[发明专利]利用高炉渣作为热载体制备生物质油的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备生物质油技术领域，具体涉及利用高炉渣作为热 载体制备生物质油的装置和方法。

背景技术

钢铁产业是我国国民经济发展的支柱性产业。在过去的几十年时 间，钢铁生产技术及规模都得到了快速发展，2013年全球钢产量达 15.27亿吨，中国钢产量约为7.79亿吨，占全球钢产量近一半。钢 铁工业总能源消耗约占全国工业总能耗的16％，以生产每吨钢需要投 入1.757GJ的能量计算，总共消耗4.17亿标准煤，以生产每吨钢排 放1.9吨二氧化碳计算，共产生13.21亿吨二氧化碳，对环境产生了 巨大影响。高炉渣是在高炉冶铁过程中产生的主要副产物，按每生产 1吨生铁产生0.3吨渣计算，高炉渣产量约为2.25亿t。高炉渣的出 炉温度大约l500℃，1t高炉渣所含有的热量相当于64kg标准煤，则 2013全年产生的高炉渣中的热量相当于1.44×10⁷t标准煤，对高炉 渣的余热进行回收利用成为了实现节能减排的重要手段之一。

目前，国内外高炉渣的处理工艺大多是水淬法，水淬法可以获得 高玻璃相的渣产品，可用作硅酸盐水泥的部分替代品，生产普通硅酸 盐水泥。然而水淬法存在明显的缺陷：消耗大量水资源；无法回收熔 渣热量；污染环境；水淬后需对渣粒进行烘干，附加能耗高。

随着现代工业的飞速发展，大量化石能源消耗所带来的化石燃料 紧缺和严重的环境污染问题已成为制约全球可持续发展的两大难题。 生物质能储量丰富，并且是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源， 现已逐渐成为国内外新能源研制和开发的热点。而在众多的生物质 中，微藻具有光合作用效率高、生物量大、生长周期短、环境适应能 力强、易培养、脂类含量高、生长过程中可高效固定二氧化碳等特点， 是制备生物质液体燃料的良好材料。利用微藻制备液体燃料在环保和 能源供应方面都具有非常重要的意义，商业化前景好。但快速热解需 要对原料进行干燥和粉碎等预处理，微藻含水率极高，会消耗大量的 能量，使快速热解技术在以微藻为原料制备生物油方面受到限制。

利用高炉渣作为热载体制备生物质油的装置和方法为高炉渣余 热的利用和实现微藻热解生物质能产业化提供了新的方向。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明提供利用高炉渣作为热载体制 备生物质油的装置和方法。

根据本发明的第一个技术方案,一种利用高炉渣作为热载体制 备生物质油的装置,该装置包括粒化腔室、干燥机、热解反应器、逆 流移动床换热器、振动分离器和冷凝分离器；粒化腔室内设置有粒化 器，粒化腔室的底部设置高炉渣流化仓室；其特点是:

粒化腔室用于通过粒化器对高炉渣进行破粹、粒化，得到高炉渣 颗粒；同时，高炉渣流化仓室输出流化风与高炉渣颗粒进行换热，换 热后的高炉渣颗粒输出到热解反应器中，产生的高温烟气输出到干燥 机干燥微藻生物质；

干燥机用于对微藻生物质进行干燥，干燥后的微藻藻粉输出到热 解反应器；

热解反应器用于将干燥后的微藻藻粉颗粒与粒化后的高炉渣颗 粒进行混合，微藻藻粉被裂解气化，生成生物质热裂解气；热裂解气 经旋风离器分离出灰渣后，输出到冷凝分离器；裂解气化后的残余混 合颗粒输出到逆流移动床换热器；

逆流移动床换热器利用收到的残余混合颗粒与空气进行换热，热 空气送往干燥机干燥微藻生物质，换热后的残余混合颗粒送入振动分 离器；

振动分离器完成对收到的残余混合颗粒进行焦炭颗粒和高炉渣 颗粒的分离；

冷凝分离器用于对热裂解气进行冷凝，分离出生物油储存在储油 罐。

本发明利用高炉渣粒化颗粒作为热载体,高炉渣粒化颗粒具有 温度高、蓄热能力强的特点；将高炉熔渣进行粒化、冷却，产生的高 温烟气用于干燥微藻生物质；同时，利用高炉渣粒化颗粒与微藻生物 质颗粒一起进入热解反应器中进行热裂解反应,能够将生物质快速 裂解形成生物质油，充分实现了高炉渣的余热与资源化利用，其热裂 解气经过旋风分离器分离出灰渣后，通过冷凝分离器对热裂解气进行 冷凝，并最终得到优质的生物质油，解决了微藻生物质颗粒快速热解 过程中以及对微藻进行干燥处理中需要消耗大量能量的工业化限制 问题；利用后的高炉渣颗粒还可作为水泥原料。