權(quán)利要求書： 1.一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，包括煙室、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)和第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)窯上設(shè)置第一燃燒器，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)為常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)與所述煙室連通；所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)為采用全氧燃燒的二氧化碳自富集系統(tǒng)；其特征在于：所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60~70%；還包括低能耗碳提純系統(tǒng)，所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的低溫?zé)煔馀懦隹谶B接低能耗碳提純系統(tǒng)；所述低能耗碳提純系統(tǒng)包括依次連接的煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)和煙氣捕集提純系統(tǒng)，所述煙氣捕集提純系統(tǒng)由煙氣水洗泵、煙氣水洗塔、煙氣水洗罐、第一冷卻器、第一分水器、第一凈化塔、第一增壓風(fēng)機(jī)、第二冷卻器、第一吸附塔、第三冷卻器、第二分水器、第二增壓風(fēng)機(jī)、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲(chǔ)罐組成，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)的出口與煙氣水洗塔的進(jìn)氣口連接，所述煙氣水洗塔的出水口通過(guò)煙氣水洗泵與煙氣水洗塔的進(jìn)水口連接，所述煙氣水洗罐與煙氣水洗泵的入口連接，所述煙氣水洗塔的出氣口與第一冷卻器的入口連接，所述第一冷卻器、第一分水器、第一凈化塔、第一增壓風(fēng)機(jī)、第二冷卻器、第一吸附塔、第三冷卻器、第二分水器、第二增壓風(fēng)機(jī)、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲(chǔ)罐依次連接，所述第一分水器和第二分水器均用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述第一凈化塔用于對(duì)煙氣中的SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除，所述第一吸附塔用于吸附煙氣中重組分，使經(jīng)第一吸附塔吸附后煙氣中CO2濕基濃度達(dá)到90~95%，所述第二凈化塔用于對(duì)煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體進(jìn)行深度脫除，所述第二吸附塔用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述液化器用于將煙氣液化，所述精餾塔用于將氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)進(jìn)行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達(dá)到99 99.99%，所述成品儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存~液體二氧化碳；

所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)包括預(yù)燃燒爐、第二分解爐和第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述預(yù)燃燒爐上開設(shè)助燃介質(zhì)進(jìn)口和循環(huán)煙氣進(jìn)口，所述預(yù)燃燒爐頂部設(shè)置第三燃燒器，所述預(yù)燃燒爐的底部與所述第二分解爐的錐部通過(guò)連接管道連通，所述第二分解爐上設(shè)置第四燃燒器，所述第二分解爐上開設(shè)第三列生料入口；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第二分解爐的出風(fēng)管，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第三進(jìn)料口，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連通所述煙室；

所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)分別與所述預(yù)燃燒爐循環(huán)煙氣進(jìn)口、低能耗碳提純系統(tǒng)連通；

所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)包括依次連接的煙氣冷卻器和收塵器，所述收塵器出口與煙氣水洗塔的進(jìn)氣口連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)生料中硫含量為0.1 3.0%時(shí)，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的頂端旋風(fēng)分離器的下料管通過(guò)~高溫螺旋鉸刀與所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口連通，使進(jìn)入第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的生料中的硫雜質(zhì)在常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)被氧化生成SO2氣體隨煙氣進(jìn)入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口的生料含硫量低。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)包括第一分解爐和第一列旋風(fēng)預(yù)熱器；所述第一分解爐上設(shè)置第二燃燒器，所述第一分解爐上開設(shè)第一列生料入口；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐的出風(fēng)管，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20~30%；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第一進(jìn)料口，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連通所述煙室。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)還包括第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述第一分解爐上開設(shè)第二列生料入口；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐的出風(fēng)管，所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20 30%；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第二進(jìn)料口，所述第~二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連接所述煙室。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4 7級(jí)；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4 7級(jí)。

~ ~

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4 7級(jí)。

~

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)進(jìn)行水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

將生料分別喂入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器、第二列旋風(fēng)預(yù)熱器、第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，生料在對(duì)應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進(jìn)行換熱和氣固分離；經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第一分解爐，經(jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第二分解爐；

高純度氧氣與從第三列旋風(fēng)預(yù)熱器頂部排出的低溫?zé)煔饣旌虾髲念A(yù)燃燒爐的循環(huán)煙氣進(jìn)口進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)的燃料燃燒，燃燒產(chǎn)物從預(yù)燃燒爐的底部經(jīng)連接管道進(jìn)入第二分解爐，在第二分解爐內(nèi)進(jìn)行全氧燃燒，燃料燃燒釋放的大量熱量供第二分解爐內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第二分解爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔猓蜏責(zé)煔饨?jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60~70%；

第三列旋風(fēng)預(yù)熱器頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔膺M(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)，隨后分為兩路，其中一路進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)，另一路進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)；

進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)的低溫?zé)煔饨?jīng)煙氣冷卻器和收塵器進(jìn)行煙氣預(yù)冷卻和除塵，預(yù)冷卻和除塵后的煙氣經(jīng)煙氣水洗塔降溫脫水并進(jìn)一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進(jìn)入第一冷卻器進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，再經(jīng)第一分水器進(jìn)行深度脫水；之后煙氣進(jìn)入第一凈化塔，所述第一凈化塔采用固體吸附劑對(duì)煙氣中SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入第二冷卻器以降低煙氣溫度，隨后煙氣進(jìn)入第一吸附塔，使煙氣中的醇、醛、酸烴類重組分及H2O雜質(zhì)經(jīng)第一吸附塔充分吸附后煙氣中CO2濕基濃度由60~70%提升至

