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、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、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、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲罐組成，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)的出口與煙氣水洗塔的進氣口連接，所述煙氣水洗塔的出水口通過煙氣水洗泵與煙氣水洗塔的進水口連接，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、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、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲罐依次連接，所述第一分水器和第二分水器均用于對煙氣進行深度脫水，所述第一凈化塔用于對煙氣中的SOx和NOx進行預(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濕基濃度達到90~95%，所述第二凈化塔用于對煙氣中的微量無機硫和無機氮類酸性氣體進行深度脫除，所述第二吸附塔用于對煙氣進行深度脫水，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、氮氣類輕組分雜質(zhì)進行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達到99 99.99%，所述成品儲罐用于儲存~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)進口和循環(huán)煙氣進口，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)分離器的進口處設(shè)有第三進料口，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)口通過循環(huán)風(fēng)機分別與所述預(yù)燃燒爐循環(huán)煙氣進口、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，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~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)分離器的進料口連通，使進入第二生料預(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氣體隨煙氣進入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進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)分離器的進口處設(shè)有第一進料口，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)分離器的進口處設(shè)有第二進料口，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)熱器的級數(shù)為4 7級；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)為4 7級。

~ ~

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)熱器的級數(shù)為4 7級。

~

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的系統(tǒng)進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，生料在對應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進行換熱和氣固分離；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)煙氣進口進入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進入預(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)連接管道進入第二分解爐，在第二分解爐內(nèi)進行全氧燃燒，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%；

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入循環(huán)風(fēng)機，隨后分為兩路，其中一路進入預(yù)燃燒爐內(nèi)，另一路進入低能耗碳提純系統(tǒng)；

進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一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進入第一冷卻器進行進一步冷卻，再經(jīng)第一分水器進行深度脫水；之后煙氣進入第一凈化塔，所述第一凈化塔采用固體吸附劑對煙氣中SOx和NOx進行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機增壓后進入第二冷卻器以降低煙氣溫度，隨后煙氣進入第一吸附塔，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入第三冷卻器和第二分水器進一步降溫和~

深度脫水；隨后煙氣經(jīng)第二增壓風(fēng)機增壓后進入第二凈化塔，使煙氣中的微量無機硫和無機氮類酸性氣體被第二凈化塔內(nèi)所填裝的固體吸附劑進行深度脫除；隨后煙氣進入第二吸附塔進行深度脫水，第二吸附塔通過填裝分子篩吸附劑或干燥劑實現(xiàn)對煙氣深度脫水；隨后煙氣進入液化器，使煙氣在液化器中被制冷系統(tǒng)提供的制冷劑所液化；隨后進入精餾塔中經(jīng)低溫精餾脫除氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮氣類輕組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達到

99 99.99%，精餾塔底部引出液體二氧化碳，進入成品儲罐儲存及外運使用。

~

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，進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進入第一列旋風(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)分離器進行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過高溫螺旋鉸刀進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進料口。

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)生的熱生料通過煙室進入回轉(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)窯進入冷卻機，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)，世界各國均普遍面臨著實現(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)濟和保護自然環(huán)境，世界各國都相繼制定了碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年，中國水泥行業(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％、占全國碳排放總量的比例約為

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

[0003] 對碳減排技術(shù)的研究，國內(nèi)外已有不少報道，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)報道相對較少。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、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程自富集技術(shù)。其中，燃燒前捕集是指對燃料在燃燒前進行預(yù)處理，分離出燃料中的碳。由于水泥熟料生產(chǎn)工藝特點，燃燒前CO2捕集的一個顯著缺點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)在熟料煅燒過程對氫燃燒的條件非常苛刻，需要對回轉(zhuǎn)窯燃燒器進行特殊設(shè)計，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)主要是指對燃燒后的煙氣進行捕集或者分離出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)會導(dǎo)致捕集提純系統(tǒng)投資成本和運行成本偏高。燃燒過程自富集技術(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)的投資成本和運行成本；典型的燃燒過程自富集技術(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)來提升煙氣中CO2濃度，會顯著增加單位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)水泥的過程中，生料以及燃料會帶入硫雜質(zhì)，硫雜質(zhì)主要以有機硫化物、無機硫化物(簡單硫化物或者復(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，燃料帶入的硫雜質(zhì)一般會被分解爐內(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)熱器中一般不會形成SO2氣體，最終會進入回轉(zhuǎn)窯，進入回轉(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隨水泥熟料離開回轉(zhuǎn)窯；生料中以有機硫化物、無機硫化物等其他形式存在的硫雜質(zhì)一般會在300?600℃被氧化生成SO2氣體，主要發(fā)生在旋風(fēng)預(yù)熱器頂部的兩級旋風(fēng)分離器以及連通頂部兩級旋風(fēng)分離器的進風(fēng)管中。因此，若生料采用含硫量較高的劣質(zhì)原料，則會引起水泥生產(chǎn)過程中排放的SO2濃度較高，而現(xiàn)有的CO2提純系統(tǒng)對煙氣中SO2非常敏感，有研究表明，進入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)定運行和正常使用，現(xiàn)有的CO2提純系統(tǒng)需要對煙氣進行脫硫處理，提高了CO2提純系統(tǒng)的投資成本和運行成本。

