒爐12內(nèi)。
[0118]進(jìn)一步，該CO2氣體的回收設(shè)備中，與混合煅燒爐12并列地設(shè)置有介質(zhì)加熱爐14。該介質(zhì)加熱爐14是內(nèi)部填充有從熟料冷卻器6排出的粒徑比水泥原料大的水泥熟料的移動(dòng)床，下部側(cè)面設(shè)置有對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加熱的燃燒器14a。另外，底部設(shè)置有用于將來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣氣體導(dǎo)入作為燃燒用空氣的導(dǎo)入管14b。進(jìn)一步，該介質(zhì)加熱爐14的頂棚部設(shè)置有用于排出內(nèi)部燃燒排氣的排氣管14c，該排氣管14c與來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的排氣管3b連接。該介質(zhì)過(guò)熱爐14并 不限定于移動(dòng)床式，還可以使用例如流化床式、回轉(zhuǎn)窯式等的粉體加熱爐。
[0119]并且，該介質(zhì)加熱爐14的下部連接有將在內(nèi)部經(jīng)加熱的水泥熟料輸送至混合煅燒爐12的熱介質(zhì)供給管15，該混合煅燒爐12的上部連接有構(gòu)成來(lái)自該混合煅燒爐12的排氣導(dǎo)管的一部分的介質(zhì)沉降裝置16。另外，混合煅燒爐12的底部連接有取出水泥熟料的排出管17，并使由該排出管17取出的水泥熟料通過(guò)斗式升運(yùn)機(jī)18而返回至上述介質(zhì)沉降裝置16內(nèi)。
[0120]進(jìn)一步，介質(zhì)沉降裝置16的底部連接有將上述水泥熟料返回至介質(zhì)加熱爐14的熱介質(zhì)返回管19。并且，通過(guò)熱介質(zhì)供給管15、排出管17、斗式升運(yùn)機(jī)18和熱介質(zhì)返回管19構(gòu)成了將在介質(zhì)加熱爐14中經(jīng)加熱的水泥熟料供給至混合煅燒爐12的同時(shí)還從該混合煅燒爐12返回至介質(zhì)加熱爐14的熱介質(zhì)的循環(huán)管。需要說(shuō)明的是，圖中符號(hào)20是用于補(bǔ)充該循環(huán)管中循環(huán)的水泥熟料的消失部分、用于補(bǔ)充新的水泥熟料的熟料槽。
[0121]另一方面，介質(zhì)沉降裝置16的排出側(cè)連接有旋風(fēng)分離器21，用于分離從混合煅燒爐12排出的CO2氣體、伴隨于該CO2氣體的煅燒后的水泥原料以及用介質(zhì)沉降裝置16從熱介質(zhì)中分離出的煅燒后的水泥原料，該旋風(fēng)分離器21的底部連接有將經(jīng)分離的煅燒后的水泥原料返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2的返回管22。另外，旋風(fēng)分離器21的上部連接有用于排出經(jīng)分離的CO2氣體的CO2排氣管23，同時(shí)該CO2排氣管23被作為第2預(yù)熱器10中的加熱介質(zhì)而導(dǎo)入。需要說(shuō)明的是，圖中符號(hào)24為CO2氣體的排氣扇,符號(hào)25為CO2氣體的排氣管。
[0122]接著，對(duì)于使用上述第I實(shí)施方式所示的CO2氣體的回收設(shè)備的本發(fā)明所述CO2氣體的回收方法和水泥的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。[0123]首先，將水泥原料由供給管4、11分別供給至預(yù)熱器3、第2預(yù)熱器10的最上段的旋風(fēng)分離器。
[0124]由此，在預(yù)熱器3中，在被逐漸送至下方的旋風(fēng)分離器的過(guò)程中，所述水泥原料與以往同樣地被通過(guò)排氣管3b而從回轉(zhuǎn)窯I供給的排氣所預(yù)熱。并且，被預(yù)熱至達(dá)到煅燒溫度之前(例如，約810°C )的上述水泥原料被從取出管13通過(guò)移送管IOa而供給至混合煅燒爐12。
[0125]另外，被供給至第2預(yù)熱器10的水泥原料被從混合煅燒爐12排出的高濃度且高溫的CO2氣體所預(yù)熱，最終被預(yù)熱至達(dá)到煅燒溫度之前(例如，約760°C )而從移送管IOa供給至混合煅燒爐12。