90 95%；經(jīng)第一吸附塔吸附提濃后的煙氣依次進(jìn)入第三冷卻器和第二分水器進(jìn)一步降溫和~

深度脫水；隨后煙氣經(jīng)第二增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入第二凈化塔，使煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體被第二凈化塔內(nèi)所填裝的固體吸附劑進(jìn)行深度脫除；隨后煙氣進(jìn)入第二吸附塔進(jìn)行深度脫水，第二吸附塔通過(guò)填裝分子篩吸附劑或干燥劑實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣深度脫水；隨后煙氣進(jìn)入液化器，使煙氣在液化器中被制冷系統(tǒng)提供的制冷劑所液化；隨后進(jìn)入精餾塔中經(jīng)低溫精餾脫除氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達(dá)到

99 99.99%，精餾塔底部引出液體二氧化碳，進(jìn)入成品儲(chǔ)罐儲(chǔ)存及外運(yùn)使用。

~

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的方法，其特征在于，當(dāng)生料含硫量為0.1 3.0%時(shí)，進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和/或第~二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器進(jìn)行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過(guò)高溫螺旋鉸刀進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的方法，其特征在于，第一分解爐內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第一分解爐內(nèi)的煙氣分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔猓謩e經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器以及第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20

30%；

~

第一分解爐和第二分解爐內(nèi)產(chǎn)生的熱生料通過(guò)煙室進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒形成水泥熟料，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒生成窯氣，水泥熟料由回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入冷卻機(jī)，與空氣換熱得到冷卻水泥熟料，窯氣依次經(jīng)煙室和第一分解爐分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出。

說(shuō)明書： 一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及水泥窯碳提純技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)及方法。背景技術(shù)[0002] CO2作為一種主要的溫室氣體，其大量排放加劇了全球溫室效應(yīng)，世界各國(guó)均普遍面臨著實(shí)現(xiàn)碳減排、緩解全球氣候變化的艱巨任務(wù)。為更好發(fā)展全球經(jīng)濟(jì)和保護(hù)自然環(huán)境，世界各國(guó)都相繼制定了碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020年，中國(guó)水泥行業(yè)CO2排放約12.3億噸，同比上升1.8％，占建材行業(yè)碳排總量的84.3％、占全國(guó)碳排放總量的比例約為

13.5％。水泥行業(yè)是我國(guó)工業(yè)全面實(shí)現(xiàn)碳減排的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)。因此，減緩水泥行業(yè)高CO2排放問(wèn)題刻不容緩。

[0003] 對(duì)碳減排技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外已有不少報(bào)道，但這些研究主要面向電力、煤炭和鋼鐵等行業(yè)，水泥行業(yè)相關(guān)的碳減排技術(shù)報(bào)道相對(duì)較少。目前，水泥行業(yè)普遍采用的是新型干法生產(chǎn)工藝，它主要由冷卻機(jī)、燃燒器、回轉(zhuǎn)窯、分解爐和旋風(fēng)預(yù)熱器等組成。其中，生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中預(yù)熱升溫，在分解爐內(nèi)分解，大部分燃料在分解爐內(nèi)燃燒提供生料分解所需的熱量，分解后的物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)繼續(xù)煅燒生成水泥熟料，隨后水泥熟料經(jīng)冷卻機(jī)冷卻至合適溫度。[0004] 水泥行業(yè)可采用的碳減排技術(shù)方案主要有燃燒前捕集、燃燒后捕集或燃燒過(guò)程自富集技術(shù)。其中，燃燒前捕集是指對(duì)燃料在燃燒前進(jìn)行預(yù)處理，分離出燃料中的碳。由于水泥熟料生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，燃燒前CO2捕集的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是僅能分離出燃料燃燒產(chǎn)生的CO2，而生料煅燒產(chǎn)生的CO2(約占CO2排放總量的60～65％)則隨煙氣排放掉，導(dǎo)致這部分的CO2沒(méi)有得到任何處理；此外，燃燒前捕集技術(shù)相比其他CO2捕集技術(shù)在熟料煅燒過(guò)程對(duì)氫燃燒的條件非?？量?，需要對(duì)回轉(zhuǎn)窯燃燒器進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，因此該技術(shù)在水泥行業(yè)中可行性較低，可以被排除。燃燒后捕集技術(shù)主要是指對(duì)燃燒后的煙氣進(jìn)行捕集或者分離出CO2，主要的技術(shù)有熱鉀堿、苯菲爾法、乙醇胺等化學(xué)吸收法，碳酸丙烯酯、聚乙二醇二甲醚、甲醇等物理吸收方法；當(dāng)前，通入水泥窯系統(tǒng)的助燃介質(zhì)為空氣，懸浮預(yù)熱器出口煙氣中CO2濃度普遍為20～30％，由于煙氣中CO2濃度偏低，直接采用燃燒后捕集技術(shù)會(huì)導(dǎo)致捕集提純系統(tǒng)投資成本和運(yùn)行成本偏高。燃燒過(guò)程自富集技術(shù)是指采用技術(shù)手段顯著提升窯尾預(yù)熱器出口煙氣CO2濃度，進(jìn)而大大節(jié)省后續(xù)煙氣CO2捕集提純系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行成本；典型的燃燒過(guò)程自富集技術(shù)主要包括全氧燃燒技術(shù)及間接換熱技術(shù)，其中，與水泥生產(chǎn)聯(lián)系更緊密的是全氧燃燒技術(shù)。采用全氧燃燒技術(shù)可將窯尾預(yù)熱器出口煙氣CO2濕基濃度提升至80％以上，但單純的完全依靠全氧燃燒技術(shù)來(lái)提升煙氣中CO2濃度，會(huì)顯著增加單位CO2制備綜合能耗，提高單位CO2制備成本。[0005] 并且，水泥窯系統(tǒng)在生產(chǎn)水泥的過(guò)程中，生料以及燃料會(huì)帶入硫雜質(zhì)，硫雜質(zhì)主要以有機(jī)硫化物、無(wú)機(jī)硫化物(簡(jiǎn)單硫化物或者復(fù)雜硫化物)或者硫酸鹽的形式存在，單質(zhì)硫可以忽略不計(jì)，燃料帶入的硫雜質(zhì)一般會(huì)被分解爐內(nèi)大量存在的活性氧化物吸收生成亞硫酸鹽或硫酸鹽，隨后經(jīng)煙室進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯；生料中以硫酸鹽形式存在的硫雜質(zhì)在旋風(fēng)預(yù)熱器中一般不會(huì)形成SO2氣體，最終會(huì)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的一部分硫酸鹽在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)生成SO2氣體，一部分SO2氣體通過(guò)旋風(fēng)預(yù)熱器隨煙氣排出，另一部分SO2氣體在煙室或旋風(fēng)分離器的低溫區(qū)域冷凝在生料上，隨生料沉積進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，形成旋風(fēng)預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間的內(nèi)循環(huán)，未分解的硫酸鹽則會(huì)隨水泥熟料離開回轉(zhuǎn)窯；生料中以有機(jī)硫化物、無(wú)機(jī)硫化物等其他形式存在的硫雜質(zhì)一般會(huì)在300?600℃被氧化生成SO2氣體，主要發(fā)生在旋風(fēng)預(yù)熱器頂部的兩級(jí)旋風(fēng)分離器以及連通頂部?jī)杉?jí)旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)管中。因此，若生料采用含硫量較高的劣質(zhì)原料，則會(huì)引起水泥生產(chǎn)過(guò)程中排放的SO2濃度較高，而現(xiàn)有的CO2提純系統(tǒng)對(duì)煙氣中SO2非常敏感，有研究表明，進(jìn)入CO2提純系統(tǒng)的煙氣SO2濃度要盡可能低，3