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)需要對煙氣進行脫硫處理，導(dǎo)致CO2捕集提純系統(tǒng)的投資成本和運行成本偏高的技術(shù)問題。[0007] 本發(fā)明是這樣實現(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、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、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、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲罐組成，所述煙氣預(yù)冷卻除塵系統(tǒng)的出口與煙氣水洗塔的進氣口連接，所述煙氣水洗塔的出水口通過煙氣水洗泵與煙氣水洗塔的進水口連接，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、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、第二凈化塔、第二吸附塔、液化器、精餾塔和成品儲罐依次連接，所述第一分水器和第二分水器均用于對煙氣進行深度脫水，所述第一凈化塔用于對煙氣中的SOx和NOx進行預(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濕基濃度達到90～95％，所述第二凈化塔用于對煙氣中的微量無機硫和無機氮類酸性氣體進行深度脫除，所述第二吸附塔用于對煙氣進行深度脫水，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、氮氣類輕組分雜質(zhì)進行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達到99～99.99％，所述成品儲罐用于儲存液體二氧化碳。[0009] 進一步的，當(dāng)生料中硫含量為0.1～3.0％時，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)分離器的進料口連通，使進入第二生料預(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氣體隨煙氣進入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進料口的生料含硫量低。[0010] 進一步的，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)分離器的進口處設(shè)有第一進料口，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)分離器的進口處設(shè)有第二進料口，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] 更進一步的，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)為4～7級；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)為4～7級。[0013] 進一步的，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)進口和循環(huán)煙氣進口，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)分離器的進口處設(shè)有第三進料口，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)口通過循環(huán)風(fēng)機分別與所述預(yù)燃燒爐循環(huán)煙氣進口、低能耗碳提純系統(tǒng)連通。[0015] 更進一步的，所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)為4～7級。[0016] 進一步的，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，生料在對應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進行換熱和氣固分離；[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)煙氣進口進入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進入預(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)連接管道進入第二分解爐，在第二分解爐內(nèi)進行全氧燃燒，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入循環(huán)風(fēng)機，隨后分為兩路，其中一路進入預(yù)燃燒爐內(nèi)，另一路進入低能耗碳提純系統(tǒng)；[0022] 進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一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進入第一冷卻器進行進一步冷卻，再經(jīng)第一分水器進行深度脫水；之后煙氣進入第一凈化塔，所述第一凈化塔采用固體吸附劑對煙氣中SOx和NOx進行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機增壓后進入第二冷卻器以降低煙氣溫度，隨后煙氣進入第一吸附塔，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入第三冷卻器和第二分水器進一步降溫和深度脫水；隨后煙氣經(jīng)第二增壓風(fēng)機增壓后進入第二凈化塔，使煙氣中的微量無機硫和無機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行深度脫除；隨后煙氣進入第二吸附塔進行深度脫水，第二吸附塔通過填裝專用分子篩吸附劑或干燥劑實現(xiàn)對煙氣深度脫水；隨后煙氣進入液化器，使煙氣在液化器中被制冷系統(tǒng)提供的制冷劑所液化；隨后進入精餾塔中經(jīng)低溫精餾脫除氫氣、甲烷、一氧化碳、氧氣、氮氣類輕組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達到99～99.99％，精餾塔底部引出液體二氧化碳，進入成品儲罐儲存及外運使用。