[0126]另一方面，介質(zhì)加熱爐14中，內(nèi)部的水泥熟料(熱介質(zhì))通過(guò)燃燒器14a的燃燒而被加熱至水泥原料的煅燒溫度以上(例如1200°C左右)。并且，經(jīng)加熱的水泥熟料被從熱介質(zhì)供給管15供給至混合煅燒爐12。 [0127]由此，在混合煅燒爐12內(nèi)，供給的水泥原料與水泥熟料混合而被加熱至煅燒溫度以上(例如，900°C )進(jìn)行煅燒，同時(shí)此時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO2氣體。并且，該CO2氣體與煅燒后的水泥原料從混合煅燒爐12的上部通過(guò)介質(zhì)沉降裝置16而被送至旋風(fēng)分離器21，在該旋風(fēng)分離器21中被固氣分離。并且，經(jīng)分離的煅燒后的水泥原料從返回管22返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2，最終在回轉(zhuǎn)窯I內(nèi)進(jìn)行燒成。
[0128]另一方面，經(jīng)旋風(fēng)分離器21分離的大致100%濃度的高溫CO2氣體被從CO2排氣管23導(dǎo)入作為第2預(yù)熱器10中的加熱介質(zhì)。其結(jié)果，可以從CO2氣體的排氣管25回收源于原料的約100%濃度的CO2氣體。
[0129]另外，與之并行地，將通過(guò)在混合煅燒爐12內(nèi)對(duì)水泥原料進(jìn)行煅燒而降溫的水泥熟料逐漸從混合煅燒爐12的底部通過(guò)排出管17取出，進(jìn)而利用斗式升運(yùn)機(jī)18運(yùn)送至混合煅燒爐12的上方，投入介質(zhì)沉降裝置16內(nèi)。并且，該介質(zhì)沉降裝置16中，水泥熟料在附著的水泥原料被從混合煅燒爐12送來(lái)的CO2氣體所分離后，通過(guò)熱介質(zhì)返回管19而被再次返回至介質(zhì)加熱爐14。
[0130]如此，根據(jù)上述水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法和回收設(shè)備，可以有效利用水泥設(shè)備中的熱源，將占據(jù)該水泥設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體之中一半以上的源于原料的CO2氣體以接近100%的高濃度進(jìn)行回收。
[0131]此時(shí)，混合煅燒爐12中以與水泥原料不同的粒徑大、故比表面積極小的水泥熟料為熱介質(zhì)而對(duì)水泥原料進(jìn)行加熱、煅燒，因而介質(zhì)加熱爐14中即使將上述水泥熟料加熱至煅燒溫度以上的1000°C以上，也可以抑制上述水泥熟料彼此或者水泥熟料與爐壁、滑槽內(nèi)壁的粘著或熔接，抑制結(jié)皮問(wèn)題等的發(fā)生。
[0132]此外，由于混合煅燒爐12中經(jīng)充分煅燒的高溫的水泥原料從返回管22返回至回轉(zhuǎn)窯1，因而回轉(zhuǎn)窯I中可削減燒成所需的燃料，故可使用與以往相比長(zhǎng)度尺寸更短的回轉(zhuǎn)窯I。
[0133](第2實(shí)施方式)
圖2表示本發(fā)明所述的CO2氣體的回收設(shè)備的第2實(shí)施方式，對(duì)于與圖1所示的相同構(gòu)成部分，標(biāo)以同樣的符號(hào)而簡(jiǎn)略其說(shuō)明。
[0134]該回收設(shè)備中，從旋風(fēng)分離器21返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2的煅燒后的水泥原料的返回管22上設(shè)置有將上述水泥原料的一部分分流的分流管30。并且，該分流管30被導(dǎo)入至熱交換器31。
[0135]該熱交換器31用于將由空氣的供給管32送來(lái)的空氣利用由分流管30送來(lái)的高溫(例如，約900°C )的上述水泥原料進(jìn)行加熱，分流管30的出口側(cè)連接有將降溫(例如，300°C左右)的水泥原料返回至第I預(yù)熱器3的移送管33。另一方面，經(jīng)熱交換器31加熱的空氣的出口側(cè)連接有將該空氣供給作為介質(zhì)加熱爐14的燃燒用空氣的供給管34。
[0136]包括以上構(gòu)成的第2實(shí)施方式所述的CO2氣體的回收設(shè)備中，通過(guò)在混合煅燒爐12內(nèi)進(jìn)行煅燒而將大量含有CaO的水泥原料的一部分通過(guò)分流管30、熱交換器31和移送管33返回至第1預(yù)熱器3，因而上述水泥原料與第I預(yù)熱器3中的水泥原料的加熱用燃燒排氣接觸，如CaO + CO2 — CaCO3所示，對(duì)該燃燒排氣中的源于燃料的CO2氣體進(jìn)行吸收。
[0137]并且，生成的CaCO3與水泥原料一起被再次送至混合煅燒爐進(jìn)行煅燒。