最好應(yīng)控制在10mg/Nm以內(nèi)，為了保證CO2提純系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和正常使用，現(xiàn)有的CO2提純系統(tǒng)需要對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理，提高了CO2提純系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行成本。

發(fā)明內(nèi)容[0006] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)解決了現(xiàn)有水泥窯系統(tǒng)單純依靠全氧燃燒技術(shù)來(lái)提升窯尾煙氣中CO2濃度，導(dǎo)致單位CO2制備綜合能耗及單位CO2制備成本顯著增加，以及因生料采用含硫量較高的劣質(zhì)原料，引起進(jìn)CO2提純系統(tǒng)的煙氣SO2含量偏高，使得CO2提純系統(tǒng)需要對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理，導(dǎo)致CO2捕集提純系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行成本偏高的技術(shù)問(wèn)題。[0007] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，包括煙室、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)、第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)和第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，所述回轉(zhuǎn)窯上設(shè)置第一燃燒器，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)為常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)與所述煙室連通；所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)為采用全氧燃燒的二氧化碳自富集系統(tǒng)；[0008] 所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％；還包括低能耗碳提純系統(tǒng)，所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的低溫?zé)煔馀懦隹谶B接低能耗碳提純系統(tǒng)；所述低能耗碳提純系統(tǒng)包括依次連接的煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)和煙氣捕集提純系統(tǒng)，所述煙氣捕集提純系統(tǒng)由煙氣水洗泵、煙氣水洗塔、煙氣水洗罐、第一冷卻器、第一分水器、第一凈化塔、第一增壓風(fēng)機(jī)、第二冷卻器、第一吸附塔、第三冷卻器、第二分水器、第二增壓風(fēng)機(jī)、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲(chǔ)罐組成，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)的出口與煙氣水洗塔的進(jìn)氣口連接，所述煙氣水洗塔的出水口通過(guò)煙氣水洗泵與煙氣水洗塔的進(jìn)水口連接，所述煙氣水洗罐與煙氣水洗泵的入口連接，所述煙氣水洗塔的出氣口與第一冷卻器的入口連接，所述第一冷卻器、第一分水器、第一凈化塔、第一增壓風(fēng)機(jī)、第二冷卻器、第一吸附塔、第三冷卻器、第二分水器、第二增壓風(fēng)機(jī)、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲(chǔ)罐依次連接，所述第一分水器和第二分水器均用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述第一凈化塔用于對(duì)煙氣中的SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除，所述第一吸附塔用于吸附煙氣中重組分，使經(jīng)第一吸附塔吸附后煙氣中CO2濕基濃度達(dá)到90～95％，所述第二凈化塔用于對(duì)煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體進(jìn)行深度脫除，所述第二吸附塔用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述液化器用于將煙氣液化，所述精餾塔用于將氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)進(jìn)行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達(dá)到99～99.99％，所述成品儲(chǔ)罐用于儲(chǔ)存液體二氧化碳。[0009] 進(jìn)一步的，當(dāng)生料中硫含量為0.1～3.0％時(shí)，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的頂端旋風(fēng)分離器的下料管通過(guò)高溫螺旋鉸刀與所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口連通，使進(jìn)入第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的生料中的硫雜質(zhì)在常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)被氧化生成SO2氣體隨煙氣進(jìn)入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口的生料含硫量低。[0010] 進(jìn)一步的，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)包括第一分解爐和第一列旋風(fēng)預(yù)熱器；所述第一分解爐上設(shè)置第二燃燒器，所述第一分解爐上開設(shè)第一列生料入口；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐的出風(fēng)管，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第一進(jìn)料口，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連通所述煙室。