[0023] 進一步的，當(dāng)生料含硫量為0.1～3.0％時，進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進入第一列旋風(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)分離器進行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過高溫螺旋鉸刀進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器的進料口。[0024] 進一步的，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)生的熱生料通過煙室進入回轉(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)窯進入冷卻機，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、運行成本偏高的技術(shù)特點，將水泥窯生產(chǎn)過程由常規(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)濟性更優(yōu)的變壓吸附技術(shù)將煙氣CO2濕基濃度進一步提升至90～95％，隨后通過成熟可靠的低溫精餾技術(shù)得到工業(yè)級或食品級液體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)溶劑吸收法對常規(guī)水泥窯煙氣(煙氣中CO2濕基濃度為20～30％)進行碳捕集提純相比，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)方案的煙氣處理量僅為最接近的現(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(為0.1～3.0％時)，生料可以先通過常規(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)下料管通過高溫螺旋鉸刀喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進料口，對于含有高揮發(fā)性硫原料的劣質(zhì)生料，劣質(zhì)生料中以有機硫化物、無機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)熱器的頂部兩級旋風(fēng)分離器以及連通頂部兩級旋風(fēng)分離器的進風(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)熱器的進料口，從而保證進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進料口的生料含硫量低，進而保證從第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行成本，提高CO2提純系統(tǒng)的運行穩(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)特點及適用范圍，通過對全氧燃燒子系統(tǒng)進行合理設(shè)計，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％也不會對后續(xù)變壓吸附及低溫精餾系統(tǒng)的工藝流程和運行成本造成顯著影響。經(jīng)詳細(xì)分析計算，采用本發(fā)明提供的技術(shù)，與通過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制備成本可進一步降低約3～5％，本發(fā)明的低能耗優(yōu)勢更加顯著。

[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，詳細(xì)設(shè)計了煙氣預(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)長時間穩(wěn)定運行。[0032] 6、本發(fā)明對水泥窯燒成系統(tǒng)也進行了重點考慮，本發(fā)明提供的水泥窯燒成系統(tǒng)，無需對回轉(zhuǎn)窯、冷卻機及窯頭燃燒器等關(guān)鍵燒成設(shè)備進行重新設(shè)計，大大簡化工藝流程，降低改造成本。具體來說，生料進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器，隨后經(jīng)多次換熱和氣固分離后進入第二分解爐內(nèi)，包括外購或制氧系統(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)煙氣進口進入預(yù)燃燒爐內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐頂部進入預(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，煙氣通過第三列旋風(fēng)預(yù)熱器向上運動，繼續(xù)與喂入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)的生料進行多次換熱，最終成為低溫?zé)煔?，低溫?zé)煔庵蠧O2濕基濃度為60～70％；熱生料通過煙室進入回轉(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)市場對CO2產(chǎn)品的需求量靈活調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)水泥工業(yè)碳減排的目的。附圖說明[0033] 為了更清楚地說明本發(fā)明具體實施方式的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些具體實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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；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；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；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；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；716、第二凈化塔；717、第二吸附塔；718、液化器；719、精餾塔；720、成品儲罐；8、高溫螺旋鉸刀。具體實施方式[0037] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0038] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“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；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。[0039] 實施例1[0040] 請參閱圖1，本發(fā)明實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的進口處設(shè)有第一進料口，用于生料進料，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的進口處設(shè)有第二進料口，用于生料進料，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，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要設(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)進口和循環(huán)煙氣進口，助燃介質(zhì)可以選用高純度氧氣，高純度氧氣可以外購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剛投入運行時，采用油槍點火，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)煔猓龅诙项A(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的進口處設(shè)有第三進料口，用于生料進料，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)口通過第一循環(huán)風(fēng)機6分別與所述預(yù)燃燒爐501循環(huán)煙氣進口、低能耗碳提純系統(tǒng)7連通。[0048] 需要說明的是，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的個數(shù)僅為示意，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定，冷卻機3可以是篦式冷卻機，也可以是單筒冷卻機或多筒冷卻機。本實施例中，所述第一列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)優(yōu)選為4～7級；所述第二列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)優(yōu)選為4～7級；所述第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的級數(shù)優(yōu)選為4～7級。[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和成品儲罐720組成；所述收塵器702出口通過第二循環(huán)風(fēng)機703與煙氣水洗塔705的進氣口連接，所述煙氣水洗塔705的出水口通過煙氣水洗泵704與煙氣水洗塔705的進水口連接，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

