富氧燃燒技術(shù)指利用比空氣中含氧濃度高的富氧空氣或氣體進(jìn)行燃燒的技術(shù)，該技術(shù)起源于美國，我國20世紀(jì)80年代開始在冶金行業(yè)使用，目前在冶金、玻璃等行業(yè)逐步成熟。我國水泥工業(yè)富氧燃燒在20世紀(jì)90年代開始探索，但發(fā)展較為緩慢，隨著水泥工業(yè)對節(jié)能減排的重視程度逐步提升，使用燃料的品質(zhì)逐步下降，劣質(zhì)燃料、替代燃料逐漸在水泥工業(yè)上使用，富氧燃燒又引起水泥工業(yè)的重視。

水泥工業(yè)熟料燒成系統(tǒng)的燃料燃燒主要發(fā)生于兩大熱工設(shè)備——回轉(zhuǎn)窯與分解爐，尤其是回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，燃燒速率、火焰溫度、火焰形狀、輻射等燃燒性能均對水泥熟料煅燒起著重要作用?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)富氧氣氛可明顯改善回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒性能，對提升火焰品質(zhì)、改善劣質(zhì)燃燒與替代燃料燃燒性能有明顯的正向作用，因此富氧燃燒又被稱為“資源創(chuàng)造性技術(shù)”。另外，空氣中含量較多的氮?dú)獠荒苤?，還減小了氧氣與燃料的接觸面積，影響燃料的高效燃燒、燃盡，高溫環(huán)境下還生成污染物NOx，富氧燃燒可以明顯減小氮?dú)獾呢?fù)面影響，無論是回轉(zhuǎn)窯，還是分解爐，提高氧氣含量進(jìn)行富氧燃燒，可降低燃燒后煙氣量，對提高燃燒性能、降低氮氧化物均有益處。

根據(jù)分解爐與回轉(zhuǎn)窯的關(guān)聯(lián)布置方式，分解爐有在線分解爐、離線分解爐兩種形式，在線分解爐主要特征為回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入分解爐（窯爐串聯(lián)的形式），離線分解爐主要特征為回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的煙氣不進(jìn)入分解爐（窯氣、爐氣并聯(lián)的形式）；根據(jù)分解爐與回轉(zhuǎn)窯的功能特點(diǎn)，富氧燃燒方式主要有回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒、分解爐內(nèi)富氧燃燒、整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒以及對應(yīng)的帶煙氣循環(huán)富集二氧化碳的富氧燃燒方式；根據(jù)是否帶循環(huán)煙氣，富氧燃燒分為兩大類：無循環(huán)煙氣的富氧燃燒與帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒，詳細(xì)闡述如下。

1 無煙氣循環(huán)的富氧燃燒

在空氣或加熱空氣作為燃燒氣體的基礎(chǔ)上，通過增加富氧來提高燃燒空氣中的氧氣濃度，來實(shí)現(xiàn)燃料的富氧燃燒。

1.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒

為區(qū)別整個燒成系統(tǒng)與單獨(dú)分解爐內(nèi)富氧燃燒，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒指在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)實(shí)行燃料富氧燃燒、而分解爐不實(shí)行富氧燃燒的方式。具體實(shí)現(xiàn)方式：制備氧含量高于21%的富氧空氣，通入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行窯內(nèi)富氧燃燒，入窯方式有兩種：富氧氣體可與一次風(fēng)（如圖1所示）一起通過窯頭燃燒器進(jìn)入窯內(nèi)，通過改善燃燒器的燃燒性能，提高燃燒集中度與火焰強(qiáng)度；也可將富氧氣體單獨(dú)由富氧通道送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，或作為冷卻風(fēng)通過冷卻機(jī)、小窯頭罩，作為富氧二次風(fēng)（三次風(fēng)不從窯頭罩取風(fēng)，而是單獨(dú)從小窯頭罩后的冷卻機(jī)殼體取風(fēng)）進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)行回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料富氧燃燒，來改善燃料燃燒性能。無論是離線分解爐還是在線分解爐，本文所指的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)（單獨(dú)）富氧燃燒，分解爐內(nèi)均不實(shí)行富氧燃燒，盡管在線分解爐內(nèi)會受到窯內(nèi)煙氣的影響，但回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣中的氧氣含量已經(jīng)很低（氧氣含量一般控制在0.5%~3%，可通過過?？諝庀禂?shù)控制煙氣中含氧比例），對分解爐內(nèi)的氣氛尤其是氧含量影響不會太大，分解爐內(nèi)非富氧燃燒所需氧氣主要來自燒成系統(tǒng)的三次風(fēng)（也可以說是來自冷卻機(jī)的熱空氣）。另外，無循環(huán)煙氣的回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒，氧氣濃度提升過高，會存在火焰溫度過高、爆燃等燃燒安全隱患，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的較高氧氣濃度的富氧或全氧燃燒，因此氧氣濃度提高會受到一定的限制。