[0011] 更進(jìn)一步的，所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)還包括第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述第一分解爐上開設(shè)第二列生料入口；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐的出風(fēng)管，所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第二進(jìn)料口，所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連接所述煙室。[0012] 更進(jìn)一步的，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4～7級(jí)；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4～7級(jí)。[0013] 進(jìn)一步的，所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)包括預(yù)燃燒爐、第二分解爐和第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述預(yù)燃燒爐上開設(shè)助燃介質(zhì)進(jìn)口和循環(huán)煙氣進(jìn)口，所述預(yù)燃燒爐頂部設(shè)置第三燃燒器，所述預(yù)燃燒爐的底部與所述第二分解爐的錐部通過(guò)連接管道連通，所述第二分解爐上設(shè)置第四燃燒器，所述第二分解爐上開設(shè)第三列生料入口；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)口連接所述第二分解爐的出風(fēng)管，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔猓凰龅谌行L(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)口處設(shè)有第三進(jìn)料口，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器的出料口連通所述煙室；[0014] 所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口通過(guò)循環(huán)風(fēng)機(jī)分別與所述預(yù)燃燒爐循環(huán)煙氣進(jìn)口、低能耗碳提純系統(tǒng)連通。[0015] 更進(jìn)一步的，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)為4～7級(jí)。[0016] 進(jìn)一步的，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)包括依次連接的煙氣冷卻器和收塵器，所述收塵器出口與煙氣水洗塔的進(jìn)氣口連接。[0017] 上述水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的方法，所述方法包括如下步驟：[0018] 將生料分別喂入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器、第二列旋風(fēng)預(yù)熱器、第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，生料在對(duì)應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進(jìn)行換熱和氣固分離；[0019] 經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第一分解爐，經(jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第二分解爐；[0020] 高純度氧氣與從第三列旋風(fēng)預(yù)熱器頂部排出的低溫?zé)煔饣旌虾髲念A(yù)燃燒爐的循環(huán)煙氣進(jìn)口進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)的燃料燃燒，燃燒產(chǎn)物從預(yù)燃燒爐的底部經(jīng)連接管道進(jìn)入第二分解爐，在第二分解爐內(nèi)進(jìn)行全氧燃燒，燃料燃燒釋放的大量熱量供第二分解爐內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第二分解爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔?，低溫?zé)煔饨?jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％；[0021] 第三列旋風(fēng)預(yù)熱器頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔膺M(jìn)入循環(huán)風(fēng)機(jī)，隨后分為兩路，其中一路進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)，另一路進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)；[0022] 進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)的低溫?zé)煔饨?jīng)煙氣冷卻器和收塵器進(jìn)行煙氣預(yù)冷卻和除塵，預(yù)冷卻和除塵后的煙氣經(jīng)煙氣水洗塔降溫脫水并進(jìn)一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進(jìn)入第一冷卻器進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，再經(jīng)第一分水器進(jìn)行深度脫水；之后煙氣進(jìn)入第一凈化塔，所述第一凈化塔采用固體吸附劑對(duì)煙氣中SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入第二冷卻器以降低煙氣溫度，隨后煙氣進(jìn)入第一吸附塔，使煙氣中的醇、醛、酸烴類重組分及H2O雜質(zhì)經(jīng)第一吸附塔充分吸附后煙氣中CO2濕基濃度由60～70％提升至90～95％；經(jīng)第一吸附塔吸附提濃后的煙氣依次進(jìn)入第三冷卻器和第二分水器進(jìn)一步降溫和深度脫水；隨后煙氣經(jīng)第二增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入第二凈化塔，使煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體被第二凈化塔內(nèi)所填裝的專用固體吸附進(jìn)行深度脫除；隨后煙氣進(jìn)入第二吸附塔進(jìn)行深度脫水，第二吸附塔通過(guò)填裝專用分子篩吸附劑或干燥劑實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣深度脫水；隨后煙氣進(jìn)入液化器，使煙氣在液化器中被制冷系統(tǒng)提供的制冷劑所液化；隨后進(jìn)入精餾塔中經(jīng)低溫精餾脫除氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達(dá)到99～99.99％，精餾塔底部引出液體二氧化碳，進(jìn)入成品儲(chǔ)罐儲(chǔ)存及外運(yùn)使用。

[0023] 進(jìn)一步的，當(dāng)生料含硫量為0.1～3.0％時(shí)，進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器進(jìn)行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過(guò)高溫螺旋鉸刀進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進(jìn)料口。[0024] 進(jìn)一步的，第一分解爐內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第一分解爐內(nèi)的煙氣分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔?，分別經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器以及第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％；[0025] 第一分解爐和第二分解爐內(nèi)產(chǎn)生的熱生料通過(guò)煙室進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒形成水泥熟料，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒生成窯氣，水泥熟料由回轉(zhuǎn)窯進(jìn)入冷卻機(jī)，與空氣換熱得到冷卻水泥熟料，窯氣依次經(jīng)煙室和第一分解爐分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的出風(fēng)口排出。[0026] 本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：[0027] 1、本發(fā)明充分考慮常規(guī)水泥窯生產(chǎn)過(guò)程中采用空氣助燃導(dǎo)致預(yù)熱器出口煙氣CO2濃度偏低，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣CO2捕集回收系統(tǒng)能耗大、捕集提純工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行成本偏高的技術(shù)特點(diǎn)，將水泥窯生產(chǎn)過(guò)程由常規(guī)空氣助燃調(diào)整為全氧燃燒，這樣可以將旋風(fēng)預(yù)熱器出口煙氣CO2濕基濃度由20～30％顯著提升至60～70％，且只需將CO2濕基濃度提高至60～70％即可以在后續(xù)采用適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性更優(yōu)的變壓吸附技術(shù)將煙氣CO2濕基濃度進(jìn)一步提升至90～95％，隨后通過(guò)成熟可靠的低溫精餾技術(shù)得到工業(yè)級(jí)或食品級(jí)液體CO2產(chǎn)品。和最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)詳細(xì)分析計(jì)算，本發(fā)明采用的全氧燃燒+變壓吸附+低溫精餾組合技術(shù)方案，與采用化學(xué)溶劑吸收法對(duì)常規(guī)水泥窯煙氣(煙氣中CO2濕基濃度為20～30％)進(jìn)行碳捕集提純相比，單位CO2制備綜合能耗可有效降低25％以上，單位CO2制備成本可降低約20％。

