水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的方法和装置
技术领域
本发明属于水泥窑技术领域，具体涉及一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的方法和装置。
背景技术
随着全球能源危机的加剧，燃料价格的不断上涨，环保要求的不断提高，工业产品的生产成本不断增加，对工业生产企业的节能减排的要求越来越高。水泥行业作为建材行业的主要生产企业，每年都要消耗相当多的原材料及排放大量的烟尘烟气，因此，水泥行业怎样节约能源降低消耗，已成为迫在眉睫的工作。
富氧燃烧作为较新的燃烧技术在节能和减排方面的优良性能，在工业炉窑方面的应用得到了大力的推广，水泥窑富氧燃烧时，需要先制备富氧，再进行注氧，目前富氧制备手段存在耗能大、成本高、制备复杂等不足：空气分离是主要的氧气制备技术，包括低温蒸馏、变压吸附、膜分离等方法，其中，低温蒸馏是将空气中的组分冷却到正常沸点附近，然后通过精馏塔进行分离，该方法可以得到纯度较高的氧气、氮气等，但是空气组分沸点接近，需大量精馏塔和塔板，设备投资大、耗能大，只适合大规模运用产品场合，不具有广泛性；变压吸附是近30年新兴的制氧技术，优点是设备启动快、操作简单，但是存在产量低和能耗高的缺点；膜分离技术在常温常压下进行生产，但是存在氧气纯度低、膜材料制备难，成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的方法和装置，形成循环系统，降低了制氧能耗和成本，实现了水泥窑尾气的回收利用和节能减排。
本发明所采用的技术方案是：
一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的方法，以水泥窑尾气作为热源采用化学法制备富氧，再输送给水泥窑，包括步骤：
1)根据流化床内的反应温度选择载氧体，载氧体通过装料口装入流化床中；
2)开启阀门一，水泥窑尾气进入流化床，使得流化床内的温度达到载氧体脱氧反应的温度；
3)待余热锅炉蒸汽量稳定后，开启阀门二，余热锅炉产生的水蒸气进入流化床，载氧体发生脱氧反应，生成氧气；
4)开启阀门三，生成的氧气和剩余水蒸气进入冷凝器，经冷凝器分离后的冷凝水和氧气分别进入余热锅炉和氧气储存器；
5)氧气储存器中的氧气经由一级富氧气体输送管路除湿后，进入富氧气体缓冲储罐；
6)富氧气体缓冲储罐中的富氧气体经过增压风机加压后，经由二级富氧气体输送管路输送至水泥窑。
进一步地，载氧体的粒度为100-1500μm。
进一步地，载氧体是Co3O4、CoO、CuO、Cu2O、Mn2O3、Mn3O4中的一种或者几种。
进一步地，经由二级富氧气体输送管路输送至水泥窑的富氧气体氧浓度为23％-50％。
一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的装置，包括制备模块和输送模块；制备模块包括装有载氧体并为载氧体的脱氧及氧化反应提供环境的流化床、用于对氧气和水蒸气进行冷凝分离的冷凝器、用于产生水蒸气的余热锅炉和氧气储存器，流化床入口通过带阀门的管道与余热锅炉出口连接、出口通过带阀门的管道与冷凝器入口连接，冷凝器气体出口和液体出口通过管道分别与氧气储存器和余热锅炉入口连接，流化床通过带阀门的管道接收水泥窑尾气作为反应热源；输送模块包括依次连接的用于除湿的一级富氧气体输送管路、富氧气体缓冲储罐、增压风机和二级富氧气体输送管路，一级富氧气体输送管路入口通过管路与氧气储存器连接，二级富氧气体输送管路出口通过管路与水泥窑连接。
进一步地，流化床设有两个，余热锅炉出口通过换向阀分别接入两个流化床入口，水泥窑尾气通过换向阀分别通入两个流化床。
本发明的有益效果是：
本发明以水泥窑尾气作为热源采用化学法制备富氧，再输送给水泥窑，形成循环系统，降低了制氧能耗和成本，实现了水泥窑尾气的回收利用和节能减排。
附图说明
图1是本发明实施例中制备模块的示意图。
图2是本发明实施例中输送模块的示意图。
图中：1-流化床；2-冷凝器；3-余热锅炉；4-氧气储存器；5-一级富氧气体输送管路；6-富氧气体缓冲储罐；7-增压风机；8-二级富氧气体输送管路；9-水泥窑；10-换向阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的装置，包括制备模块和输送模块；如图1所示，制备模块包括装有载氧体并为载氧体的脱氧及氧化反应提供环境的流化床1、用于对氧气和水蒸气进行冷凝分离的冷凝器2、用于产生水蒸气的余热锅炉3和氧气储存器4，流化床1入口通过带阀门的管道与余热锅炉3出口连接、出口通过带阀门的管道与冷凝器2入口连接，冷凝器2气体出口和液体出口通过管道分别与氧气储存器4和余热锅炉3入口连接，流化床1通过带阀门的管道接收水泥窑尾气作为反应热源；如图2所示，输送模块包括依次连接的用于除湿的一级富氧气体输送管路5、富氧气体缓冲储罐6、增压风机7和二级富氧气体输送管路8，一级富氧气体输送管路5入口通过管路与氧气储存器4连接，二级富氧气体输送管路8出口通过管路与水泥窑9连接。
如图1所示，在本实施例中，流化床1设有两个，余热锅炉3出口通过换向阀10分别接入两个流化床1入口，水泥窑尾气通过换向阀10分别通入两个流化床1。采用两个流化床1且通过换向阀10切换，实现了互为替补的交替作业，保证了富氧制备效率。
一种水泥窑富氧燃烧中富氧制备及输送的方法，以水泥窑尾气作为热源采用化学法制备富氧，再输送给水泥窑9，包括步骤：
1)根据流化床1内的反应温度选择载氧体(在本实施例中，载氧体是Co3O4、CoO、CuO、Cu2O、Mn2O3、Mn3O4中的一种或者几种，载氧体的粒度为100-1500μm)，载氧体通过装料口装入流化床1中；
2)开启阀门一，水泥窑尾气进入流化床1，使得流化床1内的温度达到载氧体脱氧反应的温度；
3)待余热锅炉3蒸汽量稳定后，开启阀门二，余热锅炉3产生的水蒸气进入流化床1，载氧体发生脱氧反应，生成氧气；
4)开启阀门三，生成的氧气和剩余水蒸气进入冷凝器2，经冷凝器2分离后的冷凝水和氧气分别进入余热锅炉3和氧气储存器4；
5)氧气储存器4中的氧气经由一级富氧气体输送管路5除湿后，进入富氧气体缓冲储罐6；
6)富氧气体缓冲储罐6中的富氧气体经过增压风机7加压后，经由二级富氧气体输送管路8输送至水泥窑9(经由二级富氧气体输送管路8输送至水泥窑9的富氧气体氧浓度为23％-50％，为净风、送煤风、二次风提供富氧空气，有效增加窑头、窑尾燃烧器的煤粉燃烧效果)。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
