利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是資源化生物質(zhì)并且冷卻鋼渣的方法，在冷卻鋼渣、資源化生物質(zhì)、獲得高品位的能源氣的同時(shí)，大大節(jié)約了能源，同時(shí)。屬于環(huán)境保護(hù)及低碳技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國每年產(chǎn)生大量的生物質(zhì)，如今大部分生物質(zhì)沒有有效利用，而進(jìn)行田間焚燒，形成了霧霾，嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境。生物質(zhì)熱解利用是一種生物質(zhì)利用方法，但其產(chǎn)品焦油通常難以利用，還存在設(shè)備結(jié)焦的問題。申請(qǐng)?zhí)?014102110190的專利介紹了一種利用污泥及生物質(zhì)催化重整裂解制取燃料氣的方法，該方法將生物質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化為可燃?xì)獾姆椒?，雖然產(chǎn)生了較為易利用的燃料氣，但其C02含量高，品質(zhì)差；同時(shí)需要100tC左右高溫，能耗大，利用率較低;此外該法還需要利用較為昂貴的CaO基、A1203基催化劑。
[0003]另一方面，我國每年產(chǎn)生大量的鋼渣，液態(tài)鋼渣溫度高，溫度1500-1700°C，如果能好好利用，將是寶貴的資源。如果能夠利用鋼渣，加熱并裂解生物質(zhì)制取能源，將有很大的益處。申請(qǐng)?zhí)?013101072144的專利介紹了一種利用鋼渣裂解生物質(zhì)來制取焦油的技術(shù)，該方法以廢治廢，但該法沒有充分有效的利用鋼渣的熱能，同時(shí)產(chǎn)生的焦油品質(zhì)較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明是一種新型的利用液態(tài)鋼渣裂解生物質(zhì)并制取高品質(zhì)燃料氣的方法。通過工藝控制，可以將液態(tài)鋼渣有效冷卻并將其熱能有效利用，同時(shí)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)能源氣。
[0005]本工藝技術(shù)方案為:將液態(tài)鋼渣加熱并氣化生物質(zhì)及冷卻水，在鋼渣的催化作用下，生物質(zhì)裂解氣與水蒸氣發(fā)生催化反應(yīng)，焦油逐漸生成CO及H2為主的能源氣體，同時(shí)能源氣體中的Cl及C02被鋼渣中的堿性物質(zhì)吸收。本工藝在冷卻鋼渣的同時(shí)，大大節(jié)約了能源，同時(shí)獲得了高品位的能源氣。
[0006 ]本發(fā)明的方法具體包括以下步驟:
(1)溫度1500-1700°C的液態(tài)鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經(jīng)換熱造粒后，從出口端進(jìn)入一級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口處，與生物質(zhì)及部分高溫燃料氣混合，并將生物質(zhì)熱解，隨后混合物輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入二級(jí)回轉(zhuǎn)窯，在二級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端經(jīng)冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級(jí)回轉(zhuǎn)窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動(dòng)并換熱，輸往二級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態(tài)鋼渣進(jìn)行換熱，轉(zhuǎn)化為800-12000C的高溫燃料氣；高溫燃料氣排放后，分成兩部分，約30-70%的燃料氣輸往催化重整爐，另有約30-70%的燃料氣輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯窯頭，與生物質(zhì)及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內(nèi)負(fù)載的催化劑混合并持續(xù)加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000°C范圍內(nèi)進(jìn)行催化重整，生成高品質(zhì)能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1: (1-8);生物質(zhì)與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1: (1-8)
相比傳統(tǒng)的生物質(zhì)處理方法，本方法有如下優(yōu)勢:
1.利用高溫液態(tài)鋼渣加熱并氣化生物質(zhì)及冷卻水，產(chǎn)生生物質(zhì)裂解產(chǎn)物及水蒸氣，為裂解產(chǎn)物催化制備高品質(zhì)能源氣創(chuàng)造條件;同時(shí)充分利用了熱能，大大提高了能源效率；
2.因高溫蒸汽的作用，使得鋼渣在還原處理后，表面積炭量大大減少，有利于處理后鋼渣的二次利用；
3.能源氣采用兩級(jí)催化的方式，第一級(jí)在一級(jí)回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行，第二級(jí)在催化重整爐中進(jìn)行，催化反應(yīng)充分；
4.充分利用了工藝各個(gè)階段產(chǎn)生的水蒸汽，無須額外熱源輔助生產(chǎn)蒸汽，有利于節(jié)能，同時(shí)減少了蒸汽的排放，避免了二次熱污染；
5.生物質(zhì)催化裂解產(chǎn)生的能源氣中生成的副產(chǎn)物C02等可以被鋼渣中的CaO等堿性物質(zhì)吸收，提高燃料產(chǎn)品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0007]圖1是工藝流程圖圖2是造粒器示意圖
其中I造粒器鋼渣入口 ； 2裂解氣及水蒸氣入口處;3裂解氣及水蒸氣出口處;4鋼渣造粒出口；5旋轉(zhuǎn)盤
具體實(shí)施實(shí)例如下:
(1)溫度1500-1700°C的液態(tài)鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經(jīng)換熱造粒后，從出口端進(jìn)入一級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口處，與生物質(zhì)及部分高溫燃料氣混合，并將生物質(zhì)熱解，隨后混合物輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入二級(jí)回轉(zhuǎn)窯，在二級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端經(jīng)冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級(jí)回轉(zhuǎn)窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動(dòng)并換熱，輸往二級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態(tài)鋼渣進(jìn)行換熱，轉(zhuǎn)化為100tC的高溫燃料氣；高溫燃料氣排放后，分成兩部分，約30%的燃料氣輸往催化重整爐，另有約70%的燃料氣輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯窯頭，與生物質(zhì)及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內(nèi)負(fù)載的催化劑混合并持續(xù)加熱催化劑，高溫燃料氣在800°C范圍內(nèi)進(jìn)行催化重整，生成高品質(zhì)能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1:2;生物質(zhì)與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1:4;