[0028] 2、本發(fā)明將水泥窯生產(chǎn)過(guò)程由常規(guī)空氣助燃調(diào)整為全氧燃燒，在相同捕集規(guī)模前提下，煙氣CO2濃度的大幅度提升可以顯著降低煙氣處理量。和最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，經(jīng)詳細(xì)分析計(jì)算，本發(fā)明采用的全氧燃燒+變壓吸附+低溫精餾組合技術(shù)方案的煙氣處理量?jī)H為最接近的現(xiàn)有技術(shù)的30～40％，煙氣處理量的大幅降低可以有效降低捕集提純系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模和系統(tǒng)占地。[0029] 3、本發(fā)明中，當(dāng)生料中硫含量較高時(shí)(為0.1～3.0％時(shí))，生料可以先通過(guò)常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的第一列旋風(fēng)預(yù)熱器或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器預(yù)熱和氣固分離后，經(jīng)下料管通過(guò)高溫螺旋鉸刀喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口，對(duì)于含有高揮發(fā)性硫原料的劣質(zhì)生料，劣質(zhì)生料中以有機(jī)硫化物、無(wú)機(jī)硫化物等其他形式存在的硫雜質(zhì)在第一列旋風(fēng)預(yù)熱器或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂部?jī)杉?jí)旋風(fēng)分離器以及連通頂部?jī)杉?jí)旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)管中被氧化生成SO2氣體，SO2氣體和低硫生料在第一列旋風(fēng)預(yù)熱器或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器內(nèi)氣固分離，SO2氣體隨煙氣排出，低硫生料喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口，從而保證進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口的生料含硫量低，進(jìn)而保證從第3

三列旋風(fēng)預(yù)熱器排出的低溫?zé)煔庵泻蛄康?SO2濃度＜10mg/Nm)，使得后續(xù)CO2提純系統(tǒng)可以省去脫硫工序，大幅度降低脫硫工序的投資成本和運(yùn)行成本，提高CO2提純系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

[0030] 4、本發(fā)明綜合考慮全氧燃燒、變壓吸附及低溫精餾等技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及適用范圍，通過(guò)對(duì)全氧燃燒子系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使得出全氧燃燒子系統(tǒng)煙氣CO2濕基濃度為60～70％的合理區(qū)間，這樣可保證制氧系統(tǒng)的綜合能耗為較低水平(由于出全氧燃燒子系統(tǒng)煙氣CO2濃度不需要控制在較高水平，比如控制在75％或80％以上，使得制氧系統(tǒng)只需要制備

80～90％純度的氧氣產(chǎn)品即可滿足全氧燃燒子系統(tǒng)的要求)，且煙氣CO2濕基濃度為60～

70％也不會(huì)對(duì)后續(xù)變壓吸附及低溫精餾系統(tǒng)的工藝流程和運(yùn)行成本造成顯著影響。經(jīng)詳細(xì)分析計(jì)算，采用本發(fā)明提供的技術(shù)，與通過(guò)全氧燃燒直接將煙氣CO2濃度提升至75?80％及以上濃度范圍相比，單位CO2制備成本可進(jìn)一步降低約3～5％，本發(fā)明的低能耗優(yōu)勢(shì)更加顯著。