[0138]其結(jié)果，除了混合煅燒爐12中水泥原料煅燒時(shí)產(chǎn)生的源于原料的CO2氣體之外，還可以對(duì)回轉(zhuǎn)窯I的主燃燒器5、介質(zhì)加熱爐14的燃燒器14a中的燃燒所產(chǎn)生的源于燃料的CO2氣體進(jìn)行回收。
[0139]此外，使從混合煅燒爐12排出的約900°C的高溫水泥原料的一部分在熱交換器31中與空氣進(jìn)行熱交換而降溫至約300°C左右后，從移送管33返回至第I預(yù)熱器3，同時(shí)將在上述熱交換器31中經(jīng)加熱的上述空氣由供給管34供給至介質(zhì)加熱爐14作為燃燒用空氣，因而可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)熱能的進(jìn)一步有效利用。
[0140]此時(shí)，在第I預(yù)熱器3的下段形成約800°C的溫度氣氛，與之相對(duì)，供給的是較其低溫的約300°C的水泥原料，但由于上述CaO + CO2 — CaCO3所示的反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，因而不會(huì)使第I預(yù)熱器3中的熱平衡破壞。
[0141](第3實(shí)施方式)
圖7表示本發(fā)明所述水泥制造設(shè)備中的CO2氣體n的回收設(shè)備的第3實(shí)施方式，對(duì)于水泥制造設(shè)備的構(gòu)成，由于與圖16所示的相同，故標(biāo)以同樣的符號(hào)而簡(jiǎn)略其說(shuō)明。
[0142]圖7中，符號(hào)10為與水泥制造裝置的預(yù)熱器(第1預(yù)熱器)3相獨(dú)立地設(shè)置的第2預(yù)熱器10。
[0143]該第2預(yù)熱器10與上述第1預(yù)熱器3相同，由上下方向直列配置的多段旋風(fēng)分離器構(gòu)成，使煅燒前的水泥原料(煅燒前水泥原料)k從供給管111被供給至最上段的旋風(fēng)分離器。并且，第2預(yù)熱器10的最下段的旋風(fēng)分離器的底部連接有移送管1Oa的上端，同時(shí)該移送管1Oa的下端部被導(dǎo)入至蓄熱煅燒爐112。該蓄熱煅燒爐112由第1蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b構(gòu)成，各自導(dǎo)入有移送管IOa的下端部。
[0144]另一方面，在上述水泥制造設(shè)備的上述第I預(yù)熱器3上設(shè)置有從最下段旋風(fēng)分離器取出煅燒前水泥原料k的取出管113，該取出管113的前端部連接于來(lái)自第2預(yù)熱器10的移送管10a。由此，使得來(lái)自第2預(yù)熱器10的煅燒前水泥原料k與來(lái)自上述第I預(yù)熱器3的煅燒前水泥原料k被導(dǎo)入至蓄熱煅燒爐112內(nèi)。
[0145]進(jìn)一步，該CO2氣體η的回收裝置中，第1蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b并列地設(shè)置。該第1蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b如圖8所示，臥式蓄熱煅燒爐112的內(nèi)部填充有粒徑比煅燒前水泥原料k大的熱介質(zhì)t。該熱介質(zhì)t填充有從熟料冷卻器6排出的水泥熟料、或二氧化硅、生石灰中的任一者，底部分別設(shè)置有對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加熱的燃燒器114，同時(shí)設(shè)置有用于將來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣導(dǎo)入作為燃燒用空氣的導(dǎo)入管115。進(jìn)一步，側(cè)面的一側(cè)設(shè)置有用于導(dǎo)入煅燒前水泥原料k的移送管10a，同時(shí)另一側(cè)設(shè)置有將分離了 CO2氣體η的經(jīng)煅燒的水泥原料(已煅燒水泥原料)k’返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2的返回管118。并且，該第I蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b的頂棚部設(shè)置有用于排出內(nèi)部燃燒排氣或CO2氣體η的排氣管116。
