[发明专利]镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置和方法

权利要求书

1.一种镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，其特征在于，采用镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置实施，所述镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置包括干法粒化器、重整反应床、渣粒收集器、水循环蒸发冷凝器、水循环热交换器和甲烷分离器；所述干法粒化器的顶部设有镍铁合金液入口和气体出口，干法粒化器内的中部位于镍铁合金液入口的正下方位置处设有离心粒化装置，干法粒化器的底部与所述重整反应床的顶部相贯通连接；重整反应床的底部设有漏斗状的出料口，且重整反应床的下部靠近漏斗状出料口位置处的侧壁上设有甲烷水蒸气进气口；所述渣粒收集器正对设置于重整反应床的出料口下方的出料位置处，所述水循环蒸发冷凝器设置于渣粒收集器的底部并能够与渣粒收集器之间进行热传导，且水循环蒸发冷凝器的水蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述干法粒化器顶部的气体出口通过依次设置有抽风机和除尘器的气流通道连通至水循环热交换器的气流换热通道入口，由抽风机驱动气流从干法粒化器流向水循环热交换器的气流换热通道；所述水循环热交换器的气流换热通道出口连通至甲烷分离器的进气口，且水循环热交换器的循环水换热蒸汽出口连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；所述甲烷分离器用于从进入的气体中分离出甲烷，并将分离得到的甲烷和混合尾气分别从其甲烷气体出口和混合尾气出口排出，且甲烷分离器的甲烷气体出口也连通至重整反应床的甲烷水蒸气进气口；按如下步骤实施：

1）启动运行镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置，控制其干法粒化器中离心粒化装置转速为100~300rpm，并通过其甲烷水蒸气进气口向重整反应床内通入甲烷水蒸气，由气流通道上的抽风机带动镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收装置内的气流循环；

2）将1600~1650℃的液态熔融镍铁合金注入干法粒化器顶部的镍铁合金液入口，流入干法粒化器中的离心粒化装置，在离心力作用下被甩出，随后破碎、粒化成熔滴，且飞行中的镍铁合金熔滴在表面张力以及与干法粒化器内上升的气流进行对流换热，凝固成1000~1100℃的镍铁合金颗粒，落入重整反应床中；

3）进入重整反应床的镍铁合金颗粒在继续下落以及在重整反应床内堆砌停留的过程中，与重整反应床内上升的气流再次进行对流换热，使得镍铁合金颗粒温度降至700~750℃，然后从重整反应床底部的出料口排放至渣粒收集器加以收集，且在渣粒收集器内的镍铁合金颗粒与水循环蒸发冷凝器进行热交换，使得水循环蒸发冷凝器中的循环水受热蒸发出水蒸气并通过水蒸汽出口将水蒸气输送至重整反应床的甲烷水蒸气进气口，从而进入重整反应床和干法粒化器内参与重整反应；

4）在步骤2）~3）的过程中，在气流通道上的抽风机的抽吸作用下，从甲烷水蒸气进气口进入重整反应床的甲烷水蒸气向上流入干法粒化器内，且在重整反应床和干法粒化器内与镍铁合金颗粒直接接触，在受热和镍铁合金作为催化剂的作用下发生重整反应生成一氧化碳和氢气，而后一氧化碳、氢气与未反应完的甲烷水蒸气所组成的混合气体从干法粒化器顶部的气体出口流入气流通道，经除尘器除尘后进入水循环热交换器的气流换热通道内进行换热，混合气体中的水蒸气在水循环热交换器的气流换热通道内被冷凝分离，同时使得水循环热交换器的循环水受热蒸发出水蒸气并通过循环水换热蒸汽出口将水蒸气输送至重整反应床的甲烷水蒸气进气口，从而进入重整反应床和干法粒化器内参与重整反应；去除水蒸气的混合气体再通过水循环热交换器的气流换热通道出口流入至甲烷分离器，使得去除水蒸气的混合气体中的甲烷在甲烷分离器中被分离后从甲烷气体出口排出，然后通过重整反应床的甲烷水蒸气进气口重新回到重整反应床和干法粒化器内参与重整反应，而去除水蒸气的混合气体中的一氧化碳、氢气在甲烷分离器中与甲烷分离后从混合尾气出口排出。

2.根据权利要求1所述的镍铁合金干法粒化及甲烷水蒸气重整余热回收方法，其特征在于，所述干法粒化器内的离心粒化装置由驱动轴竖直向上设置的旋转驱动电机以及安装在旋转驱动电机的驱动轴上的多孔离心转杯构成；所述多孔离心转杯具有一水平设置的杯底以及沿杯底边缘竖直向上延伸的杯壁，多孔离心转杯的开口朝上且正对于干法粒化器的镍铁合金液入口，多孔离心转杯的杯壁上沿周向设有从杯底位置处自下而上排布成若干行的通孔，所述杯壁的厚度为5~10mm，所述通孔的孔径为10~20mm，排布在同一行的相邻两个通孔边缘之间的间距为5~10mm，排布在相邻两行的相邻两个通孔边缘之间的间距为6~15mm，且每相邻两行的通孔交错排列。