[0031] 5、本發(fā)明所提供的變壓吸附系統(tǒng)與低溫精餾系統(tǒng)均充分考慮水泥窯煙氣的組成特點(diǎn)，詳細(xì)設(shè)計(jì)了煙氣預(yù)處理、煙氣脫硫脫硝及深度脫水等工序，有效避免煙氣中水蒸氣以及NOx、SOx等酸性氣體對(duì)變壓吸附系統(tǒng)與低溫精餾系統(tǒng)的影響，保證變壓吸附系統(tǒng)與低溫精餾系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。[0032] 6、本發(fā)明對(duì)水泥窯燒成系統(tǒng)也進(jìn)行了重點(diǎn)考慮，本發(fā)明提供的水泥窯燒成系統(tǒng)，無(wú)需對(duì)回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)及窯頭燃燒器等關(guān)鍵燒成設(shè)備進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，大大簡(jiǎn)化工藝流程，降低改造成本。具體來(lái)說(shuō)，生料進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，隨后經(jīng)多次換熱和氣固分離后進(jìn)入第二分解爐內(nèi)，包括外購(gòu)或制氧系統(tǒng)制取的高純度氧氣在內(nèi)的助燃介質(zhì)與循環(huán)煙氣混合后從預(yù)燃燒爐循環(huán)煙氣進(jìn)口進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進(jìn)入預(yù)燃燒爐內(nèi)的燃料燃燒，燃燒產(chǎn)物從預(yù)燃燒爐的底部進(jìn)入第二分解爐內(nèi)，在第二分解爐內(nèi)全氧燃燒，燃燒釋放大量熱量供第二分解爐內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，煙氣攜帶熱生料離開第二分解爐進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器，隨后熱生料與煙氣氣固分離，煙氣通過(guò)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器向上運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)與喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)的生料進(jìn)行多次換熱，最終成為低溫?zé)煔猓蜏責(zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％；熱生料通過(guò)煙室進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒形成水泥熟料。此外，喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料量可以根據(jù)市場(chǎng)對(duì)CO2產(chǎn)品的需求量靈活調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)碳減排的目的。附圖說(shuō)明[0033] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0034] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的適用于低硫原料(原料中硫含量≤0.1％)的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)流程圖；[0035] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的適用于高硫原料(原料中硫含量為0.1～3.0％)的水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)流程圖。[0036] 其中：1、煙室；2、回轉(zhuǎn)窯；201、第一燃燒器；3、冷卻機(jī)；4、第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)；401、第一分解爐；402、第二燃燒器；403、第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器；404、第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器；405、第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器；406、第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器；5、第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)；501、預(yù)燃燒爐；502、第二分解爐；503、第三燃燒器；504、第四燃燒器；505、第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器；506、第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器；6、第一循環(huán)風(fēng)機(jī)；7、低能耗碳提純系統(tǒng)；701、煙氣冷卻器；702、收塵器；703、第二循環(huán)風(fēng)機(jī)；704、煙氣水洗泵；705、煙氣水洗塔；706、煙氣水洗罐；707、第一冷卻器；708、第一分水器；709、第一凈化塔；710、第一增壓風(fēng)機(jī)；711、第二冷卻器；712、第一吸附塔；713、第三冷卻器；714、第二分水器；715、第二增壓風(fēng)機(jī)；716、第二凈化塔；717、第二吸附塔；718、液化器；719、精餾塔；720、成品儲(chǔ)罐；8、高溫螺旋鉸刀。具體實(shí)施方式[0037] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0038] 在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。[0039] 實(shí)施例1[0040] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的系統(tǒng)，包括煙室1、回轉(zhuǎn)窯2、冷卻機(jī)3、第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)4、第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5和低能耗碳提純系統(tǒng)7，煙室1、回轉(zhuǎn)窯2、冷卻機(jī)3依次連通，所述回轉(zhuǎn)窯2上設(shè)置第一燃燒器201。[0041] 所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)4為常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)。[0042] 所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)4包括第一分解爐401和第一列旋風(fēng)預(yù)熱器；所述第一分解爐401上設(shè)置第二燃燒器402，所述第一分解爐401上開設(shè)第一列生料入口；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器403的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐401的出風(fēng)管，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％，溫度范圍為240～450℃(根據(jù)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器級(jí)數(shù)變化)；所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404的進(jìn)口處設(shè)有第一進(jìn)料口，用于生料進(jìn)料，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器403的出料口連通所述煙室1。

[0043] 所述第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)4還包括第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述第一分解爐401上開設(shè)第二列生料入口；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器405的進(jìn)風(fēng)口連接所述第一分解爐401的出風(fēng)管，所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％，溫度范圍為240～450℃(根據(jù)第二列旋風(fēng)預(yù)熱器級(jí)數(shù)變化)；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406的進(jìn)口處設(shè)有第二進(jìn)料口，用于生料進(jìn)料，所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器405的出料口連接所述煙室1。[0044] 為了調(diào)控第一分解爐401內(nèi)溫度場(chǎng)分布，第一列生料入口和第二列生料入口均可以設(shè)置為多個(gè)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。[0045] 所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5為采用全氧燃燒的二氧化碳自富集系統(tǒng)。[0046] 所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5包括預(yù)燃燒爐501、第二分解爐502和第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，所述預(yù)燃燒爐501上開設(shè)助燃介質(zhì)進(jìn)口和循環(huán)煙氣進(jìn)口，助燃介質(zhì)可以選用高純度氧氣，高純度氧氣可以外購(gòu)或者采用空氣分離裝置制得；所述預(yù)燃燒爐501頂部設(shè)置第三燃燒器503，所述預(yù)燃燒爐501的底部與所述第二分解爐502的錐部通過(guò)連接管道連通，預(yù)燃燒爐501頂部的第三燃燒器503采用帶油槍通道的多通道燃燒器，當(dāng)?shù)诙项A(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5剛投入運(yùn)行時(shí)，采用油槍點(diǎn)火，待預(yù)燃燒爐501內(nèi)溫度穩(wěn)定至600?700℃后切換至燃料燃燒，燃料可為固體燃料、液體燃料或氣體燃料；需要說(shuō)明的是，所述高純度氧氣的純度范圍優(yōu)選為80～90％。所述第二分解爐502上設(shè)置第四燃燒器504，所述第二分解爐502上開設(shè)第三列生料入口；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器505的進(jìn)風(fēng)口連接所述第二分解爐502的出風(fēng)管，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的出風(fēng)口排出低溫?zé)煔?，所述第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％，溫度范圍為200～350℃(根據(jù)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器級(jí)數(shù)變化)；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的進(jìn)口處設(shè)有第三進(jìn)料口，用于生料進(jìn)料，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的底端旋風(fēng)分離器505的出料口連通所述煙室1。[0047] 所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的出風(fēng)口通過(guò)第一循環(huán)風(fēng)機(jī)6分別與所述預(yù)燃燒爐501循環(huán)煙氣進(jìn)口、低能耗碳提純系統(tǒng)7連通。[0048] 需要說(shuō)明的是，第一生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)4和第二生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)5的個(gè)數(shù)僅為示意，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，冷卻機(jī)3可以是篦式冷卻機(jī)，也可以是單筒冷卻機(jī)或多筒冷卻機(jī)。本實(shí)施例中，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)優(yōu)選為4～7級(jí)；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)優(yōu)選為4～7級(jí)；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的級(jí)數(shù)優(yōu)選為4～7級(jí)。[0049] 所述低能耗碳提純系統(tǒng)7包括依次連接的煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)和煙氣捕集提純系統(tǒng)，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)包括依次連接的煙氣冷卻器701和收塵器702，所述煙氣捕集提純系統(tǒng)由煙氣水洗泵704、煙氣水洗塔705、煙氣水洗罐706、第一冷卻器707、第一分水器708、第一凈化塔709、第一增壓風(fēng)機(jī)710、第二冷卻器711、第一吸附塔712、第三冷卻器713、第二分水器714、第二增壓風(fēng)機(jī)715、第二凈化塔716、第二吸附塔717、液化器718、精餾塔719和成品儲(chǔ)罐720組成；所述收塵器702出口通過(guò)第二循環(huán)風(fēng)機(jī)703與煙氣水洗塔705的進(jìn)氣口連接，所述煙氣水洗塔705的出水口通過(guò)煙氣水洗泵704與煙氣水洗塔705的進(jìn)水口連接，所述煙氣水洗罐706與煙氣水洗泵704的入口連接，所述煙氣水洗塔705的出氣口與第一冷卻器707的入口連接，所述第一冷卻器707、第一分水器708、第一凈化塔709、第一增壓風(fēng)機(jī)

