CN105602621B - 利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的技术 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种新型的利用液态钢渣裂解生物质并制取高品质燃料气的方法。通过工艺控制，可以将液态钢渣有效冷却并将其热能有效利用，同时将生物质转化为高品质能源气。本工艺技术方案为：将液态钢渣加热并气化生物质及冷却水，在钢渣的催化作用下，生物质裂解气与水蒸气发生催化反应，焦油逐渐生成CO及H2为主的能源气体，同时能源气体中的Cl及CO2被钢渣中的碱性物质吸收。本工艺在冷却钢渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。

Description

利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的技术
技术领域
本发明是资源化生物质并且冷却钢渣的方法，在冷却钢渣、资源化生物质、获得高品位的能源气的同时，大大节约了能源，同时。属于环境保护及低碳技术领域。
背景技术
我国每年产生大量的生物质，如今大部分生物质没有有效利用，而进行田间焚烧，形成了雾霾，严重影响了大气环境。生物质热解利用是一种生物质利用方法，但其产品焦油通常难以利用，还存在设备结焦的问题。申请号2014102110190的专利介绍了一种利用污泥及生物质催化重整裂解制取燃料气的方法，该方法将生物质焦油转化为可燃气的方法，虽然产生了较为易利用的燃料气，但其CO2含量高，品质差；同时需要1000℃左右高温，能耗大，利用率较低；此外该法还需要利用较为昂贵的CaO基、Al2O3基催化剂。
另一方面，我国每年产生大量的钢渣，液态钢渣温度高，温度1500-1700℃，如果能好好利用，将是宝贵的资源。如果能够利用钢渣，加热并裂解生物质制取能源，将有很大的益处。申请号2013101072144的专利介绍了一种利用钢渣裂解生物质来制取焦油的技术，该方法以废治废，但该法没有充分有效的利用钢渣的热能，同时产生的焦油品质较差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明是一种新型的利用液态钢渣裂解生物质并制取高品质燃料气的方法。通过工艺控制，可以将液态钢渣有效冷却并将其热能有效利用，同时将生物质转化为高品质能源气。
本工艺技术方案为：将液态钢渣加热并气化生物质及冷却水，在钢渣的催化作用下，生物质裂解气与水蒸气发生催化反应，焦油逐渐生成CO及H2为主的能源气体，同时能源气体中的Cl及CO2被钢渣中的碱性物质吸收。本工艺在冷却钢渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。
本发明的方法具体包括以下步骤：
（1）温度1500-1700℃的液态钢渣由渣罐倾倒至造粒器入口端，经换热造粒后，从出口端进入一级回转窑入口处，与生物质及部分高温燃料气混合，并将生物质热解，随后混合物输往一级回转窑尾端，气相部分从尾端上口排出，固相钢渣通过螺旋进料器进入二级回转窑，在二级回转窑尾端经冷却水冷却后排放；
（2）步骤（1）中的冷却水从二级回转窑出口端加入，喷淋到钢渣表面受热转化为水蒸气；水蒸气随后与钢渣逆向流动并换热，输往二级回转窑入口端上口排出，随后与步骤（1）中一级回转窑尾端排放的气体混合，随后输往造粒器与液态钢渣进行换热，转化为800-1200℃的高温燃料气；高温燃料气排放后，分成两部分，约30-70%的燃料气输往催化重整炉，另有约30-70%的燃料气输往一级回转窑窑头，与生物质及钢渣混合；
（3）将步骤（2）中的输往催化重整炉中的高温燃料气与炉内负载的催化剂混合并持续加热催化剂，高温燃料气在800-1000℃范围内进行催化重整，生成高品质能源气体；冷却钢渣的冷却水与钢渣的连续输入质量比为1：(1-8)；生物质与钢渣的连续输入质量比为1：(1-8)
相比传统的生物质处理方法，本方法有如下优势：
1.利用高温液态钢渣加热并气化生物质及冷却水，产生生物质裂解产物及水蒸气，为裂解产物催化制备高品质能源气创造条件；同时充分利用了热能，大大提高了能源效率；
2.因高温蒸汽的作用，使得钢渣在还原处理后，表面积炭量大大减少，有利于处理后钢渣的二次利用；
3.能源气采用两级催化的方式，第一级在一级回转窑中进行，第二级在催化重整炉中进行，催化反应充分；
4.充分利用了工艺各个阶段产生的水蒸汽，无须额外热源辅助生产蒸汽，有利于节能，同时减少了蒸汽的排放，避免了二次热污染；
5.生物质催化裂解产生的能源气中生成的副产物CO2等可以被钢渣中的CaO等碱性物质吸收，提高燃料产品质量。
附图说明
图1是工艺流程图
图2是造粒器示意图
其中1造粒器钢渣入口；2裂解气及水蒸气入口处；3裂解气及水蒸气出口处；4钢渣造粒出口；5旋转盘
具体实施实例如下：