圖1 富氧/全氧通過一次風(fēng)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯流程

1.2 分解爐內(nèi)富氧燃燒

為區(qū)別整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒，在分解爐內(nèi)富氧燃燒指分解爐內(nèi)實(shí)行燃料富氧燃燒、而回轉(zhuǎn)窯內(nèi)不實(shí)行富氧燃燒。具體實(shí)現(xiàn)方式：制備氧含量高于21%的富氧氣體，通入三次風(fēng)管，與三次風(fēng)一起組成富氧熱氣體送入分解爐，如圖2所示的方式2，以供分解爐燃料燃燒用，實(shí)現(xiàn)分解爐內(nèi)富氧燃燒；或單獨(dú)用管道將制備的富氧氣體通入分解爐內(nèi)，如圖2所示的方式1，使得分解爐內(nèi)燃料燃燒前氧氣濃度增加，在分解爐內(nèi)燃料燃燒前形成富氧氣氛，進(jìn)行分解爐內(nèi)富氧燃燒。

圖2 富氧/全氧入三次風(fēng)管或分解爐流程

若分解爐為離線分解爐，進(jìn)行分解爐內(nèi)富氧燃燒不受回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣成分的影響；若分解爐為在線分解爐，分解爐內(nèi)富氧燃燒會受到回轉(zhuǎn)窯煙氣成分的影響，尤其是二氧化碳含量的影響。二氧化碳對分解爐內(nèi)生料分解與燃料燃燒具有一定的負(fù)面作用，由于二氧化碳體積百分?jǐn)?shù)較小（窯內(nèi)煙氣與三次風(fēng)混合后的燃前煙氣中，二氧化碳體積百分比一般在7%以下），低于7%的二氧化碳體積比所產(chǎn)生的負(fù)面影響有限，而分解爐內(nèi)采用富氧燃燒又改善了燃料燃燒，可以通過富氧來彌補(bǔ)二氧化碳的負(fù)面影響。

分解爐內(nèi)進(jìn)行富氧燃燒時對火焰要求沒有窯頭燃燒器高，且能夠通過富氧程度來彌補(bǔ)稍高濃度二氧化碳對燃料燃燒的負(fù)面影響，當(dāng)氧氣濃度提高后，煙氣中的二氧化碳濃度會提高，一定程度上影響生料分解，因此分解爐富氧燃燒面對的主要難點(diǎn)是高濃度二氧化碳環(huán)境下生料的分解。

1.3 整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒

整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒指回轉(zhuǎn)窯、分解爐均通入富氧氣體，來提升燃料燃前燃燒氣體的氧氣體積百分比。具體實(shí)現(xiàn)方式：將制備的富氧氣體通過冷卻機(jī)風(fēng)機(jī)引入冷卻機(jī)，與熟料換熱后以富氧高溫二次風(fēng)、富氧高溫三次風(fēng)的方式分別進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯與分解爐；也可通過單獨(dú)通道（含一次風(fēng)通道）將富氧通入回轉(zhuǎn)窯與分解爐（或三次風(fēng)管），實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯、分解爐內(nèi)燃料的富氧燃燒。

無論是離線分解爐，還是在線分解爐，整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒可實(shí)現(xiàn)分解爐與回轉(zhuǎn)窯在高濃度氧氣下的燃料燃燒，對燃料燃燒與煙氣量降低均是正向影響，由于氧氣濃度的提升，降低了煙氣中的氮?dú)獗壤?，可一定程度上提高最終煙氣中的二氧化碳體積百分比。

