利用太阳能煅烧石灰石的CO2零排放生产工艺及系统的制作方法

利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺及系统
技术领域
1.本发明涉及环保石灰技术领域，特别是涉及一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺及系统。


背景技术：

2.目前煅烧石灰石主要采用分解炉、回转窑等技术，生产冶金石灰的还有双膛窑、套筒窑等，一般由化石能源提供热量。煅烧石灰石产生大量的co2气体，主要来自两个方面，一是煅烧反应本身石灰石分解产生co2气体，一是来自使用化石燃料燃烧产生co2气体。除此之外，传统煅烧石灰石生产工艺的废气中co2浓度低，捕集提纯及应用难度大、成本较高。这些先天条件导致水泥、石灰行业在碳减排领域举步维艰。
3.太阳能煅烧石灰石也存在一定的困难，太阳能的波动性和间隙性是不容回避短缺的。
4.综上所述，现有技术存在的问题是：
5.(1)太阳能的波动性和间隙性制约了新能源煅烧石灰石的应用；
6.(2)石灰石行业大量的化石能源使用及生料煅烧自身产生大量co2，导致在碳减排领域的发展进展缓慢；
7.(3)传统石灰石生产工艺废气中co2浓度低，捕集提纯及应用难度大，成本高。
8.以低能耗、低污染、低排放的稳定太阳能清洁能源替代煤炭、石油等高能耗、高污染、高排放的传统化石能源，提供热量煅烧石灰石，
9.产生高浓度co2气体进行捕集提纯及应用，并实现co2零排放，成为新的转变和创新。


