回收液态高炉渣高温显热的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103014202A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103014202A(43)申请公布日2013.04.03(21)申请号201210561078.1(22)申请日2012.12.21(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人王连勇李小玲蔡九菊(74)专利代理机构沈阳智龙专利事务所(普通合伙)21115代理人宋铁军周楠(51)Int.Cl.C21B3/08(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称回收液态高炉渣高温显热的装置及方法(57)摘要本发明涉及钢铁工业余热余能回收技术领域，特别涉及一种回收液态高炉渣高温显热的装置及方法；利用液态高炉渣的高温显热进行CH4-H2O-CO2重整反应生产甲醇，冷却后的高炉渣用于生产水泥。本发明通过干式粒化、显热回收和能量转换三个过程，高效、经济、环保、节能地利用了液态高炉渣的高温余热资源，而且处理后的高炉渣可满足制造水泥的要求，生产的甲醇属于应用广泛的高附加值产品，符合未来“甲醇经济”发展需要。CN10342ACN103014202A权利要求书1/2页1.一种回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：包括粒化反应器（3），在粒化反应器（3）的顶部设置有渣流管（2）和气体出口（9），渣流管（2）上方为中间包（1），粒化反应器（3）内部设有转杯（4）和驱动转杯的变频调速电机（5），在粒化反应器（3）的四周器壁上设有6~8个喷嘴（8），喷嘴（8）与环管（7）相连；粒化反应器（3）的底部与粒化渣填充床（6）顶部相连；粒化渣填充床（6）的内部设有旋转布风器（10），旋转布风器（10）与电机（11）相连，气体进口（17）与旋转布风器（10）相连，旋转布风器（10）下方还设有旋转卸料阀（12）。2.根据权利要求1所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述的各喷嘴（8）的轴线相切于一虚拟圆（16），此虚拟圆与转杯（4）的上表面在同一平面上，从喷嘴（8）喷入的气体沿粒化反应器（3）的切向进入，且其旋流方向与转杯（4）旋转方向相反。3.按照权利要求1所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述的旋转布风器（10）包括底座（13）、风帽（14）和破渣筋（15），底座（13）上方设有风帽（14），风帽（14）上设有破渣筋（15）。4.根据权利要求3所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述风帽（14）设置为3~5层，每层风帽板内径、外径处均采用折边结构。5.根据权利要求3或4所述的回收液态高炉渣高温显热的装置，其特征在于：所述风帽（14）上设置6条破渣筋（15），破渣筋头向上翘起，呈耙齿形，沿旋转布风器（10）转动方向，破渣筋（15）的前方边缘高于后方边缘。6.一种用如权利要求1所述回收液态高炉渣高温显热的装置进行高温显热回收的方法，其特征在于：利用液态高炉渣的高温显热进行CH4-H2O-CO2重整反应生产甲醇，高炉渣既是传热介质，又是催化剂，冷却后的高炉渣用于生产水泥。7.根据权利要求6所述的回收液态高炉渣高温显热的方法，其特征在于：CH4-H2O-CO2混合气体中CH4：H2O：CO2的摩尔比为3:2:1，混合气体分两部分，占总量10~20%的混合气体用于液态高炉渣的粒化和急冷，占总量80~90%的混合气体用于粒化后高炉渣的冷却，最终全部混合气体发生重整化学反应生成甲醇。8.根据权利要求6所述的回收液态高炉渣高温显热的方法，其特征在于：在粒化反应器内，液态高炉渣在转杯离心力和高速喷出的反应性混合气体（CH4-H2O-CO2）的风力作用下冷却粒化，高温渣粒与CH4-H2O-CO2混合气体直接接触，两者进行强烈的热交换，进行第一次热量回收，使高温液态渣持有的热量用于吸热化学反应，生成甲醇（CH3OH），将液态高炉渣的显热转变为洁净的化学能；然后再经粒化渣填充床将CH4-H2O-CO2混合气体预热到反应所需温度，进行第二次热量回收，冷却后的高炉渣粒由下部的旋转卸料阀排出；具体步骤如下：（1）从高炉经渣沟流出的液态高炉渣温度大于1400℃，流入中间包，经渣流管流入粒化反应器，在转速为1000~2300转/分钟、直径为80~180mm的转杯离心力作用下破碎成直径小于10mm的液滴，同时将占总量10~20%的CH4-H2O-CO2混合气体由粒化反应器圆周的环管经6~8个喷嘴沿切向喷入粒化反应器，高温液滴在混合气体的风力作用下进一步破碎和冷却，高温液滴凝固为高温渣粒；（2）占总量80~90%的CH4-H2O-CO2混合气体由粒化渣填充床下部进入，与由喷嘴喷入的混合气体混合，与高温液滴和渣粒直接接触，在高炉渣的催化作用下，反应生成甲醇（CH3OH