利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明是資源化生物質并且冷卻鋼渣的方法，在冷卻鋼渣、資源化生物質、獲得高品位的能源氣的同時，大大節約了能源，同時。屬于環境保護及低碳技術領域。
【背景技術】
[0002]我國每年產生大量的生物質，如今大部分生物質沒有有效利用，而進行田間焚燒，形成了霧霾，嚴重影響了大氣環境。生物質熱解利用是一種生物質利用方法，但其產品焦油通常難以利用，還存在設備結焦的問題。申請號2014102110190的專利介紹了一種利用污泥及生物質催化重整裂解制取燃料氣的方法，該方法將生物質焦油轉化為可燃氣的方法，雖然產生了較為易利用的燃料氣，但其C02含量高，品質差；同時需要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，我國每年產生大量的鋼渣，液態鋼渣溫度高，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，加熱并裂解生物質制取能源，將有很大的益處。申請號2013101072144的專利介紹了一種利用鋼渣裂解生物質來制取焦油的技術，該方法以廢治廢，但該法沒有充分有效的利用鋼渣的熱能，同時產生的焦油品質較差。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明是一種新型的利用液態鋼渣裂解生物質并制取高品質燃料氣的方法。通過工藝控制，可以將液態鋼渣有效冷卻并將其熱能有效利用，同時將生物質轉化為高品質能源氣。
[0005]本工藝技術方案為:將液態鋼渣加熱并氣化生物質及冷卻水，在鋼渣的催化作用下，生物質裂解氣與水蒸氣發生催化反應，焦油逐漸生成CO及H2為主的能源氣體，同時能源氣體中的Cl及C02被鋼渣中的堿性物質吸收。本工藝在冷卻鋼渣的同時，大大節約了能源，同時獲得了高品位的能源氣。
[0006 ]本發明的方法具體包括以下步驟:
(1)溫度1500-1700°C的液態鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經換熱造粒后，從出口端進入一級回轉窯入口處，與生物質及部分高溫燃料氣混合，并將生物質熱解，隨后混合物輸往一級回轉窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進料器進入二級回轉窯，在二級回轉窯尾端經冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級回轉窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動并換熱，輸往二級回轉窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級回轉窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態鋼渣進行換熱，轉化為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%的燃料氣輸往一級回轉窯窯頭，與生物質及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內負載的催化劑混合并持續加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000°C范圍內進行催化重整，生成高品質能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續輸入質量比為1: (1-8);生物質與鋼渣的連續輸入質量比為1: (1-8)
相比傳統的生物質處理方法，本方法有如下優勢:
1.利用高溫液態鋼渣加熱并氣化生物質及冷卻水，產生生物質裂解產物及水蒸氣，為裂解產物催化制備高品質能源氣創造條件;同時充分利用了熱能，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.能源氣采用兩級催化的方式，第一級在一級回轉窯中進行，第二級在催化重整爐中進行，催化反應充分；
4.充分利用了工藝各個階段產生的水蒸汽，無須額外熱源輔助生產蒸汽，有利于節能，同時減少了蒸汽的排放，避免了二次熱污染；
5.生物質催化裂解產生的能源氣中生成的副產物C02等可以被鋼渣中的CaO等堿性物質吸收，提高燃料產品質量。
【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旋轉盤
具體實施實例如下:
(1)溫度1500-1700°C的液態鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經換熱造粒后，從出口端進入一級回轉窯入口處，與生物質及部分高溫燃料氣混合，并將生物質熱解，隨后混合物輸往一級回轉窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進料器進入二級回轉窯，在二級回轉窯尾端經冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級回轉窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動并換熱，輸往二級回轉窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級回轉窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態鋼渣進行換熱，轉化為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%的燃料氣輸往一級回轉窯窯頭，與生物質及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內負載的催化劑混合并持續加熱催化劑，高溫燃料氣在800°C范圍內進行催化重整，生成高品質能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續輸入質量比為1:2;生物質與鋼渣的連續輸入質量比為1:4;
(4)所生產的每噸生物質產生0.6-0.7t能源氣，C0、H2等可燃氣含量高于70%。
[0008]實例2:
(1)溫度1500-1700°C的液態鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經換熱造粒后，從出口端進入一級回轉窯入口處，與生物質及部分高溫燃料氣混合，并將生物質熱解，隨后混合物輸往一級回轉窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進料器進入二級回轉窯，在二級回轉窯尾端經冷卻水冷卻后排放；
(2)步驟(I)中的冷卻水從二級回轉窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動并換熱，輸往二級回轉窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級回轉窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態鋼渣進行換熱，轉化為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%的燃料氣輸往一級回轉窯窯頭，與生物質及鋼渣混合；
(3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內負載的催化劑混合并持續加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000°C范圍內進行催化重整，生成高品質能源氣體;冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續輸入質量比為1:2;生物質與鋼渣的連續輸入質量比為1:4;
(4)所生產的每噸生物質產生0.6-0.7t能源氣，CO、H2等可燃氣含量高于60%。
[0009]以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，包括如下步驟: (1)溫度1500-1700°c的液態鋼渣由渣罐傾倒至造粒器入口端，經換熱造粒后，從出口端進入一級回轉窯入口處，與生物質及部分高溫燃料氣混合，并將生物質熱解，隨后混合物輸往一級回轉窯尾端，氣相部分從尾端上口排出，固相鋼渣通過螺旋進料器進入二級回轉窯，在二級回轉窯尾端經冷卻水冷卻后排放； (2)步驟(I)中的冷卻水從二級回轉窯出口端加入，噴淋到鋼渣表面受熱轉化為水蒸氣;水蒸氣隨后與鋼渣逆向流動并換熱，輸往二級回轉窯入口端上口排出，隨后與步驟(I)中一級回轉窯尾端排放的氣體混合，隨后輸往造粒器與液態鋼渣進行換熱，轉化為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%的燃料氣輸往一級回轉窯窯頭，與生物質及鋼渣混合； (3)將步驟(2)中的輸往催化重整爐中的高溫燃料氣與爐內負載的催化劑混合并持續加熱催化劑，高溫燃料氣在800-1000 °C范圍內進行催化重整，生成高品質能源氣體。2.根據權利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，冷卻鋼渣的冷卻水與鋼渣的連續輸入質量比為1: (1-8)。3.根據權利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，生物質與鋼渣的連續輸入質量比為1: (1-8)。4.根據權利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，冷卻鋼渣的冷卻水與生物質的連續輸入質量比控制在(0.2-5): I。5.根據權利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，催化重整爐中負載的催化劑為鋼渣、白云石、A1203基納米級催化劑等材料。6.根據權利要求1所述的利用鋼渣余熱資源化生物質并生產高品質燃料氣的技術，其特征在于，其中所述的生物質可以被塑料、污泥等含有機成分的物質替代。
【專利摘要】本發明是一種新型的利用液態鋼渣裂解生物質并制取高品質燃料氣的方法。通過工藝控制，可以將液態鋼渣有效冷卻并將其熱能有效利用，同時將生物質轉化為高品質能源氣。本工藝技術方案為：將液態鋼渣加熱并氣化生物質及冷卻水，在鋼渣的催化作用下，生物質裂解氣與水蒸氣發生催化反應，焦油逐漸生成CO及H2為主的能源氣體，同時能源氣體中的Cl及CO2被鋼渣中的堿性物質吸收。本工藝在冷卻鋼渣的同時，大大節約了能源，同時獲得了高品位的能源氣。
【IPC分類】C10J3/00
【公開號】CN105602621
【申請號】CN201610036753
【發明人】張大磊, 李公偉, 郝志鵬
【申請人】青島理工大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月19日