技术实现要素：

[0010][0011]
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺及系统，该工艺利用太阳能能源提供热量加热收集的高浓度co2气体，并用来煅烧石灰石分解，分解产生的高浓度co2气体预热石灰石后再返回到集热储能器，集热储能器中加热后的高浓度co2气体一部分循环输送到分解炉中提供热量，实现石灰石锻烧分解，一部分制co和h2合成气，进一步做成液体燃料。太阳能可以取代原分解炉使用的化石能源，实现节能降耗，兼顾co2捕集制合成气并做成液体燃料，实现co2温室气体零排放的效果。
[0012]
本发明是这样实现的，一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺，太阳能通过镜场反射到集热储能器上，集热储能器聚焦并储存能量，将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热至900～1200℃，并输送到分解炉内提供热量，锻烧分解石灰石，分解炉内石灰石分解产生的高浓度co2废气进入预热器系统预热石灰石后，再返回到集热储能器中；分解后的氧化钙采用独立供应冷风的方式通过旋风冷却器进行冷却至80～100℃。
[0013]
优选的，所述预热器系统返回集热储能器的含高浓度co2气体的窑尾废气，除被加
热循环应用到分解炉中提供热量外，还可制备co和h2合成气，实现碳利用。
[0014]
优选的，在太阳能储能不足时，所述分解炉通过备用非化石燃料补充热量，并在分解炉下部补风口补入空气，与备用非化石燃料燃烧，补充分解炉内热量使石灰石分解，所述备用非化石燃料为氢能。
[0015]
太阳光照射到镜场上，利用人工智能技术，使镜场自动追踪太阳光，并将太阳光反射至集热储能器上，集热储能器可以聚焦并储存能量，聚焦后的太阳能将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热至900～1200℃，并输送到分解炉内提供热量，实现石灰石锻烧分解，分解出的高浓度co2废气通过预热器系统来预热生料，并返回到集热储能器中，集热储能器中的一部分高浓度co2气体被加热循环并应用到分解炉中提供热量，一部分高浓度co2气体还可以制co和h2合成气，进一步做成液体燃料。氧化钙冷却可以独立供应空气冷风，通过旋风冷却器将氧化钙冷却到80～100℃左右，余风由于没有与烟气混合，仍以空气形式排出。与传统煅烧工艺相比，取代了化石能源使用，节能降耗的同时实现了co2零排放。
[0016]
一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产系统，包括预热器系统和分解炉，还包括镜场、集热储能器和旋风冷却器；所述预热器系统的倒数第二级预热器底部出料口与分解炉生料入口连接，所述分解炉顶部出口与预热器系统的末级预热器进口连接，所述预热器系统的末级预热器底部出料口与旋风冷却器进口连接；所述预热器系统的废气出口与集热储能器连接，所述集热储能器吸收所述镜场的能量，所述集热储能器的高浓度co2烟气输出口与分解炉底部的热烟气输入口连接。
[0017]
优选的，所述旋风冷却器包括至少一级旋风筒。
[0018]
优选的，所述分解炉下部设置有备用燃料补充入口和补风口，以便在太阳能储能不足时进行必要的非化石能量补充。
[0019]
具体工作原理为：
[0020]
(1)太阳能具有波动性和间隙性使用太阳能集热储能器，利用太阳光照射到镜场上，镜场通过人工智能技术追踪太阳光，并反射到集热储能器上，集热储能器可以聚焦并储存能量，从而提供稳定高效的热源。
[0021]
(2)聚焦后的太阳能将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热至900～1200℃，并输送到分解炉内提供热量，取代传统化石燃料，实现石灰石锻烧分解。
[0022]
(3)分解炉内分解出的高浓度co2废气通过预热器系统来预热石灰石，并返回到集热储能器中，集热储能器中的一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉提供热量，一部分高浓度co2气体还可以制co和h2合成气，进一步做成液体燃料，实现了co2零排放。
[0023]
(4)氧化钙冷却可以独立供应冷风通过旋风筒冷却到80～100℃左右，排出气体不含co2气体。
[0024]
本发明具有以下优点和有益效果：
[0025]
1、本发明利用人工智能镜场自动追踪太阳光技术及太阳能集热储能器聚焦并储存能量技术，克服太阳能波动性和间隙性问题，提供了稳定可靠的能量来源。
[0026]
2、利用太阳能提供稳定热源，聚焦后的太阳能将收集的高浓度co2气体的窑尾废气加热，并输送到分解炉内提供热量，取代传统化石燃料，实现石灰石锻烧分解。
[0027]
3、分解出的高浓度co2废气通过预热器系统来预热石灰石，并返回到集热储能器中，集热储能器中的一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉提供热量，一部分高浓
度co2气体还可以制co和h2合成气，进一步做成液体燃料，实现了co2零排放。
[0028]
4、本发明以低能耗、低污染、低排放的太阳能清洁能源替代煤炭、石油等高能耗、高污染、高排放的传统能源，并实现co2零排放。
附图说明
[0029]
图1是本发明实施例提供的利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产系统的流程图。
[0030]
图中：1、镜场；2、集热储能器；3、分解炉；4、预热器系统；5、旋风冷却器；5-1、第一旋风筒；5-2、第二旋风筒；5-3、第三旋风筒。
具体实施方式
