CN109807156A - 一种粉煤灰制备汽车氢燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制备氢燃料的技术领域，具体涉及一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法。主要包括粉煤灰岛、煤矸石岛、湿磨岛、蒸汽烘干岛、熔融分离岛、电弧制硅岛、电弧制铝岛、电弧制电石岛、乙炔裂解岛、一氧化碳交通化岛、制氢岛、二氧化碳循环制氢岛和远程防爆监控中心等。本发明显著优点：一是解决了粉煤灰和煤矸石资源高效循环利用问题。二是为氢燃料汽车找到了破解低成本制氢的世界难题，使制氢成本降低80％以上，设备投资节约70％。三是多联产生产铝合金、工业硅、电石、乙炔黑和矿热棉等高附加值产品，生态效益和经济效益显著。
Description
技术领域
本发明属于制备氢燃料的技术领域，具体涉及一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法。
背景技术
氢燃料汽车，是当前和未来新能源汽车发展的大趋势，而影响氢燃料汽车发展的最大痛点是制氢成本居高不下。如用水电解制取氢，每标方氢气需消耗5—6度电。如用煤的水煤浆制氢，存在设备投资巨大、排放大量二氧化碳和实际制氢成本高(1标方氢气成本1.3元以上)的诸多问题。
中国煤电和煤化工、冶金等行业产生的粉煤灰资源极其丰富，每年产生的粉煤灰量6亿多吨。目前，粉煤灰绝大部分为填埋处理，一是需要占用大量的土地，二是容易造成二次污染，尤其是地下水污染，三是造成粉煤灰中含有大量的氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钛等资源白白浪费。同时，中国每年产生约7亿吨煤矸石，也没有得到很好的利用，造成环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法。
本发明所采用的技术方案为：一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，包括以下步骤：
步骤一：在粉煤灰岛中将粉煤灰经清水清洗，将溶于水的钾钠磷物质的溶液清除后，把不溶于水的灰渣混乱合物送湿磨岛的湿磨机湿磨粉碎，送蒸汽烘干岛脱水处理，送熔融分离岛分离，或将煤矸石湿磨粉碎烘干与粉煤灰一起送熔融分离岛分离。
步骤二：将通过熔融分离岛产生的一氧化碳集中经冷却和净化处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气，制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢。
步骤三：将电石岛的送乙炔裂解岛制取乙炔炭黑送乙炔黑岛回收和送氢气岛。
所述熔融分离岛分离温度为1660—1900℃时，分别熔融的氧化硅和氧化钛、氧化铁分离出来，氧化硅送电弧制硅岛加焦炭或兰炭还原反应制取工业硅或多晶硅、单晶硅、碳化硅、硅碳。
所述熔融分离岛分离温度为2050—2300℃时，分离熔融的氧化铝，氧化铝送电弧制铝岛加焦炭或兰炭还原反应制取铝合金。
所述熔融分离岛分离温度为2572—2610℃时，分离熔融的氧化钙，氧化铝送电弧制电石岛加焦炭或兰炭还原反应制取电石。
所述乙炔裂解岛包括将电石粉碎、加水制乙炔和乙炔1800—1850℃裂解。
所述还包括远程防爆监控中心，所述打开远程防爆监控中心电源开关，对粉煤灰制氢燃料进行实时在线动态防爆监控，确保生产安全。
所述将步骤一中的蒸汽烘干岛的粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2600—2800℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，送熔融铝硅钙分离岛，熔融温度在660—700℃分离出铝合金(送铝合金岛)；温度在815—850℃分离出少量金属钙，温度在1410—1450℃分离出硅碇(工业硅)，温度在2300—2350℃分离出电石，余下部分主要为炭黑。
粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2200—2350℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，其中氧化硅生成碳化硅。
本发明可将熔融铝硅钙分离岛的熔融物质直接制取灰渣矿热棉。
所述粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2050—2200℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，产生物质除电石、炭黑外，主要还有铝硅钛多元合金，根据熔点不同可进一步分别制取铝合金、钛合金、铁合金、碳化硅等产品。
