[发明专利]利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法

说明书

本发明的利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法。装置包括气化炉，热解炉，固体分离器及烟气处理系统，气化炉，热解炉和固体分离器依次连接，气化炉与热解炉的烟道出口汇合并与烟气处理系统连接。方法为：高温颗粒进入气化炉，含碳固废材料A在气化剂携带下进入气化炉，经气化反应生成可燃煤气与一次降温后颗粒，降温后颗粒与含碳固废材料B进入热解炉进行热解反应，生成热解气和固体半焦，经筛分后，固体半焦产率为20‑23％，固定碳含量高达77‑79.1％，作为气化炉燃料。该发明将固体颗粒余热回收效率提高至80‑84％，效率提高至70‑77％，同时可获得热值为5000‑7000kJ/³的可燃性洁净煤气，并减少CO₂排放量。

技术领域：

本发明属于余热回收及节能技技术领域，具体涉及利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法。

背景技术：

冶金、建材、化工等行业的生产工艺具有大量高温固体散装料及固体颗粒物，如，烧结矿、球团矿及直接还原铁等。此外，冶金渣(如，高炉渣、钢渣、铜渣、镍渣等)等是金属冶炼过程排出的副产品，其排出温度高(1200℃)，蕴含有大量的显热。目前对于冶金渣传统的处理方式为水淬法，该种处理方式消耗了大量水资源，而且冲渣水所引起的环境污染也比较严重。仅以高炉渣为例，高炉渣出炉温度为1500℃左右，吨渣显热约合60kg标煤。我国高炉渣2018年产量可达2.5亿吨，约合1500万吨标准煤。因此，实现冶金工业固废的高效清洁余热回收是我国工业节能减排的关键。

为了实现冶金渣余热高效回收，改变传统方法导致的耗水、污染严重的现状，实现工艺流程末端的节能减排改造，冶金渣干法粒化及余热回收工艺是不消耗新水的前提下，通过粒化装置(如转杯、转筒、转鼓、转盘等)将液态高温炉渣转变为固体高温(1100℃左右)颗粒，继而通过与传热介质直接或者间接接触回收其颗粒的高温显热。随着粒化技术和工艺的发展成熟，干法粒化得到的渣粒球形度好，玻璃体含量高，便于后续余热回收和资源化利用。

目前的高温固体颗粒的余热回收工艺主要是物理法。该方法以水、空气等为换热介质，具有能源转换次数多、余热回收效率低的特点，回收后可产生热水或蒸汽或热空气等，其品质难以从本质上提高。采用物理法回收余热产生热水或热蒸汽，热效率为76％，效率为14.4％，34.2％。化学法主要是通过典型的吸热化学反应吸收颗粒的高温显热，产生具有较高产品附加值的化工产品。该方法将颗粒的热能转变为化学能，提高了回收过程效率。在现已公开的专利中，专利CN 201910236543.6、CN 201910305887.8、CN200910012471.3、CN 201510283249.2等均是以熔渣为热载体，驱动煤气化反应制备合成气。

因此，如何高效回收工业生产中高温颗粒显热，降低生产过程的能耗，开发一种高效回收高温固体颗粒的余热回收方法是我国急需解决的问题。这也引起了国内外高校、研究所、企业的高度关注，但是截止目前尚未有关于该领域相关技术推广应用的报道。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置及方法，可以实现高温固体颗粒余热高效回收的目标，解决了高温固体颗粒余热回收难及回收效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

利用固体颗粒热载体热解气化的梯级余热回收装置，包括气化炉，热解炉，固体分离器及烟气处理系统，其中：

所述气化炉，热解炉和固体分离器依次连接，气化炉与热解炉的烟道出口汇合并与烟气处理系统连接。

所述烟气处理系统包括旋风分离器、气液分离器及净化器，各部件顺次连接。

所述气化炉为固定床或流化床，所述气化炉设有颗粒给料装置，气化炉燃料喷嘴和颗粒出口。

所述热解炉为固定床，所述热解炉内设置有搅拌装置。