[0031]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，并配合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0032]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]
实施例
[0034]
请参阅图1，本实施例提供一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产系统，包括预热器系统4、分解炉3、镜场1、集热储能器2和旋风冷却器5，所述预热器系统4 的倒数第二级预热器底部出料口与分解炉3生料入口连接，所述分解炉3顶部出口与预热器系统4的末级预热器进口连接，所述预热器系统4的末级预热器底部出料口与旋风冷却器5进口连接，所述旋风冷却器5包括至少一级旋风筒；所述预热器系统4的废气出口与集热储能器2连接，所述集热储能器2吸收所述镜场1的能量，所述集热储能器2 的高浓度co2烟气输出口与分解炉3底部的热烟气输入口连接。
[0035]
具体方法为：
[0036]
太阳能通过镜场1反射到集热储能器2上，集热储能器2聚焦并储存能量，将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热至900～1200℃，并输送到分解炉3内提供热量，锻烧分解石灰石，分解炉3内石灰石分解产生的高浓度co2废气进入预热器系统4预热石灰石后，再返回到集热储能器2中；所述预热器系统4返回集热储能器2的含高浓度co2气体的窑尾废气，一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉3中提供热量，一部分高浓度co2气体制备co和h2合成气，进一步做成液体燃料，实现了co2零排放。分解后的氧化钙采用独立供应冷风的方式通过旋风冷却器5进行冷却至80～100℃。
[0037]
所述旋风冷却器5包括至少一级旋风筒，本实施例中，设置三级旋风筒，包括第一旋风筒5-1、第二旋风筒5-2和第三旋风筒5-3，所述预热器系统4的末级预热器底部出料口与第一旋风筒5-1进口的进风管道连接，第一旋风筒5-1的底部出料口与第三旋风筒 5-3顶部出口和第二旋风筒5-2进口之间的连接管道连接，第二旋风筒5-2的底部出料口与第三旋风筒5-3进口的进风管道连接，第三旋风筒5-3的底部出料口得到氧化钙成品。经过多级旋
风筒冷却后，高温氧化钙得到充分冷却。
[0038]
所述分解炉3下部设置有备用燃料补充入口和补风口，以便在太阳能储备不足时进行必要的非化石燃料热量补充，本实施例中，备用非化石燃料为氢能，氢能燃烧所需要的氧气通过分解炉3下部的补风口进行补风。
[0039]
实例1：
[0040]
在太阳能充足时，一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺，步骤如下：
[0041]
(1)利用人工智能技术使镜场1自动追踪太阳光；
[0042]
(2)太阳能通过镜场1反射到集热储能器2上，集热储能器2可以聚焦并储存能量；
[0043]
(3)聚焦后的太阳能将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热，并输送到分解炉 3内提供热量，煅烧分解石灰石；
[0044]
(4)分解出的高浓度co2废气通过预热器系统4来预热石灰石，并返回到集热储能器2中；
[0045]
(5)集热储能器2的一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉3提供热量，一部分高浓度co2气体还可以输送至制气系统制co,h2合成气，进一步做成液体燃料。
[0046]
(6)分解后的氧化钙冷却可以独立供应冷风，通过旋风冷却器5冷却到80～100℃左右，排出气体不含co2气体。
[0047]
实例2：
[0048]
在太阳能储能不充足时，一种利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺，步骤如下：
[0049]
(1)利用人工智能技术使镜场1自动追踪太阳光；
[0050]
(2)太阳能通过镜场1反射到集热储能器2上，集热储能器2可以聚焦并储存能量；
[0051]
(3)聚焦后的太阳能将收集的含高浓度co2气体的窑尾废气加热，并输送到分解炉 3内提供热量，煅烧分解石灰石；
[0052]
(4)石灰石分解出的高浓度co2废气通过预热器系统4来预热石灰石，并返回到集热储能器2中；
[0053]
(5)集热储能器2的一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉3提供热量，一部分高浓度co2气体还可以制co,h2合成气，进一步做成液体燃料。
[0054]
(6)补入一部分非化石燃料及空气进行燃烧，补充分解炉热量，分解炉3煅烧出的氧化钙通过旋风冷却器5独立供应冷风进行冷却，冷却到80～100℃左右，冷却风排出气体不含co2气体。
[0055]
本发明利用太阳能加热循环利用的高浓度co2废气，利用高浓度co2废气热量在分解炉3中煅烧石灰石，分解炉3煅烧石灰石产生的废气均来自于碳酸钙分解，分解出的高浓度co2废气通过预热器系统4来预热石灰石，之后并返回到集热储能器2中，集热储能器2中的一部分高浓度co2气体被加热循环应用到分解炉3中提供热量，同时，集热储能器2中的一部分高浓度co2气体还可以制co和h2合成气，进一步做成液体燃料。与传统煅烧工艺相比，取代了化石能源使用，节能降耗的同时实现了co2零排放。
[0056]
综上所述，本发明提供的利用太阳能煅烧石灰石的co2零排放生产工艺及系统，在创新使用新能源的环境下，为水泥、石灰生产工艺优化升级提供了新思路，实现新能源使用并减少碳排放以应对变化的市场需求与挑战。
[0057]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。