[0146]并且，各排氣管116與來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的排氣管3b以及第I預(yù)熱器3、第2預(yù)熱器10連接，分別設(shè)置有用于切換導(dǎo)入從蓄熱煅燒爐112排出的燃燒排氣和CO2氣體η的切換閥117。對(duì)該切換閥117進(jìn)行設(shè)置以使排氣管116的通路按照下述方式切換，例如，對(duì)蓄熱煅燒爐112進(jìn)行蓄熱時(shí)，將排出的燃燒排氣送至第I預(yù)熱器3，在蓄熱煅燒爐112中進(jìn)行煅燒時(shí)，將排出的CO2氣體η送至第2預(yù)熱器10。
[0147]進(jìn)一步，圖8所示的臥式蓄熱煅燒爐112的變形例即圖9的蓄熱煅燒爐112中，第I蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b的下部側(cè)面的一側(cè)各自設(shè)置有對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加熱的燃燒器114，同時(shí)設(shè)置有用于將來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣導(dǎo)入作為燃燒用空氣的導(dǎo)入管115。另外，下部側(cè)面的另一側(cè)設(shè)置有用于將加熱蓄熱煅燒爐112而進(jìn)行蓄熱時(shí)產(chǎn)生的燃燒排氣排出的排出管116a。該排出管116a在蓄熱煅燒爐112蓄熱時(shí)排出燃燒排氣。
[0148]并且，圖10所示的蓄熱煅燒爐112的變形例中，立式蓄熱煅燒爐112的內(nèi)部填充有粒徑比煅燒前水泥原料k大的熱介質(zhì)t。并且，下部側(cè)面分別設(shè)置有對(duì)內(nèi)部進(jìn)行加熱的燃燒器114，同時(shí)底部設(shè)置有將來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣導(dǎo)入作為燃燒用空氣的導(dǎo)入管115。進(jìn)一步，側(cè)面的一側(cè)設(shè)置有用于導(dǎo)入煅燒前水泥原料k的移送管10a。另外，該第I蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b的頂棚部設(shè)置有用于將內(nèi)部的燃燒排氣或CO2氣體η排出的排出管116b,該排出管116b的出口側(cè)設(shè)置有旋風(fēng)分尚器126。并且,該旋風(fēng)分尚器126的頂棚部設(shè)置有用于排出燃燒排氣或CO2氣體η的排氣管116，底部設(shè)置有將分離了煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體η的已煅燒水泥原料k’返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2的返回管118。
[0149]另外，各排氣管116與來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的排氣管3b以及第I預(yù)熱器3、第2預(yù)熱器10連接，分別設(shè)置有用于切換導(dǎo)入從蓄熱煅燒爐112排出的燃燒排氣與CO2氣體η的切換閥117。對(duì)該切換閥117進(jìn)行設(shè)置以使排氣管116的通路按照下述方式切換，例如，對(duì)蓄熱煅燒爐112進(jìn)行蓄熱時(shí)，將排出的燃燒排氣送至第I預(yù)熱器3，在蓄熱煅燒爐112中進(jìn)行煅燒時(shí)，將排出的CO2氣體η送至第2預(yù)熱器10。
[0150]需要說(shuō)明的是，圖中符號(hào)119為CO2氣體η的排氣管，符號(hào)120為CO2氣體η的排氣扇。
[0151]接著，對(duì)于使用上述第3實(shí)施方式所示的CO2氣體η的回收設(shè)備的本發(fā)明所述CO2氣體η的回收方法的一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0152]首先，將煅燒前水泥原料k通過(guò)供給管4、111分別供給至上述第I預(yù)熱器3、第2預(yù)熱器10的最上段的旋風(fēng)分離器。
[0153]由此， 上述第I預(yù)熱器3中，在被逐漸送至下方的旋風(fēng)分離器的過(guò)程中，煅燒前水泥原料k與以往相同地被通過(guò)排氣管3b而從回轉(zhuǎn)窯I供給的排氣、和來(lái)自第I蓄熱煅燒爐112a的燃燒排氣所預(yù)熱。并且，被預(yù)熱至達(dá)到煅燒溫度之前(例如，810°C)的煅燒前水泥原料k被從取出管113通過(guò)移送管IOa而供給至第2蓄熱煅燒爐112b。
