利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備生物質(zhì)油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼鐵產(chǎn)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)。在過去的幾十年時(shí)間，鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)及規(guī)模都得到了快速發(fā)展，2013年全球鋼產(chǎn)量達(dá)15.27億噸，中國(guó)鋼產(chǎn)量約為7.79億噸，占全球鋼產(chǎn)量近一半。鋼鐵工業(yè)總能源消耗約占全國(guó)工業(yè)總能耗的16%，以生產(chǎn)每噸鋼需要投入1.757GJ的能量計(jì)算，總共消耗4.17億標(biāo)準(zhǔn)煤，以生產(chǎn)每噸鋼排放1.9噸二氧化碳計(jì)算，共產(chǎn)生13.21億噸二氧化碳，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了巨大影響。高爐渣是在高爐冶鐵過程中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)物，按每生產(chǎn)I噸生鐵產(chǎn)生0.3噸渣計(jì)算，高爐渣產(chǎn)量約為2.25億t。高爐渣的出爐溫度大約1500°C，It高爐渣所含有的熱量相當(dāng)于64kg標(biāo)準(zhǔn)煤，則2013全年產(chǎn)生的高爐渣中的熱量相當(dāng)于1.44X107t標(biāo)準(zhǔn)煤，對(duì)高爐渣的余熱進(jìn)行回收利用成為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要手段之一。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外高爐渣的處理工藝大多是水淬法，水淬法可以獲得高玻璃相的渣產(chǎn)品，可用作硅酸鹽水泥的部分替代品，生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥。然而水淬法存在明顯的缺陷:消耗大量水資源;無(wú)法回收熔渣熱量;污染環(huán)境;水淬后需對(duì)渣粒進(jìn)行烘干，附加能耗高。
[0004]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，大量化石能源消耗所帶來(lái)的化石燃料緊缺和嚴(yán)重的環(huán)境污染問題已成為制約全球可持續(xù)發(fā)展的兩大難題。生物質(zhì)能儲(chǔ)量豐富，并且是唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源，現(xiàn)已逐漸成為國(guó)內(nèi)外新能源研制和開發(fā)的熱點(diǎn)。而在眾多的生物質(zhì)中，微藻具有光合作用效率高、生物量大、生長(zhǎng)周期短、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、易培養(yǎng)、脂類含量高、生長(zhǎng)過程中可高效固定二氧化碳等特點(diǎn)，是制備生物質(zhì)液體燃料的良好材料。利用微藻制備液體燃料在環(huán)保和能源供應(yīng)方面都具有非常重要的意義，商業(yè)化前景好。但快速熱解需要對(duì)原料進(jìn)行干燥和粉碎等預(yù)處理，微藻含水率極高，會(huì)消耗大量的能量，使快速熱解技術(shù)在以微藻為原料制備生物油方面受到限制。
[0005]利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置和方法為高爐渣余熱的利用和實(shí)現(xiàn)微藻熱解生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化提供了新的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置和方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)方案，一種利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置，該裝置包括?；皇?、干燥機(jī)、熱解反應(yīng)器、逆流移動(dòng)床換熱器、振動(dòng)分離器和冷凝分離器;?；皇覂?nèi)設(shè)置有粒化器，?；皇业牡撞吭O(shè)置高爐渣流化倉(cāng)室;其特點(diǎn)是:
[0008]粒化腔室用于通過?；鲗?duì)高爐渣進(jìn)行破粹、?；?，得到高爐渣顆粒；同時(shí)，高爐渣流化倉(cāng)室輸出流化風(fēng)與高爐渣顆粒進(jìn)行換熱，換熱后的高爐渣顆粒輸出到熱解反應(yīng)器中，產(chǎn)生的高溫?zé)煔廨敵龅礁稍餀C(jī)干燥微藻生物質(zhì)；
[0009]干燥機(jī)用于對(duì)微藻生物質(zhì)進(jìn)行干燥，干燥后的微藻藻粉輸出到熱解反應(yīng)器；
[0010]熱解反應(yīng)器用于將干燥后的微藻藻粉顆粒與?；蟮母郀t渣顆粒進(jìn)行混合，微藻藻粉被裂解氣化，生成生物質(zhì)熱裂解氣;熱裂解氣經(jīng)旋風(fēng)離器分離出灰渣后，輸出到冷凝分離器;裂解氣化后的殘余混合顆粒輸出到逆流移動(dòng)床換熱器；
[0011 ]逆流移動(dòng)床換熱器利用收到的殘余混合顆粒與空氣進(jìn)行換熱，熱空氣送往干燥機(jī)干燥微藻生物質(zhì)，換熱后的殘余混合顆粒送入振動(dòng)分離器；
[0012]振動(dòng)分離器完成對(duì)收到的殘余混合顆粒進(jìn)行焦炭顆粒和高爐渣顆粒的分離；
[0013]冷凝分離器用于對(duì)熱裂解氣進(jìn)行冷凝，分離出生物油儲(chǔ)存在儲(chǔ)油罐。
[0014]本發(fā)明利用高爐渣?；w粒作為熱載體，高爐渣?；w粒具有溫度高、蓄熱能力強(qiáng)的特點(diǎn);將高爐熔渣進(jìn)行?；?、冷卻，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜诟稍镂⒃迳镔|(zhì)；同時(shí)，利用高爐渣?；w粒與微藻生物質(zhì)顆粒一起進(jìn)入熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱裂解反應(yīng)，能夠?qū)⑸镔|(zhì)快速裂解形成生物質(zhì)油，充分實(shí)現(xiàn)了高爐渣的余熱與資源化利用，其熱裂解氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離出灰渣后，通過冷凝分離器對(duì)熱裂解氣進(jìn)行冷凝，并最終得到優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)油，解決了微藻生物質(zhì)顆?？焖贌峤膺^程中以及對(duì)微藻進(jìn)行干燥處理中需要消耗大量能量的工業(yè)化限制問題;利用后的高爐渣顆粒還可作為水泥原料。
[0015]根據(jù)本發(fā)明所述的利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置的優(yōu)選方案:所述振動(dòng)分離器內(nèi)設(shè)置有振動(dòng)篩，該振動(dòng)篩由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過機(jī)械振動(dòng)對(duì)裂解氣化后的殘余混合顆粒進(jìn)行焦炭顆粒和高爐渣顆粒的分離。
[0016]根據(jù)本發(fā)明所述的利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置的優(yōu)選方案:所述熱解反應(yīng)器為流化床熱解反應(yīng)器。
[0017]本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案是，利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置制備生物質(zhì)油的方法，其特點(diǎn)是:包括如下步驟:
[0018]第一步:風(fēng)機(jī)向高爐渣流化倉(cāng)室內(nèi)吹入冷空氣，將高爐排出的1400—1550°C的液態(tài)熔渣加入?；皇覂?nèi)，利用?；鲗?duì)高爐渣進(jìn)行破粹、?；屠鋮s，得到7000C-9000C高爐渣顆粒輸出到熱解反應(yīng)器中；同時(shí)，產(chǎn)生的500—600°C的高溫?zé)煔廨敵龅礁稍餀C(jī)干燥微藻生物質(zhì)；
[0019]第二步:將微藻生物質(zhì)送入干燥機(jī)，利用?；皇液湍媪饕苿?dòng)床換熱器輸出的高溫?zé)煔鈱?duì)微藻生物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)行干燥，干燥后的微藻藻粉輸出到熱解反應(yīng)器；