710、第二冷卻器711、第一吸附塔712、第三冷卻器713、第二分水器714、第二增壓風(fēng)機(jī)715、第二凈化塔716、第二吸附塔717、液化器718、精餾塔719和成品儲(chǔ)罐720依次連接，所述第一分水器708和第二分水器714均用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述第一凈化塔709用于對(duì)煙氣中的SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除，所述第一吸附塔712用于吸附煙氣中重組分，使經(jīng)第一吸附塔

712吸附后煙氣中CO2濕基濃度達(dá)到90～95％，所述第二凈化塔716用于對(duì)煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體進(jìn)行深度脫除，所述第二吸附塔717用于對(duì)煙氣進(jìn)行深度脫水，所述液化器718用于將煙氣液化，所述精餾塔719用于將氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)進(jìn)行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達(dá)到99～99.99％，所述成品儲(chǔ)罐720用于儲(chǔ)存液體二氧化碳。

[0050] 一般來(lái)說(shuō)，低濃度煙氣(CO2濕基濃度范圍為：≤30％)捕集回收技術(shù)主要有化學(xué)吸收、物理吸收和變壓吸附等，由于水泥窯煙氣的CO2濃度及壓力均較低，導(dǎo)致采用上述技術(shù)對(duì)水泥窯煙氣進(jìn)行CO2捕集回收時(shí)系統(tǒng)能耗較大，捕集提純工藝流程復(fù)雜，運(yùn)行成本偏高，且上述技術(shù)均無(wú)法直接制備工業(yè)級(jí)或食品級(jí)液體CO2產(chǎn)品；中等濃度煙氣(CO2濕基濃度范圍為：30～70％)的CO2捕集回收技術(shù)主要有膜分離和變壓吸附技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)，變壓吸附技術(shù)的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于膜分離技術(shù)；高濃度煙氣(CO2濕基濃度范圍為：≥90％)的CO2捕集回收技術(shù)主要有低溫精餾技術(shù)，而低溫精餾技術(shù)多適用于CO2濃度已經(jīng)達(dá)到90％以上且產(chǎn)品純度要求很高，需要液化儲(chǔ)運(yùn)的場(chǎng)合。[0051] 目前，水泥行業(yè)唯一投運(yùn)的CO2捕集純化裝置，該裝置的CO2捕集回收技術(shù)采用針對(duì)低濃度煙氣的化學(xué)吸收法(溶劑為有機(jī)胺)，通過(guò)化學(xué)吸收裝置后，煙氣中CO2濕基濃度由20～30％可提升至95％左右，隨后通過(guò)低溫精餾技術(shù)得到工業(yè)級(jí)或食品級(jí)液體CO2產(chǎn)品。由于水泥窯煙氣CO2濃度和壓力低，該CO2捕集純化裝置的能耗和單位CO2產(chǎn)品制備成本均較高。[0052] 由于窯尾煙氣中含有一定量的酸性氣體，比如SOx和NOx，為避免對(duì)后續(xù)的變壓吸附和低溫精餾造成影響，首先需要對(duì)煙氣進(jìn)行脫酸預(yù)處理；同時(shí)，考慮到煙氣中還含有一定量的粉塵和水蒸氣，在煙氣預(yù)處理階段也需要同時(shí)除去。[0053] 本發(fā)明水泥窯全氧燃燒耦合低能耗碳提純的方法，所述方法包括如下步驟：[0054] 將生料分別通過(guò)各自的喂料口喂入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器、第二列旋風(fēng)預(yù)熱器、第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，生料在對(duì)應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進(jìn)行換熱和氣固分離；經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第一分解爐401，經(jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器預(yù)熱后的生料進(jìn)入第二分解爐502。[0055] 第一分解爐401內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第一分解爐401內(nèi)的煙氣分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔?，分別經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404以及第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為20～30％。

[0056] 第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的出風(fēng)口排出的低溫?zé)煔膺M(jìn)入第一循環(huán)風(fēng)機(jī)6，隨后分為兩路，其中一路進(jìn)入預(yù)燃燒爐501內(nèi)，另一路進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)7。高純度氧氣與從第三列旋風(fēng)預(yù)熱器頂部排出的低溫?zé)煔饣旌虾髲念A(yù)燃燒爐501的循環(huán)煙氣進(jìn)口進(jìn)入預(yù)燃燒爐501內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐501頂部進(jìn)入預(yù)燃燒爐501內(nèi)的燃料燃燒，燃燒產(chǎn)物從預(yù)燃燒爐501的底部經(jīng)連接管道進(jìn)入第二分解爐502，在第二分解爐502內(nèi)進(jìn)行全氧燃燒，燃料燃燒釋放的大量熱量供第二分解爐502內(nèi)的生料吸熱分解，得到熱生料，并產(chǎn)生大量煙氣，第二分解爐502內(nèi)產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與生料換熱成為低溫?zé)煔?，低溫?zé)煔饨?jīng)第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的出風(fēng)口排出，此低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％。

