一种水泥熟料的低碳生产方法及其系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114735956A(43)申请公布日2022.07.12(21)申请号202210212634.8F27B19/04(2006.01)(22)申请日2022.03.04F27D13/00(2006.01)C04B2/10(2006.01)(71)申请人华东理工大学C01F11/02(2006.01)地址200237上海市徐汇区梅陇路130号C01B3/36(2006.01)(72)发明人胡军钱锋王美宏邵斌杜文莉朱远明谢志成钟伟民刘洪来(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100专利代理师张睿(51)Int.Cl.C04B7/36(2006.01)C04B7/43(2006.01)C04B7/44(2006.01)C04B7/34(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图2页(54)发明名称一种水泥熟料的低碳生产方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种水泥熟料的低碳生产方法和生产系统。生产方法为生料中的碳酸盐经甲烷干重整反应转化得到的金属氧化物通过煅烧形成水泥熟料，同时得到合成气。生产系统采用碳酸盐甲烷干重整转化炉替代现有水泥生产系统中的碳酸盐分解炉。CN114735956ACN114735956A权利要求书1/1页1.一种水泥熟料的生产方法，其特征在于，所述方法包括步骤：生料中的碳酸盐经甲烷干重整反应转化得到的金属氧化物通过煅烧形成水泥熟料。2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述方法还通过所述甲烷干重整反应得到合成气。3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述甲烷干重整反应所需热能通过使甲烷原料气经甲烷部分氧化反应而产生。4.一种水泥熟料生产系统，其特征在于，所述系统包括以物料流动方向依次设置的预热器、转化炉、回转窑和篦冷机。5.如权利要求4所述的生产系统，其特征在于，所述转化炉包括炉体、出口合成气换热器、进口甲烷原料气预热换热器；炉体中自上而下设置的水泥生料进料口、合成气出口、催化反应床、燃烧室、预热的甲烷原料气进口、氧气进口和水泥熟料出料口。6.一种如权利要求4或5所述的生产系统的应用。7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述生产包括水泥生产。8.一种使用如权利要求4或5所述的生产系统制备水泥熟料的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)使经预热器预热的生料通过进料口进入转化炉，经甲烷干重整反应转化为金属氧化物；(2)使金属氧化物在回转窑中经煅烧得到水泥熟料。9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述转化炉中经转化反应产生的600‑700℃的合成气使预热器中的生料温度预热为450‑550℃。10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述转化炉中的转化反应所需热量部分来自通入转化炉下部的预热的甲烷原料气和氧气发生的部分氧化反应。11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述通入转化炉下部的预热的甲烷原料气、所通入的氧气和生料中碳酸盐的摩尔比为(1.5‑4.0):(1.5‑3.5):1。2CN114735956A说明书1/7页一种水泥熟料的低碳生产方法及其系统技术领域[0001]本发明涉及水泥生产技术领域，尤其涉及一种利用碳酸盐直接甲烷干重整和甲烷部分氧化共热联产的生产方法及其系统。背景技术[0002]水泥生产作为一种碳密集型产业，其生产过程中的碳减排已迫在眉睫。目前我国水泥企业全部采用了新型干法生产技术，即将通过预热器预热、干燥后的生料(石灰石占比达90％)先引入860‑900℃的分解炉中预分解为氧化钙等金属氧化物(分解率可达85％‑95％)，同时伴随大量二氧化碳排放，然后再将金属氧化物引入1600℃的回转窑中进一步煅烧为水泥熟料储存。导致在生产1吨水泥的过程中，分解炉中因煅烧碳酸钙分解产生CO2约376.7kg，回转窑中因维持高温耗煤排放CO2约193kg，综合耗电(扣除余热发电)折算碳排放约46.9kg。因此，分解炉中碳排放量约占水泥生产总碳排放量的62％，碳排放量巨大，分解炉区段的碳减排对水泥行业的碳中和进程至关重要。[0003]目前水泥生产过程主要采用低碳水泥技术(例如开发无钙负碳水泥、硫硅酸钙水泥、碳化硅酸钙水泥等)和原料替代技术(例如使用钢渣、电石渣、矿渣、粉煤渣、硅钙渣等来替代传统的石灰石作为原料)。针对煤燃烧的碳排放问题采用替代燃料或绿色燃料技术(例如使用生物质燃料、可燃废气物、氢能等新能源替代传统烧煤作为水泥生产替代燃料)。针对电力消耗的碳排放问题采用风能发电、太阳能发电等绿色制电技术。以及针对整个水泥生产过程的碳排放联合部署CCUS技术(例如膜吸附法、全氧燃烧捕集、燃烧后捕集、钙循环法等)。但这些水泥碳减排技术只是从燃料部分减少CO2排放或者末端处理(将排放的二氧化碳捕集和封存)，并未真