所述电弧还原岛产生的一氧化碳集中经冷却(如用水冷却制取水蒸汽)和净化(如脱硫、脱硝、除尘)处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气。制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢。
所述将制氢岛产生的二氧化碳与焦炭岛的焦炭(或兰炭)送催化产气岛在1300—1500℃温度下快速产生一氧化碳，经一氧化碳净化岛净化送制氢岛制氢。使全工艺流程对外不排放二氧化碳，将二氧化碳资源100％循环利用，并提高氢燃料3倍以上的出品率。
为了有效利用电弧炉产生的烟气800℃以上的热能和高纯度的一氧化碳和粉尘资源，本发明采取从800℃以上到600℃高温烟气热能冷却制水蒸汽，从600℃到400℃冷却将烟气中的一氧化碳自动分解制炭黑和二氧化碳，从400℃到100℃冷却将烟气的粉尘物质回收送电弧炉岛循环利用，最后将烟气中的二氧化碳送制氢岛循环利用。将烟气热能、一氧化碳、粉尘、二氧化碳，全部高效资源化利用，做到节能环保，并显著提高经济效益。
本发明的有益效果：
一是解决了粉煤灰和煤矸石资源高效循环利用问题。二是为氢燃料汽车找到了破解低成本制氢的世界难题，使制氢成本降低80％以上，设备投资节约70％。三是多联产生产铝合金、工业硅、电石、乙炔黑和矿热棉等高附加值产品，生态效益和经济效益显著。
附图说明
图1为本发明中粉煤灰制汽车氢燃料的流程结构示意图。
图2为本发明中粉煤灰直接还原制汽车氢燃料的流程结构示意图。
图3为本发明中二氧化碳循环制氢的流程结构示意图。
图4为本发明中烟气资源循环结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，主要包括粉煤灰岛、煤矸石岛、湿磨岛、蒸汽烘干岛、熔融分离岛、电弧制硅岛、电弧制铝岛、电弧制电石岛、乙炔裂解岛、一氧化碳交通化岛、制氢岛、二氧化碳循环制氢岛和远程防爆监控中心等。其具体包括以下步骤：
步骤一：在粉煤灰岛中将粉煤灰经清水清洗，将溶于水的钾钠磷物质的溶液清除后，把不溶于水的灰渣混乱合物送湿磨岛的湿磨机湿磨粉碎，送蒸汽烘干岛脱水处理，送熔融分离岛分离，或将煤矸石湿磨粉碎烘干与粉煤灰一起送熔融分离岛分离。
步骤二：将通过熔融分离岛产生的一氧化碳集中经冷却和净化处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气，制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢。
步骤三：将电石岛的送乙炔裂解岛制取乙炔炭黑送乙炔黑岛回收和送氢气岛。
所述熔融分离岛分离温度为1660—1900℃时，分别熔融的氧化硅和氧化钛、氧化铁分离出来，氧化硅送电弧制硅岛加焦炭或兰炭还原反应制取工业硅或多晶硅、单晶硅、碳化硅、硅碳。
所述熔融分离岛分离温度为2050—2300℃时，分离熔融的氧化铝，氧化铝送电弧制铝岛加焦炭或兰炭还原反应制取铝合金。
所述熔融分离岛分离温度为2572—2610℃时，分离熔融的氧化钙，氧化铝送电弧制电石岛加焦炭或兰炭还原反应制取电石。
所述乙炔裂解岛包括将电石粉碎、加水制乙炔和乙炔1800—1850℃裂解。
所述还包括远程防爆监控中心，所述打开远程防爆监控中心电源开关，对粉煤灰制氢燃料进行实时在线动态防爆监控，确保生产安全。
所述将步骤一中的蒸汽烘干岛的粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2600—2800℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，送熔融铝硅钙分离岛，熔融温度在660—700℃分离出铝合金(送铝合金岛)；温度在815—850℃分离出少量金属钙，温度在1410—1450℃分离出硅碇(工业硅)，温度在2300—2350℃分离出电石，余下部分主要为炭黑。
粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2200—2350℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，其中氧化硅生成碳化硅。
本发明可将熔融铝硅钙分离岛的熔融物质直接制取灰渣矿热棉。
所述粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2050—2200℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，产生物质除电石、炭黑外，主要还有铝硅钛多元合金，根据熔点不同可进一步分别制取铝合金、钛合金、铁合金、碳化硅等产品。
所述电弧还原岛产生的一氧化碳集中经冷却(如用水冷却制取水蒸汽)和净化(如脱硫、脱硝、除尘)处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气。制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢。