（1）温度1500-1700℃的液态钢渣由渣罐倾倒至造粒器入口端，经换热造粒后，从出口端进入一级回转窑入口处，与生物质及部分高温燃料气混合，并将生物质热解，随后混合物输往一级回转窑尾端，气相部分从尾端上口排出，固相钢渣通过螺旋进料器进入二级回转窑，在二级回转窑尾端经冷却水冷却后排放；
（2）步骤（1）中的冷却水从二级回转窑出口端加入，喷淋到钢渣表面受热转化为水蒸气；水蒸气随后与钢渣逆向流动并换热，输往二级回转窑入口端上口排出，随后与步骤（1）中一级回转窑尾端排放的气体混合，随后输往造粒器与液态钢渣进行换热，转化为1000℃的高温燃料气；高温燃料气排放后，分成两部分，约30%的燃料气输往催化重整炉，另有约70%的燃料气输往一级回转窑窑头，与生物质及钢渣混合；
（3）将步骤（2）中的输往催化重整炉中的高温燃料气与炉内负载的催化剂混合并持续加热催化剂，高温燃料气在800℃范围内进行催化重整，生成高品质能源气体；冷却钢渣的冷却水与钢渣的连续输入质量比为1：2；生物质与钢渣的连续输入质量比为1：4；
（4）所生产的每吨生物质产生0.6-0.7t能源气，CO、H2等可燃气含量高于70%。
实例2：
（1）温度1500-1700℃的液态钢渣由渣罐倾倒至造粒器入口端，经换热造粒后，从出口端进入一级回转窑入口处，与生物质及部分高温燃料气混合，并将生物质热解，随后混合物输往一级回转窑尾端，气相部分从尾端上口排出，固相钢渣通过螺旋进料器进入二级回转窑，在二级回转窑尾端经冷却水冷却后排放；
（2）步骤（1）中的冷却水从二级回转窑出口端加入，喷淋到钢渣表面受热转化为水蒸气；水蒸气随后与钢渣逆向流动并换热，输往二级回转窑入口端上口排出，随后与步骤（1）中一级回转窑尾端排放的气体混合，随后输往造粒器与液态钢渣进行换热，转化为1200℃的高温燃料气；高温燃料气排放后，分成两部分，约70%的燃料气输往催化重整炉，另有约30%的燃料气输往一级回转窑窑头，与生物质及钢渣混合；
（3）将步骤（2）中的输往催化重整炉中的高温燃料气与炉内负载的催化剂混合并持续加热催化剂，高温燃料气在800-1000℃范围内进行催化重整，生成高品质能源气体；冷却钢渣的冷却水与钢渣的连续输入质量比为1：2；生物质与钢渣的连续输入质量比为1：4；
（4）所生产的每吨生物质产生0.6-0.7t能源气，CO、H2等可燃气含量高于60%。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其进行限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 对于本领域的普通技术人员来说， 依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换 ； 而这些修改或替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，包括如下步骤：温度1500-1700℃的液态钢渣由渣罐倾倒至造粒器入口端，经换热造粒后，从出口端进入一级回转窑入口处，与生物质及部分高温燃料气混合，并将生物质热解，随后混合物输往一级回转窑尾端，气相部分从尾端上口排出，固相钢渣通过螺旋进料器进入二级回转窑，在二级回转窑尾端经冷却水冷却后排放；
（2）步骤（1）中的冷却水从二级回转窑出口端加入，喷淋到钢渣表面受热转化为水蒸气；水蒸气随后与钢渣逆向流动并换热，输往二级回转窑入口端上口排出，随后与步骤（1）中一级回转窑尾端排放的气体混合，随后输往造粒器与液态钢渣进行换热，转化为800-1200℃的高温燃料气；高温燃料气排放后，分成两部分，约30-70%的燃料气输往催化重整炉，另有约30-70%的燃料气输往一级回转窑窑头，与生物质及钢渣混合；
（3）将步骤（2）中的输往催化重整炉中的高温燃料气与炉内负载的催化剂混合并持续加热催化剂，高温燃料气在800-1000℃范围内进行催化重整，生成高品质能源气体。
2.根据权利要求1所述的一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，冷却钢渣的冷却水与钢渣的连续输入质量比为1：(1-8)。
3.根据权利要求1所述的一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，生物质与钢渣的连续输入质量比为1：(1-8)。
4.根据权利要求1所述的一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，冷却钢渣的冷却水与生物质的连续输入质量比控制在（0.2-5）：1。
5.根据权利要求1所述的一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，催化重整炉中负载的催化剂为钢渣、白云石、Al2O3基纳米级催化剂等材料。
6.根据权利要求1所述的一种利用钢渣余热资源化生物质并生产高品质燃料气的方法，其特征在于，其中所述的生物质可以被塑料或污泥或其它含有机成分的物质替代。
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