2 帶煙氣循環(huán)的富氧燃燒

由于富氧燃燒會帶來煙氣量的降低，燃前氣體氧氣含量越高，產(chǎn)生的煙氣量越低，預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)的料氣比越大，當(dāng)煙氣量不能滿足分解爐、預(yù)熱器帶料能力時，需要額外引進(jìn)外界氣體來補(bǔ)充煙氣量。將窯尾煙氣循環(huán)至燒成系統(tǒng)是可行的技術(shù)路線，在保證燃料燃燒用氧氣量的前提下，通過窯尾煙氣循環(huán)來提高系統(tǒng)內(nèi)煙氣量（主要提高二氧化碳等非燃燒氣體量），來降低系統(tǒng)內(nèi)的料氣比，以滿足氣體攜帶物料的能力。煙氣循環(huán)利用一定程度上提高了系統(tǒng)氣體中的二氧化碳濃度，由于二氧化碳屬于滅火惰性氣體，且對燒成系統(tǒng)的生料分解與燃料燃燒具有負(fù)面的影響，是水泥工業(yè)需要引起重視的問題。

水泥工業(yè)帶煙氣循環(huán)的富氧燃燒工藝優(yōu)勢為大幅提升二氧化碳濃度，降低空氣用量，最大限度地降低了氮?dú)獾暮?，且可以通過煙氣循環(huán)量來調(diào)節(jié)分解爐、預(yù)熱器系統(tǒng)的料氣比，以適應(yīng)煙氣的帶料能力；劣勢為燃料燃燒前的氣體成分中二氧化碳含量較大，一定程度上影響燃料燃燒與生料分解。

帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒可分為三種形式，詳細(xì)闡述如下。

2.1 帶循環(huán)煙氣的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒

窯尾煙氣單獨(dú)循環(huán)至回轉(zhuǎn)窯，該部分煙氣溫度比常規(guī)新型干法水泥生產(chǎn)線的二次風(fēng)溫低，需要預(yù)熱后再進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，根據(jù)水泥燒成工藝的特點(diǎn)，該部分循環(huán)煙氣通過與熟料換熱實(shí)現(xiàn)預(yù)熱，是較為合適的技術(shù)方案。為實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒而分解爐不富氧燃燒，燒成窯頭需設(shè)計(jì)為小窯頭罩，循環(huán)煙氣與制備的富氧或全氧進(jìn)行混合后（氧氣量滿足回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料燃燒用，通過循環(huán)煙氣與富氧或全氧比例的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)入回轉(zhuǎn)窯的氣體富含氧氣與二氧化碳，且滿足熟料冷卻與新型干法關(guān)鍵熱工裝備風(fēng)速的要求），進(jìn)入熟料冷卻機(jī)的前端，與熟料進(jìn)行換熱，將匯合煙氣加熱至1100 ℃以上（將這部分通過熟料預(yù)熱的混合氣體稱為“窯頭富氧燃燒二次風(fēng)”），再通過小窯頭罩進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒，工藝流程如圖3。

圖3 富CO₂/O₂混合煙氣通過冷卻機(jī)入窯流程

帶循環(huán)煙氣的回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒與不帶循環(huán)煙氣的回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒相比，最大的區(qū)別是入回轉(zhuǎn)窯的熱氣體含有較高濃度的二氧化碳（燃料燃前、燃后均較常規(guī)生產(chǎn)線高），高濃度的二氧化碳環(huán)境對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃料的燃燒速率、火焰溫度與集中度等有著負(fù)面影響，甚至?xí)绊懯炝响褵?，需要通過富氧與二氧化碳耦合作用以及專用燃燒器的開發(fā)來調(diào)節(jié)燃料燃燒性能，這是未來研究攻關(guān)帶循環(huán)煙氣的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