[0154]另外，被供給至第2預(yù)熱器10的煅燒前水泥原料k被蓄熱煅燒爐112b內(nèi)的煅燒所產(chǎn)生的CO2氣體n所預(yù)熱，最終被預(yù)熱至到達(dá)煅燒溫度之前(例如，760°C )，被從移送管IOa供給至第2蓄熱煅燒爐112b。[0155]另一方面，第2蓄熱煅燒爐112b中，如圖8和圖9所示，由移送管IOa供給的煅燒前水泥原料k與填充于內(nèi)部預(yù)先加熱而進(jìn)行了蓄熱的水泥熟料(熱介質(zhì))t進(jìn)行混合，而被加熱至煅燒溫度以上(例如，900°C )進(jìn)行煅燒，同時(shí)此時(shí)產(chǎn)生CO2氣體n。
[0156]并且，第2蓄熱煅燒爐112b內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體n被從排氣管116導(dǎo)入作為第2預(yù)熱器10中的加熱介質(zhì)。此時(shí)，設(shè)置于排氣管116的切換閥117打開通向第2預(yù)熱器10的通路，并關(guān)閉通向第I預(yù)熱器3的通路，而將CO2氣體n導(dǎo)至第2預(yù)熱器10。另外，已煅燒水泥原料k’由于煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體n而流動(dòng)化，因溢流而從返回管118返回至水泥窯I的窯尾部分2，最終在回轉(zhuǎn)窯I內(nèi)進(jìn)行燒成。
[0157]另外，圖10所示的變形例中，第2蓄熱煅燒爐112b中，煅燒前水泥原料k通過(guò)移送管IOa而與填充于內(nèi)部預(yù)先進(jìn)行了加熱蓄熱的水泥熟料(熱介質(zhì))t混合，而被加熱至煅燒溫度以上(例如，900°C )進(jìn)行煅燒，同時(shí)此時(shí)產(chǎn)生CO2氣體n。
[0158]并且，第2蓄熱煅燒爐112b內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體n伴隨已煅燒水泥原料k’、從排出管116b被導(dǎo)入至旋風(fēng)分離器126。并且，在旋風(fēng)分離器126內(nèi)被分離為CO2氣體n和已煅燒水泥原料k’。經(jīng)分離的已煅燒水泥原料k’被從設(shè)置于底部的返回管118導(dǎo)入至水泥窯I的窯尾部分2。另外，經(jīng)分離的CO2氣體n被從頂棚部的排氣管116導(dǎo)入作為第2預(yù)熱器10中的加熱介質(zhì)。此時(shí)，設(shè)置于排氣管116的切換閥117打開通向第2預(yù)熱器10的通路，并關(guān)閉通向第I預(yù)熱器3的通路，而將CO2氣體n導(dǎo)至第2預(yù)熱器10。
[0159]另一方面，第I蓄熱煅燒爐112a中，與第2蓄熱煅燒爐112b進(jìn)行煅燒平行地，填充于第I蓄熱煅燒爐112a內(nèi)部的水泥熟料(熱介質(zhì))t通過(guò)燃燒器114和被導(dǎo)入管115所導(dǎo)入的來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣，而被加熱至煅燒前水泥原料k的煅燒溫度以上(例如，1200°C )進(jìn)行蓄熱。此時(shí)排出的燃燒排氣被從排氣管116導(dǎo)入作為上述第I預(yù)熱器3中的加熱介質(zhì)。此時(shí)，設(shè)置于排氣管116的切換閥117打開通向第I預(yù)熱器3的通路，關(guān)閉通向第2預(yù)熱器10的通路，而將燃燒排氣導(dǎo)入至第I預(yù)熱器3。此時(shí)，圖8所示的蓄熱煅燒爐112的變形例即圖9所示的蓄熱煅燒爐112中，燃燒排氣通過(guò)排出管116a排出。由此，可以通過(guò)燃燒排氣效率良好地加熱水泥熟料(熱介質(zhì))t。另外，該情形中，設(shè)置于頂棚部的排氣管116關(guān)閉。
[0160]需要說(shuō)明的是，與需要將水泥熟料(熱介質(zhì))t加熱至1200°C左右的高溫進(jìn)行蓄熱相對(duì)，來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的排氣由于是1100~1200°C的溫度，因此如果將該來(lái)自回轉(zhuǎn)窯I的排氣的總量或一定量導(dǎo)入至蓄熱煅燒爐112a，再次從排氣管116送至上述第I預(yù)熱器3，則可以有效利用上述排氣。
[0161]進(jìn)一步，如圖10所示，在其它變形例的蓄熱煅燒爐112中，燃燒排氣從設(shè)置于頂棚部的排出管116b導(dǎo)入至旋風(fēng)分離器126，而從排氣管116被導(dǎo)入作為上述第I預(yù)熱器3中的加熱介質(zhì)。