[0057] 第一分解爐401和第二分解爐502內(nèi)產(chǎn)生的熱生料通過(guò)煙室1進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯2，在回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)煅燒形成水泥熟料，回轉(zhuǎn)窯2內(nèi)燃料燃燒生成窯氣，水泥熟料由回轉(zhuǎn)窯2進(jìn)入冷卻機(jī)3，與空氣換熱得到冷卻水泥熟料，窯氣依次經(jīng)煙室1和第一分解爐401分別進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404和第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406的出風(fēng)口排出。

[0058] 由于窯尾煙氣成分較為復(fù)雜，為了進(jìn)一步提高CO2捕集提純系統(tǒng)的效率，首先需要對(duì)煙氣中的雜質(zhì)成分進(jìn)行脫除。進(jìn)入低能耗碳提純系統(tǒng)7的低溫?zé)煔饨?jīng)煙氣冷卻器701和收塵器702進(jìn)行煙氣預(yù)冷卻和除塵，預(yù)冷卻和除塵后的煙氣經(jīng)煙氣水洗塔705降溫脫水并進(jìn)一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進(jìn)入第一冷卻器707進(jìn)行進(jìn)一步冷卻，再經(jīng)第一分水器708進(jìn)行深度脫水；之后煙氣進(jìn)入第一凈化塔709，所述第一凈化塔709采用固體吸附劑對(duì)煙氣中SOx和NOx進(jìn)行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機(jī)710增壓后進(jìn)入第二冷卻器

711以降低煙氣溫度(降低煙氣溫度有利于提高第一吸附塔712對(duì)煙氣中重組分的吸附效果；需要說(shuō)明的是，以CO2為界，常壓沸點(diǎn)比CO2高的組分稱為重組分，常壓沸點(diǎn)比CO2低的組分為輕組分)，隨后煙氣進(jìn)入第一吸附塔712，由于重組分在吸附劑上具有很強(qiáng)的吸附能力，而輕組分在吸附劑上的吸附能力很弱，煙氣中的醇、醛、酸烴類重組分及H2O雜質(zhì)被充分吸附在第一吸附塔712中的固體吸附劑上，使煙氣經(jīng)第一吸附塔712充分吸附后煙氣中CO2濕基濃度由60～70％提升至90～95％，所述第一吸附塔712由吸附單元和解析單元組成，通過(guò)吸附和解析操作可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣連續(xù)吸附提濃；經(jīng)第一吸附塔712吸附提濃后的煙氣依次進(jìn)入第三冷卻器713和第二分水器714進(jìn)一步降溫和深度脫水；CO2精制液化的目的是除去原料氣中除CO2以外的其它成分，從而制備高純度液體CO2產(chǎn)品；由于原料氣中含有一定量的水蒸氣及SOx、NOx等酸性氣體，原料氣中的水蒸氣在低溫精餾時(shí)會(huì)與CO2形成水合物，造成系統(tǒng)設(shè)備的嚴(yán)重堵塞，因此在低溫精餾階段，原料氣中的水蒸氣需要經(jīng)過(guò)深度的干燥凈化處理；考慮到原料氣中的SOx和NOx等酸性氣體會(huì)對(duì)低溫精餾設(shè)備造成酸性腐蝕，在低溫精餾階段，原料氣中的SOx和NOx等酸性氣體也需要進(jìn)行深度脫除。隨后變壓吸附濃縮后的煙氣經(jīng)第二增壓風(fēng)機(jī)715增壓后進(jìn)入第二凈化塔716，使煙氣中的微量無(wú)機(jī)硫和無(wú)機(jī)氮類酸性氣體被第二凈化塔716內(nèi)所填裝的專用固體吸附進(jìn)行深度脫除；隨后煙氣進(jìn)入第二吸附塔717進(jìn)行深度脫水，第二吸附塔717通過(guò)填裝專用分子篩吸附劑或干燥劑實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣深度脫水；

隨后煙氣進(jìn)入液化器718，使煙氣在液化器718中被制冷系統(tǒng)提供的制冷劑所液化；隨后進(jìn)入精餾塔719中經(jīng)低溫精餾脫除氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮?dú)忸愝p組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達(dá)到99～99.99％，精餾塔719底部引出液體二氧化碳，進(jìn)入成品儲(chǔ)罐720儲(chǔ)存及外運(yùn)使用，液體二氧化碳達(dá)到國(guó)家工業(yè)級(jí)和食品級(jí)二氧化碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

[0059] 實(shí)施例2[0060] 如圖2所示，與實(shí)施例1不同的是，當(dāng)生料含硫量為0.1～3.0％時(shí)，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406的下料管通過(guò)高溫螺旋鉸刀8與所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的進(jìn)料口連通，使進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料中的硫雜質(zhì)在常規(guī)生料預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)被氧化生成SO2氣體隨煙氣進(jìn)入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進(jìn)料口的生料含硫量低。[0061] 進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進(jìn)入第一列旋風(fēng)預(yù)熱器和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器，經(jīng)第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器404和/或第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器406進(jìn)行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過(guò)高溫螺旋鉸刀8進(jìn)入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的進(jìn)料口。

[0062] 最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。