單獨(dú)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)實(shí)現(xiàn)帶煙氣循環(huán)的富氧燃燒，可以在窯尾形成高濃度的二氧化碳，若這部分含有高濃度二氧化碳的煙氣進(jìn)入分解爐，而分解爐內(nèi)采用空氣燃燒，由于分解爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣量比回轉(zhuǎn)窯內(nèi)大，最終煙氣中二氧化碳濃度并不太高。如回轉(zhuǎn)窯內(nèi)二氧化碳體積比從常規(guī)約15%提升至50%，考慮一定的富氧與富二氧化碳形成的混合煙氣作為入窯燃前氣體，風(fēng)量按0.3 Nm³/kg.cl估算，最終窯尾煙氣按照1.2 Nm³/kg.cl計(jì)算，最終窯尾煙氣中二氧化碳體積比只有40%左右，常規(guī)空氣燃燒生產(chǎn)線最終窯尾煙氣中二氧化碳濃度約30%，也就提高10%左右。若分解爐為離線分解爐，預(yù)熱器為雙系列預(yù)熱器，回轉(zhuǎn)窯的煙氣直接進(jìn)入一列預(yù)熱器（一般稱為窯列預(yù)熱器），分解爐的煙氣進(jìn)入另一列預(yù)熱器（一般稱為爐列預(yù)熱器），窯列預(yù)熱器則可以形成高濃度二氧化碳煙氣，但存在一個問題：分解爐內(nèi)燃料量比例較大且碳酸鹽在爐內(nèi)分解，理論上煙氣量比窯列大，會導(dǎo)致兩列預(yù)熱器煙氣量存在差別，給預(yù)熱器的開發(fā)與操作帶來一定的難度。

2.2 帶循環(huán)煙氣的分解爐內(nèi)富氧燃燒

窯尾煙氣單獨(dú)循環(huán)至分解爐，分解爐內(nèi)燃料燃前的氣體為富氧、富二氧化碳?xì)怏w，循環(huán)煙氣與富氧或全氧匯合進(jìn)入分解爐而不進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯，有兩種方式實(shí)現(xiàn)：第一種方式，將循環(huán)煙氣與富氧或全氧混合后通入三次風(fēng)管，由三次風(fēng)管送往分解爐，可在分解爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒，工藝流程如圖4所示；第二種方式，將循環(huán)煙氣與富氧或全氧混合后通入熟料冷卻機(jī)，與熟料換熱后形成高溫的富含氧氣與二氧化碳的混合氣體，通過冷卻機(jī)單獨(dú)取風(fēng)口與三次風(fēng)管送入分解爐，在分解爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒，工藝流程如圖5所示，需要注意的是經(jīng)過冷卻機(jī)后入三次風(fēng)管的氣體成分會受到冷卻機(jī)其他空氣熱風(fēng)的影響。

圖4 富CO₂/O₂混合煙氣入三次風(fēng)管流程

若分解爐為離線分解爐，回轉(zhuǎn)窯煙氣不進(jìn)入分解爐，進(jìn)行分解爐內(nèi)富氧燃燒不受回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣的影響，通過提高制備氧氣的濃度與系統(tǒng)漏風(fēng)控制，可以大幅提高離線分解爐中的二氧化碳濃度；若分解爐為在線分解爐，回轉(zhuǎn)窯煙氣進(jìn)入分解爐，進(jìn)行分解爐內(nèi)富氧燃燒會受回轉(zhuǎn)窯煙氣的影響，且最后形成的煙氣量較大，二氧化碳濃度的富集提高也受回轉(zhuǎn)窯煙氣成分的影響。單獨(dú)在線分解爐富氧燃燒、回轉(zhuǎn)窯不富氧燃燒，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)形成的煙氣含有較大比例的氮?dú)?，會降低最終出分解爐煙氣中的二氧化碳濃度。從提高系統(tǒng)煙氣中二氧化碳濃度的角度出發(fā)，為后續(xù)二氧化碳低能耗捕集、提純提供技術(shù)支撐，采用離線分解爐較為合理，可以避開回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣的影響。

圖5 富CO₂/O₂混合煙氣通過冷卻機(jī)入三次風(fēng)管流程

從二氧化碳捕集提純的市場需求與捕集規(guī)?？紤]，目前還難以將整條水泥生產(chǎn)線進(jìn)行全部捕集。一條5000 t/d的水泥熟料生產(chǎn)線，窯尾煙氣年排二氧化碳在100萬噸以上（運(yùn)轉(zhuǎn)率按照80%~85%計(jì)算），目前市場規(guī)模很難將整條窯系統(tǒng)排出的二氧化碳進(jìn)行捕集、提純與利用，進(jìn)行部分富集、捕集與提純利用較為合理。根據(jù)二氧化碳富集與捕集利用規(guī)模，在原水泥窯生產(chǎn)線窯尾旁新建一套窯尾系統(tǒng)，自帶的分解爐采用離線的形式，在新建的離線分解爐內(nèi)實(shí)行自身系統(tǒng)的煙氣循環(huán)與富氧或全氧燃燒，通過制氧濃度的提高與系統(tǒng)漏風(fēng)的嚴(yán)格控制，實(shí)現(xiàn)煙氣中二氧化碳的高濃度富集，為后續(xù)二氧化碳的低成本捕集、提純、利用打下基礎(chǔ)。