[0162]另外，第2蓄熱煅燒爐112b內(nèi)，水泥原料k經(jīng)煅燒后，再次通過(guò)燃燒器114和被導(dǎo)入管115導(dǎo)入的來(lái)自熟料冷卻器6的抽氣而對(duì)填充于內(nèi)部的水泥熟料(熱介質(zhì))t進(jìn)行加熱蓄熱。此時(shí)，設(shè)置于排氣管116的切換閥117打開通向第I預(yù)熱器3的通路，關(guān)閉通向第2預(yù)熱器10的通路，而將燃燒排氣導(dǎo)入至第I預(yù)熱器3。[0163]另一方面，蓄熱的第I蓄熱煅燒爐112a中，停止燃燒器114后，由移送管IOa供給的煅燒前水泥原料k與水泥熟料(熱介質(zhì))t混合而被加熱至煅燒溫度以上(例如，900°C)進(jìn)行煅燒，同時(shí)此時(shí)產(chǎn)生CO2氣體η。
[0164]并且，第I蓄熱煅燒爐112a內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體η從排氣管116被導(dǎo)入作為第2預(yù)熱器10中的加熱介質(zhì)。此時(shí)，設(shè)置于排氣管116的切換閥117打開通向第2預(yù)熱器10的通路，并關(guān)閉通向第I預(yù)熱器3的通路，而將CO2氣體η導(dǎo)至第2預(yù)熱器10。另外，已煅燒水泥原料k’由于煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體η而流動(dòng)化，因溢流而從返回管118返回至水泥窯I的窯尾部分2，最終在回轉(zhuǎn)窯I內(nèi)進(jìn)行燒成。
[0165]如此，根據(jù)上述水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法和回收設(shè)備，通過(guò)使用第I蓄熱煅燒爐112a與第2蓄熱煅燒爐112b，重復(fù)進(jìn)行煅燒、加熱和蓄熱，可以連續(xù)地進(jìn)行CO2氣體的回收，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的簡(jiǎn)易化。另外，有效利用水泥設(shè)備中的熱源，可以以接近100%的高濃度對(duì)占該水泥設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體η中一半以上的源于原料的CO2氣體η進(jìn)行回收。[0166]此時(shí)，蓄熱煅燒爐112中，以與煅燒前水泥原料k不同的粒徑大、故比表面積極小的水泥熟料為熱介質(zhì)t，加熱煅燒前水泥原料k進(jìn)行煅燒，因而蓄熱煅燒爐112中即使將水泥熟料t加熱至煅燒溫度以上的1000°C以上，也可以抑制熱介質(zhì)彼此或者熱介質(zhì)與爐壁的粘著或熔接，可以抑制結(jié)皮問(wèn)題等的發(fā)生。
[0167]此外，由于將蓄熱煅燒爐112中經(jīng)充分煅燒的高溫的已煅燒水泥原料k’從返回管118返回至回轉(zhuǎn)窯1，因而可削減回轉(zhuǎn)窯I中燒成所需的燃料，故可使用與以往相比長(zhǎng)度尺寸更短的回轉(zhuǎn)窯I。
[0168](第4實(shí)施方式)
圖11表示本發(fā)明所述CO2氣體η的回收設(shè)備的第4實(shí)施方式，對(duì)于與圖16所示的相同構(gòu)成部分，進(jìn)行相同的標(biāo)記而簡(jiǎn)略其說(shuō)明。
[0169]該回收設(shè)備中，從蓄熱煅燒爐112返回至回轉(zhuǎn)窯I的窯尾部分2的已煅燒水泥原料k’的返回管118連接有分流已煅燒水泥原料k’的一部分的分流管121。并且，該分流管121被導(dǎo)入至熱交換器122。
[0170]該熱交換器122用于將由空氣供給管124送來(lái)的空氣通過(guò)由分流管121送來(lái)的高溫(例如，900°C )的已煅燒水泥原料k’進(jìn)行加熱，分流管121的出口側(cè)連接有將降溫(例如，300°C )的已煅燒水泥原料k’返回至第I預(yù)熱器3的移送管123。另一方面，經(jīng)熱交換器122加熱的空氣的出口側(cè)連接有將該空氣供給作為蓄熱煅燒爐112的燃燒用空氣的供給管 125。
[0171]包括以上構(gòu)成的第4實(shí)施方式所述的CO2氣體η的回收設(shè)備中，通過(guò)在蓄熱煅燒爐112內(nèi)進(jìn)行煅燒而將大量含有CaO的水泥原料的一部分通過(guò)分流管121、熱交換器122和移送管123返回至第I預(yù)熱器3，因而已煅燒水泥原料k’與第I預(yù)熱器3中的煅燒前水泥原料k的加熱用燃燒排氣接觸，如CaO + CO2 — CaCO3所示，將該燃燒排氣中的源于燃料的CO2氣體η吸收。