(4)所生產(chǎn)的每噸生物質(zhì)產(chǎn)生0.6-0.7t能源氣，C0、H2等可燃?xì)夂扛哂?0%。
[0008]實(shí)例2:
(1)溫度1500-1700°C的液態(tài)鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經(jīng)換熱造粒后，從出口端進(jìn)入一級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口處，與生物質(zhì)及部分高溫燃料氣混合，并將生物質(zhì)熱解，隨后混合物輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入二級(jí)回轉(zhuǎn)窯，在二級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端經(jīng)冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級(jí)回轉(zhuǎn)窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動(dòng)并換熱，輸往二級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態(tài)鋼渣進(jìn)行換熱，轉(zhuǎn)化為1200°c的高溫燃料氣；高溫燃料氣排放后，分成兩部分，約70%的燃料氣輸往催化重整爐，另有約30%的燃料氣輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯窯頭，與生物質(zhì)及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內(nèi)負(fù)載的催化劑混合并持續(xù)加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000°C范圍內(nèi)進(jìn)行催化重整，生成高品質(zhì)能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1:2;生物質(zhì)與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1:4;
(4)所生產(chǎn)的每噸生物質(zhì)產(chǎn)生0.6-0.7t能源氣，CO、H2等可燃?xì)夂扛哂?0%。
[0009]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，包括如下步驟: (1)溫度1500-1700°c的液態(tài)鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經(jīng)換熱造粒后，從出口端進(jìn)入一級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口處，與生物質(zhì)及部分高溫燃料氣混合，并將生物質(zhì)熱解，隨后混合物輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入二級(jí)回轉(zhuǎn)窯，在二級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端經(jīng)冷卻水冷卻后排放； (2)步驟(I)中的冷卻水從二級(jí)回轉(zhuǎn)窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉(zhuǎn)化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動(dòng)并換熱，輸往二級(jí)回轉(zhuǎn)窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級(jí)回轉(zhuǎn)窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態(tài)鋼渣進(jìn)行換熱，轉(zhuǎn)化為800-12000C的高溫燃料氣；高溫燃料氣排放后，分成兩部分，約30-70%的燃料氣輸往催化重整爐，另有約30-70%的燃料氣輸往一級(jí)回轉(zhuǎn)窯窯頭，與生物質(zhì)及鋼渣混合； (3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內(nèi)負(fù)載的催化劑混合并持續(xù)加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000 °C范圍內(nèi)進(jìn)行催化重整，生成高品質(zhì)能源氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1: (1-8)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，生物質(zhì)與鋼渣的連續(xù)輸入質(zhì)量比為1: (1-8)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，冷卻鋼渣的冷卻水與生物質(zhì)的連續(xù)輸入質(zhì)量比控制在(0.2-5): I。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，催化重整爐中負(fù)載的催化劑為鋼渣、白云石、A1203基納米級(jí)催化劑等材料。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質(zhì)并生產(chǎn)高品質(zhì)燃料氣的技術(shù)，其特征在于，其中所述的生物質(zhì)可以被塑料、污泥等含有機(jī)成分的物質(zhì)替代。
【專利摘要】本發(fā)明是一種新型的利用液態(tài)鋼渣裂解生物質(zhì)并制取高品質(zhì)燃料氣的方法。通過工藝控制，可以將液態(tài)鋼渣有效冷卻并將其熱能有效利用，同時(shí)將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)能源氣。本工藝技術(shù)方案為：將液態(tài)鋼渣加熱并氣化生物質(zhì)及冷卻水，在鋼渣的催化作用下，生物質(zhì)裂解氣與水蒸氣發(fā)生催化反應(yīng)，焦油逐漸生成CO及H2為主的能源氣體，同時(shí)能源氣體中的Cl及CO2被鋼渣中的堿性物質(zhì)吸收。本工藝在冷卻鋼渣的同時(shí)，大大節(jié)約了能源，同時(shí)獲得了高品位的能源氣。
【IPC分類】C10J3/00
【公開號(hào)】CN105602621
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610036753
【發(fā)明人】張大磊, 李公偉, 郝志鵬
【申請(qǐng)人】青島理工大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日