2.3 帶循環(huán)煙氣的整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒

將整個燒成系統(tǒng)的部分窯尾煙氣（稱為循環(huán)煙氣）與制備的氧氣引入回轉(zhuǎn)窯與分解爐，在回轉(zhuǎn)窯與分解爐內(nèi)燃料燃前均形成富氧、富二氧化碳?xì)怏w，可實(shí)現(xiàn)帶循環(huán)煙氣的整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒。由于窯尾循環(huán)煙氣、制備的氧氣溫度遠(yuǎn)低于常規(guī)新型干法水泥生產(chǎn)線的二次風(fēng)、三次風(fēng)風(fēng)溫，為進(jìn)一步提高循環(huán)煙氣與制備氧氣的溫度，以降低整個燒成系統(tǒng)的熱耗，根據(jù)水泥燒成系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，分別將循環(huán)煙氣與制備氧氣引入冷卻機(jī)的固定端與活動床的前端，通過在冷卻熟料過程中與熟料換熱，形成溫度較高的富氧、富二氧化碳?xì)怏w，作為回轉(zhuǎn)窯與分解爐的燃料燃前氣體（稱為“帶循環(huán)煙氣的富氧燃燒燒成系統(tǒng)的二次風(fēng)與三次風(fēng)”，燃前氣體總的氧氣量需滿足燃料燃燒需求，通過循環(huán)煙氣與制備高濃度氧氣的比例調(diào)節(jié)，可以改變?nèi)剂先记岸趸寂c氧氣的體積百分比），入回轉(zhuǎn)窯與分解爐的氧氣量需要按照回轉(zhuǎn)窯與分解爐燃料的比例進(jìn)行分配設(shè)計(jì)；也可先將循環(huán)煙氣與制備的氧氣進(jìn)行混合，形成富氧、富二氧化碳的混合氣體，然后通入冷卻機(jī)與熟料換熱，形成高溫混合氣體，作為回轉(zhuǎn)窯與分解爐內(nèi)燃料的燃前供氧氣體，其中氧氣總含量同樣需滿足總?cè)剂先紵?，入回轉(zhuǎn)窯的氧氣含量與入分解爐的氧氣含量需分別滿足回轉(zhuǎn)窯與分解爐內(nèi)燃料的燃燒要求，整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒工藝流程如圖6所示。

圖6 整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒流程

通過煙氣循環(huán)與制備氧氣的混合以及與熟料換熱，形成高溫富氧、富二氧化碳?xì)怏w，來實(shí)現(xiàn)整個燒成系統(tǒng)的富氧燃燒，和整個燒成系統(tǒng)煙氣中的二氧化碳富集與濃度提高，該技術(shù)方案可為后續(xù)整條水泥熟料生產(chǎn)線窯尾煙氣的全部低成本捕集、提純提供技術(shù)支撐，也為水泥熟料燒成系統(tǒng)的二氧化碳零排放提供了可能；通過煙氣循環(huán)量的調(diào)節(jié)控制，可以使得回轉(zhuǎn)窯、分解爐內(nèi)的料氣比與常規(guī)新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)相接近，尤其是可以更好地滿足窯尾煙氣的帶料能力，降低系統(tǒng)塌料與帶料難的風(fēng)險。

3 水泥工業(yè)富氧燃燒的發(fā)展方向

水泥工業(yè)最早的富氧燃燒方案主要是從燃料高效燃盡、提高燃燒火焰集中度、提高水泥燒成系統(tǒng)產(chǎn)量與質(zhì)量、改善難燃燃料與替代燃料的燃燒狀態(tài)等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，燃料燃前氧氣濃度只是適當(dāng)提高，并沒有對煙氣量、二氧化碳濃度改變太多，水泥燒成系統(tǒng)尤其是窯尾系統(tǒng)的料氣比只是稍有提高，且還在正常料氣比的波動范圍內(nèi)，水泥工業(yè)富氧燃燒得到的效果主要有：適當(dāng)降低燒成系統(tǒng)熱耗，提高系統(tǒng)熟料產(chǎn)量，改善難燃燃料的燃燒狀態(tài)等。