所述将制氢岛产生的二氧化碳与焦炭岛的焦炭(或兰炭)送催化产气岛在1300—1500℃温度下快速产生一氧化碳，经一氧化碳净化岛净化送制氢岛制氢。使全工艺流程对外不排放二氧化碳，将二氧化碳资源100％循环利用，并提高氢燃料3倍以上的出品率。
为了有效利用电弧炉产生的烟气800℃以上的热能和高纯度的一氧化碳和粉尘资源，本发明采取从800℃以上到600℃高温烟气热能冷却制水蒸汽，从600℃到400℃冷却将烟气中的一氧化碳自动分解制炭黑和二氧化碳，从400℃到100℃冷却将烟气的粉尘物质回收送电弧炉岛循环利用，最后将烟气中的二氧化碳送制氢岛循环利用。将烟气热能、一氧化碳、粉尘、二氧化碳，全部高效资源化利用，做到节能环保，并显著提高经济效益。
一是解决了粉煤灰和煤矸石资源高效循环利用问题。二是为氢燃料汽车找到了破解低成本制氢的世界难题，使制氢成本降低80％以上，设备投资节约70％。三是多联产生产铝合金、工业硅、电石、乙炔黑和矿热棉等高附加值产品，生态效益和经济效益显著。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的。
Claims (10)
1.一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在粉煤灰岛中将粉煤灰经清水清洗，将溶于水的钾钠磷物质的溶液清除后，把不溶于水的灰渣混乱合物送湿磨岛的湿磨机湿磨粉碎，送蒸汽烘干岛脱水处理，送熔融分离岛分离，或将煤矸石湿磨粉碎烘干与粉煤灰一起送熔融分离岛分离；
步骤二：将通过熔融分离岛产生的一氧化碳集中经冷却和净化处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气，制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢；
步骤三：将电石岛的送乙炔裂解岛制取乙炔炭黑送乙炔黑岛回收和送氢气岛。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述熔融分离岛分离温度为1660—1900℃时，分别熔融的氧化硅和氧化钛、氧化铁分离出来，氧化硅送电弧制硅岛加焦炭或兰炭还原反应制取工业硅或多晶硅、单晶硅、碳化硅、硅碳。
3.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述熔融分离岛分离温度为2050—2300℃时，分离熔融的氧化铝，氧化铝送电弧制铝岛加焦炭或兰炭还原反应制取铝合金。
4.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述熔融分离岛分离温度为2572—2610℃时，分离熔融的氧化钙，氧化铝送电弧制电石岛加焦炭或兰炭还原反应制取电石。
5.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述乙炔裂解岛包括将电石粉碎、加水制乙炔和乙炔1800—1850℃裂解。
6.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述将步骤一中的蒸汽烘干岛的粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2600—2800℃温度下与焦炭或兰炭快速进行还原反应，送熔融铝硅钙分离岛，熔融温度在660—700℃分离出铝合金送铝合金岛；温度在815—850℃分离出少量金属钙，温度在1410—1450℃分离出硅碇工业硅，温度在2300—2350℃分离出电石，余下部分主要为炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：粉煤灰与煤矸石粉送电弧还原岛，在2200—2350℃温度下与焦炭(或兰炭)快速进行还原反应，其中氧化硅生成碳化硅。
8.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述电弧还原岛产生的一氧化碳集中经冷却如用水冷却制取水蒸汽和净化处理，与蒸汽岛的水蒸汽一起送制氢岛制氢，氢气送氢气岛，供氢气站作为氢燃料供气，制氢岛产生的二氧化碳送二氧化碳制氢岛制氢。
9.根据权利要求1所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述将制氢岛产生的二氧化碳与焦炭岛的焦炭或兰炭送催化产气岛在1300—1500℃温度下快速产生一氧化碳，经一氧化碳净化岛净化送制氢岛制氢。
10.根据权利要求8所述的一种粉煤灰制汽车氢燃料的方法，其特征在于：所述电弧还原岛采取从800℃以上到600℃高温烟气热能冷却制水蒸汽，从600℃到400℃冷却将烟气中的一氧化碳自动分解制炭黑和二氧化碳，从400℃到100℃冷却将烟气的粉尘物质回收送电弧炉岛循环利用，最后将烟气中的二氧化碳送制氢岛循环利用。
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