[0020]第三步:熱解反應(yīng)器將干燥后的微藻藻粉與?；蟮母郀t渣顆粒按照質(zhì)量比為1:5-1:6進(jìn)行混合，微藻藻粉被裂解氣化，生成生物質(zhì)熱裂解氣;熱裂解氣經(jīng)旋風(fēng)離器分離出灰渣后，輸出到冷凝分離器，裂解氣化后的殘余混合顆粒輸出到逆流移動(dòng)床換熱器；
[0021]第四步:逆流移動(dòng)床換熱器利用收到的殘余混合顆粒與空氣進(jìn)行換熱，熱空氣送往干燥機(jī)干燥微藻生物質(zhì)，換熱后的殘余混合顆粒送入振動(dòng)分離器；
[0022]第五步:振動(dòng)分離器完成對(duì)收到的殘余混合顆粒進(jìn)行焦炭顆粒和高爐渣顆粒的分離；
[0023]第六步:冷凝分離器對(duì)熱裂解氣進(jìn)行冷凝，分離出生物油。
[0024]本發(fā)明所述的利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置和方法的有益效果是:本發(fā)明將高爐熔渣進(jìn)行?；?、冷卻，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜诟稍镂⒃迳镔|(zhì)，同時(shí)，利用高爐渣?；w粒與微藻生物質(zhì)顆粒一起進(jìn)入熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱裂解反應(yīng)，能夠?qū)⑸镔|(zhì)快速裂解形成生物質(zhì)油，充分實(shí)現(xiàn)了高爐渣的余熱與資源化利用，其熱裂解氣經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離出灰渣后，并最終得到優(yōu)質(zhì)的生物質(zhì)油，解決了微藻生物質(zhì)顆粒快速熱解過程中以及對(duì)微藻進(jìn)行干燥處理中需要消耗大量能量的工業(yè)化限制問題;利用后的高爐渣顆粒還可作為水泥原料;本發(fā)明利用高爐渣作為熱載體，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)油的制備，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)再利用，可廣泛應(yīng)用于電力、環(huán)保、化工、鋼鐵等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明所述利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參見圖1，利用高爐渣作為熱載體制備生物質(zhì)油的裝置，該裝置包括?；皇?、干燥機(jī)10、熱解反應(yīng)器11、逆流移動(dòng)床換熱器12、振動(dòng)分離器13和冷凝分離器17;?；皇?內(nèi)設(shè)置有粒化器3，粒化器3由第一電機(jī)7-1驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng);?；皇?的底部設(shè)置高爐渣流化倉(cāng)室5;高爐渣流化倉(cāng)室5由第一風(fēng)機(jī)6-1提供冷風(fēng);?；皇?與儲(chǔ)渣倉(cāng)I相通，高爐渣從儲(chǔ)渣倉(cāng)I通過進(jìn)渣管2進(jìn)入?；皇? ；?；皇?的上部設(shè)有出氣口，該?；皇?的出氣口通過第一旋風(fēng)分離器8-1與干燥機(jī)10的進(jìn)氣口相通;?；皇?的下部設(shè)有出渣口，出渣口與熱解反應(yīng)器11的第一進(jìn)料口相通;干燥機(jī)10的進(jìn)料口與儲(chǔ)藻倉(cāng)9相連通，微藻生物質(zhì)從儲(chǔ)藻倉(cāng)9進(jìn)入干燥機(jī)10;干燥機(jī)10的出氣口連接第二旋風(fēng)分離器8-2;干燥機(jī)10的出料口與熱解反應(yīng)器11的第二進(jìn)料口相通;熱解反應(yīng)器11的出氣口通過第三旋風(fēng)分離器6-3與冷凝分離器17的進(jìn)氣口相通;熱解反應(yīng)器11的出料口與逆流移動(dòng)床換熱器12的進(jìn)料口相通;熱解反應(yīng)器11的進(jìn)氣口還與第三風(fēng)機(jī)6-3相通;熱解反應(yīng)器11使生物質(zhì)顆粒裂解氣化，得到殘余混合顆粒和生物質(zhì)熱裂解氣;生物質(zhì)熱裂解氣經(jīng)第三旋風(fēng)分離器8-3分離出灰渣后，輸出到冷凝分離器17，灰渣由灰渣儲(chǔ)存罐