[0172]并且，生成的CaCO3與煅燒前水泥原料k 一起被再次送至蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒。
[0173]其結(jié)果，蓄熱煅燒爐內(nèi)112中，煅燒前水泥原料k除了煅燒時(shí)所產(chǎn)生的源于原料的CO2氣體η之外，還可以吸收由回轉(zhuǎn)窯I的主燃燒器5、蓄熱煅燒爐112的燃燒器114中的燃燒所產(chǎn)生的源于燃料的CO2氣體η。
[0174]此外，使從蓄熱煅燒爐112排出的約900°C的高溫的已煅燒水泥原料k’的一部分在熱交換器122中與空氣進(jìn)行熱交換而降溫至約300°C左右后，從移送管123返回至第I預(yù)熱器3，同時(shí)將在熱交換器122中經(jīng)加熱的上述空氣由供給管125供給至蓄熱煅燒爐112作為燃燒用空氣，因而可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)熱能的進(jìn)一步有效利用。
[0175]此時(shí)，在第I預(yù)熱器3的下段形成約800°C的溫度氣氛，與之相對(duì)，供給的是較其低溫的約300°C的煅燒前水泥原料k，但由于上述CaO + CO2 — CaCO3所示的反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，因而不會(huì)使第I預(yù)熱器3中的熱平衡破壞。
[0176]產(chǎn)業(yè)實(shí)用性
根據(jù)本發(fā)明，可以提供水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法和回收設(shè)備以及水泥的制造方法，其中，通過(guò)有效利用水泥制造設(shè)備中的熱源，可以以高濃度對(duì)該水泥設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行分離回收。
[0177]符號(hào)說(shuō)明
I回轉(zhuǎn)窯(水泥窯)
3預(yù)熱器(第I預(yù)熱器)
10第2預(yù)熱器 IOa移送管
12混合煅燒爐
13取出管
14介質(zhì)加熱爐
15熱介質(zhì)供給管
19熱介質(zhì)返回管
21旋風(fēng)分離器
22返回管
25 CO2氣體的排氣管
31熱交換器
33水泥原料的移送管
34燃燒用空氣的供給管
112蓄熱煅燒爐
113取出管
116排氣管
118返回管
122熱交換器
125燃燒用空氣的供給管
k煅燒前水泥原料(煅燒前的水泥原料)
k’已煅燒水泥原料(經(jīng)煅燒的水泥原料)
【權(quán)利要求】
1.水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其為用于對(duì)將水泥原料以第I預(yù)熱器預(yù)熱后供給至內(nèi)部保持在高溫氣氛的水泥窯進(jìn)行燒成的水泥制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料供給至加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行了蓄熱的蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯，同時(shí)對(duì)上述蓄熱煅燒爐內(nèi)由上述水泥原料的煅燒而產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
2.權(quán)利要求1所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，設(shè)置多個(gè)上述蓄熱煅燒爐，在其中至少I個(gè)蓄熱煅燒爐進(jìn)行上述水泥原料的煅燒時(shí)，將其它蓄熱煅燒爐的至少I個(gè)加熱至煅燒溫度以上進(jìn)行蓄熱，通過(guò)多個(gè)上述蓄熱煅燒爐交替地重復(fù)進(jìn)行該操作，對(duì)由上述水泥原料的煅燒而產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收。
3.權(quán)利要求1或2所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，使粒徑大于上述水泥原料的熱介質(zhì)填充于上述蓄熱煅燒爐。