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均用于對煙氣進行深度脫水，所述第一凈化塔709用于對煙氣中的SOx和NOx進行預(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濕基濃度達到90～95％，所述第二凈化塔716用于對煙氣中的微量無機硫和無機氮類酸性氣體進行深度脫除，所述第二吸附塔717用于對煙氣進行深度脫水，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、氮氣類輕組分雜質(zhì)進行低溫精餾脫除，使液體二氧化碳純度達到99～99.99％，所述成品儲罐720用于儲存液體二氧化碳。

[0050] 一般來說，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)對水泥窯煙氣進行CO2捕集回收時系統(tǒng)能耗較大，捕集提純工藝流程復(fù)雜，運行成本偏高，且上述技術(shù)均無法直接制備工業(yè)級或食品級液體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)，一般來說，變壓吸附技術(shù)的適應(yīng)性和經(jīng)濟性要優(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)達到90％以上且產(chǎn)品純度要求很高，需要液化儲運的場合。[0051] 目前，水泥行業(yè)唯一投運的CO2捕集純化裝置，該裝置的CO2捕集回收技術(shù)采用針對低濃度煙氣的化學(xué)吸收法(溶劑為有機胺)，通過化學(xué)吸收裝置后，煙氣中CO2濕基濃度由20～30％可提升至95％左右，隨后通過低溫精餾技術(shù)得到工業(yè)級或食品級液體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，為避免對后續(xù)的變壓吸附和低溫精餾造成影響，首先需要對煙氣進行脫酸預(yù)處理；同時，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，生料在對應(yīng)列旋風(fēng)預(yù)熱器內(nèi)與煙氣進行換熱和氣固分離；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入第一循環(huán)風(fēng)機6，隨后分為兩路，其中一路進入預(yù)燃燒爐501內(nèi)，另一路進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)煙氣進口進入預(yù)燃燒爐501內(nèi)，供從預(yù)燃燒爐501頂部進入預(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)連接管道進入第二分解爐502，在第二分解爐502內(nèi)進行全氧燃燒，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)生的熱生料通過煙室1進入回轉(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進入冷卻機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，為了進一步提高CO2捕集提純系統(tǒng)的效率，首先需要對煙氣中的雜質(zhì)成分進行脫除。進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降溫脫水并進一步除去部分煙氣含塵，隨后煙氣進入第一冷卻器707進行進一步冷卻，再經(jīng)第一分水器708進行深度脫水；之后煙氣進入第一凈化塔709，所述第一凈化塔709采用固體吸附劑對煙氣中SOx和NOx進行預(yù)脫除；凈化處理后的煙氣經(jīng)第一增壓風(fēng)機710增壓后進入第二冷卻器

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對煙氣中重組分的吸附效果；需要說明的是，以CO2為界，常壓沸點比CO2高的組分稱為重組分，常壓沸點比CO2低的組分為輕組分)，隨后煙氣進入第一吸附塔712，由于重組分在吸附劑上具有很強的吸附能力，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，通過吸附和解析操作可實現(xiàn)對煙氣連續(xù)吸附提濃；經(jīng)第一吸附塔712吸附提濃后的煙氣依次進入第三冷卻器713和第二分水器714進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會與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等酸性氣體會對低溫精餾設(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715增壓后進入第二凈化塔716，使煙氣中的微量無機硫和無機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行深度脫除；隨后煙氣進入第二吸附塔717進行深度脫水，第二吸附塔717通過填裝專用分子篩吸附劑或干燥劑實現(xiàn)對煙氣深度脫水；

隨后煙氣進入液化器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、氮氣類輕組分雜質(zhì)，液體二氧化碳純度達到99～99.99％，精餾塔719底部引出液體二氧化碳，進入成品儲罐720儲存及外運使用，液體二氧化碳達到國家工業(yè)級和食品級二氧化碳產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

[0059] 實施例2[0060] 如圖2所示，與實施例1不同的是，當(dāng)生料含硫量為0.1～3.0％時，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的進料口連通，使進入第三列旋風(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氣體隨煙氣進入煙氣余熱利用系統(tǒng)，保證進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的進料口的生料含硫量低。[0061] 進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的生料先進入第一列旋風(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進行預(yù)熱和氣固分離，之后再通過高溫螺旋鉸刀8進入第三列旋風(fēng)預(yù)熱器的頂端旋風(fēng)分離器506的進料口。

[0062] 最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；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)明各實施例技術(shù)方案的范圍。