隨著全球?qū)μ紲p排的迫切要求，以及“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出與各項(xiàng)碳減排政策的響應(yīng)，水泥工業(yè)二氧化碳減排與捕集利用逐步提上日程，其中通過提高水泥工業(yè)煙氣中二氧化碳濃度實(shí)現(xiàn)二氧化碳低成本捕集、提純與利用，是一項(xiàng)可行的技術(shù)路線。將水泥工業(yè)富氧燃燒逐步提升至全氧燃燒（供氧燃燒氣體中氧氣比例一般在85%以上），最大程度地提高水泥工業(yè)煙氣中的二氧化碳濃度，通過制備全氧甚至純氧，結(jié)合窯尾煙氣循環(huán)利用，可以最大限度地將系統(tǒng)中氮?dú)猓▊鹘y(tǒng)水泥工業(yè)的熱空氣燃燒會給水泥窯尾煙氣帶來比例較大的氮?dú)夂浚┡懦?，再通過二氧化碳捕集、提純可以獲得高濃度的二氧化碳，制備成各種工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活所需的二氧化碳產(chǎn)品。

通過煙氣循環(huán)與氧氣搭配，實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)富氧耦合燃燒與煅燒；水泥工業(yè)常規(guī)空氣燃燒，煙氣中主要成分主要為氮?dú)?、二氧化碳、水汽、剩余過剩氧氣（體積含量從高到低列出）等，其中氮?dú)?、二氧化碳占比較大，想大幅提高二氧化碳濃度（≥70%），需要將氮?dú)馀懦虿灰胨酂上到y(tǒng)。由于水泥工業(yè)煙氣量較大，將煙氣中氮?dú)獠捎萌己笈懦杀据^高。將空氣中氧氮分離，制備高濃度氧氣，將制備的氧氣通入水泥燒成系統(tǒng)，再將部分煙氣循環(huán)至水泥燒成系統(tǒng)，形成富氧富二氧化碳的燃前煙氣，以滿足水泥工業(yè)生料預(yù)熱預(yù)分解、熟料煅燒與冷卻機(jī)換熱等工藝要求，可以實(shí)現(xiàn)水泥工業(yè)中高濃度二氧化碳煙氣的生成，煙氣中二氧化碳濃度越高，后續(xù)捕集、提純、利用等成本越低。

綜上，水泥工業(yè)帶煙氣循環(huán)的富氧燃燒或全氧燃燒比較符合新型干法水泥的工藝特點(diǎn)，是未來水泥工業(yè)燒成系統(tǒng)新工藝流程再造的發(fā)展方向，也是水泥科技工作者在碳減排技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)研究攻關(guān)的方向之一。由于燃前氣體中二氧化碳濃度的提高，給燃料燃燒與生料分解帶來困難，需要水泥科技人員去研究攻關(guān)、打破技術(shù)瓶頸，為水泥工業(yè)二氧化碳富集與捕集利用提供核心技術(shù)支撐，為水泥工業(yè)早日實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”與低碳綠色發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

4 小結(jié)

根據(jù)新型干法水泥工藝的特點(diǎn)，水泥燒成系統(tǒng)富氧燃燒分為無循環(huán)煙氣的富氧燃燒與帶煙氣循環(huán)的富氧燃燒，通過制備氧氣在水泥燒成系統(tǒng)加入位置不同，可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)富氧燃燒、分解爐內(nèi)富氧燃燒與整個燒成系統(tǒng)富氧燃燒；根據(jù)新型干法水泥窯尾系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)，結(jié)合水泥工業(yè)碳減排與低碳水泥發(fā)展的需要，帶循環(huán)煙氣的水泥燒成系統(tǒng)富氧燃燒或全氧燃燒新工藝，是未來水泥工業(yè)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的重要研究與發(fā)展方向，需要水泥科技人員去攻關(guān)研究。