4.權(quán)利要求3所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，上述熱介質(zhì)是通過(guò)上述水泥窯中進(jìn)行燒成而得的水泥熟料、二氧化硅、生石灰中的任一者。
5.權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，將從上述第I預(yù)熱器取出的煅燒前的上述水泥原料、和經(jīng)與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立的第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的其它水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐，同時(shí)將上述蓄熱煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體用作上述第2預(yù)熱器的熱源后進(jìn)行回收。
6.權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，利用將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體而使上述水泥原料流動(dòng)化，由 此使經(jīng)煅燒的上述水泥原料從上述蓄熱煅燒爐溢流而供給至上述水泥窯。
7.權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，使上述水泥原料伴隨在將上述水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐進(jìn)行煅燒時(shí)產(chǎn)生的CO2氣體中，利用粒子分離裝置使上述水泥原料與CO2氣體分離，將經(jīng)煅燒的上述水泥原料供給至上述水泥窯。
8.權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，將上述蓄熱煅燒爐內(nèi)經(jīng)煅燒的上述水泥原料的一部分返回至上述第I預(yù)熱器。
9.權(quán)利要求8所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收方法，其特征在于，使上述水泥原料的一部分與空氣進(jìn)行熱交換，將降溫的該水泥原料返回至上述第I預(yù)熱器，同時(shí)將經(jīng)加熱的上述空氣供給作為上述蓄熱煅燒爐中的燃燒用空氣。
10.水泥制造設(shè)備中的CO2氣體回收設(shè)備，其是用于對(duì)具備預(yù)熱水泥原料的第I預(yù)熱器、和對(duì)被該第I預(yù)熱器預(yù)熱的上述水泥原料進(jìn)行燒成的水泥窯的制造設(shè)備中產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的設(shè)備，其特征在于，具備:從上述第I預(yù)熱器取出煅燒前的上述水泥原料的取出管、在被導(dǎo)入由該取出管取出的上述水泥原料的同時(shí)加熱至上述水泥原料的煅燒溫度以上進(jìn)行蓄熱的蓄熱煅燒爐、將在上述蓄熱煅燒爐中煅燒的上述水泥原料的一部分返回至上述第I預(yù)熱器或上述水泥窯的返回管、以及對(duì)上述蓄熱煅燒爐內(nèi)產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)行回收的CO2氣體排氣管。
11.權(quán)利要求10所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收設(shè)備，其特征在于，具備 與上述第I預(yù)熱器相獨(dú)立地設(shè)置以預(yù)熱其它水泥原料的第2預(yù)熱器、和將經(jīng)該第2預(yù)熱器預(yù)熱的煅燒前的上述其它水泥原料供給至上述蓄熱煅燒爐的移送管，且來(lái)自上述蓄熱煅燒爐的上述CO2氣體被導(dǎo)入作為上述第2預(yù)熱器的熱源。
12.權(quán)利要求10或11所述的水泥制造設(shè)備中的CO2氣體的回收設(shè)備，其特征在于，具備多個(gè)上述蓄 熱煅燒爐。
【文檔編號(hào)】C01B31/20GK103693644SQ201310634608
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2009年10月20日
【發(fā)明者】島裕和, 樋口直寬, 高山佳典, 小松卓哉, 王俊柱 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社